06. 三层交换机实现VLAN间路由

技术原理

1）三层交换机是带有三层路由功能的交换机，也就是这台交换机的端口既有三层路由功能，也具有二层交换功能。三层交换机端口默认为二层口，如果需要启用三层功能就需要在此端口输入no switchport命令。

2）三层交换机具备网络层的功能，实现VLAN相互访问的原理：

利用三层交换机的路由功能，通过识别数据包的IP地址，查找路由表进行选路转发，三层交换机利用直连路由可以实现不同VLAN之间的相互访问；

三层交换机给接口配置IP地址，采用SVI（交换虚拟接口）的方式实现VLAN间互连，SVI是指为交换机中的VLAN创建虚拟接口，并且配置IP地址。

实验说明

在同一个局域网中，在 05.交换机划分Vlan的基础上，PC0、PC2 和 PC1、PC3分别属于同一个Vlan分组（PC0、PC1和PC2、PC3分别归属同一个交换机），但同时还要实现两个分组之间可以相互访问；

使用三层交换机代替原来的一个交换机，在三层交换机上分别设置各VLAN的接口IP地址。三层交换机将vlan做为一种接口对待，就象路由器上的一样，再在各接入VLAN的计算机上设置与所属VLAN的网络地址一致的IP地址，并且把默认网关设置为该VLAN的接口地址。这样，所有的VLAN也可以互访了。

实验步骤

1）在二层交换机上配置VLAN2、VLAN3，分别将端口2、端口3划分给VLAN2、VLAN3。

2）将二层交换机与三层交换机相连的端口fa 0/1都定义为tag Vlan模式。

3）在三层交换机上配置VLAN2、VLAN3，此时验证二层交换机VLAN2、VLAN3下的主机之间不能相互通信。

4）设置三层交换机VLAN间的通信，创建VLAN2,VLAN3的虚接口，并配置虚接口VLAN2、VLAN3的IP地址。

5）查看三层交换机路由表。

6）将二层交换机VLAN2、VLAN3下的主机默认网关分别设置为相应虚拟接口的IP地址。

7）验证二层交换机VLAN2,VALN3下的主机之间可以相互通信。

实验设备

Switch_2960 1台；Swithc_3560 1台；PC 4台；直连线

PC0

IP:                    192.168.1.2

Submark:         255.255.255.0

Gateway:         192.168.1.1

PC1

IP:                    192.168.2.2

Submark:         255.255.255.0

Gateway:         192.168.2.1

PC2

IP:                    192.168.1.3

Submark:         255.255.255.0

Gateway:         192.168.1.1

PC3

IP:                    192.168.2.3

Submark:         255.255.255.0

Gateway:         192.168.2.1

将PC0、PC2 和 PC1、PC3 划分到不同网关，此时两个网关分组无法相互连通

PC1 Ping PC3 reply

PC1 Ping PC2 timeout

S2960交换机配置

Switch>en

Switch#conf t

//创建2个新vlan分组,并将相应的端口绑定到vlan分组

Switch(config )#vlan

Switch(config-vlan)#exit

Switch(config )#vlan

Switch(config-vlan)#exit

Switch(config )#interface fa /

Switch(config-if)#switchport access vlan

Switch(config-if)#exit

Switch(config )#inter fa /

Switch(config-if)#switchport access vlan

Switch(config-if)#exit

//修改交换机连接端口模式为 trunk

Switch(config )#inter fa /

Switch(config-if)#switchport  mode  trunk

Switch(config-if)#end

Switch#show vlan     //查看vlan端口情况

S3560

Switch>en

Switch#conf t

//新建vlan2 vlan3

Switch(config )#vlan

Switch(config-vlan)#exit

Switch(config )#vlan

Switch(config-vlan)#exit

//对各个端口进行配置

//（1）配置交换机和三层交换机的连接端口

Switch(config )#inter fa /

Switch(config-if)#switchport trunk encapsulation dot1q //给该接口的trunk封装为802.1Q的帧格式

Switch(config-if)#switchport mode trunk  //定义该接口的工作模式为trunk

Switch(config-if)#exit

//(2)配置终端连接端口

  //将终端端口绑定到vlan指定分组

Switch(config )#inter fa /

Switch(config-if)#switchport access vlan

Switch(config-if)#exit

Switch(config )#inter fa /

Switch(config-if)#switchport access vlan

Switch(config-if)#exit

 //开启路由
Switch(config)#no ip domain-lookup
Switch(config)#ip routing
//对2个vlan虚拟接口进行路由转发配置

