三层交换机转发原理

三层交换机转发原理

三层交换机同时具有2层交换的功能和3层路由选择的功能，同时，三层交换机采用了硬件转发技术，实现数据的线速转发。

三层交换机用来解决路由与交换机之间的链路成为整个网络瓶颈的问题。

配置单臂路由：

1 配置路由器的子接口

2 在子接口上封装VLAN TRUNK协议

3 配置子接口的IP地址，使之成为相应VLAN的网关。

CISCO CATALYST交换机使用传统的MLS （MULTILAYER SWITCHING ，多层交换）体系结构或CEF（CISCO EXPRESS FORWARDING ，CISCO快速转发）的MLS体系结构。

MLS让ASIC（Application-specific integrated circuit,应用专用集成电路）能够对被路由的数据包执行第2 层重写操作。2层重写操作包括重写源和目标MAC地址，以及写入重新计算得到的循环冗余校验码（CRC）。

三层交换机传统的MLS工作原理：

1 VLAN1的主机将一系列数据发送给默认网关。三层交换机上的VLAN1的端口接收到主机发来的数据包，这个数据帧中，源MAC地址是VLAN1主机的MAC 地址，目标MAC地址是默认网关的MAC地址。

2 三层交换机的第

3 层引擎接收到这个数据包，在转发数据包前重写数据帧的2层封装。三层交换机用VLAN2的主机MAC地址作为发送帧的目标MAC地址来封装数据帧，并重写CRC值，同时，在硬件中创建一个MLS条目，以便能够重写和转发这个流中后续的数据包。

3 VLAN1主机发送给予VLAN2主机的后续的数据后续的数据包直接由三层交换机的MAC 进行处理，ASIC根据刚才创建的MLS条目重写第2层封装，并快速转发数据包。这个过程被称为一次路由，多次交换，

CEF主要包含两个转发用的信息表：

·转发信息库（FIB）：CEF使用FIB来做出基于IP目标前缀的转发决策。·邻接关系表：

基于CEF的MLS：

主机A发送数据包给自己的默认网关，三层交换是主机A的网关，接收到这个数据包。

三层交换机查找FIB表，数据包的目标IP，与三层交换机直连。

三层交换机查找邻接关系表，在邻接关系表中，有IP地址与源MAC，目标MAC 地址的对应关系，并找到转发端口。

三层交换机的硬件交换组件根据邻接关系表重写数据帧的2层封装，并快速转发。

基于CEF的CATALYST交换机在3层上支持两种硬件交换方式：

·集中式交换

·分布交换

三层交换机的配置：

Switch(config)#ip routing

Switch(config)#interface vlan **

Switch(config-if)#ip address 192.168.1.1 255.255.255.0 Switch(config-if)#no shut

Switch(config)#show ip cef

Switch(config)#show adjacency detail

Switch(config-if)#no switchport

Switch(config)#interface vlan **

Switch(config-if)#ip helper-address 192.168.1.5