真心求问：怎么避免子网划分造成的IP地址浪费？

交换网络中，VLAN技术以其对广播域的灵活控制和部署方便而得到了广泛的应用。

但是在一般的三层交换机中，通常是采用一个VLAN对应一个VLANIF接口的方式实现广播域之间的互通，这在某些情况下导致了IP地址的浪费。

因为一个VLAN对应的子网中，子网号、子网定向广播地址、子网缺省网关地址不能用作VLAN内的主机IP地址，且子网中实际接入的主机可能少于编址数，多出来的IP地址也会因不能再被其他VLAN使用而被浪费掉。

例如，如图所示的VLAN规划中，VLAN2预计未来有10个主机地址的需求，但按编址方式，至少需要给其分配一个掩码长度是28的子网10.1.1.0/28，其中10.1.1.0为子网号，10.1.1.15为子网定向广播地址，10.1.1.1为子网缺省网关地址，这三个地址都不能用作主机地址，剩下范围在10.1.1.2～10.1.1.14的地址可以被主机使用，共13个。

这样，VLAN2子网至少浪费3个IP地址，三个VLAN子网一起至少浪费9个IP地址。同时，VLAN2子网实际地址需求只有10个，剩余的3个也不能再被其他VLAN使用。网络中的VLAN越多，浪费的IP地址也就越多。

为了解决上述问题，VLAN聚合应运而生。它通过引入Super-VLAN和Sub-VLAN的概念，使每个Sub-VLAN对应一个广播域，并让多个Sub-VLAN和一个Super-VLAN关联，只给Super-VLAN分配一个IP子网，所有Sub-VLAN都使用Super-VLAN的IP子网和缺省网关进行三层通信。

这样，多个Sub-VLAN共享一个网关地址，节约了子网号、子网定向广播地址、子网缺省网关地址，且各Sub-VLAN间的界线也不再是从前的子网界线了，它们可以根据各自主机的需求数目在Super-VLAN对应子网内灵活的划分地址范围，从而即保证了各个Sub-VLAN作为一个独立广播域实现广播隔离，又节省了IP地址资源，提高了编址的灵活性。

VLAN聚合

VLAN聚合通过定义Super-VLAN和Sub-VLAN，使Sub-VLAN只包含物理接口，负责保留各自独立的广播域；Super-VLAN不包含物理接口，只用来建立三层VLANIF接口。

然后再通过建立Super-VLAN和Sub-VLAN间的映射关系，把三层VLANIF接口和物理接口两部分有机的结合起来，实现所有Sub-VLAN共用一个网关与外部网络通信，并用ProxyARP实现Sub-VLAN间的三层通信，从而在实现普通VLAN的隔离广播域的同时，达到节省IP地址的目的。

工作原理

相对每一个普通VLAN都有一个三层逻辑接口和若干物理接口，VLAN聚合定义的Super-VLAN和Sub-VLAN比较特殊：

•Sub-VLAN：只包含物理接口，不能建立三层VLANIF接口，用于隔离广播域。每个Sub-VLAN内的主机与外部的三层通信是靠Super-VLAN的三层VLANIF接口来实现的。

•Super-VLAN：只建立三层VLANIF接口，不包含物理接口，与子网网关对应。与普通VLAN不同的是，它的VLANIF接口的Up不依赖于自身物理接口的Up，而是只要它所含Sub-VLAN中存在Up的物理接口就Up。

一个Super-VLAN可以包含一个或多个Sub-VLAN。Sub-VLAN不再占用一个独立的子网网段。在同一个Super-VLAN中，无论主机属于哪一个Sub-VLAN，它的IP地址都在Super-VLAN对应的子网网段内。

这样，Sub-VLAN间共用同一个网关，既减少了一部分子网号、子网缺省网关地址和子网定向广播地址的消耗，又实现了不同广播域使用同一子网网段地址的目的，消除了子网差异，增加了编址的灵活性，减少了闲置地址浪费。