Switch(config )#inter vlan       //进入vlan2 虚拟接口

Switch(config-if)#ip address 192.168.1.1 255.255.255.0  //配置IP地址

Switch(config-if)#no shutdown        //开启该三层端口（路由功能）

Switch(config-if)#exit

Switch(config )#inter vlan

Switch(config-if)#ip address 192.168.2.1 255.255.255.0

Switch(config-if)#no shutdown

Switch(config-if)#end

Switch#show ip route  //显示路由表

Switch#show vlan     //显示vlan信息

实验验证

PC1 Ping PC3    reply

PC1 Ping PC2    reply

07. 快速生成树协议

技术原理

1） 生成树协议（spanning-tree）,作用是在交换网络中提供冗余备份链路，并且解决交换网络中的环路问题；

2） 生成树协议是利用SPA算法，在存在交换机环路的网络中生成一个没有环路的属性网络，运用该算法将交换网络的冗余备份链路从逻辑上断开，当主链路出现故障时，能够自动的切换到备份链路，保证数据的正常转发；

3） 生成树协议版本：STP、RSTP（快速生成树协议）、MSTP（多生成树协议）；

4） 生成树协议的特点收敛时间长。从主要链路出现故障到切换至备份链路需要50秒时间；

5） 快速生成树在生成树协议的基础上增加了两种端口角色，替换端口或备份端口，分别作为根端口和指定端口。当根端口或指定端口出现故障时，冗余端口不需要经过50秒的收敛时间，可以直接切换到替换端口或备份端口，从而实现RSTP协议小于1秒的快速收敛；

6）查看交换机树配置指令及参数

Switch#show spanning-tree //查看生成树的配置信息

返回参数说明：

   StpVersion : RSTP           生成树协议的版本

   SysStpStatus : Enabled      生成树协议运行状态，disable 为关闭状态

   Priority :             交换机的优先级

   RootCost :            交换机到达根交换机的开销

   RootPort : Fa0/            交换机上的根端口

   或：

   RootCost:                  交换机到达根交换机的开销， 代表本交换机为根

   RootPort:                  交换机上的根端口， 代表本交换机为根 

Switch#show spanning-tree interface fastEthernet /   //显示Switch 端口fastethernet 0/1 的状态

返回参数说明：

   PortState : forwarding  端口状态（forwarding：转发状态，discarding：阻塞状态 ）

   PortRole :  rootPort     查看端口角色为根端口

实验说明

使网络在有冗余链路的情况下避免环路的产生，避免广播风暴等，可以在冗余链路的交换机之间配置生成树协议；

实验步骤

1）默认情况下STP协议是启用的。通过两台交换机之间传送BPDU协议数据单元。选出跟交换机、根端口等，以便确定端口的转发状态。图中标记为黄色的端口处于block堵塞状态。

2）设置RSTP。

3）查看交换机show spanning-tree状态，了解跟交换机和根端口情况。

4）通过更改交换机生成树的优先级spanning-tree vlan 10 priority 4096可以变化跟交换机的角色。

5） 测试。当主链路处于down状态时候，能够自动的切换到备份链路，保证数据的正常转发。

实验设备

Switch_2960 2台；PC 2台；直连线（各设备互联）

※ 按照拓扑图连接网络时注意，两台交换机都配置快速生成树协议后，再将两台交换机连接起来。
    如果先连线再配置会造成广播风暴，影响交换机的正常工作。

实验设备配置

PC0

IP:                    192.168.1.2

Submask:         255.255.255.0

Gateway:         192.168.1.1

PC1

IP:                    192.168.1.3

Submask:         255.255.255.0

Gateway:         192.168.1.1

PC0 ping PC1      reply

Switch0

Switch>en

Switch#conf t

Switch(config)#vlan

Switch(config-vlan)#exit

Switch(config)#inter fa /   //将fa 0/10 端口绑定到 vlan10

Switch(config-if)#switchport access vlan

Switch(config-if)#exit

Switch(config)#inter rang fa / -

Switch(config-range)#switchport mode trunk  //将 fa0/1 fa0/2端口工作模式改为 trunk

Switch(config-range)#exit

Switch(config)#spanning-tree mode rapid-pvst     //指定生成树协议的类型为RSTP

Switch(config)#end

Switch1

配置过程同Switch0

实验验证

PC0

Ipconfig /all    //查看所有IP配置

ping -t 192.168.1.3  reply   //PC0不间断地ping PC1

Switch1

关闭fa 0/1端口，PC0重新 Ping PC1，查看PC0的ping情况是否正常；

Switch>en

Switch#conf t

Switch(config)#int fa /

Switch(config-if)#shutdown  //关闭fa 0/1端口

随着fa0/1 的断开 会丢失一个包，默认情况fa 02是block的当fa 0/1断开时，fa 02就不再block

检查哪一个是根交换机，哪一个是根端口，哪些端口是阻塞的。

08. 路由器的基本配置和Telent配置

实验目标

 掌握路由器几种常用配置方法；
 掌握采用Console线缆配置路由器的方法；
 掌握采用Telnet方式配置路由器的方法；
 熟悉路由器不同的命令行操作模式以及各种模式之间的切换；
 掌握路由器的基本配置命令；
 

