三层路由转发与路由器单臂路由转发性能的比较

zjf97022

经过几天的熟悉上手，终于将网络测试成功，先来说说我的网络架构：

爱快——三层交换机——各vlan内pc终端

因为比较看重爱快的微信关注验证与web验证，所以想尝试用爱快软路由替换现网络出口功能单一的硬件路由，但在组网中发现如果采用传统的三层路由组网方式接入爱快可以上网，但爱快无法为vlan下的pc分配ip地址，且web验证会提示mac不存在的错误，这是因为三层的转发机制导致爱快获取不到位于三层vlan下的终端设备mac所致。于是发帖寻求官方帮助，回答与坛子里其他用户一致：只能将三层当二层用，划分vlan后不配ip接口地址，在爱快中设置相应vlan接口，这样相当于在爱快上做了三层的单臂路由，目前web验证可以通过，配置了vlan的dhcp地址池后各网段也能分配到ip地址信息，但对于单臂路由的性能实在是担心，于是做了一次文件传输测试：两个vlan下分别接入两台pc，均通过TCL六类1000兆双绞线直接接入三层网口，两台pc均为intel千兆网卡，其中一台配置三星250G的ssd固态硬盘，另一台为普通sata硬盘，两台机器分别测试文件传输性能，从配置ssd硬盘的pc往配置sata盘的pc拷贝文件速率明显较低，实测为22MB/s，反之测得速率为40MB/s，估计是受限于sata盘的写入速度，爱快所在机器为IBM的1U小型服务器iseries 360，P42.8,512M，主板集成双千兆网口，测试环境没有其他网络数据传输。

再将两台机器接入现三层网络架构中，网络架构为：硬路由——三层交换机——8vlan，将两台测试机分别接入三层下的任意两个vlan继续测试文件传输性能，正反向分别为89MB/s与50MB/秒。

测试总结：爱快单臂路由的转发性能与三层路由转发性能相去甚远，当然这里还应考虑爱快所在主机的硬件配置，但爱快目前对三层交换机的支持方式注定其不能成为企业级网络出口的核心，真要霸王硬上弓部署上去，估计内网流量一大就会出现很多问题。另外附上一则网帖供大家参考，也希望爱快能尽快解决三层下的web认证问题，尽快使爱快走上企业级路由应用的舞台。

再次强调：如果不考虑三层的web认证，爱快对三层交换机能完美支持，可能是Portal方式的验证机制是基于MAC地址的原因导致的，不知官方有没有vlan下Portal验证机制的解决方案，目前我的网络也是web验证，但需要用户手动打开浏览器访问任意网址才能弹出认证界面。


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最后上一篇网帖：

不同VLAN之间相互通信的两种方式

（单臂路由、三层交换）

试验环境：东郊二楼第三机房
试验设备：Catalyst 2950-24（SW3）
                  Cisco 2611(R2)
                  Catalyst 3750 SERIES (带两个SD接口，S8----SW-2L)
                  真机（PC5、PC6）。
试验目的：
1、通过单臂路由实现不同VLAN之间的通信
2、通过三层交换路由功能实现不同VLAN之间的通信

网络拓扑图：
1、单臂路由实现不同VLAN互通试验网络拓扑图



2、三层交换实现不同VLAN互通实验网络拓扑图



实验步骤：
单臂路由实现不同VLAN互通试验步骤
一、 交换机SW3的具体配置（主要配置vlan和trunk接口）
1、在SW3上创建vlan 100、vlan200、vlan300，名称依次为caiwu、xiaoshou、gongcheng。（创建vlan既可以在vlan database中，也可以在全局模式下配置，本实验是在vlan database中配置的）


2、在全局模式下，将f0/1 – 5号端口划分到vlan 100中，f0/6– 10口划分到vlan 200中，f0/11 – 15号端口划分到vlan 300中，并全部配置成access模式。


3、使用show vlan显示SW3的vlan配置信息，可以看出配置正确）


4、交换机如果通过路由器实现VLAN之间的通信，需要将连接交换机的端口配置成trunk模式，只有trunk线路才能使vlan通过。


二、 路由器R2的具体配置（通过配置路由器子接口封装之后作为每一个vlan的网关）
1、在路由器（R2）与交换机（SW3）的端口上配置子接口，每个子接口的IP地址是每个VLAN的网关地址（也可以理解为下一跳地址），并在子接口上封装802.1Q协议（交换机通用封装模式）。也可以封装ISL协议（cisco专用协议，不兼容802.1Q）。


2、将PC5和PC6分别连接到交换机SW3的f0/6和f0/1上，然后配置PC5的IP地址为192.168.2.1/24，网关为192.168.2.254。PC6的IP地址为192.168.1.1，网关为192.168.1.254。然后用PC5 ping PC6，看是否能ping通。



