单臂路由实现VLAN间通信

单臂路由实现VLAN间通信使用原因以太网中使用VLAN技术隔离二层广播域,其导致不同VLAN之间不能直接通信。在现实中,通常会有跨VLAN通信的情况,单臂路由技术就是解决VLAN间通信的一种方法。单臂路由原理单臂路由的原理是通过一台路由器,使VLAN间通过路由器的三层转发能够互通数据,在路由器的一个物理接口通过配置子接口(即逻辑接口)的方式来实现以一当多的功能、路由器同一物理接口的不同子接口作为不同VLAN的默认网关…

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使用原因

以太网中使用VLAN技术隔离二层广播域,其导致不同VLAN之间不能直接通信。在现实中,通常会有跨VLAN通信的情况,单臂路由技术就是解决VLAN间通信的一种方法。缺点:容易成为网络单点故障,配置稍有复杂,现实意义不大。

单臂路由原理

单臂路由的原理是通过一台路由器,使VLAN间通过路由器的三层转发能够互通数据,在路由器的一个物理接口通过配置子接口(即逻辑接口)的方式来实现以一当多的功能、路由器同一物理接口的不同子接口作为不同VLAN的默认网关,当不同VLAN间的用户主机需要通信时,只需将数据包发送给网关,网关处理后再发送至目的主机所在VLAN,从而实现VLAN间通信。

实验内容

本实验模拟公司网络场景。公司内部网络通过划分不同的VLAN隔离了不同部门之间的二层通信,保证各部门间的信息安全,但是由于业务需要,VLAN间需要互相通信。

实验拓扑

实验拓扑

实验步骤

1.创建VLAN并配置Access、Trunk接口

在S2上创建VLAN10和VLAN20,把e0/0/1和e0/0/2接口配置为Access接口类型,并划分到响应的VLAN中。

[Huawei]vlan 10
[Huawei-vlan10]vlan 20
[Huawei-vlan20]int e0/0/1
[Huawei-Ethernet0/0/1]port link-type access 
[Huawei-Ethernet0/0/1]por de vlan 10
[Huawei-Ethernet0/0/1]int e0/0/2
[Huawei-Ethernet0/0/2]port link-type access
[Huawei-Ethernet0/0/2]por de vlan 20

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在S3上创建VLAN30,把e0/0/1接口配置为Access类型并划分到VLAN30中。

[Huawei]vlan 30
[Huawei-vlan30]int e0/0/1
[Huawei-Ethernet0/0/1]port link-type access 
[Huawei-Ethernet0/0/1]port default vlan 30

交换机之间,路由器和交换机之间的接口需要传递多个VLAN信息,需要配置成Trunk接口。
将S2和S3的g0/0/2接口配置成Trunk类型,并允许所有VLAN通过。

[Huawei-Ethernet0/0/2]int g0/0/2
[Huawei-GigabitEthernet0/0/2]port link-type trunk 
[Huawei-GigabitEthernet0/0/2]port trunk allow-pass vlan all

在S1上创建VLAN10,20,30,并配置交换机与路由器的接口类型是Trunk,允许所有VLAN通过。
[Huawei]vlan batch 10 20 30
[Huawei]int g0/0/2
[Huawei-GigabitEthernet0/0/2]port link-type trunk
[Huawei-GigabitEthernet0/0/2]port trunk allow-pass vlan all
[Huawei-GigabitEthernet0/0/2]int g0/0/3
[Huawei-GigabitEthernet0/0/3]port link-type trunk
[Huawei-GigabitEthernet0/0/3]port trunk allow-pass vlan all
[Huawei-GigabitEthernet0/0/3]int g0/0/1
[Huawei-GigabitEthernet0/0/1]port link-type trunk
[Huawei-GigabitEthernet0/0/1]port trunk allow-pass vlan all