按照VLAN聚合的实现方式，令VLAN10为Super-VLAN，分配子网10.1.1.0/24，VLAN2～VLAN4作为Super-VLAN10的Sub-VLAN，如上图所示。

可以看出，Sub-VLAN2、Sub-VLAN3和Sub-VLAN4共用一个子网10.1.1.0/24，这样，该网络中就只有一个子网号10.1.1.0、一个子网缺省网关地址10.1.1.1和一个子网定向广播地址10.1.1.255共三个IP地址不能被主机使用，其余都可以被主机使用。

而且，各Sub-VLAN间的界线也不再是从前的子网界线了，它们可以根据其各自主机的需求数目在Super-VLAN对应子网内灵活的划分地址范围，比如Sub-VLAN2实际需要10个，就给它分配10.1.1.2～10.1.1.11的地址段。

Sub-VLAN之间的通信

VLAN聚合在实现不同VLAN共用同一子网网段地址的同时，也给Sub-VLAN间的三层转发带来了问题。

普通VLAN中，不同VLAN内的主机可以通过各自不同的网关进行三层互通。但是Super-VLAN中，所有Sub-VLAN内的主机使用的是同一个网段的地址，共用同一个网关地址，主机只会做二层转发，而不会送网关进行三层转发。

即实际上，不同Sub-VLAN的主机在二层是相互隔离的，这就造成了Sub-VLAN间无法通信的问题。

解决这一问题的方法就是使用ProxyARP。

假设Sub-VLAN2内的主机Host_1与Sub-VLAN3内的主机Host_2要通信，在Super-VLAN10的VLANIF接口上启用ProxyARP，如图所示。

Host_1与Host_2的通信过程如下（假设Host_1的ARP表中无Host_2的对应表项）：

1.Host_1将Host_2的IP地址（10.1.1.12）和自己所在网段10.1.1.0/24进行比较，发现Host_2和自己在同一个子网，但是Host_1的ARP表中无Host_2的对应表项。

2.Host_1发送ARP广播报文，请求Host_2的MAC地址，目的IP为10.1.1.12。

3.网关L3Switch收到Host_1的ARP请求，由于网关上使能Sub-VLAN间的ProxyARP，开始使用报文中的目的IP地址在路由表中查找，发现匹配了一条路由，下一跳为直连网段（VLANIF10的10.1.1.0/24），VLANIF10对应Super-VLAN10，则向Super-VLAN10的所有Sub-VLAN接口发送一个ARP广播，请求Host_2的MAC地址。

4.Host_2收到网关发送的ARP广播后，对此请求进行ARP应答。

5.网关收到Host_2的应答后，就把自己的MAC地址回应给Host_1。

6.Host_1之后要发给Host_2的报文都先发送给网关，由网关做三层转发。

Sub-VLAN与其他网络的三层通信

以下图所示组网为例，介绍Sub-VLAN内主机与其他网络内的主机间通信过程。

用户主机与服务器处于不同的网段中，Switch_1上配置了Sub-VLAN2、Sub-VLAN3、Super-VLAN4和VLAN10，Switch_2上配置了VLAN10和VLAN20。

假设Sub-VLAN2下的主机Host_1想访问与Switch_2相连的Server，报文转发流程如下（假设Switch_1上已配置了去往10.1.2.0/24网段的路由，Switch_2上已配置了去往10.1.1.0/24网段的路由，但两交换机没有任何三层转发表项）：

1.Host_1将Server的IP地址（10.1.2.2）和自己所在网段10.1.1.0/24进行比较，发现和自己不在同一个子网，发送ARP请求给自己的网关，请求网关的MAC地址，目的MAC为全F，目的IP为10.1.1.1。

2.Switch_1收到该请求报文后，查找Sub-VLAN和Super-VLAN的对应关系，知道应该回应Super-VLAN4对应的VLANIF4的MAC地址，并知道从Sub-VLAN2的接口回应给Host_1。

