在上一篇文章留的小問題中，如果兩臺電腦的IP地址在同一個網段，電腦會認為在同一個廣播域，所以，如果倆電腦加入相同的VLAN，必然可以互通；但如果加入了不同的VLAN，由於彼此"聽"不到對方的ARP廣播，自然也不會應答，所以無法互通。
如果倆電腦的IP地址不在同一個網段，電腦會認為不在同一個廣播域，會各自找自己網段的網關。現實生活中一個房間可能會有多個門，但一個廣播域只能有一個網關。所以，電腦的IP地址不在同一個網段，不論是否在一個VLAN，都不能互通。
一般地，在進行IP地址規劃時，一個VLAN規劃在一個網段，不同VLAN規劃在不同的網段。
也許有同學產生了疑問：VLAN雖然控制了廣播域，提高了網絡性能，但是不同VLAN間不能互訪也不成啊，難道電腦間要通信只能在同一個VLAN同一個網段？
當然不是了，VLAN只是在二層進行了隔離，目的是控制廣播幀。VLAN間要互通，可以通過三層來實現，即所謂的VLAN間路由。
提到路由，最先想到的就是路由器。不錯，用路由器的確可以實現VLAN間互通。
要在VLAN間互訪，那麼VLAN內的電腦必須填寫網關（gateway）地址，網關地址就是該VLAN連接的三層設備的接口地址。
圖中，PCA訪問PCC，由於PCA和路由器的端口1都在VLAN2內，所以可以通過ARP互相獲得對方的MAC地址；同理，PCC和路由器的端口3也可以得到對方的MAC地址。
PCA發出訪問PCC的標準幀，交換機端口1收到後打上tag變成802.1Q幀，VID為2，然後送到端口3。端口3拆去tag變成標準幀後發出。路由器端口1收到後拆除以太網封裝，查找路由表後送到端口3，端口3通過ARP獲取PCC的MAC地址後，封裝為標準以太網幀發出。交換機端口12收到後打上tag變成802.1Q幀，VID為4，然後送到端口9，端口9拆去tag變回標準幀發給了PCC。
看上去毫無問題，非常完美！可是，交換機上有3個VLAN，路由器就需要3個端口。如果交換機上有30個VLAN呢？
交換機上的端口數量通常很多，24口、48口甚至更多，由於交換機的所有端口僅支持以太網，所以交換機的全名叫"以太網交換機"。
但路由器就不同了，路由器的主要功能不僅是實現三層轉發，更重要的是實現不同鏈路層協議之間的互通，即所謂的"異種網絡"互通。鏈路層協議有很多，除了我們熟悉的以太網外，還有PPP、HDLC、幀中繼、ATM等等。所以路由器的接口一般都是由支持不同鏈路層協議的擴展板卡提供，實現不同鏈路層協議之間的互通。
所以，路由器實際上並沒有那麼多的以太網端口！即使有，一個VLAN佔一個端口，也顯得太浪費了。
不過，路由器的以太網口可以支持"子接口"！
子接口是一種邏輯接口，一個物理接口可以劃分出多個"子接口"。一條公路，中間劃條線就是雙車道，劃兩條線就是三車道，但實際上還是一條路。
路由器一個接口劃成多個子接口，每個子接口處理不同VLAN的幀，就可以節省大量的物理接口。
這種形式，叫做單臂路由。
圖中，路由器G0/0是物理接口，劃分了三個子接口G0/0.1、G0/0.2和G0/0.3，每個子接口綁定一個VID，專門負責處理攜帶此VID的802.1Q幀，同時配置一個IP地址作為該VLAN的網關。
交換機通過一個Trunk接口連接路由器G0/0接口。
PCA訪問PCB時，PCA發出的標準幀被交換機打上VID2，成為802.1Q幀後來到Trunk接口（Trunk接口一般默認PVID為1），Trunk接口發現此幀的VID與自己的PVID不同，把此802.1Q幀原樣發給路由器。路由器G0/0接口收到後，根據攜帶的VID交給子接口G0/0.1，G0/0.1一看VID，沒錯，是我的貨，拆除以太網封裝，送到路由器轉發進程查找路由表，路由器根據目的IP地址，把數據包送到子接口G0/0.2，G0/0.2封裝為以太網幀，並打上VID3變成802.1Q幀後發給交換機，交換機收到後根據VID送到連接PCB的端口，端口拆除tag變成標準幀後發給PCB。
在單臂路由中，路由器只需要一個接口就可以實現交換機上所有VLAN間的互通，為路由器節省了大量端口。不過我們發現，VLAN間互通的數據會在這條Trunk鏈路上跑個來回，如果交換機VLAN較多、數據量較大，這條鏈路很容易"堵車"，導致網絡性能下降，但更重要的是，這對路由器的性能是一個巨大挑戰。與其說導致網絡性能下降的原因是鏈路"堵車"了，倒不如說是因為路由器拆tag、查路由、加tag，疲於奔命，太累了！
有沒有更好的辦法呢？
小Q：電腦的IP地址和網關必須在同一個網段嗎？
歡迎大家留言討論。
