Lab3 使用三层交换机组网
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已超过建议完成时间，请务必在2024-12-29前提交该实验报告与数据
一、实验目的
- 掌握并比较两种VLAN间数据交换的方法。
- 学习如何配置子接口；
- 学习掌握三层交换机的工作原理；
- 学习如何配置三层交换机；
二、实验内容
由于二层交换机不转发不同VLAN间的数据，所以有2种方式让不同VLAN的PC能够相互通信。第一种方式称为单臂路由器，是利用路由器的子接口功能，将路由器的物理接口逻辑上分为多个子接口，每个子接口属于不同的VLAN，能够接收到不同的VLAN数据，然后在路由器内部通过第三层进行数据交换，实现VLAN间通信。第二种方式是采用三层交换机，是将二层交换机的功能加入了三层路由功能的做法。实验分为两部分，将分别按照两种方式进行。
三、主要仪器设备
PC机、路由器、Console连接线、直联网络线、交叉网络线
较新的网络设备一般能区分直通线与交叉线并自动进行处理，但部分老设备无法识别
使用直通线连接网络设备时，如果启用端口后状态灯不能亮起，请考虑更换交叉线（浅蓝色圆线，上有黄色标签）
四、操作方法与实验步骤
Part 1 单臂路由
- 将2台PC（PC1、PC2）和一台路由器都连接到一台二层交换机；
- 在交换机上增加1个VLAN，并使得2台PC所连端口分别属于2个VLAN。给2个PC配置不同子网的IP地址；
- 将二层交换机和路由器连接的端口配置成VLAN Trunk模式；
- 在路由器连接交换机的端口上创建2个子接口，并配置子接口所属的VLAN，分别给2个子接口配置IP地址，并激活端口；
- 将2台PC的默认网关分别设置为路由器的2个子接口的IP地址；
- 测试2台PC能否互相Ping通。
Part 2 三层交换
- 将第一部分的路由器删除后，将二层交换机和一台三层交换机连接，并新增2台PC（PC3、PC4）直接连接到三层交换机；
- 在三层交换机上增加1个VLAN，并使得PC3、PC4所连端口分别属于2个VLAN。给这2个VLAN接口配置IP地址，并启用路由功能；
- 给PC3、PC4配置所在VLAN内的合适IP地址，并将2台PC的默认网关分别设置为三层交换机2个VLAN接口的IP地址；
- 测试PC3、PC4能否互相Ping通。
- 测试不同交换机上的PC间（如PC1、PC3）能否互相Ping通。
五、实验数据记录和处理
以下实验记录均需结合屏幕截图，进行文字标注和描述，图片应大小合适、关键部分清晰可见，可直接在图片上进行标注，也可以单独用文本进行描述。
Part 1 单臂路由
-
将2台PC和一台路由器都连接到一台二层交换机，在交换机上增加1个VLAN，并使得2台PC所连端口分别属于2个VLAN。给2个PC分配不同子网的IP地址。
参考拓扑图，请在完成实验后根据你实验中的实际情况进行替换：
-
验证两个PC之间能否Ping通（不同的VLAN之间不通）
截图：Ping结果
-
将二层交换机和路由器连接的端口配置成VLAN Trunk模式（请参考实验2 进行配置，无需截图）。
例：配置命令（示例为GNS3模拟的配置截图，使用实际设备请参考实验2）
例：配置后的结果（示例为GNS3模拟的结果截图，使用实际设备请参考实验2）
-
连接路由器的Console口，进入路由器的配置模式。在路由器连接交换机的端口上创建2个子接口（命令：
interface [type] [slot/unit.sub]，如：interface e0/1.1），并配置子接口所属的VLAN（命令：encapsulation dot1q VLAN编号），然后使用与2台PC一致的子网，分别给2个子接口配置IP地址，最后激活端口（命令：no shutdown）截图：输入的命令，保留命令前提示符，如
R1(config)# -
按照前述拓扑图，给PC配置IP地址，并将默认路由器地址（gateway）按照所属VLAN，分别设置为路由器的2个子接口的IP地址。
截图：配置截图
-
测试2台PC能否Ping通各自的路由器子接口地址
截图：Ping结果
-
测试2台PC能否互相Ping通
截图：Ping结果
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记录路由器的路由表内容（命令：
show ip route）截图：路由表内容
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记录路由器上的运行配置（命令：
show running-config)，复制粘贴本节相关的文本（完整的内容请放在文件中，命名为R1.txt）。本节相关的运行配置：
示例：
!
interface FastEthernet0/0
no ip address
duplex auto
speed auto
!
interface FastEthernet0/0.1
encapsulation dot1Q 1 native
ip address [ip] [mask]
!
interface FastEthernet0/0.2
encapsulation dot1Q 2
ip address [ip] [mask]
!
Part 2 三层交换
-
将第一部分的路由器移除后，将二层交换机和一台三层交换机连接，并新增2台PC（PC3、PC4）直接连接到三层交换机，为PC3、PC4分配所在VLAN内的合适IP地址，并在图中标记各设备的IP地址和VLAN
拓扑图参考，请替换成实际使用的：
-
在三层交换机上增加1个VLAN，并使得2台PC所连端口分别属于2个VLAN。
截图：输入的命令，保留命令前提示符，如
R1(config)#截图：配置结果（命令
show vlan或者show vlan-switch）：
-
给2个VLAN接口配置IP地址（命令：
interface vlan VLAN编号，ip address IP地址）截图：输入的命令，保留命令前提示符，如
R1(config)# -
在三层交换机上启用路由功能（命令：ip routing）（在GNS3上用路由器模拟三层交换机时，此步骤不需要）
-
按照前述拓扑图，给PC3、PC4配置IP地址，并将PC3、PC4的默认路由器分别设置为三层交换机2个VLAN接口的IP地址。
截图：配置截图
-
测试PC3、PC4能否Ping通各自的VLAN接口地址
截图：Ping结果
-
测试PC3、PC4能否互相Ping通。
截图：Ping结果
-
测试不同交换机上属于不同VLAN的PC间的连通性（如PC1->PC4, PC2->PC3）
截图：Ping结果
-
PC1→PC4
-
PC2→PC3
-
-
如果有些PC之间是不能Ping通的，思考一下是什么原因造成的。接下来在三层交换机上把与二层交换机互联的端口设置成Trunk模式。
截图：输入的命令，保留命令前提示符，如
R1(config)# -
再次测试之前不通的PC间的连通性。
截图：Ping结果
-
PC2→PC3
-
-
显示三层交换机上的路由信息
截图：路由信息
-
记录三层交换机上的当前运行配置, 复制粘贴本节相关的文本（完整的内容请放在文件中，命名为S2.txt）。
本节相关的运行配置：
示例：
!
interface FastEthernat1/1
switchport access vlan 2
!
interface FastEthernet1/2
switchport mode trunk
!
!
interface Vlan1
ip address [ip] [mask]
!
interface Vlan2
ip address [ip] [mask]
!
六、实验结果与分析
根据你观察到的实验数据和对实验原理的理解，分别解答以下问题：
-
为什么路由器的端口可以配置IP地址，而三层交换机的端口跟二层交换机一样不能配置IP地址？
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本实验中为什么要用子接口？有什么好处？使用物理接口可以吗？
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直连三层交换机的PC的默认路由器地址应该设为什么？
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三层交换机和二层交换机互联时，连在二层交换机上VLAN2的PC为什么Ping不通连在三层交换机上VLAN 1的PC？
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Ping测试时，为什么一开始有几次不通，后面又通了？
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既然路由器可以实现VLAN间数据交换，为何还要设计三层交换机呢？