实验背景

 你是某公司新进的网管，公司要求你熟悉网络产品，首先要求你登录路由器，了解、掌握路由器的命令行操作；
 作为网络管理员，你第一次在设备机房对路由器进行了初次配置后，希望以后在办公室或出差时也可以对设备进行远程管理，现要在路由器上做适当配置。
 

技术原理

 路由器的管理方式基本分为两种：带内管理和带外管理。通过路由器的Console口管理路由器属于带外管理，不占用路由器的网络接口，其特点是需要使用配置线缆，近距离配置。第一次配置时必须利用Console端口进行配置。
 路由器的命令行模式类似于交换机；
 

实验步骤

（1）用标准console线缆用于连接计算机的串口和路由器的console口上。在计算机上启用超级终端，并配置超级终端的参数，是计算机与路由器通过console接口建立连接；
（2）配置路由器的管理的IP地址，并为Telnet用户配置用户名和登录口令。配置计算机的IP地址（与路由器管理IP地址在同一个网段），通过网线将计算机和路由器相连，通过计算机Telnet到路由器上对交换机进行查看；
（3）更改路由器的主机名；
（4）擦除配置信息。保存配置信息，显示配置信息；
（5）显示当前配置信息；
（6）显示历史命令。
实验设备
Router_2811 1台；PC 1台；交叉线；配置线

PC
IP: 192.168.1.2 
Submask: 255.255.255.0 
Gageway:192.168.1.1
 
Router
Router>en

Router #conf t

Router (config)#hostname R1

R1(config)#enable secret cisco //设置特权模式密码

R1(config)#exit

R1#exit

//设置路由器的Telnet远程登录

R1>en

R1#conf t

R1(config)#line vty 0 4     //设置telnet远程登录密码

R1(config-line)#password cisco

R1(config-line)#login

R1(config-line)#exit

R1(config)#interface fa /   //进入 fa 0/0 端口

R1(config-if)#ip address 192.168.1.1 255.255.255.0  //该端口配置相应的IP地址和子网掩码

R1(config-if)#no shutdown  //开启端口

R1(config-if)#end

PC CMD

Ipconfig /all   //查看本机TCP/IP配置情况（IP地址、子网掩码、网关、MAC地址）

ping 192.168.1.1

telnet 192.168.1.1   //远程登录到路由器上

password:cisco   //输入telnet密码

R1> en

password:cisco    //输入特权模式密码

R1#show running  //显示路由器当前配置情况

09. 路由器单臂路由配置

实验目标

掌握单臂路由器配置方法；
通过单臂路由器实现不同VLAN之间互相通信；
 

实验背景

某企业有两个主要部门，技术部和销售部，分处于不同的办公室，为了安全和便于管理对两个部门的主机进行了VLAN的划分，技术部和销售部分处于不同的VLAN。现由于业务的需求需要销售部和技术部的主机能够相互访问，获得相应的资源，两个部门的交换机通过一台路由器进行了连接。
技术原理
单臂路由：是为实现VLAN间通信的三层网络设备路由器，它只需要一个以太网，通过创建子接口可以承担所有VLAN的网关，而在不同的VLAN间转发数据。
 

实验步骤

新建packer tracer拓扑图
当交换机设置两个Vlan时，逻辑上已经成为两个网络，广播被隔离了。两个Vlan的网络要通信，必须通过路由器，如果接入路由器的一个物理端口，则必须有两个子接口分别与两个Vlan对应，同时还要求与路由器相连的交换机的端口fa 0/1要设置为trunk，因为这个接口要通过两个Vlan的数据包。
检查设置情况，应该能够正确的看到Vlan和Trunk信息。
计算机的网关分别指向路由器的子接口。
配置子接口，开启路由器物理接口。
默认封装dot1q协议。
配置路由器子接口IP地址。

