一、应用场景

某企业办公区有财务部和技术部两个部门，分别属于 VLAN 10 和 VLAN 20。此前使用单臂路由实现了两个部门的互通，但随着部门规模扩大，两个部门之间的互访流量明显增加，路由器单臂链路的带宽逐渐成为瓶颈。同时，企业希望减少设备数量，简化网络结构。

三层交换机正是解决这一问题的理想设备。它同时具备二层交换和三层路由功能，可以在同一台设备上完成 VLAN 划分和 VLAN 间路由，无需额外部署路由器。三层交换机通过 VLANIF 接口为每个 VLAN 提供三层网关，VLAN 间的数据转发在交换机内部完成，转发性能远高于单臂路由。

本实验模拟该企业场景，使用一台三层交换机实现 VLAN 10 和 VLAN 20 之间的互通。通过本实验，你将理解 VLANIF 接口的作用，掌握三层交换机的基本配置方法，并与实验六的单臂路由进行对比。

二、配置目标

1. 理解三层交换机的特点：同时具备二层交换和三层路由功能。
2. 掌握三层交换机上 VLAN 的创建方法和 Access 端口配置。
3. 掌握 VLANIF 接口的配置方法，理解 VLANIF 接口与 VLAN 的对应关系。
4. 完成 PC 的 IP 地址和默认网关配置，网关指向对应 VLANIF 接口的 IP 地址。
5. 验证同一 VLAN 内互通、不同 VLAN 之间通过三层交换机互通。
6. 掌握查看 VLANIF 接口状态和路由表的方法。
7. 理解三层交换机实现 VLAN 间路由与单臂路由的区别。

三、重要概念说明

3.1 三层交换机

三层交换机是同时具备二层交换和三层路由功能的网络设备。它可以在硬件层面完成数据帧的二层转发和三层路由，转发性能远高于普通路由器。三层交换机通常用于园区网的核心层或汇聚层，承担 VLAN 间路由和跨网段转发任务。

3.2 VLANIF 接口

VLANIF 接口是三层交换机上的三层逻辑接口，编号与 VLAN 编号对应。例如 VLANIF 10 对应 VLAN 10。为 VLANIF 接口配置 IP 地址后，该 IP 地址就作为对应 VLAN 内设备的网关地址。VLANIF 接口要处于 up 状态，VLAN 内至少需要有一个物理接口处于 up。

配置 VLANIF 接口的基本命令：

[SW1] interface Vlanif 10
[SW1-Vlanif10] ip address 192.168.10.1 24

3.3 VLANIF 与单臂路由的对比

对比项	单臂路由	三层交换机 VLANIF
实现设备	路由器 + 二层交换机	三层交换机
路由方式	路由器子接口	VLANIF 接口
转发性能	受路由器接口带宽限制	硬件转发，性能高
适用场景	小型网络、实验环境	中大型园区网
配置复杂度	简单	简单

四、实验拓扑

本实验采用一台三层交换机连接两台 PC 的拓扑。PC1 属于 VLAN 10，PC2 属于 VLAN 20，通过三层交换机的 VLANIF 接口实现互通。

接口与 IP 地址规划表：

设备	接口	IP 地址	子网掩码	VLAN	对端设备
PC1	以太网	192.168.10.2	255.255.255.0	10	SW1 GE0/0/1
PC2	以太网	192.168.20.2	255.255.255.0	20	SW1 GE0/0/2
SW1	GE0/0/1	—	—	10	PC1
SW1	GE0/0/2	—	—	20	PC2
SW1	Vlanif10	192.168.10.1	255.255.255.0	10	VLAN 10 网关
SW1	Vlanif20	192.168.20.1	255.255.255.0	20	VLAN 20 网关

