對于弱電工程從業者來說，“交換機”一直都是關注的焦點。廣義的交換機（switch）就是一種在通信系統中完成信息交換功能的設備，它像是“開關”一樣的存在。交換機沒出現之前，我們常用的就是HUB集線器。用它的話，同一時刻網絡上只能傳輸一組數據幀的通訊，如果發生碰撞還得重試，很不高效。但交換機不同，它不僅有網橋、集線器和集線器的所有功能，還提供了更先進的功能，比如如虛擬局域網（VLAN）和更高的性能。

根據功能的不同，交換機分為二層交換機和三層交換機。

今天的文章給你科普的是“三層交換機”，它處在OSI七層模型的第三層，所以叫三層交換機。

三層交換機你需要了解的機制有哪些？

沒有辦法實操，該怎么練手掌握？

在企業內具體部署時，又該如何操作

三層交換機的轉發機制

你必須了解

三層以太網交換機的轉發機制主要分為兩個部分：二層轉發和三層交換。

二層轉發包含MAC地址和VLAN二層轉發；三層轉發主要涉及到兩個關鍵的線程：地址學習線程、報文轉發線程，這個和二層的線程是類似的。

02三層交換機配置

在模擬器上該怎么練習？

首先，需要你了解vlan、了解基本的路由原理、了解客戶端設置網關的作用。

并且你安裝好了模擬器，這里用的是Cisco Packet Tracer。

實驗步驟如下：

01二層交換機配置（劃a為主干鏈路接口）

Switch(config)#vlan 10

Switch(config)#vlan 20

Switch(config)#int range f0/1-10

Switch(config-if-range)#switchport access vlan 10

Switch(config)#int range f0/11-20

Switch(config-if-range)#switchport access vlan 20

Switch(config)#int f0/24

Switch(config-if)#switchport mode trunk

02三層交換機配置配置（創建vlan、設置主干鏈路接口、設置SVI接口地址、啟用路由功能）

Switch(config)#ip routing#啟用三層交換機的路由功能

Switch(config)#vlan 10

Switch(config)#vlan 20

Switch(config)#int f0/24

Switch(config-if)#switchport trunk encapsulation dot1q

Switch(config-if)#switchport mode trunk

Switch(config)#int vlan 10#創建svi10

Switch(config-if)#ip address 192.168.10.254 255.255.255.0#設置SVI10的ip，該地址是vlan10的網關

Switch(config)#int vlan 20#創建svi20

Switch(config-if)#ip address 192.168.20.254 255.255.255.0#設置SVI20的ip，該地址是vlan20的網關

03配置PC（設置IP、設置網關）

PC0地址設置，該主機屬于vlan10

PC1地址設置，該主機屬于vlan20

04測試連通性

03企業應用配置實例

在企業中，不同部門可能需要區分管理，設置不同的網絡權限，同時也需要一定的安全防護，這時你就會需要用到三層網管交換機作為核心交換機。

本文以TL-SG5428PE作為核心交換機為例，介紹在企業網絡中配置三層交換機的方法。網絡拓撲如下：

出現的問題

訪客網絡可以訪問互聯網，但不能訪問內部其他網絡

不同部門之間不能互相訪問

產品部可以訪問互聯網和服務器，研發部不能訪問互聯網，只能訪問服務器

服務器網段不能訪問外網

問題分析

每個網絡設置VLAN，通過設置訪問控制限制不同網絡的訪問權限

開啟ARP防護、DHCP偵聽保障網絡安全

配置步驟

01網絡規劃

為方便設備管理，需要將路由器、交換機、AC、AP等設備劃分到一個VLAN中，同時需要保證每個網絡都劃分VLAN。

本例中三層網管交換機的端口1連接路由器，端口2連接AC，具體VLAN劃分和端口規劃情況如下所示：

注：網絡地址的大小請根據企業規模靈活配置，本例中網絡掩碼配置為24位。

02設置端口類型

根據規劃表格，在“VLAN->802.1Q VLAN->端口配置”中，選中1-18口，端口類型下拉選擇GENERAL，點擊提交。

03劃分VLAN

在“VLAN->802.1Q VLAN->VLAN配置”中，創建VLAN10，Tagged端口列表中選擇對應的3-6號端口，點擊提交。

其余VLAN重復步驟即可，完成后VLAN列表如下：

04設置接口參數

在“路由功能->接口”中，輸入VLAN ID號，IP地址模式選擇Static，輸入網絡參數如下圖所示，點擊創建。

其余VLAN重復步驟即可，完成后接口列表如下：

05設置DHCP服務器

在“路由功能->DHCP服務器->DHCP服務器”中，啟用DHCP服務。注意因為需要AC管理AP，所以DHCP服務器中需要填寫option字段，如下option 60填寫“TP-LINK”，option 138填寫AC的IP地址，本例為192.168.23.253。

