理概述
以太网中，通常会使用VLAN技术隔离二层广播域来减少广播的影响，并增强网络的安全性和可管理性。其缺点是同时也严格地隔离了不同VLAN之间的任何二层流量，使分属于不同VLAN的用户不能直接互相通信。在现实中，经常会出现某些用户需要跨越VLAN实现通信的情况，单臂路由技术就是解决VLAN间通信的一种方法。
单臂路由的原理是通过一台路由器，使VLAN间互通数据通过路由器进行三层转发。如果在路由器上为每个VLAN分配一个单独的路由器物理接口，随着VLAN数量的增加，必然需要更多的接口，而路由器能提供的接口数量比较有限，所以在路由器的一个物理接口上通过配置子接口(即逻辑接口)的方式来实现以一当多的功能，将是一种非常好的方式。路由器同一物理接口的不同子接口作为不同VLAN的默认网关，当不同VLAN间的用户主机需要通信时，只需将数据包发送给网关，网关处理后再发送至目的主机所在VLAN,从而实现VLAN间通信。由于从拓扑结构图上看，在交换机与路由器之间，数据仅通过一条物理链路传输，故被形象地称之为“单臂路由”。
实验目的
●理解单臂路由的应用场景
●掌握路由器子接口的配置方法
●掌握子接口封装VLAN的配置方法
●理解单臂路由的工作原理
实验内容
本实验模拟公司网络场景。路由器R1是公司的出口网关，员工PC通过接入层交换机(如S2和S83)接入公司网络，接入层交换机又通过汇聚交换机S1与路由器RI相连。公司内部网络通过划分不同的VLAN隔离了不同部门之间的二层通信，保证各部门间的信息安全，但是由于业务需要，经理、市场部和人事部之间需要能实现跨VLAN通信，网络管理员决定借助路由器的三层功能，通过配置单臂路由来实现。
实验拓扑
实验步骤
1.创建VLAN并配置Access, Trunk接口
公司为保障各部门的信息安全，需保证隔离不同部门间的二层通信，规划各部门的终端属于不同的VLAN,并为PC配置相应IP地址。
在S2.上创建VLAN 10和VLAN 20，把连接PC-1的E 0/0/1和连接PC-2的E 0/0/2接口配置为Access类型接口，并分别划分到相应的VLAN中。
在S3上创建VLAN 30,把连接PC-3的E 0/0/1接口配置为Access类型接口，并划分到VLAN 30。
[fengnuoS3]vlan 30
[fengnuoS3-vlan30]description Manager
[fengnuoS3-vlan30]int e0/0/1
[fengnuoS3-Ethernet0/0/1]port link-type access
[fengnuoS3-Ethernet0/0/1]port default vlan 30
交换机之间或交换机和路由器之间相连的接口需要传递多个VLAN信息，需要配置成Trunk接口。
将S2和S3的GE0/0/2接口配置成Trunk类型接口，并允许所有VLAN通过。
在SI上创建VLAN 10、VLAN 20和VLAN 30,并配置交换机和路由器相连的接口为Trunk,允许所有VLAN通过。
2.配置路由器子接口和IP地址
由于路由器R1只有一个实际的物理接口与交换机S1相连，可以在路由器上配置不同的逻辑子接口来作为不同VLAN的网关，从而达到节省路由器接口的目的。
在R1上创建子接口GE 0/0/1.1,配置IP地址192.168.1.254/24,作为人事部网关地址。
在R1上创建子接口GE 0/0/1.2,配置IP地址192.168.2.254/24，作为市场部网关地址。
在R1上创建子接口GE 0/0/1.3,配置IP地址192.168.3.254/24，作为经理的网关地址。
在PC-1、PC-2和PC-3上配置IP和相应的网关地址后，在PC-1上测试与PC-2和PC-3间的连通性。
可以观察到，通信仍然无法建立。
3.配置路由器子接口封装VLAN
虽然目前已经创建了不同的子接口，并配置了相关IP地址，但是仍然无法通信。这是由于处于不同VLAN下，不同网段的PC间要实现互相通信，数据包必须通过路由器进行中转。由S1发送到R1的数据都加上了VLAN标签，而路由器作为三层设备，默认无法处理带了VLAN标签的数据包。因此需要在路由器上的子接口下配置对应VLAN的封装，使路由器能够识别和处理VLAN标签，包括剥离和封装VLAN标签。
在R1的子接口GE 0/0/1.1上封装VLAN 10,在子接口GE 0/0/1.2上封装VLAN 20,在子接口GE 0/0/1.3上封装VLAN30，并开启子接口的ARP广播功能。
使用 dot1q termination vid 命令配置子接口对一层tag报文的终结功能。即配置该命令后，路由器子接口在接收带有VLAN tag的报文时，将剥掉tag进行三层转发，在发送报文时，会将与该子接口对应VLAN的VLAN tag添加到报文中。
使用arp broadcast enable命令开启子接口的ARP广播功能。如果不配置该命令，将会导致该子接口无法主动发送ARP广播报文，以及向外转发IP报文。
同理配置R1的子接口GE 0/0/1.2和GE 0/0/1.3。
配置完成后，在路由器R1上查看接口状态。
可以观察到，3个子接口的物理状态和协议状态都正常。
查看路由器R1的路由表。
可以观察到，路由表中已经有了192.168.1.0/24、192.168.2.0/24、192.168.3.0/24的路由条目，并且都是路由器R1的直连路由，类似于路由器上的直连物理接口。
在PC-1上分别测试与网关地址192.168.1.254和PC-2间的连通性。
可以观察到，通信正常。在PC-1上Tracert PC-2。
可以观察到PC-1先把ping包发送给自身的网关192.168.1.254,然后再由网关发送到PC-2.
现以PC-1 ping PC-2为例，分析单臂路由的整个运作过程。
两台PC由于处于不同的网络中，这时PC-1会将数据包发往自己的网关，即路由器R1的子接口GE 0/0/1.1的地址192.168.1.254。
数据包到达路由器R1后，由于路由器的子接口GE 0/0/1.1已经配置了VLAN封装，当接收到PC-1发送的VLAN 10的数据帧时，发现数据帧的VLAN ID跟自身GE0/0/1.1接口配置的VLAN ID一样，便会剥离掉数据帧的VLAN标签后通过三层路由转发。
通过查找路由表后，发现数据包中的目的地址192.168.2.1 所属的192.168.2.0/24网段的路由条目，已经是路由器RI.上的直连路由，且出接口为GE 0/0/1.2,便将该数据包发送至GE 0/0/1.2接口。
当GE 0/0/1.2接口接收到-一个没有带VLAN标签的数据帧时，便会加上自身接口所配置的VLAN ID 20后再进行转发，然后通过交换机将数据帧顺利转发给PC-2。
思考
VLAN间的通信可以利用单臂路由的方式实现，那么利用单臂路由实现数据转发会存在哪些潜在问题?该如何解决?