理概述
以太網中，通常會使用VLAN技術隔離二層廣播域來減少廣播的影響，並增強網絡的安全性和可管理性。其缺點是同時也嚴格地隔離了不同VLAN之間的任何二層流量，使分屬於不同VLAN的用戶不能直接互相通信。在現實中，經常會出現某些用戶需要跨越VLAN實現通信的情況，單臂路由技術就是解決VLAN間通信的一種方法。
單臂路由的原理是通過一台路由器，使VLAN間互通數據通過路由器進行三層轉發。如果在路由器上為每個VLAN分配一個單獨的路由器物理接口，隨着VLAN數量的增加，必然需要更多的接口，而路由器能提供的接口數量比較有限，所以在路由器的一個物理接口上通過配置子接口(即邏輯接口)的方式來實現以一當多的功能，將是一種非常好的方式。路由器同一物理接口的不同子接口作為不同VLAN的默認網關，當不同VLAN間的用戶主機需要通信時，只需將數據包發送給網關，網關處理后再發送至目的主機所在VLAN,從而實現VLAN間通信。由於從拓撲結構圖上看，在交換機與路由器之間，數據僅通過一條物理鏈路傳輸，故被形象地稱之為“單臂路由”。
實驗目的
●理解單臂路由的應用場景
●掌握路由器子接口的配置方法
●掌握子接口封裝VLAN的配置方法
●理解單臂路由的工作原理
實驗內容
本實驗模擬公司網絡場景。路由器R1是公司的出口網關，員工PC通過接入層交換機(如S2和S83)接入公司網絡，接入層交換機又通過匯聚交換機S1與路由器RI相連。公司內部網絡通過划分不同的VLAN隔離了不同部門之間的二層通信，保證各部門間的信息安全，但是由於業務需要，經理、市場部和人事部之間需要能實現跨VLAN通信，網絡管理員決定借助路由器的三層功能，通過配置單臂路由來實現。
實驗拓撲
實驗步驟
1.創建VLAN並配置Access, Trunk接口
公司為保障各部門的信息安全，需保證隔離不同部門間的二層通信，規划各部門的終端屬於不同的VLAN,並為PC配置相應IP地址。
在S2.上創建VLAN 10和VLAN 20，把連接PC-1的E 0/0/1和連接PC-2的E 0/0/2接口配置為Access類型接口，並分別划分到相應的VLAN中。
在S3上創建VLAN 30,把連接PC-3的E 0/0/1接口配置為Access類型接口，並划分到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
交換機之間或交換機和路由器之間相連的接口需要傳遞多個VLAN信息，需要配置成Trunk接口。
將S2和S3的GE0/0/2接口配置成Trunk類型接口，並允許所有VLAN通過。
在SI上創建VLAN 10、VLAN 20和VLAN 30,並配置交換機和路由器相連的接口為Trunk,允許所有VLAN通過。
2.配置路由器子接口和IP地址
由於路由器R1只有一個實際的物理接口與交換機S1相連，可以在路由器上配置不同的邏輯子接口來作為不同VLAN的網關，從而達到節省路由器接口的目的。
在R1上創建子接口GE 0/0/1.1,配置IP地址192.168.1.254/24,作為人事部網關地址。
在R1上創建子接口GE 0/0/1.2,配置IP地址192.168.2.254/24，作為市場部網關地址。
在R1上創建子接口GE 0/0/1.3,配置IP地址192.168.3.254/24，作為經理的網關地址。
在PC-1、PC-2和PC-3上配置IP和相應的網關地址后，在PC-1上測試與PC-2和PC-3間的連通性。
可以觀察到，通信仍然無法建立。
3.配置路由器子接口封裝VLAN
雖然目前已經創建了不同的子接口，並配置了相關IP地址，但是仍然無法通信。這是由於處於不同VLAN下，不同網段的PC間要實現互相通信，數據包必須通過路由器進行中轉。由S1發送到R1的數據都加上了VLAN標簽，而路由器作為三層設備，默認無法處理帶了VLAN標簽的數據包。因此需要在路由器上的子接口下配置對應VLAN的封裝，使路由器能夠識別和處理VLAN標簽，包括剝離和封裝VLAN標簽。
在R1的子接口GE 0/0/1.1上封裝VLAN 10,在子接口GE 0/0/1.2上封裝VLAN 20,在子接口GE 0/0/1.3上封裝VLAN30，並開啟子接口的ARP廣播功能。
使用 dot1q termination vid 命令配置子接口對一層tag報文的終結功能。即配置該命令后，路由器子接口在接收帶有VLAN tag的報文時，將剝掉tag進行三層轉發，在發送報文時，會將與該子接口對應VLAN的VLAN tag添加到報文中。
使用arp broadcast enable命令開啟子接口的ARP廣播功能。如果不配置該命令，將會導致該子接口無法主動發送ARP廣播報文，以及向外轉發IP報文。
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上查看接口狀態。
可以觀察到，3個子接口的物理狀態和協議狀態都正常。
查看路由器R1的路由表。
可以觀察到，路由表中已經有了192.168.1.0/24、192.168.2.0/24、192.168.3.0/24的路由條目，並且都是路由器R1的直連路由，類似於路由器上的直連物理接口。
在PC-1上分別測試與網關地址192.168.1.254和PC-2間的連通性。
可以觀察到，通信正常。在PC-1上Tracert PC-2。
可以觀察到PC-1先把ping包發送給自身的網關192.168.1.254,然后再由網關發送到PC-2.
現以PC-1 ping PC-2為例，分析單臂路由的整個運作過程。
兩台PC由於處於不同的網絡中，這時PC-1會將數據包發往自己的網關，即路由器R1的子接口GE 0/0/1.1的地址192.168.1.254。
數據包到達路由器R1后，由於路由器的子接口GE 0/0/1.1已經配置了VLAN封裝，當接收到PC-1發送的VLAN 10的數據幀時，發現數據幀的VLAN ID跟自身GE0/0/1.1接口配置的VLAN ID一樣，便會剝離掉數據幀的VLAN標簽后通過三層路由轉發。
通過查找路由表后，發現數據包中的目的地址192.168.2.1 所屬的192.168.2.0/24網段的路由條目，已經是路由器RI.上的直連路由，且出接口為GE 0/0/1.2,便將該數據包發送至GE 0/0/1.2接口。
當GE 0/0/1.2接口接收到-一個沒有帶VLAN標簽的數據幀時，便會加上自身接口所配置的VLAN ID 20后再進行轉發，然后通過交換機將數據幀順利轉發給PC-2。
思考
VLAN間的通信可以利用單臂路由的方式實現，那么利用單臂路由實現數據轉發會存在哪些潛在問題?該如何解決?