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用Packet Tracer搞定三层交换机配置：从零开始实现跨VLAN通信

你有没有遇到过这样的问题——公司里销售部和人事部的电脑明明连在同一个网络，却无法互相传文件？或者你在做实验时想让两个不同网段的PC互通，结果怎么ping都通不了？

别急，这其实不是线路的问题，而是缺少一个“翻译官”。这个“翻译官”，就是我们今天要讲的核心设备：三层交换机。

尤其是在企业级网络中，VLAN划分已是标配，但光有VLAN隔离还不够，部门之间该通的时候还得能通。这时候，传统的二层交换机就束手无策了，必须上三层交换技术来撑场面。

而对初学者来说，直接拿真机练手成本高、风险大。幸运的是，思科推出的Packet Tracer正好解决了这个问题——它不仅能1:1模拟真实网络环境，还能让你反复试错、随时查看数据包走向，是学习网络配置的“神器”。

本文将带你从零搭建一个支持跨VLAN通信的企业局域网，全程基于 Packet Tracer 操作，每一步都有命令解析、逻辑说明和避坑提示。学完后你会明白：原来所谓的“三层交换”，并没有想象中那么神秘。

为什么非得用三层交换机？

先来解决一个根本问题：既然路由器也能实现不同子网之间的通信，为啥还要搞个“三层交换机”？

答案很简单：效率 + 成本 + 集成度。

我们来看一个典型的场景：

假设公司有两个部门：
- 销售部使用192.168.10.0/24网段（VLAN 10）
- 人事部使用192.168.20.0/24网段（VLAN 20）

如果只用普通二层交换机，这两个VLAN完全隔离，互不相通。要想互通，传统做法是搞个“单臂路由”——即用一台路由器接交换机的Trunk口，通过子接口分别对接各个VLAN。

听起来可行，但问题来了：
- 所有跨VLAN流量都要经过路由器处理；
- 路由器CPU负担重，转发速度慢；
- 多VLAN意味着多个子接口，配置复杂；
- 单点故障风险高。

而三层交换机呢？它把交换和路由功能集成在一起，内部用硬件芯片做IP转发，速度快到飞起。最关键的是——一次路由，多次交换。

什么意思？
当第一次收到跨VLAN的数据包时，三层交换机会像路由器一样查路由表、做决策；一旦建立路径记录（CEF表），后续相同源和目标之间的通信就可以直接走硬件转发，不再经过CPU，延迟几乎可以忽略不计。

所以，在现代园区网设计中，三层交换机基本成了汇聚层的标配。

核心机制揭秘：SVI 是怎么当上网关的？

很多人搞不懂的一点是：一个交换机没有物理三层接口，它是怎么给VLAN提供网关服务的？

关键就在于SVI（Switch Virtual Interface）。

你可以把它理解为：为每个VLAN虚拟出来的“网关接口”。

比如你创建了 VLAN 10，并为其配置了一个 SVI 接口，IP 设为192.168.10.1，那所有属于 VLAN 10 的主机就会把这个地址设为默认网关。当它们需要访问其他网段时，数据就会发往这个虚拟接口，由三层交换机完成路由转发。

✅ 注意：只有启用了全局路由功能（ip routing），SVI 才能真正参与路由过程。否则就算配了IP，也只是个摆设。

此外，三层交换机还会维护 ARP 表、MAC 地址表和路由表，三者协同工作：
- MAC 表负责二层转发；
- ARP 表用于 IP 到 MAC 的映射；
- 路由表决定下一跳出口。

这些都可以在 Packet Tracer 中通过命令实时查看，非常适合调试学习。

动手实战：一步步配置三层交换机

下面我们进入正题，手把手教你如何在Cisco Packet Tracer中完成整个配置流程。

第一步：搭好拓扑结构

打开 Packet Tracer，准备以下设备：
- 1台Cisco 3560-24PS（这是标准的三层交换机型号）
- 2台2960 二层交换机
- 4台 PC（PC0 ~ PC3）

