工作單元5實現(xiàn)網(wǎng)際互聯(lián)在默認(rèn)情況下，使用二層交換機(jī)連接的所有計算機(jī)屬于一個廣播域，網(wǎng)絡(luò)規(guī)模不能太大。雖然通過VLAN技術(shù)可以實現(xiàn)廣播域的隔離，但不同VLAN的主機(jī)之間并不能進(jìn)行通信。隨著計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，在組建網(wǎng)絡(luò)時必須實現(xiàn)不同廣播域之間的互聯(lián)。而網(wǎng)際互聯(lián)必須在OSI參考模型的網(wǎng)絡(luò)層，借助IP協(xié)議實現(xiàn)。常用的可用于實現(xiàn)網(wǎng)際互聯(lián)的設(shè)備主要有路由器和三層交換機(jī)。本單元的主要目標(biāo)是理解IP路由的概念，學(xué)會查看和閱讀路由表；認(rèn)識路由器和三層交換機(jī)并了解其基本配置方法。本單元主要內(nèi)容任務(wù)5.1查看計算機(jī)路由表任務(wù)5.2認(rèn)識和配置路由器任務(wù)5.3認(rèn)識和配置三層交換機(jī)任務(wù)5.1查看計算機(jī)路由表【任務(wù)目的】（1）理解路由的基本原理；（2）理解路由表的結(jié)構(gòu)和作用；（3）熟悉在Windows系統(tǒng)中查看和設(shè)置計算機(jī)路由表的方法；（4）熟悉在Windows系統(tǒng)中測試計算機(jī)之間的路由的方法?！竟ぷ鳝h(huán)境與條件】

（1）安裝Windows操作系統(tǒng)的計算機(jī)；（2）能夠接入Internet的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。5.1.1路由的基本原理當(dāng)一個網(wǎng)段中的主機(jī)發(fā)送IP數(shù)據(jù)包給同一網(wǎng)段的另一臺主機(jī)時，它直接把IP數(shù)據(jù)包送到網(wǎng)絡(luò)上，對方就能收到。但當(dāng)要送給不同網(wǎng)段的主機(jī)時，發(fā)送方需要選擇一個能夠到達(dá)目的網(wǎng)段的路由器，把IP數(shù)據(jù)包發(fā)送給該路由器，由路由器負(fù)責(zé)完成數(shù)據(jù)包的轉(zhuǎn)發(fā)。如果沒有找到這樣的路由器，主機(jī)就要把IP數(shù)據(jù)包送給一個被稱為默認(rèn)網(wǎng)關(guān)（defaultgateway）的路由上。默認(rèn)網(wǎng)關(guān)是每臺主機(jī)上的一個配置參數(shù)，它是與主機(jī)連接在同一網(wǎng)段的某路由器接口的IP地址。5.1.1路由的基本原理路由器通常會有多個接口，不同的接口會連接不同的網(wǎng)段。路由器在轉(zhuǎn)發(fā)IP數(shù)據(jù)包時，會根據(jù)IP數(shù)據(jù)包的目的IP地址的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識部分，選擇合適的轉(zhuǎn)發(fā)接口。同主機(jī)一樣，路由器也要判斷該轉(zhuǎn)發(fā)接口所連接的是否是目的網(wǎng)段，如果是，就直接把數(shù)據(jù)包通過接口送到目的主機(jī)，否則，也要選擇下一個路由器來轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包。路由器也有自己的默認(rèn)網(wǎng)關(guān)，用來傳送不知道該由哪個接口轉(zhuǎn)發(fā)的IP數(shù)據(jù)包。通過這樣不斷的轉(zhuǎn)發(fā)傳送，IP數(shù)據(jù)包最終將送到目的主機(jī)，送不到目的地的IP數(shù)據(jù)包將被網(wǎng)絡(luò)丟棄。5.1.1路由的基本原理在圖5-1所示的網(wǎng)絡(luò)中，主機(jī)A和主機(jī)B連接在相同的網(wǎng)段，它們之間可以直接通信。而如果主機(jī)A要與主機(jī)C通信的話，那么主機(jī)A就必須將IP數(shù)據(jù)包傳送到最近的路由器或者主機(jī)A的默認(rèn)網(wǎng)關(guān)上，然后由路由器將IP數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)給另一臺路由器，直到到達(dá)與主機(jī)C連接在同一網(wǎng)段的路由器，最后由該路由器將IP數(shù)據(jù)包交給主機(jī)C。5.1.2路由表路由器的主要工作是為經(jīng)過路由器的每個數(shù)據(jù)包尋找一條最佳傳輸路徑，并將該數(shù)據(jù)有效地傳送到目的站點。由此可見，選擇最佳路徑的策略即路由算法是路由器的關(guān)鍵所在。為了完成這項工作，在路由器中保存著載有各種傳輸路徑相關(guān)數(shù)據(jù)的路由表（RoutingTable），供路由選擇時使用，表中包含的信息決定了數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)的策略。路由表可以是由管理員固定設(shè)置好的，也可以由系統(tǒng)動態(tài)修改。5.1.2路由表路由表由多個路由表項組成，路由表中的每一項都被看作是一條路由，路由表項可以分為以下幾種類型：網(wǎng)絡(luò)路由：提供到IP網(wǎng)絡(luò)中特定網(wǎng)段（特定網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識）的路由。主機(jī)路由：提供到特定IP地址（包括網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識和主機(jī)標(biāo)識）的路由，通常用于將自定義路由創(chuàng)建到特定主機(jī)以控制或優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)通信。默認(rèn)路由：如果在路由表中沒有找到其他路由，則使用默認(rèn)路由。5.1.2路由表路由表中的每個路由表項主要由以下信息字段組成：目的地址：目標(biāo)網(wǎng)段的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識或目的主機(jī)的IP地址。網(wǎng)絡(luò)掩碼：與目的地址相對應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)掩碼。下一跳IP地址：數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)的地址，即數(shù)據(jù)包應(yīng)傳送的下一個路由器的IP地址。對于主機(jī)或路由器直接連接的網(wǎng)絡(luò)，該字段可能是本主機(jī)或路由器連接到該網(wǎng)絡(luò)的接口地址。轉(zhuǎn)發(fā)接口：將數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)到目的地址時所使用的路由器接口，該字段可以是一個接口號或其他類型的邏輯標(biāo)識符。5.1.2路由表

