1、項目5 IP路由與路由器配置,在IP互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中，路由選擇是指選擇一條發(fā)送IP數(shù)據(jù)報的路徑，而進(jìn)行這種路由選擇的計算機就是路由器（Router）。隨著計算機網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的不斷擴大，路由技術(shù)已成為關(guān)鍵的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，在目前的情況下，任何一個有一定規(guī)模的計算機網(wǎng)絡(luò)，無論采用何種組網(wǎng)技術(shù)，都離不開路由器。本項目的主要目標(biāo)是理解IP路由的概念，學(xué)會查看和閱讀路由表，理解路由器的功能和作用，熟悉路由器及其基本配置。,本項目主要內(nèi)容,任務(wù)5.1查看計算機路由表 任務(wù)5.2認(rèn)識與配置路由器 習(xí)題5,任務(wù)5.1查看計算機路由表,【實訓(xùn)目的】 （1）理解路由的基本原理。 （2）理解路由表的作用。 （3）學(xué)會查看和設(shè)置計算

2、機路由表。 【實訓(xùn)條件】 （1）正常聯(lián)網(wǎng)并接入Internet的幾臺計算機。 （2）Windows XP操作系統(tǒng)。,5.1.1相關(guān)知識,在通常的術(shù)語中，路由就是在不同網(wǎng)段（廣播域）之間轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包的過程。對于基于TCP/IP的網(wǎng)絡(luò)，路由是網(wǎng)際協(xié)議（IP）與其他網(wǎng)絡(luò)協(xié)議服務(wù)結(jié)合使用提供的在不同網(wǎng)段主機之間轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包的能力。TCP/IP網(wǎng)段由IP路由器互相連接，這個基于IP協(xié)議傳送數(shù)據(jù)包的過程叫做IP路由。路由選擇是TCP/IP協(xié)議中非常重要的功能，它確定了到達(dá)目標(biāo)主機的最佳路徑，是TCP/IP協(xié)議得到廣泛使用的主要原因。,1. 路由的基本原理,當(dāng)一個網(wǎng)段中的主機發(fā)送IP數(shù)據(jù)包給同一網(wǎng)段的另一臺主機

3、時，它將直接把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)段上的主機時，發(fā)送方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，主機就要把IP數(shù)據(jù)包送給一個被稱為默認(rèn)網(wǎng)關(guān)的路由上。默認(rèn)網(wǎng)關(guān)是每臺主機上的一個配置參數(shù)，它是與主機連接在同一網(wǎng)段上的某路由器端口的IP地址。,路由器轉(zhuǎn)發(fā)IP數(shù)據(jù)包時，只根據(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)端口，將IP數(shù)據(jù)包送出去。同主機一樣，路由器也要判斷該轉(zhuǎn)發(fā)端口所接的是否是目的網(wǎng)絡(luò)，如果是，就直接把數(shù)據(jù)包通過端口送到網(wǎng)絡(luò)上，否則，也要選擇下一個路由器來轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包。路

4、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端口轉(zhuǎn)發(fā)的IP數(shù)據(jù)包。這樣，通過路由器把其知道如何傳送的IP數(shù)據(jù)包正確轉(zhuǎn)發(fā)，把不知道如何傳送的IP數(shù)據(jù)包送給默認(rèn)網(wǎng)關(guān)，這樣一級一級的傳送，IP數(shù)據(jù)包最終將送到目的主機，送不到目的地的IP數(shù)據(jù)包將被網(wǎng)絡(luò)丟棄。,2. 路由表,所謂路由表，指的是路由器或者其他互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備上存儲的表，該表中存有到達(dá)特定網(wǎng)絡(luò)終端的路徑，在某些情況下，還有一些與這些路徑相關(guān)的度量。 路由器的主要工作就是為經(jīng)過路由器的每個數(shù)據(jù)報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

5、各種傳輸路徑相關(guān)數(shù)據(jù)的路由表，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。路由表可以是由系統(tǒng)管理員固定設(shè)置好的，也可以由系統(tǒng)動態(tài)修改，可以由路由器自動調(diào)整，也可以由主機控制。,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)絡(luò)（特定網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識）的路由。 主路由：主路由提供到特定IP地址（包括網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識和主機標(biāo)識）的路由，通常用于將自定義路由創(chuàng)建到特定主機以控制或優(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。例如，如果路由器或主機不能找到目標(biāo)的網(wǎng)絡(luò)路由或主路由，則使用默認(rèn)路由，從而簡化