3.Host_1学习到网关的MAC地址后，开始发送目的MAC为Super-VLAN4对应的VLANIF4的MAC地址、目的IP为10.1.2.2的报文。

4.Switch_1收到该报文后，根据Sub-VLAN和Super-VLAN的对应关系以及目的MAC判断进行三层转发，查三层转发表项没有找到匹配项，上送CPU查找路由表，得到下一跳地址为10.1.10.2，出接口为VLANIF10，并通过ARP表项和MAC表项确定出接口，把报文发送给Switch_2。

5.Switch_2根据正常的三层转发流程把报文发送给Server。

Server收到Host_1的报文后给Host_1回应，回应报文的目的IP为10.1.1.2，目的MAC为Switch_2上VLANIF20接口的MAC地址，回应报文的转发流程如下：

⚡Server给Host_1的回应报文按照正常的三层转发流程到达Switch_1。到达Switch_1时，报文的目的MAC地址为Switch_1上VLANIF10接口的MAC地址。

⚡Switch_1收到该报文后根据目的MAC地址判断进行三层转发，查三层转发表项没有找到匹配项，上送CPU，CPU查路由表，发现目的IP为10.1.1.2对应的出接口为VLANIF4，查找Sub-VLAN和Super-VLAN的对应关系，并通过ARP表项和MAC表项，知道报文应该从Sub-VLAN2的接口发送给Host_1。

⚡回应报文到达Host_1。

Sub-VLAN与其他设备的二层通信

Switch_1上配置了Sub-VLAN2、Sub-VLAN3和Super-VLAN4，Switch_1的IF_1和IF_2配置为Access接口，IF_3接口配置为Trunk接口，并允许VLAN2和VLAN3通过；

Switch_2连接Switch_1的接口配置为Trunk接口，并允许VLAN2和VLAN3通过。

从Host_1进入Switch_1的报文会被打上VLAN2的Tag。在Switch_1中这个Tag不会因为VLAN2是VLAN4的Sub-VLAN而变为VLAN4的Tag。

该报文从Switch_1的Trunk接口IF_3出去时，依然是携带VLAN2的Tag。

也就是说，Switch_1本身不会发出VLAN4的报文。就算其他设备有VLAN4的报文发送到该设备上，这些报文也会因为Switch_1上没有VLAN4对应的物理接口而被丢弃。

因为Switch_1的IF_3接口上根本就不允许Super-VLAN4通过。对于其他设备而言，有效的VLAN只有Sub-VLAN2和Sub-VLAN3，所有的报文都是在这些VLAN中交互的。