连接方式如下：
- PC0 和 PC1 分别接入第一台二层交换机（Switch1），划入 VLAN 10；
- PC2 和 PC3 接入第二台二层交换机（Switch2），划入 VLAN 20；
- 两台二层交换机都通过千兆口（Gig0/1）连接到三层交换机（Multilayer Switch）；
- 使用直通线（Straight-through Cable）连接交换机与PC，交叉线（Crossover）或自动协商线连接交换机之间。

💡 小贴士：Packet Tracer 支持自动识别线缆类型，一般选“Automatic Crossover”即可。

第二步：创建VLAN并划分端口

登录三层交换机 CLI，开始配置：

Switch> enable Switch# configure terminal

创建两个VLAN：

Switch(config)# vlan 10 Switch(config-vlan)# name Sales Switch(config-vlan)# exit Switch(config)# vlan 20 Switch(config-vlan)# name HR Switch(config-vlan)# exit

接下来把接入端口划入对应VLAN。这里以连接Switch1的端口为例（假设是fa0/1~fa0/5）：

Switch(config)# interface range fa0/1 - 5 Switch(config-if-range)# switchport mode access Switch(config-if-range)# switchport access vlan 10 Switch(config-if-range)# no shutdown Switch(config-if-range)# exit

同理，为VLAN 20分配端口：

Switch(config)# interface range fa0/6 - 10 Switch(config-if-range)# switchport mode access Switch(config-if-range)# switchport access vlan 20 Switch(config-if-range)# no shutdown Switch(config-if-range)# exit

⚠️ 常见错误提醒：别忘了switchport mode access！如果不设置模式，默认可能是动态协商状态，可能导致VLAN归属异常。

第三步：配置Trunk链路

现在问题是：VLAN信息怎么从二层交换机传到三层交换机？靠的就是Trunk链路。

在三层交换机上，连接二层交换机的端口应设为Trunk模式：

Switch(config)# interface gig0/1 Switch(config-if)# switchport mode trunk Switch(config-if)# switchport trunk allowed vlan 10,20 Switch(config-if)# no shutdown

🔍 解释一下：
-switchport mode trunk：启用IEEE 802.1Q封装；
-allowed vlan 10,20：明确允许哪些VLAN通过，比all更安全；
- 不推荐写vlan all，防止未来新增VLAN时广播泛洪。

同时，在两台二层交换机上也要做同样的Trunk配置：

Switch1(config)# interface gig0/1 Switch1(config-if)# switchport mode trunk Switch1(config-if)# switchport trunk allowed vlan 10,20

确保两边一致，否则可能出现“一边通、一边不通”的诡异现象。

第四步：启用三层功能 & 配置SVI

这才是最关键的一步！

首先开启全局路由功能：

Switch(config)# ip routing

没有这句，后面的SVI再怎么配都不会生效！

然后为每个VLAN创建SVI接口：

Switch(config)# interface vlan 10 Switch(config-if)# ip address 192.168.10.1 255.255.255.0 Switch(config-if)# no shutdown Switch(config-if)# exit Switch(config)# interface vlan 20 Switch(config-if)# ip address 192.168.20.1 255.255.255.0 Switch(config-if)# no shutdown

✅ 必须操作：
-interface vlan X：创建虚拟接口；
-ip address：指定该VLAN的网关地址；
-no shutdown：激活接口（默认是关闭的！）

此时，三层交换机已经具备了路由能力，VLAN 10 和 VLAN 20 之间应该就能互通了。

第五步：设置PC的IP和网关

切换到每台PC的 Desktop → IP Configuration 页面，手动设置：

注意：默认网关一定要指向对应VLAN的SVI地址，否则跨网段通信会失败。

测试连通性：看看是不是真的通了？

一切就绪后，打开任意一台PC的命令行工具（Command Prompt），执行ping测试。

例如，在PC0上尝试ping PC2（跨VLAN）：

ping 192.168.20.10

如果看到以下输出，恭喜你，成功了！

Reply from 192.168.20.10: bytes=32 time<1ms TTL=127 Reply from 192.168.20.10: bytes=32 time<1ms TTL=127 ...