实验设备

PC 2台；Router_2811 1台；Switch_2960 1台

PC0
IP: 192.168.1.2 
Submask: 255.255.255.0 
Gageway:192.168.1.1
 
PC1
IP: 192.168.2.2 
Submask: 255.255.255.0 
Gageway:192.168.2.1
 
PC1 Ping PC2         
Ping 192.168.2.2   timeout

Switch1

Switch>en

Switch#conf t

Switch(config)#vlan

Switch(config-vlan)#exit

Switch(config)#fvlan

Switch(config-vlan)exit

Switch(config)interface fastEthernet /  //进入交换机0模块第2端口

Switch(config-if)switchport access vlan   //加入vlan 2

Switch(config-if)exit

Switch(config)inter fa /  //进入交换机0模块第3端口

Switch(config-if)switchport access vlan   //加入vlan 3

Switch(config-if)exit

Switch(config)inter fa /    //进入交换机0模块第1端口

Switch(config-if)switchport mode trunk     //设置端口的工作模式为trunk

Switch(config-if)end

Router0

Router>en

Router#config t

Router(config)#inter fa /  //进入路由器0模块第0端口

Router(config-if)#no shutdown  //开启该端口(此时路由连接交换机的端口 从block转到forward)

Router(config-if)#exit

Router(config)#interface fast /0.1  //进入路由器0模块第0端口第1子接口

Router(config-subif)#encapsulation dot1Q   //封装协议设置为dot1q 允许通过的vlan 为2

Router(config-subif)#ip address 192.168.1.1 255.255.255.0  //该子接口配置IP地址为192.168.1.1

Router(config-subif)#exit

Router(config)#inter fa /0.2    //进入路由器0模块第0端口第2子接口

Router(config-subif)#encapsulation dot1q  //封装协议设置为dot1q 允许通过的vlan 为3

Router(config-subif)#ip address 192.168.2.1 255.255.255.0 //该子接口配置IP地址为192.168.2.1

Router(config-subif)#end

Router#show ip route
PC1 Ping PC2         
Ping 192.168.2.2   reply

10. 路由器静态路由配置

实验目标

 掌握静态路由的配置方法和技巧；
 掌握通过静态路由方式实现网络的连通性；
 熟悉广域网线缆的链接方式；

实验背景

学校有新旧两个校区，每个校区是一个独立的局域网，为了使新旧校区能够正常相互通讯，共享资源。每个校区出口利用一台路由器进行连接，两台路由器间学校申请了一条2M的DDN专线进行相连，要求做适当配置实现两个校区的正常相互访问。

技术原理

 路由器属于网络层设备，能够根据IP包头的信息，选择一条最佳路径，将数据包转发出去。实现不同网段的主机之间的互相访问。路由器是根据路由表进行选路和转发的。而路由表里就是由一条条路由信息组成。
 生成路由表主要有两种方法：手工配置和动态配置，即静态路由协议配置和动态路由协议配置。
 静态路由是指有网络管理员手工配置的路由信息。
 静态路由除了具有简单、高效、可靠的优点外，它的另一个好处是网络安全保密性高。
 缺省路由可以看做是静态路由的一种特殊情况。当数据在查找路由表时，没有找到和目标相匹配的路由表项时，为数据指定路由。

实验步骤

（1）在路由器R1、R2上配置接口的IP地址和R1串口上的时钟频率；
（2）查看路由器生成的直连路由；
（3）在路由器R1、R2上配置静态路由；
（4）验证R1、R2上的静态路由配置；
（5）将PC1、PC2主机默认网关分别设置为路由器接口fa 1/0的IP地址；
（6）PC1、PC2主机之间可以相互通信；

实验设备

pc 2台；Router-PT可扩展路由 2台；Switch_2960 2台；DCE 串口线；直连线；交叉线 
说明：连接DCE串口线需要添加相应的模块，点击 路由--》physical---》找到WIC-2T 右下角的模块拖拽至 插槽内，（操作前需要关闭路由，不支持热插拔）

PC1 
IP: 192.168.1.2
Submask: 255.255.255.0
Gateway: 192.168.1.1
PC2
IP: 192.168.2.2
Submask: 255.255.255.0
Gateway: 192.168.2.1
 
PC1 ping PC2  
Ping 192.168.2.2   timeout
 

R1

Router>en

Router#conf t

Router(config)#inter fa /      //设置Router to Swicth接口的IP地址

Router(config-if)#ip address 192.168.1.1 255.255.255.0

Router(config-if)#no shutdown   //启动该端口的路由功能

Router(config-if)#exit

Router(config)#inter serial /     //设置Router to Router接口的IP地址

Router(config-if)#ip address 192.168.3.1 255.255.255.0

Router(config-if)#clock rate    //设置时钟速率，只有完成该设置DCE才能正常通信

Router(config-if)#no shutdown   //启动该端口路由功能

Router(config-if)#end

R2

Router>en

Router#conf t

Router(config)#inter fa /

Router(config-if)#ip address 192.168.2.1 255.255.255.0

Router(config-if)#no shutdown

Router(config-if)#exit

Router(config)#inter serial /

Router(config-if)#ip address 192.168.3.2 255.255.255.0
Router(config-if)#no shutdown