IP路由選擇主要完成以下功能： 搜索路由表，尋找能與目的IP地址完全匹配的表項，如果找到，則把IP數(shù)據(jù)包由該表項指定的接口轉(zhuǎn)發(fā)，發(fā)送給指定的下一個路由器或直接連接的網(wǎng)絡(luò)接口。搜索路由表，尋找能與目的IP地址網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識匹配的表項，如果找到，則把IP數(shù)據(jù)包由該表項指定的接口轉(zhuǎn)發(fā)，發(fā)送給指定的下一個路由器或直接連接的網(wǎng)絡(luò)接口。若存在多個表項，則選用網(wǎng)絡(luò)掩碼最長的那條路由。按照路由表的默認(rèn)路由轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)。5.1.2路由表5.1.3路由的生成方式1.直連路由直連路由是路由器自動添加的直連網(wǎng)段的路由。由于直連路由反映的是路由器各接口直接連接的網(wǎng)段，因此具有較高的可信度。2.靜態(tài)路由靜態(tài)路由是由管理員手工配置的路由信息。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)或鏈路的狀態(tài)發(fā)生變化時，管理員需要手工修改路由表中相關(guān)的靜態(tài)路由。靜態(tài)路由在默認(rèn)情況下是私有的，不會傳遞給其他的路由器。當(dāng)然，管理員也可以通過對路由器進(jìn)行設(shè)置使之共享。靜態(tài)路由一般適用于比較簡單的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境5.1.3路由的生成方式3.動態(tài)路由動態(tài)路由是各個路由器之間通過相互連接的網(wǎng)段，利用路由協(xié)議動態(tài)的相互交換各自的路由信息，然后按照一定的算法優(yōu)化出來的路由。而且這些路由信息可以在一定時間間隙里不斷更新，以適應(yīng)不斷變化的網(wǎng)絡(luò)，隨時獲得最優(yōu)的路由效果。例如當(dāng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)發(fā)生變化，或網(wǎng)絡(luò)某個節(jié)點或鏈路發(fā)生故障時，與之相鄰的路由器會重新計算路由，并向外發(fā)送新的路由更新新息，這些信息會發(fā)送至其他的路由器，引發(fā)所有路由器重新計算路由，調(diào)整其路由表，以適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的變化。動態(tài)路由可以大大減輕大型網(wǎng)絡(luò)的管理負(fù)擔(dān)，但其對路由器的性能要求較高，會占用網(wǎng)絡(luò)的帶寬，可能產(chǎn)生路由循環(huán)，也存在一定的安全隱患。5.1.4路由協(xié)議1.RIP

