IP路由与路由基础

第5章IP路由与路由器基础5.1 路由器概述与IP路由过程5.1.1 路由器概述所谓“路由”，是指把数据从一个地方传送到另一个地方的行为和动作，而路由器，正是执行这种行为动作的机器，它的英文名称为Router,是一种连接多个网络或网段的网络设备，它能将不同网络或网段之间的数据信息进行“翻译”，以使它们能够相互“读懂”对方的数据，从而构成一个更大的网络。

路由器互联网络v路由器的主要工作就是为经过路由器的每个IP数据包寻找一条最佳传输路径，并将该数据包有效地传送到目的站点。

由此可见，选择最佳路径的策略即路由算法是路由器的关键所在。

为了完成这项工作，在路由器中保存着各种传输路径的相关数据——路由表（Routing Table），供路由选择时使用，也就是说路由器转发IP数据包是根据路由表进行的v静态路由表：由系统管理员事先设置好固定的路由表称之为静态（static）路由表，一般是在系统安装时就根据网络的配置情况预先设定的，它不会随未来网络结构的改变而改变。

v动态路由表：动态（Dynamic）路由表是路由器根据网络系统的运行情况而自动创建、调整和维护的路由表。

路由器根据路由选择协议（Routing Protocol）提供的功能，自动学习和记忆网络运行情况，在需要时自动计算数据传输的最佳路径，并去创建动态路由表。

5.1.2 路由器的主要功能v路由器的功能主要集中在两个方面：路由寻址和协议转换。

v路由寻址主要包括为数据包选择最优路径并进行转发、学习并维护网络的路径信息（即路由表）。

v协议转换主要包括连接不同通信协议网段（如局域网和广域网）、过滤数据包、拆分大数据包、进行子网隔离等。

路由器的协议转换5.1.3 路由器和交换机的区别（1）工作层次不同，最初的交换机是工作在OSI／RM开放体系结构的数据链路层，也就是第二层，而路由器一开始就设计工作在OSI模型的第三层网络层。

由于交换机工作在OSI的第二层数据链路层，所以它的工作原理比较简单，而路由器工作在OSI的第三层网络层，可以得到更多的协议信息，路由器可以做出更加智能的转发决策。

（2）数据转发所依据的对象不同，这一点也意味着交换机处理的信息单元是数据帧，而路由器处理的信息单元是数据包（在TCP/IP协议体系中，就是IP数据包，也称为IP数据报）。

交换机是利用物理地址或者说MAC地址来确定转发数据。

而路由器则是利用不同网络的ID号（即IP地址中的网络ID）来确定数据转发。

IP地址是在软件中实现的，描述的是设备所在的网络，有时这些第三层的地址也称为协议地址或者网络地址。

MAC地址通常是硬件自带的，由网卡生产商来分配的，而且已经固化到了网卡中去，一般来说是不可更改的。

而IP地址则通常由网络管理员或系统自动分配。

5.1.3 路由器和交换机的区别（3）传统的交换机只能分割冲突域，不能分割广播域，而路由器可以分割广播域。

由交换机连接的网段仍旧属于同一个广播域，广播数据包会在交换机连接的所有网段上传播，在某些情况下会导致通信拥挤和安全漏洞。

连接到路由器上的网段会被分配成不同的广播域，广播数据不会穿过路由器。

虽然有些交换机具有VLAN功能，也可以分割广播域，但是各子广播域之间是不能通信交流的，它们之间的交流仍然需要路由器。

（4）路由器提供了防火墙的服务，它仅仅转发符合安全规则的数据包，不传送不支持路由协议的数据包传送和未知目标网络数据包的传送，从而可以防止广播风暴。

5.1.4 IP路由过程1．IP数据包发送流程默认网关IP数据包发送流程2．IP数据包路由过程5.2 路由器基础5.2.1 路由器的组成 路由器就是一台具有多个网络接口、用于 数据包转发的专用计算机。

路由器内部组成网络接口 网络接口电源FLASH闪存只读存储器内存RAM中央处理单元5.2.2 路由器硬件结构路由器存储器之间关系5.2.3 路由器软件结构5.2.4 路由器的启动过程5.2.5 路由器接口类型v v v局域网接口：主要用来和内部局域网连接。

