一、实验名称

单臂路由组网实验（思科 Router-on-a-Stick）

二、实验原理

单臂路由：路由器仅使用1 个物理接口，通过创建多个逻辑子接口，搭配 802.1Q 封装，分别对应不同 VLAN，作为各 VLAN 网段网关，实现二层隔离的 VLAN 之间三层互通。

1. 二层交换机划分 VLAN，Access 口接终端，上联路由器端口配置 Trunk，承载带 Tag 的多 VLAN 流量；
2. 路由器物理接口开启，子接口绑定对应 VLAN ID 并配置网关 IP；
3. 同 VLAN 二层转发，跨 VLAN 流量上送到路由器子接口完成三层路由转发。

三、实验组网拓扑说明

1. 设备清单

路由器 RT5、二层交换机 SW3、SW4、终端 PC1、PC2、PC3、PC4

2. 链路连接

1. RT5 E0/0 ↔ SW3 Fa0/1：Trunk 链路，Native VLAN 8（网管 VLAN）
2. SW3 Fa0/3 ↔ SW4 Fa0/3：交换机间 Trunk 链路，允许所有 VLAN
3. SW3 Fa0/10：PC1（VLAN10）；SW3 Fa0/11：PC2（VLAN11）
4. SW4 Fa0/10：PC3（VLAN10）；SW4 Fa0/11：PC4（VLAN11）

3. VLAN 与 IP 规划

设备	所属 VLAN	IP 地址 / 掩码	默认网关
PC1	VLAN10	[192.168.10.20/24](192.168.10.20/24)	[192.168.10.1](192.168.10.1)
PC3	VLAN10	[192.168.10.10/24](192.168.10.10/24)	[192.168.10.1](192.168.10.1)
PC2	VLAN11	[192.168.11.10/24](192.168.11.10/24)	[192.168.11.1](192.168.11.1)
PC4	VLAN11	[192.168.11.20/24](192.168.11.20/24)	[192.168.11.1](192.168.11.1)
RT5 E0/0（Native VLAN8）	VLAN8	[192.168.8.129/25](192.168.8.129/25)	-
RT5 E0/0.10	VLAN10	[192.168.10.1/24](192.168.10.1/24)（网关）	-
RT5 E0/0.11	VLAN11	[192.168.11.1/24](192.168.11.1/24)（网关）	-
SW3 管理地址 Vlan8	VLAN8	[192.168.8.130/25](192.168.8.130/25)	[192.168.8.129](192.168.8.129)
SW4 管理地址 Vlan8	VLAN8	[192.168.8.131/25](192.168.8.131/25)	[192.168.8.129](192.168.8.129)

4. VLAN 用途

• VLAN8：网管专用 VLAN，承载交换机管理 IP、路由器上联 Native VLAN；
• VLAN10：生产业务 VLAN；
• VLAN11：办公业务 VLAN。

四、实验任务与目标

1. 二层隔离、三层全网互通：同 VLAN 二层互通，跨 VLAN 经单臂路由三层可达；
2. 区分 VLAN8/10/11 广播域范围，分析二层广播转发边界；
3. 梳理 PC1 ping PC4、PC4 ping SW4 网管地址的二层 + 三层完整数据流；
4. 掌握交换机 Trunk、Native VLAN、路由器子接口 802.1Q 封装配置；
5. 掌握二层交换机管理 VLAN、默认网关配置；
6. 熟练使用 show 类命令排查 VLAN、Trunk、三层接口、路由表故障。