[Huawei-GigabitEthernet0/0/1]dis port vlan
Port Link Type PVID Trunk VLAN List
——————————————————————————-
GigabitEthernet0/0/1 trunk 1 1-4094
GigabitEthernet0/0/2 trunk 1 1-4094
GigabitEthernet0/0/3 trunk 1 1-4094
GigabitEthernet0/0/4 hybrid 1 –
GigabitEthernet0/0/5 hybrid 1 –
GigabitEthernet0/0/6 hybrid 1 –
GigabitEthernet0/0/7 hybrid 1 –
GigabitEthernet0/0/8 hybrid 1 –
GigabitEthernet0/0/9 hybrid 1 –
GigabitEthernet0/0/10 hybrid 1 –
GigabitEthernet0/0/11 hybrid 1 –
GigabitEthernet0/0/12 hybrid 1 –
GigabitEthernet0/0/13 hybrid 1 –
GigabitEthernet0/0/14 hybrid 1 –
GigabitEthernet0/0/15 hybrid 1 –
GigabitEthernet0/0/16 hybrid 1 –
GigabitEthernet0/0/17 hybrid 1 –
GigabitEthernet0/0/18 hybrid 1 –
GigabitEthernet0/0/19 hybrid 1 –
GigabitEthernet0/0/20 hybrid 1 –
GigabitEthernet0/0/21 hybrid 1 –
GigabitEthernet0/0/22 hybrid 1 –
GigabitEthernet0/0/23 hybrid 1 –
GigabitEthernet0/0/24 hybrid 1 –

2.配置路由器子接口和IP地址
在R1上创建子接口G0/0/1.1,配置IP地址192.168.1.254/24,作为VLAN1的网关。
创建子接口G0/0/1.2,配置IP地址192.168.2.254/24,作为VLAN2的网关。
创建子接口G0/0/1.3,配置IP地址192.168.3.254/24,作为VLAN3的网关。

[Huawei]int g0/0/1.1
[Huawei-GigabitEthernet0/0/1.1]ip add 192.168.1.254 24
[Huawei-GigabitEthernet0/0/1.1]int g0/0/1.2
[Huawei-GigabitEthernet0/0/1.2]ip add 192.168.2.254 24
[Huawei-GigabitEthernet0/0/1.2]int g0/0/1.3
[Huawei-GigabitEthernet0/0/1.3]ip add 192.168.3.254 24

PC机上配置IP和网关地址后,在PC1测试与PC2和PC3z之间的连通性。

PC>ping 192.168.2.1

Ping 192.168.2.1: 32 data bytes, Press Ctrl_C to break
From 192.168.1.1: Destination host unreachable
From 192.168.1.1: Destination host unreachable
From 192.168.1.1: Destination host unreachable
From 192.168.1.1: Destination host unreachable
From 192.168.1.1: Destination host unreachable

--- 

PC>ping 192.168.3.1

Ping 192.168.3.1: 32 data bytes, Press Ctrl_C to break
From 192.168.1.1: Destination host unreachable
From 192.168.1.1: Destination host unreachable
From 192.168.1.1: Destination host unreachable
From 192.168.1.1: Destination host unreachable
From 192.168.1.1: Destination host unreachable

--- 

可以观察到,通信仍然无法建立。

3.配置路由器子接口封装VLAN
由S1发送到R1的数据都加上了VLAN标签,而路由器作为三层设备,默认无法处理带了VLAN标签的数据包。因此需要在路由器上的子接口下配置对应VLAN的封装,使路由器能够识别和处理VLAN标签,包括剥离和封装VLAN标签。在R1的子接口E0/0/1.1上封装VLAN10并开启子接口的ARP广播功能。
使用dot1q termination vid命令配置子接口对一层tag报文的终结功能。即配置该命令后,路由器子接口在接收带有VLAN tag的报文时,将剥掉tag进行三层转发。在发送报文时,会将与该子接口对应VLAN的tag添加到报文中。
使用arp broadcast enable命令开启子接口的ARP广播功能。如果不配置该命令,将会导致该子接口无法主动发送ARP广播报文,以及向外转发IP报文。