RIP是一種分布式的基于距離矢量的路由選擇協(xié)議，是Internet的標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議，最大優(yōu)點是簡單。RIP要求網(wǎng)絡(luò)中的每個路由器都要維護(hù)從它自己到每個目的網(wǎng)絡(luò)的距離記錄。對于距離，RIP有如下定義：路由器到與其直接連接的網(wǎng)絡(luò)距離定義為1；路由器到與其非直接連接的網(wǎng)絡(luò)距離定義為所經(jīng)過的路由器數(shù)加1。RIP認(rèn)為好的路由就是距離最短的路由。RIP允許一條路由最多包含15個路由器，即距離最大值為16，由此可見RIP只適合于小型互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)。5.1.4路由協(xié)議5.1.4路由協(xié)議2.OSPF

OSPF路由協(xié)議是一種典型的鏈路狀態(tài)路由協(xié)議，一般用于一個自治系統(tǒng)內(nèi)。自治系統(tǒng)是指一組通過統(tǒng)一的路由政策或路由協(xié)議互相交換路由信息的網(wǎng)絡(luò)。在自治系統(tǒng)內(nèi)，所有的OSPF路由器都維護(hù)一個相同的描述自治系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)庫，該數(shù)據(jù)庫中存放的是自治系統(tǒng)相應(yīng)鏈路的狀態(tài)信息，OSPF路由器正是通過這個數(shù)據(jù)庫計算出其OSPF路由表的。

OSPF將鏈路狀態(tài)廣播數(shù)據(jù)包傳送給在某一區(qū)域內(nèi)的所有路由器，這一點與RIP不同。運行RIP的路由器是將部分或全部的路由表傳遞給與其相鄰的路由器。OSPF的鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫能較快地進(jìn)行更新，使各個路由器能及時更新其路由表，這是OSPF的主要優(yōu)點?！救蝿?wù)實施】

實訓(xùn)1查看Windows路由表計算機(jī)本身也存在著路由表，根據(jù)路由表進(jìn)行IP數(shù)據(jù)包的傳輸。在Windows系統(tǒng)中可以使用“routeprint命令查看計算機(jī)的路由表。實訓(xùn)2測試主機(jī)之間的路由在Windows系統(tǒng)中可以使用tracert命令測試計算機(jī)之間的路由。tracert是路由跟蹤實用程序，可以探測顯示數(shù)據(jù)包從本地計算機(jī)傳遞到目標(biāo)主機(jī)經(jīng)過了哪些路由器的中轉(zhuǎn)，以及經(jīng)過每個路由器所需的時間。如果數(shù)據(jù)包不能傳遞到目標(biāo)主機(jī)，tracert命令將顯示成功轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包的最后一個路由器。任務(wù)5.2認(rèn)識和配置路由器【任務(wù)目的】（1）理解路由器的作用；（2）熟悉路由器的類型和用途；（3）了解路由器的基本配置操作與相關(guān)的配置命令?！竟ぷ鳝h(huán)境與條件】

（1）路由器和交換機(jī)（本部分以Cisco系列產(chǎn)品為例，也可選用其他品牌型號的產(chǎn)品或使用CiscoPacketTracer等網(wǎng)絡(luò)模擬和建模工具）；（2）Console線纜和相應(yīng)的適配器；（3）安裝Windows操作系統(tǒng)的計算機(jī)；（4）組建網(wǎng)絡(luò)所需的其他設(shè)備。5.2.1路由器的作用1.網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)2.路徑選擇3.轉(zhuǎn)發(fā)驗證4.拆包/打包5.網(wǎng)絡(luò)隔離6.流量控制5.2.2路由器的分類1.按功能分類路由器從功能上可以分為通用路由器和專用路由器。通用路由器在網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中最為常見，以實現(xiàn)一般的路由和轉(zhuǎn)發(fā)功能為主，通過選配相應(yīng)的模塊和軟件，也可以實現(xiàn)專用路由器的功能。專用路由器是為了實現(xiàn)某些特定的功能而對其軟件、硬件、接口等作了專門設(shè)計。其中較常用的有VPN路由器、訪問路由器、語音網(wǎng)關(guān)路由器等。2.按結(jié)構(gòu)分類從結(jié)構(gòu)上，路由器可以分為模塊化和固定配置兩類。模塊化路由器的特點是功能強大、支持的模塊多樣、配置靈活，可以通過配置不同的模塊滿足不同規(guī)模的要求，此類產(chǎn)品價格較貴。5.2.2路由器的分類3.按在網(wǎng)絡(luò)中所處的位置分類接入路由器：也稱寬帶路由器，是指處于分支機(jī)構(gòu)處的路由器，用于連接家庭或ISP內(nèi)的小型企業(yè)客戶。企業(yè)級路由器：處于用戶的網(wǎng)絡(luò)中心位置，對外接入公共網(wǎng)絡(luò)，對下連接各分支機(jī)構(gòu)。該類路由器能夠提供大量的接口且支持QoS，能有效地支持廣播和組播，支持IP、IPX等多種協(xié)議，還支持防火墻、包過濾、VLAN以及大量的管理和安全策略。電信骨干路由器：一般常用于城域網(wǎng)，承擔(dān)大吞吐量的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。骨干路由器必須保證其速度和可靠性，通常都支持熱備份、雙電源、雙數(shù)據(jù)通路等技術(shù)?！救蝿?wù)實施】

