區域網設計/區域網中的網路層
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路由器是區域網的重要組成部分，因為它們提供網際網路接入和 VLAN 互連。
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在企業網路中，路由器代表著網際網路訪問和 VLAN 互連的瓶頸，因為它在 CPU 上實現了複雜的演算法。
三層交換機是一種純硬體實現的路由器，旨在提高效能。它的製造成本低於傳統路由器，但它缺少一些高階功能
- 沒有複雜的路由協議（例如 BGP）；
- 有限的網路介面集；
- 沒有應用補丁和更新的能力（例如 IPv6 支援、錯誤修復等）；
- 沒有保護功能（例如防火牆）。
多層交換機是一種在同一硬體卡上集成了 L2 和 L3 功能的裝置：客戶可以購買多層交換機，然後根據需要將每個介面配置為 L2 或 L3 模式，從而在網路部署中獲得更大的靈活性。
在多層交換機上，可以配置四種類型的介面
- L2 物理介面：以 trunk (A) 或 access (B) 模式；
- L3 物理介面：它們可以終止 L3 純 (C) 或 trunk 模式 (D) 鏈路；
- 用於 VLAN 互連的邏輯介面
- L3 子介面 (E)：L3 物理介面可以拆分為多個 L3 子介面，每個 VLAN 一個；
- L3 虛擬介面 (F)：它們連線內部路由器和內部網橋，每個 VLAN 一個。
透過單臂路由器互連兩個 VLAN 需要流量兩次穿過 trunk 鏈路到路由器→多層交換機，由於集成了路由和交換功能，單臂虛擬化，因此流量以 VLAN 標籤進入並退出（即使是進入的相同埠）直接使用另一個 VLAN 標籤，而不使鏈路上的負載加倍。
- 企業網路中路由器放置的示例。
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具有 VLAN 分段的骨幹網。 -
具有 IP 分段的骨幹網。
在企業網路中，路由器最好放在哪裡？
- 接入：僅網橋（通常是多層交換機）直接連線到主機；
- 骨幹：存在兩種可能的解決方案
- VLAN 分段：整個企業網路都在資料鏈路層，每個區域（例如大學部門）都分配了一個 VLAN→移動性擴充套件到整個企業網路；
- IP 分段：每個接入網橋連線到一個路由器（通常是三層交換機），每個區域都分配了一個 IP 網路→更高的網路隔離和更高的可擴充套件性。
通常，內部網橋將所有接入路由器相互連線，並連線到出口閘道器路由器；
- 邊緣：一個路由器作為通往網際網路的出口閘道器，通常是一個 L4-7 多層交換機，具有傳輸層和更高層的特性，例如保護（例如防火牆）、服務質量、負載均衡等。
- 邊緣上的多層交換機:
- 使用簡單路由器，每層樓會有一個不同的 IP 網路，有利於樓層之間的移動性；
- 在內部路由器上配置的虛擬介面數量與建築物中的 VLAN 數量相同；
- 通向樓層網橋的所有埠都配置為 trunk 模式，然後每個埠可以接受任何 VLAN，有利於樓層之間的移動性；
- 它是一個 L4-7 多層交換機，用於上層功能（特別是安全功能）；
- 邊緣路由器之間的流量：一個額外的 VLAN 專用於路由器交換的 L3 流量（例如 OSPF 訊息、HSRP 訊息），以將其與正常的 LAN 流量分離（否則主機可能會假裝是路由器並嗅探路由器之間的流量）；
- 多組 HSRP (mHSRP)：多層交換機可以對某些 VLAN 處於活動狀態，而對其他 VLAN 處於備用狀態；
- 每 VLAN 生成樹 (PVST)：每個 VLAN 都會啟用一個生成樹協議例項，以根據 VLAN 最佳化路徑。
根網橋必須始終是 HSRP 活動路由器，否則某些路徑將無法最佳化； - 多層交換機之間的直接鏈路:
- 它為路由器之間的額外 L3 流量提供了一條直接路徑；
- 它減輕了樓層網橋上的流量負載，樓層網橋通常被設計為支援少量流量；
- 連線端點的埠配置為L2埠，即使在其中一個連線到樓層橋接器的連接出現故障的情況下，也能讓普通流量穿過該連線；
- 它在鏈路聚合中被加倍，以提高容錯能力，並利用兩條鏈路上的可用頻寬（避免STP停用其中一條鏈路）。