五、设备标准化基础配置（路由器 / 交换机通用）

enable

configure terminal

hostname RT5 //交换机改为hostname SW3/SW4

no ip domain-lookup

line console 0

logging synchronous

no login

privilege level 15

line vty 0 4

no login

privilege level 15

exit

六、交换机二层 VLAN 基础配置

6.1 SW3 VLAN 创建

configure terminal

vtp mode transparent

vlan 8

exit

vlan 10

exit

vlan 11

exit

6.2 SW4 VLAN 创建

configure terminal

vtp mode transparent

vlan 8

exit

vlan 10

exit

vlan 11

exit

验证命令

show vlan

七、交换机 Access 接入端口配置

SW3 接入终端接口

! Fa0/10 PC1 VLAN10

interface fastEthernet 0/10

switchport mode access

switchport access vlan 10

exit

! Fa0/11 PC2 VLAN11

interface fastEthernet 0/11

switchport mode access

switchport access vlan 11

exit

SW4 接入终端接口

! Fa0/10 PC3 VLAN10

interface fastEthernet 0/10

switchport mode access

switchport access vlan 10

exit

! Fa0/11 PC4 VLAN11

interface fastEthernet 0/11

switchport mode access

switchport access vlan 11

exit

八、交换机 Trunk 链路配置

8.1 SW3 ↔ SW4 Trunk（Fa0/3）

SW3

interface fastEthernet 0/3

switchport trunk encapsulation dot1q

switchport mode trunk

switchport trunk allowed vlan all

exit

SW4

interface fastEthernet 0/3

switchport trunk encapsulation dot1q

switchport mode trunk

switchport trunk allowed vlan all

exit

8.2 SW3 上联路由器 Trunk（Fa0/1，Native VLAN8）

interface fastEthernet 0/1

switchport trunk encapsulation dot1q

switchport mode trunk

switchport trunk allowed vlan all

switchport trunk native vlan 8

exit

Trunk 验证命令

show interfaces trunk

show interfaces fastEthernet 0/1 switchport

show interfaces fastEthernet 0/3 switchport

九、二层交换机网管地址与默认网关配置

9.1 SW3 管理配置

interface vlan 8

ip address 192.168.8.130 255.255.255.128

no shutdown

exit

ip default-gateway 192.168.8.129

9.2 SW4 管理配置

interface vlan 8

ip address 192.168.8.131 255.255.255.128

no shutdown

exit

ip default-gateway 192.168.8.129

验证命令

show ip interface brief

show running-config

十、路由器单臂路由（子接口）核心配置

! 物理主接口（Native VLAN8网关）

interface Ethernet 0/0

ip address 192.168.8.129 255.255.255.128

no shutdown

exit

! VLAN10子接口

interface Ethernet 0/0.10

encapsulation dot1Q 10

ip address 192.168.10.1 255.255.255.0

no shutdown

exit

! VLAN11子接口

interface Ethernet 0/0.11

encapsulation dot1Q 11

ip address 192.168.11.1 255.255.255.0

no shutdown

exit

路由器三层接口查看命令

show ip interface brief

show interfaces Ethernet 0/0

show ip route

show ip arp

show running-config

故障提示：物理接口 down → 缺少no shutdown；子接口协议 down → 未配置encapsulation dot1q。

十一、全网连通性测试表

Ping 源 \ 目标	PC1(10.20)	PC2(11.10)	PC3(10.10)	PC4(11.20)	RT5(8.129)	SW3(8.130)	SW4(8.131)
PC1	√	√	√	√	√	√	√
PC2	√	√	√	√	√	√	√
PC3	√	√	√	√	√	√	√
PC4	√	√	√	√	√	√	√
SW3	√	√	√	√	√	√	√
SW4	√	√	√	√	√	√	√

测试结论

全网全部互通；同 VLAN 流量二层转发，跨 VLAN 流量送至路由器子接口路由转发。

十二、广播域与数据流分析

1. 各 VLAN 广播域范围

1. VLAN10 广播帧：仅 SW3、SW4 所有 VLAN10 Access 端口（PC1、PC3）接收，VLAN8、VLAN11 丢弃；Trunk 链路携带 Tag10 跨交换机转发；
2. VLAN11 广播帧：仅 PC2、PC4 接收，其他 VLAN 隔离；
3. VLAN8（Native VLAN）广播帧：SW3、SW4 Vlanif8 管理接口、路由器 E0/0 主接口接收，不带标签传输；业务 VLAN10/11 不接收。

2. PC1 ping PC4 完整通信流程

二层过程

1. PC1 发送 ARP 广播，查询 [192.168.10.1](192.168.10.1)（VLAN10 网关 RT5 子接口 MAC）；
2. SW3 Fa0/10 接收无标签帧，打上 Tag10，从 Fa0/1 Trunk 发往 RT5 E0/0.10；
3. RT5 子接口解 Tag，回复 ARP 单播给 PC1；PC1 封装 ICMP 数据包，目的 MAC 为子接口 MAC；
4. RT5 三层路由查表，目标网段 [192.168.11.0](192.168.11.0)，转发至 E0/0.11 子接口，封装 Tag11；
5. 带 Tag11 帧经 SW3 Fa0/1 进入交换机，通过 Trunk Fa0/3 转发至 SW4；
6. SW4 Fa0/11 剥离 Tag11，发送至 PC4；PC4 回包反向走相同路径。

三层过程

PC1 网段 [192.168.10.0](192.168.10.0) 与 PC4 网段 [192.168.11.0](192.168.11.0) 为不同子网，必须经过路由器完成三层路由转发，更换源 / 目的 MAC 地址。

3. PC4 ping SW4 网管 [192.168.8.131](192.168.8.131) 流程

1. PC4 属于 VLAN11，数据包先发送网关 [192.168.11.1](192.168.11.1)；
2. 路由器三层路由至 VLAN8 网段，从物理 E0/0（Native VLAN8）发出，无标签；
3. 无标签 Native 流量经 SW3 Fa0/1 Trunk，交换机识别为 VLAN8，跨 Fa0/3 Trunk 送至 SW4；
4. SW4 Vlanif8 虚拟接口接收，完成回复；回程反向转发。

十三、常用排错查询命令汇总

1. VLAN 信息：show vlan
2. Trunk 链路：show interfaces trunk、show interface fa0/x switchport
3. 三层接口 IP：show ip interface brief
4. 路由表：show ip route
5. ARP 表：show ip arp
6. MAC 地址表：show mac-address-table dynamic
7. 设备完整配置：show running-config
8. 接口物理状态：show interfaces status

十四、实验总结

1. 单臂路由依靠路由器子接口 + 802.1Q 封装，单物理接口实现多 VLAN 三层互通，节省路由器端口；
2. 交换机上联路由器端口必须配置 Trunk，Native VLAN 用于无标签网管流量传输；
3. 二层交换机配置interface vlan X管理 IP+ip default-gateway，才能跨网段远程管理；
4. 二层不同 VLAN 天然隔离，跨 VLAN 通信必须依靠三层设备（路由器 / 三层交换机）；
5. 单臂路由缺点：所有跨 VLAN 流量共用一条物理链路，易产生带宽瓶颈。