6、了主機的配置。,路由表中的每個路由表項通常由以下信息字段組成： 目的地址：目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識或目的主機的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。 轉(zhuǎn)發(fā)地址：數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)的地址，也稱為下一跳IP地址，即數(shù)據(jù)包應(yīng)傳送的下一個路由器的IP地址。對于主機或路由器直接連接的網(wǎng)絡(luò)，轉(zhuǎn)發(fā)地址字段可能是本路由器連接到該網(wǎng)絡(luò)的端口地址。 接口：當(dāng)將數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)到目的地址時所使用的路由器端口，該字段可以是一個端口號或其他類型的邏輯標(biāo)識符。 躍點數(shù)：路由首選項的度量。如果對于目的地址存在多個路由，路由器使用躍點數(shù)來決定存儲在路由表中的路由，最小的躍點數(shù)是首選路由。,IP路由選擇主要完成以下功能： 搜索路由表，

7、尋找能與目的IP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)送給指定的下一站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)送給指定的下一站路由器或直接連接的網(wǎng)絡(luò)接口。 按照路由表的默認(rèn)路由轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)。,3. 路由類型,1. 靜態(tài)路由 靜態(tài)路由不是由網(wǎng)絡(luò)的狀態(tài)或網(wǎng)絡(luò)中路由器的可用性決定的，而是指由網(wǎng)絡(luò)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，網(wǎng)絡(luò)管理員需要手工去修改路由表中相關(guān)的靜態(tài)路由信息。靜態(tài)路由信息在缺省情況下是私有的，不會傳遞給其他的路由器。當(dāng)然，網(wǎng)絡(luò)管理員也可以

8、通過對路由器進(jìn)行設(shè)置使之成為共享的。靜態(tài)路由一般適用于比較簡單的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，在這樣的環(huán)境中，網(wǎng)絡(luò)管理員易于清楚地了解網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，便于設(shè)置正確的路由信息。,2. 動態(tài)路由 動態(tài)路由是路由器根據(jù)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的運行情況和而路由選擇協(xié)議提供的功能自動調(diào)整的路由表，在需要時自動計算數(shù)據(jù)傳輸?shù)淖罴崖窂健討B(tài)路由是通過相互連接的路由器之間交換彼此信息，然后按照一定的算法優(yōu)化出來的，而這些路由信息是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)，以隨時獲得最優(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

9、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。,（1）RIP RIP是一種分布式的基于距離矢量的路由選擇協(xié)議，是因特網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議，最大優(yōu)點是簡單。RIP協(xié)議要求網(wǎng)絡(luò)中的每一個路由器都要維護(hù)從它自己到其他每一個目的網(wǎng)絡(luò)的距離記錄。對于距離，RIP有如下定義：從一路由器到直接連接的網(wǎng)絡(luò)距離定義為1，從一路由器到非直接連接的網(wǎng)絡(luò)距離定義為所經(jīng)過的路由器數(shù)加1。RIP認(rèn)為好的路由就是其經(jīng)過路由器的數(shù)量少，即距離短。RIP允許一條路徑最多只包含15個路由器，因此距離最大值為16，由此可見RIP只適合于小型互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)。,（2）OSPF OSPF路由協(xié)議是一種典型的鏈路狀態(tài)路由協(xié)

10、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。,5.1.2實訓(xùn)內(nèi)容,1. 查看計算機的路由表 2. 在計算機路由表中添加和刪除路由 3. 測試計算機之間經(jīng)過的路由,任務(wù)5.2認(rèn)識與配置路由器,【實訓(xùn)目的】 （1）理解路由器的工作原理和功能 （2）了解路由器物理接口的類型與功能 （3）了解路由器的開機啟動過程 （4）了解路由器初始化配置的連接方式 （5）了解路由器基本命