在“路由功能->DHCP服務器->地址池設置”中，輸入相應的網絡參數如下圖所示，點擊添加。

其余VLAN重復步驟即可，完成后DHCP地址池列表如下：

06設置路由參數

由于產品部、員工無線網絡、訪客網絡需要連接互聯網，所以需要設置相應路由使數據能轉發出去。

在“路由功能->靜態路由->IPv4靜態路由”中，設置相應參數如下圖所示，注意下一跳為路由器地址，本例為192.168.23.1。

07網絡權限設置

在交換機中主要通過ACL來控制訪問權限，本例使用其中的標準IP ACL進行配置，其余的MAC ACL等原理類似。

由于交換機默認規則是轉發所有數據，ACL控制是逐條匹配的，所以各網絡所需規則如下：

產品部：禁止訪問研發部網絡。

研發部：只允許訪問服務器，禁止訪問其余網絡。

員工無線網絡：禁止訪問產品部、研發部、服務器網絡。

訪客網絡：禁止訪問產品部、研發部、員工無線網絡、服務器網絡。

以研發部為例，具體設置如下：

新建一個ACL ID

標準IP ACL的ID號范圍是500-1499，本例使用520。在“訪問控制->ACL配置->新建ACL”中，輸入520，點擊創建即可。

再根據需求創建ACL規則

在“訪問控制->ACL配置->標準IP ACL”中，下拉選擇創建的ACL 520，輸入規則ID 21，安全操作選擇允許，源IP為研發部IP，目的IP為服務器IP。如下圖所示，完成后點擊提交。

禁止訪問其余網絡的規則，如下所示：

完成后ACL 520列表，如下圖所示：

最后綁定至相應VLAN中

在“訪問控制->ACL綁定配置->VLAN綁定”中，下拉選擇ACL 520，輸入VLAN ID號20，點擊添加。如下圖所示：

其余網絡重復上述三個步驟即可，注意每個網絡都需要創建一個ACL ID號以進行VLAN的綁定。

其余網絡創建后的ACL列表如下：

08網絡安全設置

為保障內網的網絡安全，在三層交換機中建議開啟ARP防護、DHCP偵聽。

ARP防護

防護功能需要先進行四元綁定。在“網絡安全->四元綁定”中有手動綁定和掃描綁定，手動綁定輸入相應參數即可，掃描綁定設置如下圖所示。

綁定后可以在防護范圍內進行防護選擇。

防ARP欺騙

在“網絡安全->ARP防護->防ARP欺騙”中，選擇啟用源MAC、目的MAC和IP驗證，填入作用的VLAN ID號，點擊啟用。如下如所示：

DHCP偵聽

DHCP主要作用是集中分配和管理IP地址，通常我們是通過路由器或三層網管交換機充當DHCP服務器的角色，但如果網絡中有其他能夠分配DHCP的非法服務器，也會給客戶端分配不正確的IP，導致終端無法上網，網絡結構紊亂。

而開啟“DHCP偵聽”功能，添加授信端口，可以讓終端和服務器只能從授信端口接收發送DHCP Offer報文，從而能正確的進行網絡通信。

設置方法：

在“網絡安全->DHCP偵聽->全局配置”中，啟用DHCP偵聽，輸入作用的VLAN ID，點擊提交，如下圖所示：

若交換機連接有合法DHCP服務器如路由器或AC或其他服務器，則需要進行端口配置，將DHCP服務器所在端口設置為授信端口。

在“網絡安全->DHCP偵聽->端口配置”中設置為授信端口，如下圖所示。

本例中路由器和AC均無需開啟DHCP服務，故無需做設置。

通過以上設置，即完成了企業組網中三層網管交換機的設置，且實現了相應的訪問控制和網絡安全需求。注意保存配置以免掉電導致配置丟失。

以下簡要介紹下此例中ER系列路由器、Web網管交換機中的重要設置。路由器、AC、Web網管交換機中的一些基本管理設置、上網設置、無線設置再此不做介紹。

09路由器設置

數據轉發到路由器后需要設置NAPT規則才能將數據轉發出去，也需要設置到核心交換機的靜態路由以將互聯網數據轉發到內網中。

在此以TL-ER6220G為例簡單介紹ER系列路由器的設置方法。在“傳輸控制->NAT設置->NAPT”中，點擊新增，輸入相應參數如下圖，點擊確定。

其余VLAN重復步驟即可，完成后NAPT規則列表如下：

注意：由于研發部和服務器網段不能訪問互聯網，所以不做NAPT設置。

在“傳輸控制->路由設置->靜態路由”中，點擊新增，輸入相應參數如下圖，點擊確定。注意此處的下一跳地址為三層網管交換機地址，本例為192.168.23.2。

完成后靜態路由列表如下：

注意：由于研發部和服務器網段不能訪問互聯網，所以不做靜態路由設置。

10二層交換機VLAN設置

在二層交換機中同樣需要進行VLAN劃分以對接三層交換機。

本文以員工網絡所在交換機為例進行VLAN 30的設置。其余網絡所在交換機設置同樣。

在“VLAN->802.1Q VLAN”中選中啟用并點擊應用

在輸入框中輸入30，選擇對應的端口，選為Tagged，完成后點擊添加。

添加完成后，VLAN列表如下：

設置端口PVID

在“VLAN->802.1Q VLAN PVID設置”中，選中VLAN30中Untagged的端口，PVID框輸入30，點擊應用進行保存。

端口類型為Tagged的16口作為級聯口，保持默認PVID值為1即可。設置后如下如所示：

審核編輯：湯梓紅