交换路由实践

1. 项目实践

1.1. 项目介绍

某中等规模公司的网络环境如下图1 所示，本公司现有三个部门分别是生产部、销售部、技术部，生产部属于vlan1,销售部属于vlan2,技术部属于vlan3,所有PC的IP地址均为静态配置，各部门之间都可互相通信，并且能够访问外网。

网络拓扑如图－1所示：

随着企业发展需求，为了保证网络稳定性及高可用性，需将现有网络进一步规划：

1）当MS1发生故障时是会导致公司内部无法访问外网，而且内网中的不同部门之间也不能通信，对于公司来说可能会造成巨大的损失。因此我们引进热备份路由协议，通过使用同一个虚拟IP地址和虚拟MAC地址，LAN网上的多台三层交换机可以作为一台虚拟的路由器提供服务，HSRP实现对组内路由器的监督，在第一时间防止企业网络瘫痪造成的损失。

2）在增加了三层交换机之后，将每个二层交换机连接在这个备份的三层交换机上，但是这又有了新的问题，由于三层交换机MS1独自支撑整个网络的数据通信，造成MS1的通信压力增加，导致它损坏的几率增大，所以为了解决三层交换机MS1通信的压力，我们在三层交换机之间连接一条中继链路，分担三层交换的负担。

3）增加一条线路固然不错，但是这条链路压力会增大，链路会很容易损坏，当链路损坏之后对三层交换机SM1的通信压力瞬间增加。所以我们引进通道技术来解决这个问题。在三层交换机之间连接多条链路，形成通道，实现多条线路负载均衡、带宽提高，当一条线路发生故障是其他线路也可以通信，具有容错功能。

4）但是又有了新的隐患，交换机之间形成了环路会产生广播风暴，为了解决这个问题我们引进了STP技术在逻辑上断开链路，当线路出现故障的时候，阻塞接口会自动激活，恢复通信，不仅防止了广播风暴的产生而且实现了链路的备份。

5）在与外网之间进行通信的时候当R1发生故障的时候会造成企业内部与外界不能及时的通信，导致企业的经济上的损失，为了解决这个问题我们增加一台路由器做R1的备份，与两台三层交换机相连，在R1发生故障的时候能够保证企业与外界正常通信，同时引进端口多路复用技术，通过改变外出数据包的源IP地址和源端口并进行端口转换，内部网络的所有主机可以共享一个合法的IP地址实现互联网的访问，节约了IP地址重新规划后的网络拓扑如图-2所示：

1.2. 方案

基于项目的需求，解决方案中需要用到如下技术：

VLAN:虚拟局域网，实现广播控制，提高网络的安全性和带宽利用率，减小延迟时间

Trunk：Trunk中继链路，实现跨交换机之间的VLAN 通信

Ethernet Channel：以太网通道，实现负载均衡，提高带宽利用率和链路的容错功能

DHCP：动态分配IP地址和网关，对企业内部的人员的调整以及变动

RIP：动态路由协议，减少了管理任务，增强了网络的可扩展行

HSRP:热备份路由协议，通过一个虚拟IP地址和虚拟网关对外提供服务，保护了网络中设备

STP：生成树协议，防止广播风暴的产生，对链路齐备份作用

ACL：访问控制列表，读取第三层与第四层的数据包头信息，按照规则对包过滤，起到对网络的保护作用

NAT：网络地址转换。将私有地址转换成全球唯一的公有地址，使得内部网络能够连接到互联网等外部网络上

1.3. 规划后网络连接说明:

注：Internet用一台二层交换机模拟

1.4. 实现

注：各台设备根据拓扑图中进行改名，因为命令简单，下述步骤没有逐一进行标明。

（一）配置

1.分别在三台交换机上配置

1）SW1上的配置：

Switch>enable

Switch#conf t

Switch(config)#vlan 2

Switch(config-vlan)#vlan 3                        //创建VLAN2 和L\VLAN3

Switch(config)#interface fastEthernet 0/2

Switch(config-if)#switchport access vlan 2           //将PC2加入VLAN2

Switch(config)#interface range fastEthernet 0/3 - 4

Switch(config-if-range)#switchport mode trunk         //配置Trunk链路

2）SW2的配置：

Switch>enable

Switch#conf t

Switch(config)#vlan 2

Switch(config-vlan)#vlan 3                        //创建VLAN2 和L\VLAN3

Switch(config)#interface fastEthernet 0/2

Switch(config-if)#switchport access vlan 2           //将PC4加入VLAN2

Switch(config)#interface range fastEthernet 0/3 - 4

Switch(config-if-range)#switchport mode trunk         //配置Trunk链路

3）SW3的配置：

Switch>enable

Switch#conf t

Switch(config)#vlan 2

Switch(config-vlan)#vlan 3    //创建VLAN2 和L\VLAN3

Switch(config)#interface range fastEthernet 0/1 - 3

Switch(config-if-range)#switchport access vlan 3  //将服务器加入VLAN3

Switch(config)#interface range fastEthernet 0/4 - 5

Switch(config-if-range)#switchport mode trunk         //配置Trunk链路

2.分别在二台三层交换机上配置

1）MS1配置：

Switch>enable

Switch#conf t

Switch(config)#ip routing                                 //开启路由功能

Switch(config)#vlan 2

Switch(config-vlan)#vlan 3                        //创建VLAN 2和VLAN 3

Switch(config)#interface range fastEthernet 0/1 - 5

Switch(config-if-range)#switchport trunk encapsulation dot1q

Switch(config-if-range)#switchport mode trunk        //配置Trunk链路

Switch(config)#interface vlan 1

Switch(config-if)#ip address 192.168.1.252 255.255.255.0

Switch(config-if)#no shutdown                    //为VLAN 1配置IP地址

Switch(config)#interface vlan 2

Switch(config-if)#ip address 192.168.2.252 255.255.255.0

Switch(config-if)#no shutdown                    //为VLAN 2配置IP地址

Switch(config)#interface vlan 3

Switch(config-if)#ip address 192.168.3.252 255.255.255.0

Switch(config-if)#no shutdown                    //为VLAN 3配置IP地址

Switch(config)#ip dhcp pool vlan1

Switch(dhcp-config)#network 192.168.1.0 255.255.255.0

Switch(dhcp-config)#default-router 192.168.1.254

Switch(dhcp-config)#dns-server 202.106.0.20

Switch(dhcp-config)#exit

Switch(config)#ip dhcp excluded-address 192.168.1.51 192.168.1.254

//配置DHCP服务同时为VLAN 1设置IP取值范围

Switch(config)#ip dhcp pool vlan2

Switch(dhcp-config)#network 192.168.2.0 255.255.255.0

Switch(dhcp-config)#default-router 192.168.2.254

Switch(dhcp-config)#dns-server 202.106.0.20

Switch(dhcp-config)#exit

Switch(config)#ip dhcp excluded-address 192.168.2.51 192.168.2.254

//配置DHCP服务同时为VLAN 2设置IP取值范围

Switch(config)#interface vlan 1

Switch(config-if)#standby 1 ip 192.168.1.254

Switch(config-if)#standby 1 priority 200

Switch(config-if)#standby 1 preempt         //在VLAN 1中配置HSRP服务

Switch(config)#interface vlan 2

Switch(config-if)#standby 2 ip 192.168.2.254

Switch(config-if)#standby 2 priority 195

Switch(config-if)#standby 2 preempt         //在VLAN 2中配置HSRP服务

Switch(config)#interface vlan 3

Switch(config-if)#standby 3 ip 192.168.3.254

Switch(config-if)#standby 3 priority 200

Switch(config-if)#standby 3 preempt         //在VLAN 3中配置HSRP服务

Switch(config)#spanning-tree vlan 1 root primary

Switch(config)#spanning-tree vlan 3 root primary

Switch(config)#spanning-tree vlan 2 root secondary

                                                  //配置STP，实现链路备份

Switch(config)#interface range fastEthernet 0/4 - 5

Switch(config-if-range)#channel-group 1 mode on             //配置通道

