單臂路由雖然解決了不同vlan間的通信問題，但也有其致命的缺陷：

- 單臂本身是網絡的骨干鏈路，易形成網絡瓶頸

- 子接口依托于物理接口，應用不靈活

- 每次vlan轉發都需要查看路由表，浪費設備資源

上面的問題因為路由交換能力差引起，為解決vlan間的路由問題，我們引進三層交換概念，它被大家稱為二層交換+三層轉發。三層交換機相當于多個專門處理vlan間路由的多個單臂路由和交換的集成。

三層交換機的轉發原理

三層交換機通過硬件來交換和路由選擇數據包。為處理數據包的高層信息，三層交換有兩種體系結構：

1> 傳統的MLS(Multilayer Switching)

依靠ASIC(Application-Specific Integrated Circuit)對數據流的***個數據包進行路由處理后，第三層引擎對硬件交換組件進行程序處理為后續數據包提供路由。產生MLS條目記錄，一次路由多次交換。

2> 基于CEF(Cisco Express Forwarding)的MLS

CEF是基于拓撲的轉發模型，它預先將所有路由信息加入到轉發信息庫(FIB)，方便快速路由。基本概念有：

轉發信息庫(FIB)：類似路由表，記錄IP與vlan的對應關系

鄰接關系表：類似mac地址表，記錄相鄰接口所連接主機的mac地址

虛接口：不依賴物理接口的子接口，開啟vlan配置網關，屬于該vlan的物理接口即可動態充當vlan的網關

三層交換機配置

三層交換機的接口默認是二層接口，命令switchport 轉換為三層接口，相反no switchport將路由接口轉為交換接口。以下面模擬圖配置為例。

配置步驟：

1>在二層交換機上創建vlan，并分配端口，f0/0端口配置trunk(命令略)

2>在三層交換機上創建vlan，并配置trunk指定接口封裝方式

SW_3L(config)# int f0/0

SW_3L(config-if)# switchport trunk encapsulation dot1q

SW_3L(config-if)# switchport mode trunk

3> 在三層交換機上配置各vlan的ip地址

SW_3L(config)# int vlan 10

SW_3L(config-if)# ip add 192.168.1.1 255.255.255.0

SW_3L(config-if)# no sh

vlan20和vlan30略

4> 三層交換機啟用路由，配置接口ip

SW_3L(config)# ip routing

SW_3L(config)# int f1/0

SW_3L(config-if)# no switchport

SW_3L(config-if)# ip add 10.1.1.1 255.255.255.248

SW_3L(config-if)# no sh

5> 為三層交換機配置默認路由

SW_3L(config)# ip route 0.0.0.0 0.0.0.0 10.1.1.2

經過上面配置，在對客戶機設置ip和網關，不同vlan間已經可以正常通信。三層交換機上也可以配置DHCP中繼轉發，方便客戶機地址配置，效果是使不同vlan共用一個dhcp服務器，dhcp的廣播信息可以在不同vlan間轉發。配置過程如下：

首先選擇一個vlan配置dhcp服務作為dhcp server。第三講配置過這里略。

其次為除了dhcp server 所在vlan之外的每個vlan上配置dhcp中繼轉發。例如dhcp server在vlan2 現在配置vlan3：

SW_3L(config)# int vlan3

SW_3L(config-if)# ip add 192.168.2.1 255.255.255.0 設置vlan3網關地址

SW_3L(config-if)# ip helper-address 192.168.2.100 vlan2中dhcp server主機地址

需要說明的是，像在單臂路由上配置dhcp服務一樣，我們需要配置多個地址池，地址池應包含相應vlan的網關地址。