背景和作用

二层交换机只能实现同vlan间通信，不同vlan通信常常需要借助于路由器来实现,而三层交换机除了具有普通二层交换机的功能之外，还可以像路由器一样实现不同子网之间的通信,具有第三层路由功能;

工作原理

三层交换机包含模块

三层路由模块

• ip路由表(cpu用于转发的控制，维护一些软件表项,并根据软件表项的转发信息来配置ASIC中的三层硬件转发表)
• 三层硬件转发表(ASIC的硬件转发)
  包括目的主机ip地址,目的主机mac地址,接口号,vlanId

二层交换模块

• mac地址表(ASIC的硬件转发)
  包括mac 地址,接口号,vlanId

交换机虚拟接口

• 交换机虚拟接口（Switch Virtual Interface，简称SVI），多用于三层路由交换机，是一种三层逻辑接口，通常用于表示vlan接口，这里并不属于某个vlan的接口，可以看成它是用于连接整个vlan 内所有设备的一个虚拟接口，充当了每个vlan 的网关;
• 一个SVI对应一个vlan， 一个vlan仅可以有一个SVI。当需要在vlan之间进行路由通信，就可以为每个vlan 的SVI 接口配置ip 地址,作为一个vlan内所有设备的默认网关，实现vlan 间互访;

不同vlan 通信实验

• 实验拓扑
  pc1所属vlan2,pc2 所属vlan3, 交换机为路由交换机

  
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• 实验配置
  [PC1]
  ip: 192.168.100.1
  mask:255.255.255.0
  gateway:192.168.100.254(vlan2 的SVI接口地址)
  [PC2]
  ip: 192.168.200.2
  mask:255.255.255.0
  gateway:192.168.200.254(vlan3 的SVI接口地址)
  [LSW1]
  [Huawei] vlan batch 2 3
  [Huawei]interface Vlanif 2 (进入vlan2 接口操作模式下)
  [Huawei-Vlanif2]ip address 192.168.100.254 255.255.255.0(配置vlan2 SVI 接口地址和子网掩码)
  [Huawei-GigabitEthernet0/0/1]port link-type access (进入 0/0/1 接口，接口类型access)
  [Huawei-GigabitEthernet0/0/1]port default vlan 2(接口所属vlan2)
  [Huawei]interface Vlanif 3 (进入vlan3 接口操作模式下)
  [Huawei-Vlanif3]ip address 192.168.200.254 255.255.255.0(配置vlan3 SVI 接口地址和子网掩码)
  [Huawei-GigabitEthernet0/0/2]port link-type access (进入 0/0/2接口，接口类型access)
  [Huawei-GigabitEthernet0/0/2]port default vlan 3(接口所属vlan3)

• 配置完毕后,交换机上软件路由表上的直连路由:

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• 三层硬件转发表:

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• pc1 ping pc2 通信过程
  1.pc1 和pc2 在不同网段，首先将包发给192.168.100.254(pc1 网关),由于pc1 还不知道192.168.100.254的mac地址，发送广播消息,vlan2内所有节点都收到了arp请求，包括三层交换机的vlan2接口（SVI虚拟接口);

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2.交换机收到pc1发来的arp请求后，发现是给自己的vlan2接口(SVI)的，于是就收下,同时打上vlan2 标签;
3.交换机向pc1 发送arp响应,可以认为是vlan2接口封装报文,vlan2标签不变，由于接口1为Access 类型，所以去掉vlan2标签发给pc1;

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4.pc1 发送icmp 消息给vlan2 接口,交换机收到后,查看三层硬件转发表，发现有到192.168.200.0/24 的直连路由，下一跳为192.168.200.254，于是将包给vlan3接口;
5.由于pc2在三层交换机的直连网络中，因此三层交换机可以直接把icmp请求报文转发给pc2。但是三层交换机发现自己当前并不知道pc2 mac地址，于是交换机中vlan3接口封装报文，添加vlan3的标签,然后将arp 消息广播至三层交换机上属于vlan3的所有接口,由于接口2是Access接口，所以会去掉vlan3标签然后发出，最终到达pc2。

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6.pc2 收到消息后，进行arp 回复;

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7.vlan3 接口有了pc2 mac地址后， 开始封装icmp request 消息;

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8.pc2 进行icmp reply 回复消息给vlan3 接口;

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9.vlan3 接口收到后，发现在三层转发表有到192.168.100.0/24的直连路由，于是转发消息给vlan2接口;
10.vlan2 接口此时已经有了pc1 mac 地址，直接将icmp reply消息发送给pc1;