模塊8：交換機(jī)的三層路由配置0102任務(wù)24：三層交換靜態(tài)路由配置任務(wù)25：三層交換機(jī)OSPF路由配置目錄Contents模塊8：交換機(jī)的三層路由配置交換機(jī)分二層交換機(jī)和三層交換機(jī)，三層交換機(jī)既支持交換功能也支持路由功能。在組網(wǎng)的時候，如果沒有路由器或者網(wǎng)絡(luò)更多的是內(nèi)部VLAN之間的流量，也可以用三層交換機(jī)當(dāng)路由器使用，尤其是后者的情況，使用三層交換機(jī)工作效率更高。本項目設(shè)置了三個任務(wù)：三層交換機(jī)VLAN的靜態(tài)路由配置、三層交換機(jī)的OSPF配置以及三層交換機(jī)的BGP配置，幫助學(xué)員掌握在三層交換機(jī)上配置路由的方法，能夠在使用三層交換機(jī)組網(wǎng)時靈活運(yùn)用實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)互連。模塊8：交換機(jī)的三層路由配置【知識目標(biāo)】了解三層交換機(jī)路由的原理；掌握三層交換機(jī)配置靜態(tài)路由的方法；了解OSPF路由協(xié)議的概念和工作原理，掌握OSPF協(xié)議的基本配置方法；了解BGP路由協(xié)議的概念和工作原理，掌握BGP協(xié)議的基本配置方法?！炯寄苣繕?biāo)】會在三層交換機(jī)上配置靜態(tài)路由；會在三層交換機(jī)上配置OSPF協(xié)議和BGP協(xié)議。模塊8：交換機(jī)的三層路由配置任務(wù)24：三層交換靜態(tài)路由配置在總體任務(wù)中，假設(shè)各樓不設(shè)置路由器，直接使用交換機(jī)進(jìn)行樓層之間的互連，在這種情況下，如何使用靜態(tài)路由實(shí)現(xiàn)辦公樓、教學(xué)樓和宿舍樓之間的三層互通？本任務(wù)要求完成：1．三層交換機(jī)的靜態(tài)路由數(shù)據(jù)規(guī)劃；2．在三層交換機(jī)上完成靜態(tài)路由配置；3．配置升級驗(yàn)證和業(yè)務(wù)驗(yàn)證；4．輸出過程文檔。模塊8：交換機(jī)的三層路由配置知識準(zhǔn)備：三層交換機(jī)路由1．三層交換機(jī)概述三層交換機(jī)是在二層交換機(jī)的基礎(chǔ)上，增加了路由選擇功能的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。二層交換機(jī)能夠基于數(shù)據(jù)鏈路層的MAC地址，進(jìn)行數(shù)據(jù)幀或VLAN的傳輸功能，而三層交換機(jī)能夠基于網(wǎng)絡(luò)層的IP地址，實(shí)現(xiàn)路由選擇以及分組過濾等功能。現(xiàn)在的企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)、校園網(wǎng)以及數(shù)據(jù)中心等需要轉(zhuǎn)發(fā)大量內(nèi)部數(shù)據(jù)的應(yīng)用場景都在使用三層交換機(jī)。三層交換機(jī)既是交換機(jī)又是路由器：可以看成是具有多個以太網(wǎng)端口、具有交換功能的路由器。三層交換機(jī)通過檢查數(shù)據(jù)包的IP地址和MAC地址來啟用數(shù)據(jù)包交換，三層交換機(jī)能夠?qū)⒍丝诟綦x到單獨(dú)的VLAN中并在它們之間執(zhí)行路由。與傳統(tǒng)路由器一樣，三層交換機(jī)也可以配置支持RIP、OSPF、BGP等路由協(xié)議。模塊8：交換機(jī)的三層路由配置三層交換機(jī)和路由器之間的區(qū)別主要是：1）硬件三層交換機(jī)與路由器之間的主要區(qū)別在于硬件，三層交換機(jī)內(nèi)部的硬件融合了傳統(tǒng)交換機(jī)和路由器的硬件，通過集成電路硬件改進(jìn)了路由器的某些軟件邏輯，為LAN提供更好的性能。此外，專為企業(yè)網(wǎng)使用而設(shè)計的三層交換機(jī)通常沒有WAN端口，并且具有傳統(tǒng)路由器通常具有的功能，所以三層交換機(jī)最常用于支持VLAN之間的路由。2）接口三層交換機(jī)與路由器的另一個區(qū)別是三層交換機(jī)支持的接口有限，通常只有以太網(wǎng)的RJ45和SFP接口，而路由器有更多的支持其他協(xié)議的接口。3）協(xié)議路由器適用于不同的網(wǎng)絡(luò)和協(xié)議，路由器是家庭、小型企業(yè)網(wǎng)、廣域網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)中無處不在的硬件，允許連接到它的設(shè)備與互聯(lián)網(wǎng)之間進(jìn)行通信，允許網(wǎng)絡(luò)跨越不同的協(xié)議，比如使用ATM、IPX（InternetworkPacketExchange，互聯(lián)網(wǎng)分組交換協(xié)議）、IP、PPP（PointtoPointProtocol，點(diǎn)對點(diǎn)協(xié)議）等協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)。模塊8：交換機(jī)的三層路由配置2．三層交換機(jī)路由過程源主機(jī)在發(fā)起通信之前，將主機(jī)的IP與目的主機(jī)的IP進(jìn)行比較，如果兩者位于同一個網(wǎng)段（用網(wǎng)絡(luò)掩碼計算后具有相同的網(wǎng)絡(luò)號），那么源主機(jī)直接向目的主機(jī)發(fā)送ARP請求，在收到目的主機(jī)的ARP應(yīng)答后獲得對方的物理層（MAC）地址，然后用對方MAC作為報文的目的MAC進(jìn)行報文發(fā)送。位于同一VLAN（三層交換時是不同網(wǎng)段）中的主機(jī)互訪時屬于這種情況，這時用于互連的交換機(jī)作二層交換轉(zhuǎn)發(fā)。當(dāng)源主機(jī)判斷目的主機(jī)與主機(jī)位于不同的網(wǎng)段時，它會通過GW來轉(zhuǎn)發(fā)報文，即發(fā)送ARP請求來獲取網(wǎng)關(guān)IP地址對應(yīng)的MAC，在得到網(wǎng)關(guān)的ARP應(yīng)答后，用網(wǎng)關(guān)MAC作為報文的目的MAC進(jìn)行報文發(fā)送。注意，發(fā)送報文的源IP是源主機(jī)的IP，目的IP仍然是目的主機(jī)的IP。位于不同VLAN（三層交換時是不同網(wǎng)段）中的主機(jī)互訪時屬于這種情況，這時用于互連的交換機(jī)作三層交換轉(zhuǎn)發(fā)。模塊8：交換機(jī)的三層路由配置如圖8-1所示，通信的源、目的主機(jī)連接在同一臺三層交換機(jī)上，但它們位于不同VLAN。對于三層交換機(jī)來說，這兩臺主機(jī)都位于它的直連網(wǎng)段內(nèi)，它們的IP對應(yīng)的路由都是直連路由。模塊8：交換機(jī)的三層路由配置當(dāng)PCA向PCB