Switch(config)#interface fastEthernet 0/6

Switch(config-if)#no switchport

Switch(config-if)#ip address 192.168.4.1 255.255.255.0

Switch(config-if)#no shutdown                //为三层交换0/6接口配置IP

Switch(config)#interface fastEthernet 0/7

Switch(config-if)#no switchport

Switch(config-if)#ip address 192.168.5.1 255.255.255.0

Switch(config-if)#no shutdown                //为三层交换0/7接口配置IP

Switch(config)#router rip

Switch(config-router)#version 2

Switch(config-router)#no auto-summary

Switch(config-router)#network 192.168.1.0

Switch(config-router)#network 192.168.2.0

Switch(config-router)#network 192.168.3.0

Switch(config-router)#network 192.168.4.0

Switch(config-router)#network 192.168.5.0               //RIP服务配置

2）MS2配置：

Switch>enable

Switch#conf t

Switch(config)#ip routing                                 //开启路由功能

Switch(config)#vlan 2

Switch(config-vlan)#vlan 3                        //创建VLAN 2和VLAN 3

Switch(config)#interface range fastEthernet 0/1 - 5

Switch(config-if-range)#switchport trunk encapsulation dot1q

Switch(config-if-range)#switchport mode trunk        //配置Trunk链路

Switch(config)#interface vlan 1

Switch(config-if)#ip address 192.168.1.253 255.255.255.0

Switch(config-if)#no shutdown                    //为VLAN 1配置IP地址

Switch(config)#interface vlan 2

Switch(config-if)#ip address 192.168.2.253 255.255.255.0

Switch(config-if)#no shutdown                     //为VLAN 2配置IP地址

Switch(config)#interface vlan 3

Switch(config-if)#ip address 192.168.3.253 255.255.255.0

Switch(config-if)#no shutdown                     //为VLAN 3配置IP地址

Switch(config)#ip dhcp pool vlan1

Switch(dhcp-config)#network 192.168.1.0 255.255.255.0

Switch(dhcp-config)#default-router 192.168.1.254

Switch(dhcp-config)#dns-server 202.106.0.20

Switch(dhcp-config)#exit

Switch(config)#ip dhcp excluded-address 192.168.1.1 192.168.1.50

Switch(config)#ip dhcp excluded-address 192.168.1.101 192.168.1.254

//配置DHCP服务同时为VLAN 1设置IP取值范围

Switch(config)#ip dhcp pool vlan2

Switch(dhcp-config)#network 192.168.2.0 255.255.255.0

Switch(dhcp-config)#default-router 192.168.2.254

Switch(dhcp-config)#dns-server 202.106.0.20

Switch(dhcp-config)#exit

Switch(config)#ip dhcp excluded-address 192.168.2.1 192.168.2.50

Switch(config)#ip dhcp excluded-address 192.168.2.101 192.168.2.254

//配置DHCP服务同时为VLAN 2设置IP取值范围

Switch(config)#interface vlan 1

Switch(config-if)#standby 1 ip 192.168.1.254

Switch(config-if)#standby 1 priority 195

Switch(config-if)#standby 1 preempt          //在VLAN 1中配置HSRP服务

Switch(config)#interface vlan 2

Switch(config-if)#standby 2 ip 192.168.2.254

Switch(config-if)#standby 2 priority 200

Switch(config-if)#standby 2 preempt          //在VLAN 2中配置HSRP服务

Switch(config)#interface vlan 3

Switch(config-if)#standby 3 ip 192.168.3.254

Switch(config-if)#standby 3 priority 195

Switch(config-if)#standby 3 preempt          //在VLAN 3中配置HSRP服务

Switch(config)#spanning-tree vlan 1 root secondary

Switch(config)#spanning-tree vlan 2 root primary

Switch(config)#spanning-tree vlan 3 root secondary

//配置STP，实现链路备份

Switch(config)#interface range fastEthernet 0/4 - 5

Switch(config-if-range)#channel-group 1 mode on             //配置通道

Switch(config)#interface fastEthernet 0/6

Switch(config-if)#no switchport

Switch(config-if)#ip address 192.168.6.1 255.255.255.0

Switch(config-if)#no shutdown                 //为三层交换0/6接口配置IP

Switch(config)#interface fastEthernet 0/7

Switch(config-if)#no switchport

Switch(config-if)#ip address 192.168.7.1 255.255.255.0

