三層交換機(jī)端口IP地址配置方法解析

　　三層交換機(jī)端口IP地址配置方法

　　目前市場上的= 法交換機(jī)有2種方式可以配置交換機(jī)端口的IP地址，一是直接在物理端口上設(shè)置，二是通過邏轉(zhuǎn)VLAN端口間接設(shè)置。為了分析這2種配置方法在交換機(jī)實(shí)際運(yùn)行中會(huì)產(chǎn)生哪些差別。在詳細(xì)分析了三層交換機(jī)端口工作原理的基礎(chǔ)上搭建測試環(huán)境，主要從端口初始化和法路由收斂過程分析了2種方式的不同。通過分析發(fā)現(xiàn)，在交換機(jī)物理端口上直接配置IP地址，可以節(jié)省生成樹協(xié)議（STP，SpanningTreeProtocol）收斂所需的時(shí)間，并且不需要規(guī)劃額外的VLAN。為日后的運(yùn)行維護(hù)工作帶來了方便。

　　三層交換機(jī)能夠快速地完成VIAN 間的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)，從而避免了使用路由器會(huì)造成的三層轉(zhuǎn)發(fā)瓶頸，目前已經(jīng)在企業(yè)內(nèi)部、學(xué)校和住宅小區(qū)的局域網(wǎng)得到大量使用。在配置三層交換機(jī)端口1P地址時(shí)，通常有2 種方法：一是直接在物理端口上設(shè)置1P地址，二是通過邏輯VLAN端口間接地設(shè)置IP地址。為了比較這2 種方法的優(yōu)缺點(diǎn)，本文首先閘述了三層交換機(jī)的工作原理，然后比較了這2種方法的操作命爭和端口初始化時(shí)間。并通過測試得出結(jié)論。

　　1、三層交換機(jī)的工作原理

　　傳統(tǒng)的交換技術(shù)是在OSI 網(wǎng)絡(luò)參考模型中的第二層（即數(shù)據(jù)鏈路層）進(jìn)行操作的，而E 層交換技術(shù)是在網(wǎng)絡(luò)模型中的第層實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)包的高速轉(zhuǎn)發(fā)，利用第層協(xié)議中的信息來加強(qiáng)第二層交換功能的機(jī)制（見圖1）

　　從硬件的實(shí)現(xiàn)上看，目前第二層交換機(jī)的接口模塊都是通過高速背扳/總線交換數(shù)據(jù)的。在第三層交換機(jī)中，與路由器有關(guān)的第三層路由硬件模塊也插接在高速背板/總線上，這種方式使得路由模塊可以與需要路由的其他模塊高速地進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，從而突破了外接路由器接口速率的限制。

　　假設(shè)有2 個(gè)使用IP 協(xié)議的站點(diǎn)，通過第三層交換機(jī)進(jìn)行通信的過程為： 若發(fā)送站點(diǎn)1在開始發(fā)送時(shí)，已知目的站點(diǎn)2 的IP地址，但不知道它在局域網(wǎng)上發(fā)送所需要的MAC地址，則需要采用地址解析（ARP）來確定站點(diǎn)2的MAC地址。站點(diǎn)1把自己的IP地址與站點(diǎn)2的IP地址比較，采用其軟件配置的子網(wǎng)掩碼提取出網(wǎng)絡(luò)地址來確定站點(diǎn)2 是否與自己在同一子網(wǎng)內(nèi)。若站點(diǎn)2 與站點(diǎn)1在同一子網(wǎng)內(nèi)，那么站點(diǎn)1廣播一個(gè)ARP請求，站點(diǎn)2返回其MAC地址，站點(diǎn)1得到站點(diǎn)2 的MAC地址后將這一地址緩存起來，并用此MAC地址封包轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)，第二層交換模塊查找MAC 地址表確定將數(shù)據(jù)包發(fā)向目的端口。若2 個(gè)站點(diǎn)不在同子網(wǎng)內(nèi)。則站點(diǎn)1要向“缺省網(wǎng)關(guān)”發(fā)出ARP（地址解析）封包，而“缺省網(wǎng)關(guān)”的IP地址已經(jīng)在系統(tǒng)軟件中設(shè)置，這個(gè)IP地址實(shí)際上對應(yīng)第三層交換機(jī)的第三層交換模塊。

　　當(dāng)站點(diǎn)1對“缺省網(wǎng)關(guān)”的IP地址廣“播出一個(gè)ARP請求時(shí)，若第三三層交換模塊在以前的通信過程中已得到站點(diǎn)2 的MAC地址，則向發(fā)送站點(diǎn)1回復(fù)站點(diǎn)而得MAC地址： 否則第三層交換模塊根據(jù)路由信息向目的站廣播一個(gè)ARP請求，站點(diǎn)2得到此ARP請求后向第三層模塊回復(fù)其MAC地址，第三層交換模塊保存此地址并回復(fù)給發(fā)送站點(diǎn)1。以后，當(dāng)在進(jìn)行站點(diǎn)1與站點(diǎn)2之間數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)，將用最終的目的站點(diǎn)的MAC地址封包，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)過程全部交給第二層交換處理，信息得以高速交換。

　　在實(shí)際過程中，2個(gè)站點(diǎn)可視為交換機(jī)的2個(gè)端口，只有為端口設(shè)置了IP地址后端口才能工作在第三層狀態(tài)，也才能完成不同子網(wǎng)間的通信。

　　2、兩種設(shè)置IP地址的命令

　　本文討論的2 種IP地址配置方式，一種直接在物理端口上設(shè)置IP地址，設(shè)置過程比較簡單。例如在作者單位新購3 三層交換機(jī)上配置端口1/0/1為路由端口，IP地址為172.16.1.0，OSPF 采用點(diǎn)到點(diǎn)類型，配置過程如下：

　　#interface Ethernet 101

　　#port link -mode route

　　#ip address 172.16.1.0 255.255.255.0

　　#ospf networt-type p2p

　　第二種IP地址配置方式是通過邏輯VLAN 設(shè)置IP地址，需先給VLAN設(shè)置IP地址，然后將物理端口配置在VLAN 下。為了保證IP地址和物理端口一一對應(yīng)的關(guān)系。例如在和上面一樣的三層交換機(jī)上要配置端口1/0/1為路由端口，并配置端口的VLANID 為101，VLAN 101IP地址為172.16.1.1，OSPF采用點(diǎn)到點(diǎn)類型，配置過程如下：

　　#interface Vlan- interface 101

　　#ip address 172.16.1.0 255.255.255.0

　　#ospf network type p2p

　　#interface Ethernet 1/0/1

　　#port link -mode route

　　#port access Vlan 101

　　由此可見，以上兩種方法都能為交換機(jī)端口設(shè)置IP地址，從操作步驟上看，第一種方法比較簡單，第二種方法需要先將端口和VLAN對應(yīng)起來再設(shè)置IP地址。而且第2種方法在配置IP地址時(shí)還需同時(shí)使用對應(yīng)的VLAN，過多使用VLAN 號后可能會(huì)給日后的運(yùn)行維護(hù)帶來了不便。