单臂路由的概念及配置实训.docx
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单臂路由的概念及配置实训
单臂路由的概念及配置实训
单臂路由（router-on-a-stick）是指在路由器的一个接口上通过配置子接口（或“逻辑接口”，并不存在真正物理接口）的方式，实现原来相互隔离的不同VLAN（虚拟局域网）之间的互联互通。
由于从拓扑结构图上看，在交换机与路由器之间，数据从一条线路进去，又从一个线路出来，两条线路重合，故形象的称之为“单臂路由”（右图中黑色线路）[1]。
在Cisco网络认证体系中，单臂路由是一个重要的学习知识点。
通过单臂路由的学习，能够深入的了解VLAN（虚拟局域网）的划分、封装和通信原理，理解路由器子接口、ISL协议和802.1Q协议，是CCNA考试中经常考察。
优缺点
VLAN能有效分割局域网，实现各网络区域之间的访问控制。
但现实中，往往需要配置某些VLAN之间的互联互通。
比如，你的公司划分为领导层、销售部、财务部、人力部、科技部、审计部，并为不同部门配置了不同的VLAN，部门之间不能相互访问，有效保证了各部门的信息安全。
但经常出现领导层需要跨越VLAN访问其他各个部门，这个功能就由单臂路由来实现。
优点：
实现不同vlan之间的通信，有助理解、学习VLAN原理和子接口概念。
缺点：
容易成为网络单点故障，配置稍有复杂，现实意义不大。
实验手册
实验名称：
单臂路由实验
目标：
通过一个路由器进行多个VLAN互联
环境：
1.交换机为二层交换机，支持VLAN划分；2.路由器只有1个Ethernet接口
实施：
采用单臂路由，即在路由器上设置多个逻辑子接口，每个子接口对应于一个VLAN。
由于物理路由接口只有一个，各子接口的数据在物理链路上传递要进行标记封装。
Cisco设备支持ISL和802.1q协议。
华为设备只支持802.1q。
单臂路由的配置实
实验设备：
一台CISCO路由器（R1），一台二层交换机（S1），两台PC机（pc2和pc3）
实验拓扑
PC的配置如下：
pc2的IP：
192.168.2.10网关：
192.168.2.1
pc3的IP：
192.168.3.10网关：
192.168.3.1
交换机S1的配置如下：
Switch>enable
Switch#vlandatabase
Switch（vlan）#vlan2nametest01
VLAN2added:
Name:
test01
Switch（vlan）#vlan3nametest02
VLAN3added:
Name:
test02→设置好vlan，这里只简单设置两个。
Switch（vlan）#exit
APPLYcompleted.
Exiting....
Switch#config
Configuringfromterminal,memory,ornetwork[terminal]?
Enterconfigurationcommands,oneperline.EndwithCNTL/Z.
Switch（config）#interfacefa0/2
Switch（config-if）#switchportaccessvlan2
Switch（config-if）#exit
Switch（config）#interfacefa0/3
Switch（config-if）#switchportaccessvlan3
Switch（config-if）#exit
Switch（config）#interfacefa0/1
Switch（config-if）#switchporttrunkencapsulationdot1q（2960等交换机只支持802.1q协议，这里忽略）
Switch（config-if）#switchportmodetrunk
Switch（config-if）#switchporttrunkallowedvlanall
Switch（config-if）#exit
Switch（config）#end
%SYS-5-CONFIG_I:
Configuredfromconsolebyconsole
Switch#writememory
Buildingconfiguration...
[OK]
下面来重点，配置单臂路由：
Router>enable
Router#config
Configuringfromterminal,memory,ornetwork[terminal]?