如果没通怎么办？别慌，按这个顺序排查：

1. 能不能ping通自己的网关？
   bash ping 192.168.10.1
   如果不行，检查PC的IP设置、端口VLAN归属、SVI是否激活。

2. SVI接口状态正常吗？
   回到三层交换机，运行：
   bash show ip interface brief
   查看Vlan10和Vlan20是否显示为up/up。

3. 路由表有没有生成直连路由？
   bash show ip route
   应该能看到类似：
   C 192.168.10.0/24 is directly connected, Vlan10 C 192.168.20.0/24 is directly connected, Vlan20
   “C”代表直连（Connected），说明SVI已生效。

4. Trunk链路通不通？
   在三层交换机上执行：
   bash show interfaces trunk
   看看对应的端口是否列在Trunk列表中，允许的VLAN是否包含10和20。

只要这几项都OK，基本就不会有问题。

进阶玩法：加个路由器，打通外网

上面实现了内网互通，但如果还想访问外部网络呢？比如公司有个服务器在172.16.1.0/24网段。

这时就需要配置静态路由了。

拓扑扩展

添加一台路由器 Router0：
- Fa0/0 接三层交换机（IP: 192.168.100.2/24）
- Lo0 模拟外部网络：172.16.1.1/24

三层交换机也新增一个接口连接路由器（如gig0/2），配置IP：

Switch(config)# interface gig0/2 Switch(config-if)# ip address 192.168.100.1 255.255.255.0 Switch(config-if)# no shutdown

配置静态路由

告诉三层交换机：“要去172.16.1.0，下一跳找192.168.100.2”：

Switch(config)# ip route 172.16.1.0 255.255.255.0 192.168.100.2

反过来，路由器也要知道内网在哪：

Router(config)# ip route 192.168.10.0 255.255.255.0 192.168.100.1 Router(config)# ip route 192.168.20.0 255.255.255.0 192.168.100.1

完成后，PC0 再去 ping 172.16.1.1，理论上就能通了。

🧩 提示：可以在路由器上启用环回接口模拟远端网络：
bash Router(config)# interface loopback 0 Router(config-if)# ip address 172.16.1.1 255.255.255.0

实战经验总结：老司机才知道的小技巧

根据多年教学和工程经验，这里分享几个实用建议，帮你少走弯路：

1. 别图省事用vlan all

虽然switchport trunk allowed vlan all配起来方便，但在生产环境中极不推荐。最好明确列出所需VLAN，避免广播风暴扩散。

2. 统一VLAN命名规范

提前规划好VLAN ID和用途，比如：
- VLAN 10：Sales
- VLAN 20：HR
- VLAN 30：IT
- VLAN 99：Management

这样后期维护更清晰。

3. 开启管理VLAN，集中管控

单独创建一个管理VLAN（如VLAN 99），把交换机的管理IP放进去，既能隔离业务流量，又提升安全性。

Switch(config)# interface vlan 99 Switch(config-if)# ip address 192.168.99.1 255.255.255.0 Switch(config-if)# exit Switch(config)# ip default-gateway 192.168.99.254 # 如果需跨网段管理

4. 及时保存配置！

做完所有配置后，一定记得保存，否则重启就白干了：

Switch# copy running-config startup-config

或者简写：

Switch# wr

5. 善用诊断命令

Packet Tracer 支持大部分常用查看命令，调试时多用这几个：

写在最后：掌握这项技能到底有多重要？

你说，这只是个仿真实验而已，能有多大用？

我告诉你：这套配置思路，和真实企业网络一模一样。

无论是你将来考CCNA认证，还是入职做网络工程师，遇到的第一个任务往往就是：“帮我们把各部门网络隔离一下，又能互相访问。”

而你只需要：
- 划VLAN；
- 配Trunk；
- 启SVI；
- 开路由。

四步搞定，干净利落。

更重要的是，Packet Tracer 让你可以大胆试错。改错了没关系，删掉重来；看不懂数据流向？打开模拟模式（Simulation Mode），逐包观察转发过程。这种“看得见”的学习体验，是看书和听课永远替代不了的。

所以，别再只是看着教程发呆了。现在就打开你的 Packet Tracer，动手搭一遍这个拓扑。哪怕第一次没成功，也没关系——每一个报错都是成长的机会。

当你第一次亲眼看到PC0成功ping通PC2的那一刻，你会真正体会到：原来网络，真的可以被“掌控”。

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