發(fā)起ICMP請求時，流程如下：1）PCA首先檢查出目的IP地址2.1.1.2與自己不在同一個網(wǎng)段，因此它發(fā)出請求網(wǎng)關(guān)地址1.1.1.1對應(yīng)的MAC的ARP請求；2）三層交換機(jī)收到PCA的ARP請求后，檢查請求報文，發(fā)現(xiàn)被請求IP是自己的三層接口IP，因此發(fā)送ARP應(yīng)答并將自己的三層接口MAC（MACS）包含在其中。同時它還會把PCA的IP地址與MAC地址對應(yīng)關(guān)系（1.1.1.2：MACA）記錄到自己的ARP表項中去；3）PCA得到網(wǎng)關(guān)（三層交換機(jī)接口）的ARP應(yīng)答后，組裝ICMP請求報文并發(fā)送，報文的目的MAC=MACS、源MAC=MACA、源IP＝1.1.1.2、目的IP=2.1.1.2；4）三層交換機(jī)收到報文后，首先根據(jù)報文的源MAC+VID（即VLANID）更新MAC地址表。然后根據(jù)報文的目的MAC+VID查找MAC地址表，發(fā)現(xiàn)匹配了自己三層接口MAC的表項。注意，三層交換機(jī)為VLAN配置三層接口IP后，會在交換芯片的MAC地址表中添加三層接口MAC+VID的表項，并且為表項的三層轉(zhuǎn)發(fā)標(biāo)志置位。當(dāng)報文的目的MAC匹配這樣的表項以后，說明需要作三層轉(zhuǎn)發(fā)，于是繼續(xù)查找交換芯片的三層表項；模塊8：交換機(jī)的三層路由配置5）芯片根據(jù)報文的目的IP去查找其三層表項，由于之前未建立任何表項，因此查找失敗，于是將報文送到CPU去進(jìn)行軟件處理；6）CPU根據(jù)報文的目的IP去查找其軟件路由表，發(fā)現(xiàn)匹配了一個直連網(wǎng)段（PCB對應(yīng)的網(wǎng)段），于是繼續(xù)查找其軟件ARP表，仍然查找失敗。然后三層交換機(jī)會在目的網(wǎng)段對應(yīng)的VLAN3的所有端口發(fā)送請求地址2.1.1.2對應(yīng)MAC的ARP請求；7）PCB收到三層交換機(jī)發(fā)送的ARP請求后，檢查發(fā)現(xiàn)被請求IP是自己的IP，因此發(fā)送ARP應(yīng)答并將自己的MAC（MACB）包含在其中。同時，將三層交換機(jī)的IP與MAC的對應(yīng)關(guān)系（2.1.1.1：MACS）記錄到自己的ARP表中去；8）三層交換機(jī)收到PCB的ARP應(yīng)答后，將其IP和MAC對應(yīng)關(guān)系（2.1.1.2：MACB）記錄到自己的ARP表中去，并將PCA的ICMP請求報文發(fā)送給PCB，報文的目的MAC修改為PCB的MAC（MACB），源MAC修改為自己的MAC（MACS）。同時，在交換芯片的三層表項中根據(jù)剛才得到的三層轉(zhuǎn)發(fā)信息添加表項（內(nèi)容包括IP、MAC、出口VLAN、出端口等），這樣后續(xù)的PCA發(fā)送PCB的報文就可以通過該硬件三層表項直接轉(zhuǎn)發(fā)了；模塊8：交換機(jī)的三層路由配置9）PCB收到三層交換機(jī)轉(zhuǎn)發(fā)過來的ICMP請求報文以后，回應(yīng)ICMP應(yīng)答給PCA。ICMP應(yīng)答報文的轉(zhuǎn)發(fā)過程與前面類似，只是由于三層交換機(jī)在之前已經(jīng)得到PCA的IP和MAC對應(yīng)關(guān)系了，也同時在交換芯片中添加了相關(guān)的三層表項，因此這個報文直接由交換芯片硬件轉(zhuǎn)發(fā)給PCA；這樣，后續(xù)的往返報文都經(jīng)過查MAC表＝＞查三層轉(zhuǎn)發(fā)表的過程由交換芯片直接進(jìn)行硬件轉(zhuǎn)發(fā)了。從上述流程可以看書，三層交換正是充分利用了“一次路由（首包CPU轉(zhuǎn)發(fā)并建立三層轉(zhuǎn)發(fā)硬件表項）、多次交換（后續(xù)包芯片硬件轉(zhuǎn)發(fā)）”的原理實(shí)現(xiàn)了轉(zhuǎn)發(fā)性能與三層交換的統(tǒng)一。模塊8：交換機(jī)的三層路由配置參考案例：三層交換機(jī)靜態(tài)路由配置【參考案例】一個辦公室四臺計算機(jī)接到了同一個交換機(jī)上，A和B屬于一個VLAN，C和D屬于另外一個VLAN，如圖8-2，要求每兩臺計算機(jī)之間都能夠互相通信。模塊8：交換機(jī)的三層路由配置序號命令功能1ZXR10（config）#switchvlan-configuration進(jìn)入交換機(jī)VLAN配置模式2ZXR10（config-swvlan）#interface<interface-name>進(jìn)入交換機(jī)VLAN端口配置模式3ZXR10（config-if-interface-name）#ipaddress<ip-address><net-mask>[<broadcast-address>|secondary]配置IP地址4ZXR10（config-swvlan-if-ifname）#switchportmode{access|hybrid|trunk}