Switch(config-if)#no shutdown                //为三层交换0/7接口配置IP

Switch(config)#router rip

Switch(config-router)#version 2

Switch(config-router)#no auto-summary

Switch(config-router)#network 192.168.1.0

Switch(config-router)#network 192.168.2.0

Switch(config-router)#network 192.168.3.0

Switch(config-router)#network 192.168.6.0

Switch(config-router)#network 192.168.7.0            //RIP服务配置

3.分别在二台路由器上配置

1）R1的配置：

Router>enable

Router#conf t

Router(config)#interface fastEthernet 0/0

Router(config-if)#ip address 192.168.4.2 255.255.255.0

Router(config-if)#no shutdown                     //为R1接口0/0配置IP

Router(config)#interface fastEthernet 0/1

Router(config-if)#ip address 192.168.6.2 255.255.255.0

Router(config-if)#no shutdown                     //为R1接口0/1配置IP

Router(config)#interface fastEthernet 1/0

Router(config-if)#ip address 200.1.1.1 255.255.255.0

Router(config-if)#no shutdown                     //为R1接口1/0配置IP

Router(config)#router rip

Router(config-router)#version 2

Router(config-router)#no auto-summary

Router(config-router)#network 192.168.4.0

Router(config-router)#network 192.168.6.0                //RIP服务配置

Router(config)#ip route 0.0.0.0 0.0.0.0 f1/0             //配置默认路由

Router(config)#router rip

Router(config-router)#version 2

Router(config-router)#default-information originate

//让三层交换机自动学习默认路由

Router(config)#interface fastEthernet 0/0

Router(config-if)#ip nat inside

Router(config-if)#exit

Router(config)#interface fastEthernet 0/1

Router(config-if)#ip nat inside

Router(config-if)#exit

Router(config)#interface fastEthernet 1/0

Router(config-if)#ip nat outside

Router(config)#access-list 1 permit any

Router(config)#ip nat inside source list 1 interface fastEthernet 1/0 overload                             //配置ACL和PAT服务

2）R2的配置：

Router>enable

Router#conf t

Router(config)#interface fastEthernet 0/0

Router(config-if)#ip address 192.168.5.2 255.255.255.0

Router(config-if)#no shutdown                     //为R2接口0/0配置IP

Router(config)#interface fastEthernet 0/1

Router(config-if)#ip address 192.168.7.2 255.255.255.0

Router(config-if)#no shutdown                     //为R2接口0/1配置IP

Router(config)#interface fastEthernet 1/0

Router(config-if)#ip address 200.1.1.2 255.255.255.0

Router(config-if)#no shutdown                     //为R2接口1/0配置IP

Router(config)#router rip

Router(config-router)#version 2

Router(config-router)#no auto-summary

Router(config-router)#network 192.168.5.0

Router(config-router)#network 192.168.7.0                //RIP服务配置

Router(config)#ip route 0.0.0.0 0.0.0.0 f1/0             //配置默认路由

Router(config)#router rip

Router(config-router)#version 2

Router(config-router)#default-information originate

Router(config)#router rip

Router(config-router)#version 2

Router(config-router)#default-information originate

      //让三层交换机自动学习默认路由

Router(config)#interface fastEthernet 0/0

Router(config-if)#ip nat inside

Router(config-if)#exit

Router(config)#interface fastEthernet 0/1

Router(config-if)#ip nat inside

Router(config-if)#exit

Router(config)#interface fastEthernet 1/0

Router(config-if)#ip nat outside

Router(config)#access-list 1 permit any

Router(config)#ip nat inside source list 1 interface fastEthernet 1/0 overload                           //配置ACL和PAT服务

4.Internet使用二层交换机Swintch4代替，配置如下：

Switch>enable

Enter configuration commands, one per line.  End with CNTL/Z.

Switch(config)#interface vlan 1

Switch(config-if)#ip address 200.1.1.3 255.255.255.0

Switch(config-if)#no shutdown