Enterconfigurationcommands,oneperline.EndwithCNTL/Z..................进入全局配置模式
Router（config）#interfacefa0/0................进入和交换机连接的那个接口
Router（config-if）#noshutdown................激活该端口
Router（config-if）#exit……………返回到全局配置模式
Router（config）#interfacefa0/0.1...........配置 子接口 这是配置单臂路由的关键，这个接口是个 逻辑接口，并不是实际存在的物理接口，但是功能却和物理接口是一样的。
Router（config-subif）#encapsulationdot1q2.......为这个接口配置802.1Q协议，最后面的2是vlan号，这也是关键部分
Router（config-subif）#ipaddress192.168.2.1255.255.255.0.........为该接口划分ip地址。
Router（config-subif）#exit
Router（config）#interfacefa0/0.2.....同样，进入第2个子接口，进行配置
Router（config-subif）#encapsulationdot1q3.........配置802.1Q协议
Router（config-subif）#ipaddress192.168.3.1255.255.255.0......划分ip地址和子网掩码
Router（config-subif）#end
%SYS-5-CONFIG_I:
Configuredfromconsolebyconsole..........完成配置
下面是测试结果：
经过分别对两台机子互相ping的测试，可以发现能够ping通，说明实验成功。
2华为单臂路由
需求:
在局域网中,通过交换机上配置VLAN可以减少主机通信广播域的范围,当VLAN之间有部分主机需要通信,但交换机不支持三层交换时,可以采用一台支持802.1Q的路由器实现VLAN的互通.这需要在以太口上建立子接口,分配IP地址作为该VLAN的网关,同时启动802.1Q.
组网:
路由器E0端口与交换机的上行trunk端口（第24端口）相连,交换机下行口划分3个VLAN,带若干主机.
路由器的配置
[Router]
[Router]intere0
[Router-Ethernet0]ipadd10.0.0.1255.255.255.0
[Router-Ethernet0]intere0.1//定义子接口E0.1
[Router-Ethernet0.1]ipadd172.16.1.1255.255.255.0
[Router-Ethernet0.1]vlan-typedot1qvid1//指定以太网子接口属于VLAN1,此命令应用在以太网子接口上。
只有配置了该命令之后，以太网子接口才会根据配置的VLANID号在以太网帧头中嵌入VLAN标签，与该网口相连的交换机接口才能正确处理接收到的帧。
[Router-Ethernet0.1]intere0.2//定义子接口E0.2
[Router-Ethernet0.2]ipadd172.16.2.1255.255.255.0
[Router-Ethernet0.2]vlan-typedot1qvid2//指定以太网子接口属于VLAN2
[Router-Ethernet0.2]intere0.3//定义子接口E0.3
[Router-Ethernet0.3]ipadd172.16.3.1255.255.255.0
[Router-Ethernet0.3]vlan-typedot1qvid3//指定以太网子接口属于VLAN3
[Router-Ethernet0.3]intere0
[Router-Ethernet0]undoshut
%InterfaceEthernet0isup
[Router-Ethernet0]//用网线将E0端口连到S3026第24端口
%19:
46:
32:
InterfaceEthernet0changedstatetoUP
%19:
46:
32:
LineprotocoliponinterfaceEthernet0,changedstatetoUP
%19:
46:
32:
LineprotocoliponinterfaceEthernet0.1,changedstatetoUP
%19:
46:
32:
LineprotocoliponinterfaceEthernet0.2,changedstatetoUP
%19:
46:
32:
LineprotocoliponinterfaceEthernet0.3,changedstatetoUP
交换机的配置
sys
Entersystemview,returnuserviewwithCtrl+Z.
[Quidway]vlan1
[Quidway-vlan1]vlan2
[Quidway-vlan2]portethernet0/17toeth0/19eth0/22//将第17至19端口，和第22端口加入VLAN2
[Quidway-vlan2]vlan3
[Quidway-vlan3]porteth0/21//将第21端口加入VLAN3
[Quidway-vlan3]intere0/24
[Quidway-Ethernet0/24]portlink-typetrunk//将第24端口设为trunk口
[Quidway-Ethernet0/24]porttrunkpermitvlanall //允许所有VLAN流量通过
Pleasewait...........................................Done.