这样，Switch_1上虽然配置了VLAN聚合，但与其他设备的二层通信，不会涉及到Super-VLAN，与正常的二层通信流程一样，此处不再赘述。

配置VLAN聚合示例

组网需求

某公司拥有多个部门且位于同一网段，为了提升业务安全性，将不同部门的用户划分到不同VLAN中，如图1所示，VLAN2和VLAN3属于不同部门。

各部门均有访问Internet需求，同时由于业务需要，不同部门间的用户需要互通。

配置思路

可以在SwitchB上部署VLAN聚合，将不同部门的VLAN聚合到SuperVLAN中，这样，不同部门的用户可通过SuperVLAN访问Internet。

同时，为使部门间用户互通，在SuperVLAN上部署ProxyARP功能。采用如下思路配置VLAN聚合：

1.在SwitchA和SwitchB上配置VLAN和接口，将不同部门用户划分到不同VLAN中，并透传各VLAN到SwitchB。

2.在SwitchB上配置Super-VLAN及其对应的VLANIF接口、上行路由，使不同部门的用户能够访问Internet。

3.在SwitchB上启用Super-VLAN的ProxyARP功能，使不同部门的用户间三层互通。

操作步骤

1.配置VLAN和接口，将不同部门用户划分到不同VLAN中，并透传各VLAN到SwitchB。

a.配置SwitchA

#配置接口GE0/0/1为Access类型。接口GE0/0/2、GE0/0/3、GE0/0/4的配置与GE0/0/1类似，不再赘述。

<HUAWEI>system-view

[HUAWEI]sysname SwitchA

[SwitchA]interface gigabitethernet 0/0/1

[SwitchA-GigabitEthernet0/0/1]port link-type access

[SwitchA-GigabitEthernet0/0/1]quit

#创建VLAN2并向VLAN2中加入GE0/0/1和GE0/0/2。

[SwitchA]vlan 2

[SwitchA-vlan2]port gigabitethernet 0/0/1 0/0/2

[SwitchA-vlan2]quit

#创建VLAN3并向VLAN3中加入GE0/0/3和GE0/0/4。

[SwitchA]vlan 3

[SwitchA-vlan3]port gigabitethernet 0/0/3 0/0/4

[SwitchA-vlan3]quit

#配置SwitchA连接SwitchB的接口，透传VLAN2和VLAN3到SwitchB。

[SwitchA]interface gigabitethernet 0/0/5

[SwitchA-GigabitEthernet0/0/5]port link-type trunk

[SwitchA-GigabitEthernet0/0/5]port trunk allow-pass vlan 2 3

[SwitchA-GigabitEthernet0/0/5]quit

b.配置SwitchB

#创建VLAN2、VLAN3、VLAN4、VLAN10，并配置SwitchB连接SwitchA的接口，使VLAN2和VLAN3透传到SwitchB。

<HUAWEI>system-view

[HUAWEI]sysname SwitchB

[SwitchB]vlan batch 2 3 4 10

[SwitchB]interface gigabitethernet 0/0/5

[SwitchB-GigabitEthernet0/0/5]port link-type trunk

[SwitchB-GigabitEthernet0/0/5]port trunk allow-pass vlan 2 3

[SwitchB-GigabitEthernet0/0/5]quit

2.配置Super-VLAN及其对应的VLANIF接口

#在SwitchB上配置Super-VLAN4，并将VLAN2、VLAN3加入到Super-VLAN4，作为其Sub-VLAN。

[SwitchB]vlan 4

[SwitchB-vlan4]aggregate-vlan

[SwitchB-vlan4]access-vlan 2 to 3

[SwitchB-vlan4]quit

#创建并配置VLANIF4，使不同部门的用户可通过Super-VLAN4访问Internet。

[SwitchB]interface vlanif 4

[SwitchB-Vlanif4]ip address 10.1.1.1 255.255.255.0

[SwitchB-Vlanif4]quit

3.配置上行路由

#在SwitchB上配置上行接口GE0/0/1，透传SwitchB与出口网关Router的互联VLAN。

[SwitchB]interface gigabitethernet 0/0/1

[SwitchB-GigabitEthernet0/0/1]port link-type trunk

[SwitchB-GigabitEthernet0/0/1]port trunk allow-pass vlan 10

[SwitchB-GigabitEthernet0/0/1]quit

#创建并配置VLANIF10，指定其IP地址为SwitchB与出口网关Router对接的IP地址。

[SwitchB]interface vlanif 10

[SwitchB-Vlanif10]ip address 10.10.1.1 255.255.255.0

[SwitchB-Vlanif10]quit

#在SwitchB上配置一条到出口网关Router的缺省静态路由，使用户能够访问Internet。

[SwitchB]ip route-static 0.0.0.0 0.0.0.0 10.10.1.2

说明：

还需要在出口网关Router上配置其与SwitchB对接的接口，指定其IP地址为10.10.1.2.

4.配置用户IP地址

分别为各用户配置IP地址，并使它们和VLAN4处于同一网段。

配置成功后，各部门用户可以访问Internet，但VLAN2的用户与VLAN3的用户间不可以相互Ping通。

5.配置ProxyARP

#在SwitchB的Super-VLAN4下配置ProxyARP，使不同部门的用户间三层互通。

[SwitchB]interface vlanif 4

[SwitchB-Vlanif4]arp-proxy inter-sub-vlan-proxy enable

[SwitchB-Vlanif4]quit

6.验证配置结果

配置完成后，VLAN2的用户与VLAN3的用户可以相互Ping通，且都可以访问Internet。

---END---