华为认证HCIA备考：Vlan间通信，原理、三层交换机配置实验
一、背景
在现实网络部署中，我们会将不同的IP地址段划分到不同的 VLAN。例如，人事部在 VLAN 10（192.168.10.0/24），研发部在 VLAN 20（192.168.20.0/24）。
同VLAN同网段通信：属于同一 VLAN 且位于同一 IP 网段的 PC 之间，可以直接进行通信，不用借助三层转发设备。这种通信方式称为二层通信。数据帧在交换机内部直接根据 MAC 地址进行转发。
VLAN间通信的需求：当不同 VLAN 中的设备需要相互访问时，例如，研发部的服务器需要访问人事部），因为它们处于不同的广播域和IP网段，二层通信无法满足要求。就必须通过三层通信来实现互访。
常见的实现 VLAN 间通信的三层设备包括：
路由器：通过多物理接口或单臂路由（Router on a Stick）实现。
三层交换机：通过创建 VLANIF 逻辑接口实现。
防火墙：在提供安全隔离的同时，也能实现不同区域（VLAN）间的路由。
二、使用路由器实现 VLAN 间通信
1. 使用路由器物理接口
早期或小型网络中，可以将路由器的每个物理接口连接到交换机上不同的 VLAN，每个物理接口配置一个 VLAN 的网关 IP 地址。
工作原理：路由器每个物理接口都作为一个 VLAN 的网关，接收来自该 VLAN 的流量。由于路由器物理接口本身不处理带有 VLAN Tag 的数据帧，所以交换机连接路由器的接口需要配置为 Access 模式，并只允许一个 VLAN 的数据通过。
优点：配置简单直观，适用于 VLAN 数量较少、路由器接口资源充裕的场景。
缺点：每个 VLAN 占用路由器一个物理接口，VLAN 数量增多时，路由器的物理接口会很快耗尽，且成本较高。
2.单臂路由
工作原理：单臂路由利用路由器的子接口实现。路由器的一个物理接口连接到交换机的一个 Trunk 端口。该物理接口被划分为多个逻辑子接口，每个子接口配置为一个 VLAN 的网关 IP 地址，并负责处理带有对应 VLAN Tag 的数据帧。
优点：节省路由器物理接口资源，一个接口即可实现多个 VLAN 间的路由，适用于 VLAN 较多的场景。
缺点：所有 VLAN 间的流量都经过同一个物理接口。
三、使用三层交换机实现 VLAN 间通信
1. VLANIF 接口概念
VLANIF 是一种三层的逻辑接口，它与一个特定的 VLAN 绑定。
每个 VLANIF 接口都可以被配置一个 IP 地址，作为该 VLAN 内设备的网关。
当三层交换机收到属于某个 VLAN 的数据帧，且目的 IP 地址不在本 VLAN 内时，它会将数据帧解封装，交由其内部的路由模块进行处理。路由模块查找路由表，决定将数据包转发到哪个 VLANIF 接口，然后再封装并发送出去。
2.VLANIF 配置示例
配置需求：
两台 PC 分别属于 VLAN10、VLAN20。
通过三层交换机完成两台 PC 之间的相互通信。
VLANIF10 的 IP 地址为 192.168.10.254/24。
VLANIF20 的 IP 地址为 192.168.20.254/24。
配置步骤：
基础配置：
创建 VLAN：
[SW1] vlan 10
[SW1-vlan10] quit
[SW1] vlan 20
[SW1-vlan20] quit
将连接 PC 的接口加入到对应的 VLAN（Access 模式）：
[SW1] interface GigabitEthernet 0/0/1
[SW1-GigabitEthernet0/0/1] port link-type access
[SW1-GigabitEthernet0/0/1] port default vlan 10
[SW1-GigabitEthernet0/0/1] quit
[SW1] interface GigabitEthernet 0/0/2
[SW1-GigabitEthernet0/0/2] port link-type access
[SW1-GigabitEthernet0/0/2] port default vlan 20
[SW1-GigabitEthernet0/0/2] quit
配置 VLANIF 接口：
进入 VLANIF10 接口并配置 IP 地址：
[SW1] interface Vlanif 10
[SW1-Vlanif10] ip address 192.168.10.254 24
[SW1-Vlanif10] quit
进入 VLANIF20 接口并配置 IP 地址：
[SW1] interface Vlanif 20
[SW1-Vlanif20] ip address 192.168.20.254 24
[SW1-Vlanif20] quit
实验调试：
此时，PC1 和 PC2 之间可以通过三层交换机进行相互通信了。可以在 PC1 上 ping PC2 的 IP 地址进行测试。
使用display ip interface brief` 查看 VLANIF 接口状态和 IP 配置。
四、专业术语速览
Sub-Interface (子接口)：物理接口下的逻辑接口，用于承载多个 VLAN 的流量。
dot1q termination (终结)：在路由器子接口或三层交换机上，识别并处理带 IEEE 802.1Q 标签的帧的过程。
broadcast (广播)：二层网络中的广播流量，VLAN 隔离了广播域。
vlanif (三层的逻辑接口)：三层交换机上用于与特定 VLAN 绑定，提供三层路由功能的逻辑接口。
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