[Quidway-Ethernet0/24]disporttrunk//检验TRUNK口配置
Now,thefollowingtrunkingportsexist:
Ethernet0/24
[Quidway-Ethernet0/24]disvlan2 //检验VLAN2的配置
VLANID:
2
VLANType:
static
RouteInterface:
notconfigured
Description:
VLAN0002
TaggedPorts:
Ethernet0/24
UntaggedPorts:
Ethernet0/17Ethernet0/18Ethernet0/19Ethernet0/22
[Quidway-Ethernet0/24]disvlan3 //检验VLAN3的配置
VLANID:
3
VLANType:
static
RouteInterface:
notconfigured
Description:
VLAN0003
TaggedPorts:
Ethernet0/24
UntaggedPorts:
Ethernet0/21
3.在工作站上检查网络是否连通。
此工作站连接S3026第21端口，属于VLAN2。
C:
\DocumentsandSettings\Administrator>ipconfig
windows2000IPConfiguration
Ethernetadapter 本地连接:
Connection-specificDNSSuffix.:
IPAddress............:
172.16.2.22
SubnetMask...........:
255.255.255.0
DefaultGateway.........:
172.16.2.1
C:
\DocumentsandSettings\Administrator>ping172.16.3.1
Pinging172.16.3.1with32bytesofdata:
Replyfrom172.16.3.1:
bytes=32time<10msTTL=255
Replyfrom172.16.3.1:
bytes=32time<10msTTL=255
Replyfrom172.16.3.1:
bytes=32time<10msTTL=255
Replyfrom172.16.3.1:
bytes=32time<10msTTL=255
Pingstatisticsfor172.16.3.1:
Packets:
Sent=4,Received=4,Lost=0（0%loss）,
Approximateroundtriptimesinmilli-seconds:
Minimum=0ms,Maximum=0ms,Average=0ms
4.在路由器上查看路由表。
可以发现，由于172.16各网段都是直连路由，故不需启用路由协议或静态路由即能实现VLAN之间的通讯。
[Router]displayiprouting-table
RoutingTables:
Destination/MaskProtoPrefMetricNexthopInterface
10.0.0.0/24Direct0010.0.0.1Ethernet0
10.0.0.1/32Direct00 127.0.0.1LoopBack0
127.0.0.0/8Direct00 127.0.0.1 LoopBack0
127.0.0.1/32Direct00 127.0.0.1 LoopBack0
172.16.1.0/24Direct00172.16.1.1Ethernet0.1
172.16.1.1/32Direct00 127.0.0.1 LoopBack0
172.16.2.0/24Direct00172.16.2.1Ethernet0.2
172.16.2.1/32Direct00 127.0.0.1 LoopBack0
172.16.3.0/24Direct00172.16.3.1Ethernet0.3
172.16.3.1/32Direct00127.0.0.1LoopBack0
3vlan下的设置
在一个vlan下，可以通过设置路由接口的secondaryip实现在一个物理网络上两个
具有不同网段IP计算机的联通。
设置Ip地址
[root#PCAroot]#ipconfigeth010.65.1.1netmask255.255.0.0
[root#PCBroot]#ipconfigeth010.66.1.1netmask255.255.0.0
[root#PCAroot]#ping10.66.1.1（不通）
[root#PCBroot]#ping10.65.1.1（不通）
PCA与PCB是不通的，因为它们在不同的网络段，一个是10.65.0.0/16网络，一个
是10.66.0.0/16网络，即netid不同，而不同网络的主机间访问必须通过路由实现。
设置ip地址
roa（config）#intf0/0
roa（config-if）#ipaddress10.65.1.2255.255.0.0
roa（config-if）#noshut
roa（config-if）#ipaddress10.66.1.2255.255.0.0secondary
roa#shrun
在显示的信息当中，在FastEthernet0/0的位置，应该能够看到前面设置的两个IP
地址。
可通性
[root#PCAroot]#ping10.66.1.1（不通）
[root#PCAroot]#ping10.66.1.2（通）
[root#PCBroot]#ping10.65.1.1（不通）