在圖5-8所示的網(wǎng)絡(luò)中，交換機(jī)Switch0和Switch1分別與路由器Router0的F0/0、F0/1快速以太網(wǎng)接口相連，請為該網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備分配IP地址信息并進(jìn)行基本配置，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的連通?！救蝿?wù)實施】

實訓(xùn)1認(rèn)識路由器實訓(xùn)2配置路由器基本信息實訓(xùn)3配置以太網(wǎng)接口實訓(xùn)4利用單臂路由實現(xiàn)VLAN互聯(lián)任務(wù)5.3認(rèn)識和配置三層交換機(jī)【任務(wù)目的】（1）理解三層交換機(jī)的作用；（2）了解三層交換機(jī)的基本配置操作與相關(guān)配置命令?！竟ぷ鳝h(huán)境與條件】

（1）交換機(jī)（本部分以Cisco系列產(chǎn)品為例，也可選用其他品牌型號的產(chǎn)品或使用CiscoPacketTracer等網(wǎng)絡(luò)模擬和建模工具）；（2）Console線纜和相應(yīng)的適配器；（3）安裝Windows操作系統(tǒng)的計算機(jī)；（4）組建網(wǎng)絡(luò)所需的其他設(shè)備。5.3.1三層交換機(jī)的作用三層交換機(jī)的主要作用是加快大型局域網(wǎng)內(nèi)部的數(shù)據(jù)交換，其所具有的路由功能也是為這一目的服務(wù)的。三層交換機(jī)在對第一個數(shù)據(jù)包進(jìn)行路由后，將會產(chǎn)生MAC地址與IP地址的映射表，當(dāng)同樣的數(shù)據(jù)包再次通過時，將根據(jù)該映射表直接進(jìn)行交換，從而消除了路由器進(jìn)行路由選擇而造成的網(wǎng)絡(luò)延遲，提高了數(shù)據(jù)包的轉(zhuǎn)發(fā)效率。為了執(zhí)行三層交換，交換機(jī)必須具備三層交換處理器，并運行三層IOS操作系統(tǒng)。交換機(jī)的三層交換處理器可以是一個獨立的模塊或功能卡，也可以直接集成到交換機(jī)的硬件中。5.3.1三層交換機(jī)的作用三層交換機(jī)可以實現(xiàn)路由器的部分功能。但是路由器一般是通過微處理器執(zhí)行數(shù)據(jù)包交換（軟件實現(xiàn)路由），而三層交換機(jī)主要通過硬件執(zhí)行數(shù)據(jù)包交換，因此與三層交換機(jī)相比，路由器的功能更強大，像NAT、VPN等功能仍無法被三層交換機(jī)完全替代。而且三層交換機(jī)還不具備同時處理多個協(xié)議的能力，不能實現(xiàn)異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)。另外，路由器通常還具有傳輸層網(wǎng)絡(luò)管理能力，這也是三層交換機(jī)所不具備的。因此三層交換機(jī)并不等于路由器，也不可能完全取代路由器。在企業(yè)網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建中，通常處于同一網(wǎng)絡(luò)中的各網(wǎng)段的互聯(lián)，可以使用三層交換機(jī)來代替路由器，但若要實現(xiàn)企業(yè)網(wǎng)絡(luò)與城域網(wǎng)或Internet的互聯(lián)，則路由器是不可缺少的。5.3.2三層交換機(jī)的分類1.純硬件的三層交換機(jī)純硬件的三層交換機(jī)采用ASIC芯片，利用硬件方式進(jìn)行路由表的查找和刷新。這種類型的交換機(jī)技術(shù)復(fù)雜、成本高，但是性能好，帶負(fù)載能力強。其基本工作過程為：交換機(jī)接收數(shù)據(jù)后，將