三层交换实现不同VLAN互通实验
一、 利用VTP协议，实现VLAN配置的一致性。
注意：SW3的F0/24端口已经设置为trunk模式了，而cisco catalyst 3750交换机的接口默认情况下为动态协商方式，双方主动协商成trunk链路。也可以手动进行设置。
1、配置SW3为VTP服务器模式，域名为benet.com。为其它交换机提供VTP通告，从而实现vlan配合的一致性。


2、配置三层交换机SW-2L（R8）的域名为benet.com，模式为client模式。接受SW3的vlan通告。


3、从下面的图中可以看出，SW-2L已经学习到了SW-2L的VTP通告信息。（注意：不学习端口划分）


4、在三层交换机SW-2L上配置启动路由功能（必须启用路由功能，否则三层交换机的功能也就等价于二层交换机）。


5、在三层交换机S2-2L上配置各VLAN的IP地址，也就是各VLAN的网关。（三层交换机支持各VLAN之间的路由相当于单臂路由上子接口配置的IP地址，配置方法与配置VLAN1（管理）的IP地址命令相同）。


6、配置完之后，可以通过show ip route查看直连的路由信息。


7、查看三层交换机SW-2L的FIB表（FIB表类似于路由表，包含路由表中的转发信息的镜像。当网络拓扑发生变化的时候，路由表也将被更新，而FIB也将随之变化。FIB中包含下一跳地址信息，这些信息也是根据路由表中的信息得到的。）


8、查看邻居关系表。


9、将PC5和PC6分别连接到交换机SW3的f0/6和f0/1上，然后配置PC5的IP地址为192.168.2.1/24，网关为192.168.2.254。PC6的IP地址为192.168.1.1，网关为192.168.1.254。然后用PC5 ping PC6，看是否能ping通。



试验总结：从试验过程中可以看出实现不同VLAN之间的两种方式，一个是通过单臂路由实现，另一个是通过三层交换的路由功能实现的，可以说不同VLAN之间的通信必须通过路由功能才能实现通信。其次，不同网段之间都需要配置下一跳地址（网关）才能通信。那么什么时候用单臂路由，什么时候选择三层交换呢。单臂路由是不具有扩展性的，为什么这么说呢，如果VLAN的数量不断增加，流经路由器与交换机之间链路的流量也变得非常大，这时，这条链路也就成为了整个网络的瓶颈，即使你网络的带宽再快，也是如此。因此，当网络不断增大，划分的VLAN不断增多的时候，就需要配置三层交换机的路由功能，实现不同VLAN之间的通信（三层交换机的数据表的吞吐量通常为数百万pps，而传统路由器的吞吐量只有10kpps~1Mpps，其次三层交换机是通过硬件来交换和路由选择数据包的，吞吐量当然大了，甚至接近于线速。而路由器只是通过虚拟子接口来交换和路由选择数据包的，不是硬件实施的，吞吐量也就变的小了。
总之一句话：三层交换技术在第三层实现了数据包的高速转发，从而解决了传统路由器低速、负责所造成的网络瓶颈问题。

kingofgu

好贴，楼主很用心！

qt7cn

单臂路由网卡要求很高吧？另外你两个图的组网怎么看都像是一样的。。。

qt7cn

补充，爱快还不支持端口捆绑，只能通过10G网卡来提升单臂路由的性能了。另外你这硬件要100MB NAT比较难吧。

飞创科技

不过话说回来楼主如果一定要实现不同VLAN间互访不如直接使用同一个子网，这样速度更快还节约了使用VLAN交换机的硬件成本。实际上三层交换应用划分不同VLAN段的做法是大型骨干网络传输过程要求有效杜绝广播风暴对整个网络的影响而设立的，所以小型局域没有任何必要去划分VLAN，更何况楼主需要的是VLAN间互访，就更没有必要去划分VLAN了，没有必要把问题复杂话。

365365

楼上都是高人

9622315

我就当是看个扫盲贴了，这就是图头上的虱子，明摆着的事情，用脚后跟想，都知道，单臂路由，肯定比不上3层交换，交换毕竟是交换，3层也是交换，性能岂是路由能比的。

9622315

这类扫盲贴多发些，也是件好事，让那些小白明白一些，该做啥，不该做啥。

zjf97022

qt7cn 发表于 2015-6-3 12:39
补充，爱快还不支持端口捆绑，只能通过10G网卡来提升单臂路由的性能了。另外你这硬件要100MB NAT比较难吧。 ...

测试环境而已，主要是看看，真要上实战肯定不是这个配置，但至少还是能说明问题的