[Huawei-GigabitEthernet0/0/1.3]int g0/0/1.1
[Huawei-GigabitEthernet0/0/1.1]dot1q termination vid 10
[Huawei-GigabitEthernet0/0/1.1]arp broadcast enable
[Huawei-GigabitEthernet0/0/1.1]int g0/0/1.2
[Huawei-GigabitEthernet0/0/1.2]dot1q termination vid 20
[Huawei-GigabitEthernet0/0/1.2]arp broadcast enable
[Huawei-GigabitEthernet0/0/1.2]int g0/0/1.3
[Huawei-GigabitEthernet0/0/1.3]dot1q termination vid 30
[Huawei-GigabitEthernet0/0/1.3]arp broadcast enable

4.测试结果
在PC1上分别测试网关地址192.168.1.254和PC2,3之间的连通性。

PC>ping 192.168.1.254

Ping 192.168.1.254: 32 data bytes, Press Ctrl_C to break
From 192.168.1.254: bytes=32 seq=1 ttl=255 time=62 ms
From 192.168.1.254: bytes=32 seq=2 ttl=255 time=63 ms
From 192.168.1.254: bytes=32 seq=3 ttl=255 time=47 ms
From 192.168.1.254: bytes=32 seq=4 ttl=255 time=46 ms
From 192.168.1.254: bytes=32 seq=5 ttl=255 time=47 ms

--- 

PC>ping 192.168.2.1

Ping 192.168.2.1: 32 data bytes, Press Ctrl_C to break
Request timeout!
From 192.168.2.1: bytes=32 seq=2 ttl=127 time=110 ms
From 192.168.2.1: bytes=32 seq=3 ttl=127 time=110 ms
From 192.168.2.1: bytes=32 seq=4 ttl=127 time=125 ms
From 192.168.2.1: bytes=32 seq=5 ttl=127 time=109 ms

--- 

PC>ping 192.168.3.1

Ping 192.168.3.1: 32 data bytes, Press Ctrl_C to break
Request timeout!
From 192.168.3.1: bytes=32 seq=2 ttl=127 time=140 ms
From 192.168.3.1: bytes=32 seq=3 ttl=127 time=110 ms
From 192.168.3.1: bytes=32 seq=4 ttl=127 time=110 ms
From 192.168.3.1: bytes=32 seq=5 ttl=127 time=125 ms

--- 

可以观察到,通信正常。在PC1上tracertPC2

PC>tracert 192.168.2.1

traceroute to 192.168.2.1, 8 hops max
(ICMP), press Ctrl+C to stop
 1  192.168.1.254   79 ms  62 ms  63 ms
 2  192.168.2.1   125 ms  125 ms  125 ms

可以观察到PC1先把ping包发送给自身的网关192.168.1.254,然后再由网关发送到PC2。

PC1pingPC2的过程

两台PC由于处于不同的网络中,这是PC1会将数据发往自己的网关,即路由器R1的子结构GE0/0/1.1地址192.168.1.254。
数据包到达路由器R1后,由于路由器的子接口已经配置了VLAN封装,当接收到PC1发送的VLAN10的数据帧时,发现数据帧的VLAN10跟自身的VLAN ID一样,便会剥离掉数据帧的VLAN标签后通过三层路由转发。
通过查找路由表后,发现数据包中的目的地址192.168.2.1所属的192.168.2.0/24网段的路由条目,已经是路由器的直连路由,且出接口是GE0/0/1.2,便将该数据包发送至GE0/0/1.2接口。当GE0/0/1.2接口接收到一个没有带VLAN标签的数据帧时,便会加上自身借口所配置的VLAN ID 20后再进行转发,然后通过交换机将数据帧顺利转发给PC2。

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