O que é roteamento entre VLANs?

As VLANs são usadas para segmentar redes comutadas da Camada 2 por vários motivos. Independentemente do motivo, os hosts em uma VLAN não podem se comunicar com os hosts em outra VLAN, a menos que haja um roteador ou switch da Camada 3 para fornecer serviços de roteamento.

O roteamento entre VLANs é o processo de encaminhamento do tráfego de rede de uma VLAN para outra.

Existem três opções de roteamento entre VLANs:

• Roteamento Inter-VLAN legado – Esta é uma solução legada. Não se ajusta bem.
• Router-on-a-Stick – Esta é uma solução aceitável para uma rede de pequeno a médio porte.
• Switch da camada 3 usando interfaces virtuais comutadas (SVIs) – Esta é a solução mais escalonável para organizações de médio a grande porte.

Roteamento Inter-VLAN Legado

A primeira solução de roteamento entre VLANs dependia do uso de um roteador com várias interfaces Ethernet. Cada interface de roteador foi conectada a uma porta de switch em diferentes VLANs. As interfaces do roteador serviram como gateways padrão para os hosts locais na sub-rede VLAN.

Por exemplo, consulte a topologia em que R1 tem duas interfaces conectadas ao switch S1.

Observe no exemplo de tabela de endereços MAC de S1 preenchido da seguinte forma:

• A porta Fa0 / 1 é atribuída à VLAN 10 e está conectada à interface R1 G0 / 0/0.
• A porta Fa0 / 11 está atribuída à VLAN 10 e está conectada ao PC1.
• A porta Fa0 / 12 é atribuída à VLAN 20 e está conectada à interface R1 G0 / 0/1.
• A porta Fa0 / 11 está atribuída à VLAN 20 e está conectada ao PC2.

Tabela de endereços MAC para S1

Quando o PC1 envia um pacote para o PC2 em outra rede, ele o encaminha para seu gateway padrão 192.168.10.1. R1 recebe o pacote em sua interface G0 / 0/0 e examina o endereço de destino do pacote. R1 então roteia o pacote de sua interface G0 / 0/1 para a porta F0 / 12 na VLAN 20 em S1. Finalmente, S1 encaminha o quadro para PC2.

O roteamento inter-VLAN legado usando interfaces físicas funciona, mas tem uma limitação significativa. Não é razoavelmente escalonável porque os roteadores têm um número limitado de interfaces físicas. Exigir uma interface de roteador físico por VLAN esgota rapidamente a capacidade da interface física de um roteador.

Em nosso exemplo, R1 exigia duas interfaces Ethernet separadas para rotear entre a VLAN 10 e a VLAN 20. E se houvesse seis (ou mais) VLANs para interconectar? Uma interface separada seria necessária para cada VLAN. Obviamente, essa solução não é escalonável.

Nota: Este método de roteamento entre VLANs não é mais implementado em redes comutadas e é incluído apenas para fins de explicação.

Roteamento Inter-VLAN Router-on-a-Stick

O método de roteamento inter-VLAN ‘router-on-a-stick’ supera a limitação do método de roteamento inter-VLAN legado. Requer apenas uma interface Ethernet física para rotear o tráfego entre várias VLANs em uma rede.

Uma interface Ethernet do roteador Cisco IOS é configurada como um tronco 802.1Q e conectada a uma porta de tronco em um switch de Camada 2. Especificamente, a interface do roteador é configurada usando subinterfaces para identificar VLANs roteáveis.

As subinterfaces configuradas são interfaces virtuais baseadas em software. Cada um está associado a uma única interface Ethernet física. As subinterfaces são configuradas no software em um roteador. Cada subinterface é configurada independentemente com um endereço IP e atribuição de VLAN. As subinterfaces são configuradas para diferentes sub-redes que correspondem à sua atribuição de VLAN. Isso facilita o roteamento lógico.

Quando o tráfego marcado com VLAN entra na interface do roteador, ele é encaminhado para a subinterface da VLAN. Depois que uma decisão de roteamento é feita com base no endereço de rede IP de destino, o roteador determina a interface de saída para o tráfego. Se a interface de saída estiver configurada como uma subinterface 802.1q, os quadros de dados serão marcados com VLAN com a nova VLAN e enviados de volta pela interface física.

Clique em Reproduzir na figura para ver uma animação de como um roteador fixo executa sua função de roteamento.

Como visto na animação, PC1 na VLAN 10 está se comunicando com PC3 na VLAN 30. Quando R1 aceita o tráfego unicast marcado na VLAN 10, ele roteia esse tráfego para a VLAN 30, usando suas subinterfaces configuradas. O switch S2 remove a etiqueta VLAN do quadro unicast e encaminha o quadro para o PC3 na porta F0 / 23.

Nota: O método router-on-a-stick de roteamento entre VLANs não vai além de 50 VLANs.

Roteamento entre VLANs em um switch de camada 3

O método moderno de realizar o roteamento entre VLANs é usar switches da Camada 3 e interfaces virtuais comutadas (SVI). Um SVI é uma interface virtual configurada em um switch da Camada 3, conforme mostrado na figura.

Nota: Um switch da Camada 3 também é chamado de switch multicamadas, pois opera na Camada 2 e na Camada 3. No entanto, neste curso usamos o termo switch da Camada 3.

Os SVIs entre VLANs são criados da mesma maneira que a interface VLAN de gerenciamento é configurada. O SVI é criado para uma VLAN existente no switch. Embora virtual, o SVI executa as mesmas funções para a VLAN que uma interface de roteador faria. Especificamente, ele fornece processamento de Camada 3 para pacotes que são enviados para ou de todas as portas de switch associadas a essa VLAN.

A seguir estão as vantagens de usar switches da Camada 3 para roteamento entre VLANs:

• Eles são muito mais rápidos do que o roteador fixo porque tudo é comutado por hardware e roteado.
• Não há necessidade de links externos do switch para o roteador para o roteamento.
• Eles não estão limitados a um link porque os EtherChannels da Camada 2 podem ser usados como links de tronco entre os switches para aumentar a largura de banda.
• A latência é muito mais baixa porque os dados não precisam sair do switch para serem roteados para uma rede diferente.
• Eles são mais comumente implantados em uma LAN de campus do que roteadores.

A única desvantagem é que os switches da Camada 3 são mais caros.

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