11、令的使用 【實訓(xùn)條件】 （1）交換機（本節(jié)以Cisco 2600系列路由器為例，也可選用其他品牌型號的路由器，沒有條件的也可以采用Boson Netsim模擬軟件）。 （2）雙絞線、RJ-45壓線鉗及RJ-45水晶頭若干。 （3）安裝Windows XP的PC。,5.2.1相關(guān)知識,路由器（Router）工作于網(wǎng)絡(luò)層，是互聯(lián)網(wǎng)的主要節(jié)點設(shè)備，具有判斷網(wǎng)絡(luò)地址和選擇路徑的功能，它能在多網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)環(huán)境中，建立靈活的連接，可用完全不同的數(shù)據(jù)分組和介質(zhì)訪問方法連接各種子網(wǎng)。路由器系統(tǒng)構(gòu)成了基于 TCP/IP 的Internet的主體脈絡(luò)，因此，在局域網(wǎng)、城域網(wǎng)乃至整個Internet研究領(lǐng)域中，路由器技

12、術(shù)始終處于核心地位。對于局域網(wǎng)來說，路由器主要用來實現(xiàn)與城域網(wǎng)或Internet的連接。,1. 路由器的作用,路由器內(nèi)部可以劃分為控制部分和數(shù)據(jù)通路部分。在控制部分，路由協(xié)議可以有不同的類型。路由器通過路由協(xié)議交換網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)信息，依照拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)動態(tài)生成路由表。在數(shù)據(jù)通路部分，轉(zhuǎn)發(fā)引擎從輸入線路接收IP包后，分析與修改包頭，使用轉(zhuǎn)發(fā)表查找輸出端口，把數(shù)據(jù)交換到輸出線路上。轉(zhuǎn)發(fā)表是根據(jù)路由表生成的，其表項和路由表項有直接對應(yīng)關(guān)系，但轉(zhuǎn)發(fā)表的格式和路由表的格式不同，它更適合實現(xiàn)快速查找。轉(zhuǎn)發(fā)的主要流程包括線路輸入、包頭分析、數(shù)據(jù)存儲、包頭修改和線路輸出。,路由器的主要作用有以下幾個方面： （1）網(wǎng)

13、絡(luò)的互連 （2）路徑選擇 （3）轉(zhuǎn)發(fā)驗證 （4）拆包/打包 （5）網(wǎng)絡(luò)的隔離 （6）流量控制,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。 （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。 （3）按在網(wǎng)絡(luò)中所處的位置分類 從路由器在網(wǎng)絡(luò)中所處的位置上，可以把它分為接入路由器、企業(yè)級核心路由器和電信骨干路由器三種。,3. 路由器的選擇,（1）路由器的配置 路由器配置包括接口種類、用戶可用槽數(shù)、CPU、內(nèi)存和端口密度五個方面。 接口種類 路由器能支持的接口種類，體現(xiàn)路由器的通用性。 用戶可用槽數(shù) 指模塊化路由器中除CPU板、時鐘板等必要系統(tǒng)板

14、，以及系統(tǒng)板專用槽位外用戶可以使用的插槽數(shù)。根據(jù)該指標(biāo)以及用戶板端口密度可以計算出該路由器所支持的最大端口數(shù)。 CPU 路由器是一臺完成特殊功能的計算機，因此無論在中低端路由器還是在高端路由器中，CPU都是路由器的心臟。, 內(nèi)存 路由器中可能由多種內(nèi)存，例如Flash、DRAM等。內(nèi)存用來存儲路由器操作系統(tǒng)、路由協(xié)議軟件、路由器配置等內(nèi)容。在中低端路由器中，路由表可能存儲在內(nèi)存中。一般說來路由器的內(nèi)存越大越好，但是與CPU性能類似，內(nèi)存同樣不能直接反映路由器的性能，因為高效的算法和優(yōu)秀的軟件可能大大節(jié)約內(nèi)存。 端口密度 該指標(biāo)體現(xiàn)路由器制作的集成度。由于路由器體積不同，該指標(biāo)應(yīng)當(dāng)折合成機架內(nèi)每英寸端口數(shù)，但是由于直觀和方便，通?？梢允褂寐酚善鲗γ糠N端口支持的最大數(shù)量來替代。,（2）路由協(xié)議支持 不同的路由器可以支持的路由協(xié)議是不同的，常見的路由協(xié)議有路由信息協(xié)議（RIP）、路由信息協(xié)議版本2（RIPv2）、開放