Router(config-if)#end

R1

Router>en

Router#conf t

 //设置路由转发表，使得该Router1能成功转发到Router2的Serial端口

Router(config)#ip route 192.168.2.0 255.255.255.0 192.168.3.2

Router(config)#end

R2

Router>en

Router#conf t

Router(config)#ip route 192.168.1.0 255.255.255.0 192.168.3.1

Router(config)#end

PC1 Ping PC2     

Ping 192.168.2.2      reply

11. 路由器RIP动态路由配置

实验目的

 掌握RIP协议的配置方法：
 掌握查看通过动态路由协议RIP学习产生的路由；
 熟悉广域网线缆的链接方式；

实验背景

假设校园网通过一台三层交换机连到校园网出口路由器上，路由器再和校园外的另一台路由器连接。现要做适当配置，实现校园网内部主机与校园网外部主机之间的相互通信。为了简化网管的管理维护工作，学校决定采用RIPV2协议实现互通。

实验步骤

（1）在本实验中的三层交换机上划分VLAN10和VLAN20，其中VLAN10用于连接校园网主机，VLAN20用于连接R1。
（2）路由器之间通过V.35电缆通过串口连接，DCE端连接在R1上，配置其时钟频率64000。
（3）主机和交换机通过直连线，主机与路由器通过交叉线连接。
（4）在S3560上配置RIPV2路由协议。
（5）在路由器R1、R2上配置RIPV2路由协议。
（6）将PC1、PC2主机默认网关设置为与直连网路设备接口IP地址。
（7）验证PC1、PC2主机之间可以互相同信；

实验设备

PC 2台；Switch_3560 1台；Router-PT 2台；直连线；交叉线；DCE 串口线

PC1 
IP: 192.168.1.2
Submask: 255.255.255.0
Gateway: 192.168.1.1
PC2
IP: 192.168.2.2
Submask: 255.255.255.0
Gateway: 192.168.2.1
 
S3560
 
Switch>en

Switch#conf t

//创建vlan端口

Switch(config)#vlan

Switch(config-vlan)#exit

Switch(config)#vlan

Switch(config-vlan)#exit

//将物理端口绑定到vlan上

Switch(config)#inter fa /

Switch(config-if)#switchport access vlan

Switch(config-if)#exit

Switch(config)#inter fa /

Switch(config-if)#switchport access vlan

Switch(config-if)#exit

//设置2个vlan端口的ip和地址掩码

Switch(config)#inter vlan

Switch(config-if)#ip address 192.168.1.1 255.255.255.0

Switch(config-if)#no shutdown  //启动该vlan端口

Switch(config-if)#exit

Switch(config)#inter vlan

Switch(config-if)#ip address 192.168.3.1 255.255.255.0

Switch(config-if)#no shutdown   //启动该vlan端口

Switch(config-if)#end

Switch#show ip route

Switch#show runing

R1

Router>en

Router#conf t

//配置fa 0/0 端口ip、子掩码

Router(config)#inter fa /

Router(config-if)#ip address 192.168.3.2 255.255.255.0

Router(config-if)#no shutdown

Router(config-if)#exit

//配置 serial 2/0端口ip、子掩码、时钟速率

Router(config)#inter serial /

Router(config-if)#ip address 192.168.4.1 255.255.255.0

Router(config-if)#clock rate

Router(config-if)#no shutdown

Router(config-if)#end

Router#show ip route  //查看路由表

//router 配置 RIP协议

Router#conf t

Router(config)#router rip  //开启Router RIP协议

Router(config-router)#network 192.168.3.0  //向RIP添加IP地址

Router(config-router)#network 192.168.4.0

Router(config-router)#version      //使用RIPv2版本的RIP

Router(config-router)#show ip route

R2

Router>en

Router#conf t

Router(config)#inter fa0/

Router(config-if)#ip address 192.168.2.1 255.255.255.0

Router(config-if)#no shutdown

Router(config-if)#exit

Router(config)#inter serial /

Router(config-if)#ip address 192.168.4.2 255.255.255.0

Router(config-if)#no shutdown

Router(config-if)#end

Router#show ip route

Router#conf t

Router(config)#router rip

Router(config-router)#network 192.168.2.0

Router(config-router)#network 192.168.4.0

Router(config-router)#version

Router(config-router)#end
PC1 Ping PC2         
Ping 192.168.2.2      reply

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