广域网接口：主要用来和外部广域网连接。

配置接口：主要用来对路由器进行配置。

1.路由器局域网接口2.路由器的广域网接口3.路由器配置接口5.2.6 路由器的分类（1）按性能档次分分为高、中、低档路由器。

（2）按结构分为“模块化路由器”和“非模块化路由器”。

（3）按功能可将路由器分为“骨干级路由器”、“企业级路由器”和“接入级路由器”。

（4）按所处网络位置分可将路由器划分为“边界路由器”和“中间节点路由器”。

（5）按性能分分为“线速路由器”和“非线速路由器”。

5.3 路由器基本配置5.3.1路由器的外观和产品说明DCR-2611后面板接口类型与名称对照表接口类型类型名称类型简称同步串行口Serial s异步口/Aux Async a10M 以太网Ethernet e 100M 快速以太网FastEthernet f ISDN BR I BRI bE1(ISDN PRI)Serial s环回接口Loopback l2.路由器的标准和性能指标v存储器：BootRom为512k、FLASH为8M-1G、SDRAM为64M-1Gv支持的数据链路层协议：FR、X.25、LAPB、PPP、SDLC、PPPoE、HDLC、SLIP、ISDN（PRI/BRI）、802.1Q等。

v支持的网络层协议：IP、IPX、ARP、NAT、ICMP、IGMP等。

v支持的应用层协议：DNS、DNS代理、DHCP (Server/Client/Relay中继)。

v支持的路由协议：静态路由、RIP、OSPF、BGP-4、EIGRP等。

v支持的MPLS（Multiprotocol Label Switch，多协议标签交换）：MPLS 三层VPN、MPLS 二层VPN等。

v支持的网络安全：AAA Radius、防火墙、L2TP、PPTP、IPSec等。

v支持的网络管理：SNMP V1/2/3、RMON、兼容CDPv可通过TFTP /FTP（Trivial File Transfer Protocol简单文件传输协议/ File Transfer Protocol文件传输协议，）进行固件升级或配置备份。

v可安装在19 英寸标准机架内。

5.3.2 路由器的管理方式和配置模式1.路由器的管理方式v通过Console端口管理路由器。

v通过AUX端口管理路由器。

v通过Telnet虚拟终端管理路由器。

v通过安装有网络管理软件的网管工作站管理路由器。

2.路由器的配置模式5.3.3 路由器基本配置命令（1）show version（2）first-config（3）rterminal（4）traceroute（5）telnet（6）show telnet user（7）Show ip route5.4路由器的常用配置5.4.1 路由器管理登录安全配置路由器作为网络中共用的网络设备，需要很高的安全性，以避免人为恶意的修改配置内容造成网络的故障，具体路由器管理登录安全包括加密使能密码、虚拟终端密码、控制台console密码等1. Console 口登录安全配置（1）配置console 口密码Router# config terminalRouter_config# line console 0Router_config_line# password 0 ababab//设置密码为abababRouter_config_line#exit（2）启用Console 口验证Router_config# aaa authentication login default line//启用认证类型为线路认证,即使用Console 线路上的密码进行验证（3）验证Console登录Router>exitRouter console 0 is now availablePress RETURN to get startedUser Access VerificationPassword:xxxxxx//键入ababab，不回显Welcome to DCR Multi-Protocol 2600 Series RouterRouter>2.虚拟终端Telnet登录安全配置（1）配置虚拟终端vty 密码Router# config terminalRouter_config# line vty 0 4Router_config_line# password 0 aaaaaa//设置密码为aaaaaaRouter_config_line# exit（2）启用虚拟终端认证Router_config# aaa authentication login default line//设置使用线路上定义的密码进行认证，这就定义了Console 用console 口的密码验证，Telnet 用户使用line Vty 下定义的密码认证。

3.特权模式enable 密码配置内容和过程如下：Router_config# enable password 0 bbbbbbRouter_config# aaa authentication enable default enable//启用认证类型为enable认证，即对enable的密码进行验证。

Router_config# exitRouter#exitRouter>Router>enablePlease enter password://输入密码bbbbbRouter>5.4.2 路由器配置文件备份和软件升级配置5.4.3 路由器接口配置show interface 输出示例5.4.5 路由器协议封装配置1.HDLC协议封装配置v在实际网络中，两个远程路由器之间是不能直接相连的，因为它们都是DTE设备，必须通过DSU/CSU 这样的设备互连，依靠DSU/CSU为两端的路由器提供用于同步的时钟。

v在实验室环境中，由于条件限制，有时不得不将两个路由器直接相连（称为背靠背连接）。

背靠背连接也可以用于新购置设备的测试。

这时，必须规定哪个路由器是DTE，哪个是DCE，由DCE路由器提供时钟，同时还要设置DCE路由器的时钟频率。

路由器之间的连接HDLC的配置过程HDLC的配置过程show interface serial 的输出2.PPP协议封装和PAP验证配置5.5 路由器的应用配置5.5.1 路由器DHCP服务配置1．DHCP简介v DHCP 是Dynamic Host Configuration Protocol(动态主机分配协议)缩写，它分为两个部份：一个是服务器端，而另一个是客户端。

v一台DHCP服务器可以让管理员集中指派和指定全局的和子网特有的TCP/IP 参数（含IP 地址、网关、DNS服务器等）供整个网络使用。