設(shè)置端口的VLAN鏈路模式。缺省模式為access5ZXR10（config-swvlan-if-ifname）#switchportaccessvlan<vlan_id>將access端口加入到VLAN中，如果該VLAN不存在，則創(chuàng)建VLAN【案例實(shí)施】1．掌握三層交換機(jī)基本配置和維護(hù)命令，如下表8-1。表8-1三層交換機(jī)基本配置和維護(hù)命令模塊8：交換機(jī)的三層路由配置2．配置思路三層交換機(jī)與二層交換機(jī)一樣不能在物理接口上配置IP地址，但是三層交換機(jī)可以設(shè)置一個虛擬的VLAN接口，在VLAN虛擬接口上配置IP實(shí)現(xiàn)VLAN之間的通信，VLAN虛接口的IP地址就是歸屬于這個VLAN的所有主機(jī)的默認(rèn)網(wǎng)關(guān)，不同的VLAN虛接口的IP地址與路由器的不同接口一樣，不能在同一個網(wǎng)段里。1）三層交換機(jī)劃分2個VLAN，每個VLAN中包含2個接口；2）交換機(jī)的每個端口設(shè)置為access模式；3）給交換機(jī)的每個VLAN設(shè)置IP地址；4）設(shè)置計算機(jī)的網(wǎng)關(guān)為VLAN的IP地址。模塊8：交換機(jī)的三層路由配置序號設(shè)備接口地址VLAN1電腦AIP:1.1.1.2/2410GW:1.1.1.12電腦B