注意：PC1 的默认网关为 192.168.10.1，PC2 的默认网关为 192.168.20.1，分别对应三层交换机两个 VLANIF 接口的 IP 地址。

五、实验步骤

5.1 配置 PC 的 IP 地址

双击 PC1，进入“基础配置”选项卡：

配置项	值
IPv4 地址	192.168.10.2
子网掩码	255.255.255.0
网关	192.168.10.1

双击 PC2，进入“基础配置”选项卡：

配置项	值
IPv4 地址	192.168.20.2
子网掩码	255.255.255.0
网关	192.168.20.1

配置完成后，分别在两台 PC 上使用 ipconfig 确认。

5.2 配置 SW1 的 VLAN 和 Access 端口

双击 SW1，进入命令行，执行以下配置：

<Huawei> system-view
[Huawei] sysname SW1
[SW1] vlan batch 10 20
[SW1] interface GigabitEthernet 0/0/1
[SW1-GigabitEthernet0/0/1] port link-type access
[SW1-GigabitEthernet0/0/1] port default vlan 10
[SW1-GigabitEthernet0/0/1] quit
[SW1] interface GigabitEthernet 0/0/2
[SW1-GigabitEthernet0/0/2] port link-type access
[SW1-GigabitEthernet0/0/2] port default vlan 20
[SW1-GigabitEthernet0/0/2] quit

5.3 配置 VLANIF 接口

在 SW1 上创建 VLANIF 10 和 VLANIF 20，并配置 IP 地址：

[SW1] interface Vlanif 10
[SW1-Vlanif10] ip address 192.168.10.1 24
[SW1-Vlanif10] quit
[SW1] interface Vlanif 20
[SW1-Vlanif20] ip address 192.168.20.1 24
[SW1-Vlanif20] quit

配置说明：

命令	作用
interface Vlanif 10	创建 VLANIF 10 接口，对应 VLAN 10
ip address 192.168.10.1 24	配置 VLANIF 接口 IP，作为 VLAN 10 的网关

注意：VLANIF 接口要处于 up 状态，VLAN 内至少需要有一个物理接口处于 up。本实验中 GE0/0/1 属于 VLAN 10 且已连接 PC1，因此 VLANIF 10 状态为 up。同理，VLANIF 20 也应为 up。

5.4 验证 VLANIF 接口状态

在 SW1 上执行：

[SW1] display ip interface brief

应该能看到 Vlanif10 和 Vlanif20 两个接口，IP 地址分别为 192.168.10.1 和 192.168.20.1，状态均为 up。

查看路由表：

[SW1] display ip routing-table

应该能看到两条直连路由，分别指向 192.168.10.0/24 和 192.168.20.0/24，出接口为对应的 VLANIF 接口。

5.5 验证 VLAN 间通信

1. 验证跨 VLAN 互通
   在 PC1 上 ping PC2：

PC1> ping 192.168.20.2

第一次 ping 可能会丢一个包（ARP 解析过程），之后应能正常收到回复。这说明 VLAN 10 和 VLAN 20 之间已经通过三层交换机的 VLANIF 接口实现互通。

2. 反向验证
   在 PC2 上 ping PC1：

PC2> ping 192.168.10.2

也应能 ping 通，说明双向路由均正常。

3. 跟踪路由路径
   在 PC1 上执行：

PC1> tracert 192.168.20.2

可以看到数据包先到达网关 192.168.10.1（SW1 的 VLANIF 10），然后直接转发到 192.168.20.2。由于只有一跳路由，tracert 结果中只会显示网关地址。

5.6 查看 ARP 表

在 SW1 上执行：

[SW1] display arp

应该能看到 PC1 和 PC2 的 IP 地址与 MAC 地址映射，分别学习在 Vlanif10 和 Vlanif20 接口上。

5.7 保存配置

在 SW1 上执行保存命令：

<SW1> save

按提示输入 y 确认。

六、思考

1. 三层交换机和二层交换机有什么区别？三层交换机为什么能实现 VLAN 间路由？
2. VLANIF 接口的作用是什么？它与 VLAN 之间是什么关系？
3. VLANIF 接口要处于 up 状态，需要满足什么条件？如果 VLAN 内没有物理接口处于 up，VLANIF 接口会怎样？
4. 三层交换机实现 VLAN 间路由与单臂路由相比，有什么优缺点？
5. 在 SW1 上执行 display ip routing-table，观察去往 192.168.10.0/24 和 192.168.20.0/24 的路由，它们的出接口分别是什么？
6. 如果 PC1 的网关配置错误，指向了 192.168.20.1，PC1 还能 ping 通 PC2 吗？为什么？

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本实验是 VLAN 间路由的第二种实现方式，重点在于理解 VLANIF 接口的作用和三层交换机的路由功能。建议在完成基本验证后，与实验六的单臂路由进行对比，从配置复杂度、转发性能、适用场景等方面分析两种方式的差异。