[root#PCBroot]#ping10.65.1.2（通）
为什么PCA和PCB还是不通呢？
哦，还没有设置计算机的网关。
[root#PCAroot]#routeadddefaultgw10.65.1.2
[root#PCBroot]#routeadddefaultgw10.66.1.2
[root#PCAroot]#ping10.66.1.1（通了）
[root#PCBroot]#ping10.65.1.1（通了）
去掉联接线
[root#PCAroot]#ping10.66.1.1（不通了）
[root#PCBroot]#ping10.65.1.1（不通了）
由此可以看出，PCA到PCB的发送的数据包是经过路由器的，从路由器f0/0入，再
从f0/0出，所以称之为单臂路由。
这种情况PCA和PCB在同一个广播域中，对网络带宽不利。
如果划分VLAN可以隔离
广播域。
通过子接口可以实现对不同VLAN的路由。
交换机的情况
双击交换机,进入交换机的终端模式：
switch>en
password:
switch#conft
switch（config）#intvlan1
switch（config-if）#ipaddress10.65.1.8255.255.0.0
switch（config-if）#exit
switch（config）#ipdefault-gateway10.65.1.2
switch（config）#end
switch#ping10.65.1.1（通）
switch#ping10.66.1.1（通）
断开交换机与路由器的联线，再执行从交换机ping命令：
switch#ping10.65.1.1（通）
switch#ping10.66.1.1（不通）
这说明不同网络段IP的联通是要通过路由器的。
4故障排查
有时候配置完成后并不能正常访问对端的PC，按照以下排错过程可以排除问题所在。
1、首先通过命令ipconfig/all来检查客户端的地址及网关是否正常。
结果如下：
PC1>ipconfig
IPAddress………………….:
192.168.1.10
SubnetMask…………………:
255.255.255.0
DefaultGateway……………..:
192.168.1.1
PC2>ipconfig
IPAddress………………….:
192.168.2.10
SubnetMask…………………:
255.255.255.0
DefaultGateway……………..:
192.168.2.1
确认后，先PING各自的网关：
PC1>ping192.168.1.1
正在Ping192.168.1.1具有32字节的数据:
来自192.168.1.1的回复:
字节=32时间=2msTTL=255
来自192.168.1.1的回复:
字节=32时间=2msTTL=255
来自192.168.1.1的回复:
字节=32时间=2msTTL=255
来自192.168.1.1的回复:
字节=32时间=3msTTL=255
192.168.1.1的Ping统计信息:
数据包:
已发送=4，已接收=4，丢失=0（0%丢失），
往返行程的估计时间（以毫秒为单位）:
最短=2ms，最长=3ms，平均=2ms
2、第一步操作若不通，需要检查交换机的VLAN配置和到路由器之间的Trunk链路状态。
如下：
Switch#showvlanbrief//查看交换机VLAN信息
VLANNameStatusPorts
—-——————————–—————————————-
1defaultactiveFa0/3,Fa0/4,Fa0/5,Fa0/6
Fa0/7,Fa0/8,Fa0/9,Fa0/10
Fa0/11,Fa0/12,Fa0/13,Fa0/14
Fa0/15,Fa0/16,Fa0/17,Fa0/18
Fa0/19,Fa0/20,Fa0/21,Fa0/22
Fa0/23,Gig1/1,Gig1/2
10REDactive Fa0/1 //确认该接口是与PC1连接，且在VLAN10中
20BLACKactiveFa0/2//确认该接口是与PC2连接，且在VLAN20中
1002fddi-defaultactive
1003token-ring-defaultactive
1004fddinet-defaultactive
1005trnet-defaultactive
Switch#showinttrunk
PortModeEncapsulationStatusNativevlan
Fa0/24on 802.1q trunking1//交换机与路由器连接的Fa0/24是封装模式为802.1q的Trunk状态
PortVlansallowedontrunk
Fa0/241-1005
PortVlansallowedandactiveinmanagementdomain
Fa0/241,10,20//确认F0/24口允许VLAN10和VLAN20的数据通过
PortVlansinspanningtreeforwardingstateandnotpruned
Fa0/241,10,20
3、最后检查路由器上的配置。
如下：
Router#showipintbr
InterfaceIP-AddressOK?
MethodStatusProtocol
FastEthernet0/0unassignedYESunset upup//确认物理接口状态为up，否则进入该接口执行noshutdown
FastEthernet0/0.1192.168.1.
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