IP:1.1.1.3/2410GW:1.1.1.13電腦C

IP:2.2.2.2/2420

GW:2.2.2.14電腦D

IP:2.2.2.3/2420GW:2.2.2.13ZXR105950gei-0/1/1/1gei-0/1/1/21.1.1.1/2410gei-0/1/1/3gei-0/1/1/42.2.2.1/24203．?dāng)?shù)據(jù)規(guī)劃根據(jù)任務(wù)要求，數(shù)據(jù)規(guī)劃如下表8-2。表8-2數(shù)據(jù)規(guī)劃模塊8：交換機(jī)的三層路由配置4．操作步驟ZXR10#configterminalZXR10（config）#interfacevlan10ZXR10（config-if）#ipadd1.1.1.1255.255.255.0ZXR10（config-if）#noshutdownZXR10（config-if）#exitZXR10（config）#interfacevlan20ZXR10（config-if）#ipadd2.2.2.1255.255.255.0ZXR10（config-if#noshutdownZXR10（config-if）#exitZXR10（config）#switchvlan-configurationZXR10（config-swvlan）#interfacegei-0/1/1/1ZXR10（config-swvlan-if-gei-0/1/1/1）#switchportaccessvlan10ZXR10（config-swvlan-if-gei-0/1/1/1）exitZXR10（config-swvlan）#interfacegei-0/1/1/2ZXR10（config-swvlan-if-gei-0/1/1/2）#switchportaccessvlan10ZXR10（config-swvlan-if-gei-0/1/1/2）exitZXR10（config-swvlan）#interfacegei-0/1/1/3ZXR10（config-swvlan-if-gei-0/1/1/3）#switchportaccessvlan20ZXR10（config-swvlan-if-gei-0/1/1/3）exitZXR10（config-swvlan）#interfacegei-0/1/1/4ZXR10（config-swvlan-if-gei-0/1/1/4）#switchportaccessvlan20ZXR10（config-swvlan-if-gei-0/1/1/4）#exitZXR10（config）#exitZXR10#write模塊8：交換機(jī)的三層路由配置5．案例驗(yàn)證在路由器上執(zhí)行“showinterfacevlan10”

和“showinterfacevlan20”檢查接口配置，如圖8-3和8-4，接口狀態(tài)為up。執(zhí)行“showvlan”顯示VLAN配置數(shù)據(jù)，如圖8-5。執(zhí)行“showipforroute”，顯示路由配置信息，如圖8-6，可以看到路由器上產(chǎn)生2條直連路由，它們的接口是VLAN10和VLAN20。圖8-3VLAN10接口配置和狀態(tài)模塊8：交換機(jī)的三層路由配置圖8-4VLAN20接口配置和狀態(tài)圖8-5VLAN配置信息模塊8：交換機(jī)的三層路由配置圖8-6路由配置信息電腦A設(shè)置IP地址為1.1.1.2，掩碼255.255.255.0，網(wǎng)關(guān)為1.1.1.1，電腦C設(shè)置IP地址為2.2.2.2，掩碼255.255.255.0，網(wǎng)關(guān)為2.2.2.1。配置完成后，電腦A和電腦B之間互相ping，電腦A和電腦B之間ping是通的。模塊8：交換機(jī)的三層路由配置任務(wù)三層交換機(jī)VLAN路由配置序號子任務(wù)輸出評估方法和標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)1VLAN之間路由數(shù)據(jù)規(guī)劃輸出規(guī)劃數(shù)據(jù)表格規(guī)劃數(shù)據(jù)完備正確2配置VLAN間路由輸出配置腳本腳本正確3配置驗(yàn)證：1．showvlan2．showiproute顯示VLAN信息和狀態(tài)信息截圖截圖展示內(nèi)容正確4業(yè)務(wù)測試：各樓之間電腦互相ping

ping是通的任務(wù)實(shí)施：三層交換靜態(tài)路由實(shí)施按照表8-3完成任務(wù)實(shí)施

表8-3任務(wù)實(shí)施表模塊8：交換機(jī)的三層路由配置任務(wù)25：三層交換機(jī)OSPF路由配置在總體任務(wù)中，假設(shè)各樓不設(shè)置路由器，直接使用交換機(jī)進(jìn)行樓層之間的互連，在這種情況下，如何使用OSPF協(xié)議實(shí)現(xiàn)辦公樓、教學(xué)樓和宿舍樓之間的三層互通？本任務(wù)要求完成：1．三層交換機(jī)OSPF數(shù)據(jù)規(guī)劃；2．在三層交換機(jī)上完成OSPF設(shè)置；3．配置數(shù)據(jù)驗(yàn)證和業(yè)務(wù)驗(yàn)證；4，輸出過程文檔。模塊8：交換機(jī)的三層路由配置任務(wù)準(zhǔn)備：VLAN下配置OSPF認(rèn)知OSPF協(xié)議的知識請參考任務(wù)15。參考案例：三層交換機(jī)OSPF配置【參考案例】如圖8-7所示，在路由器S1、S2、S3接口上配置啟動OSPF，使得路由器之間能通過OSPF協(xié)議學(xué)習(xí)到路由，完成網(wǎng)絡(luò)互連。模塊8：交換機(jī)的三層路由配置序號命令功能1ZXR10(config)#routerospf

<process-id>[vrf<vrf-name>]啟動OSPF進(jìn)程，如果尚未啟動OSPF協(xié)議則啟動OSPF協(xié)議，并進(jìn)入OSPF協(xié)議配置模式協(xié)議啟動后，將會自動從當(dāng)前的接口中選擇一個作為OSPF協(xié)議的Router-ID地址路由器上沒有接口有IP地址時，將會選不到Router-ID，可以通過配置一個接口地址讓OSPF動態(tài)獲取或者手動配置Router-ID并clear一下OSPF的進(jìn)程2ZXR10(config-ospf-number)#area<area-id>進(jìn)入area配置模式3ZXR10(config-ospf-number-area-id)#network

<ip-address><wildcard-mask>area<area-id>定義OSPF協(xié)議運(yùn)行的接口以及對這些接口定義區(qū)域ID，如果該區(qū)域不存在則自動創(chuàng)建4ZXR10(config-ospf-number)#router-id

<ip-address>配置路由器的Router-ID建議使用loopback地址作為路由器的Router-ID5ZXR10(config-ospf-number)#end返回到特權(quán)模式ZXR10#clearipospfprocess

<process-id>將OSPF進(jìn)程重新啟動【案例實(shí)施】1．掌握基本的三層交換機(jī)配置和維護(hù)OSPF協(xié)議的命令三層交換機(jī)基本的配置和維護(hù)OSPF協(xié)議的命令如下表8-4。表8-4OSPF命令列表模塊8：交換機(jī)的三層路由配置2．配置思路三層交換機(jī)的OSPF配置和路由器基本一致，區(qū)別在于OSPF啟動的接口和地址是VLAN接口和VLAN的接口地址。模塊8：交換機(jī)的三層路由配置設(shè)備RouterIDVLANVLANIPS11.1.1.21030.0.0.1/30S21.1.1.31030.0.0.2/30S21.1.1.32030.0.1.2/30S31.1.1.41030.0.1.1/303．?dāng)?shù)據(jù)規(guī)劃按照案例要求實(shí)現(xiàn)的功能，數(shù)據(jù)規(guī)劃如下表8-5。表8-5數(shù)據(jù)規(guī)劃表模塊8：交換機(jī)的三層路由配置4．?dāng)?shù)據(jù)配置S1上的配置如下：S1（config）#interfacevlan10S1（config-if-vlan10）#ipaddress30.0.0.1255.255.255.252S1（config-if-vlan10）#exitS1（config）#routerospf10S1（config-ospf-10）#area0S1（config-ospf-10-area-0）#network30.0.0.00.0.0.3S1（config-ospf-10）#exit配置S2，配置如下：S2（config）#interfaceloopback1S2（config-if-loopback1）#ipadderss1.1.1.3255.255.255.255S2（config-if-loopback1）#exitS2（config）#interfacevlan10S2（config-if-vlan10）#ipaddress30.0.0.2255.255.255.252S2（config-if-vlan10）#exitS2（config）#interfacevlan20S2（config-if-vlan20）#ipaddress30.0.1.2255.255.255.252S2（config-if-vlan20）#exitS2（config）#routerospf10S2（config-ospf-10）#area0S2（config-ospf-10-area-0）#network30.0.0.00.0.0.3S2（config-ospf-10-area-0）#network30.0.1.00.0.0.3S2（config-ospf-10）#exitS3上的配置如下：S3（config）#interfaceloopback1S3（config-if-loopback1）#ipadderss1.1.1.4255.255.255.255S3（config-if-loopback1）#exitS3（config）#interfacevlan10S3（config-if-vlan10）#ipaddress30.0.1.1255.255.255.252S3（c