网络工程设计与安装(第3版)4

1、 问题思考你日常上网（住宅、宿舍、公共机你日常上网（住宅、宿舍、公共机房等）时，数据流要途经哪些设备？房等）时，数据流要途经哪些设备？网络系统中，哪一层的设备可以给网络系统中，哪一层的设备可以给用户提供路径或最佳路径？用户提供路径或最佳路径？ 宽带（Broad Band）从技术上说，是指在同一传输介质上，可以利用不同的频道进行多重（并行）传输，并且速率在1.54Mbps以上。通常人们把骨干网传输速率在2.5Gbps以上、接入网的传输速率能够达到1Mbps的网络定义为宽带网 。但从长远看，以后发展的高清晰电视，2Mbps的传输速度显然不够，如果采用比较良好的压缩技术，会在56Mbps的水平，甚至

2、10Mbps以上。当然技术和市场的演进是一个逐步发展的过程 网络终端网络单元网络单元分配单元线路终端通信终端设备本地交换 特征特征:工作在工作在OSI/RM的物理层和数据链路层的物理层和数据链路层帧中继使用永久虚电路（帧中继使用永久虚电路（PVC）来建立通信连接）来建立通信连接，并通过虚电路实现多路复用，并通过虚电路实现多路复用用链路层的用链路层的HDLC帧来封装各种不同的高层协议帧来封装各种不同的高层协议，如，如IP、IPX、AppleTalk等等适用于在适用于在WAN上实现上实现LAN的互联的互联传输速率一般为传输速率一般为56Kbps45MbpsF.R是是CCITT和和ANSI标准，定义

3、了在公共数据网标准，定义了在公共数据网(PDN)上上发送数据的流程，属于高性能的链路层协议发送数据的流程，属于高性能的链路层协议。它对应于它对应于OSI层次模型的最下二层。层次模型的最下二层。 网络层网络层数据链路层数据链路层物理层物理层高层高层网络层网络层数据链路层数据链路层物理层物理层X.25OSIF.R帧中继帧中继物理层物理层帧中继在帧中继在这里工作这里工作 在物理层，光纤（带宽高、成本低）传输成为骨干网的主流技术。包括SDH/SONET（同步光纤网络）技术和DWDM（高密度波分多路复用技术）技术等 无线铜缆光缆SDH/PDH传输FRATM电路交换IP网络（ Internet）分组交换物

4、理层数据链路层网络层IP over WDMIP over SDHIP over ATM发展趋势骨干网络分层模型 应用层传输层网络层数据链路层物理层铜线MAC802.3 LLCIPSDHATM/FR/PPP应用TCPTCP/IP结构局域网宽带骨干网应用层传输层网络层数据链路层物理层铜线/光缆MAC802.3 LLCIPSDHATM/FR/PPP应用TCPTCP/IP结构局域网宽带骨干网铜线/光缆 SDHMAC宽带接口IPATM/FR/PPPIP应用TCP应用层传输层网络层数据链路层物理层铜线/光缆MAC802.3 LLCIPSDH应用TCPTCP/IP结构局域网宽带骨干网IP应用TCPPPPoE

5、DDNPAC分组网LANLANLANLANDTUPBX语音节点机HDSLDTU局域网中心节点高速VPN组网高速局域网互连分组网中继局域网互连欧洲的欧洲的30路脉码调制路脉码调制PCM简称简称E1，速率是，速率是2.048Mbit/s。我国采用的是欧洲的我国采用的是欧洲的E1标准。标准。E1的一个时分复用帧（其的一个时分复用帧（其长度长度T=125us）共划）共划 分为分为32个相等的时隙，时隙的编号为个相等的时隙，时隙的编号为CH0CH31。 E1采用光纤传输系统，包括采用光纤传输系统，包括PDH和和SDH两种技术体制两种技术体制 。使用使用E1有三种方法。第一，有三种方法。第一， 将整个将整

6、个2Mbps用作一条链路用作一条链路，如，如DDN（数字数据网）（数字数据网）2Mbps；第二，将；第二，将2Mbps用作若用作若干个干个64kbps及其组合，如及其组合，如128Kbps，256Kbps等。第三，在等。第三，在用作语音交换的数字中继时，是将一条用作语音交换的数字中继时，是将一条E1作为作为32个个64Kbps来用，但是时隙来用，但是时隙0和时隙和时隙15是用作信令，所以一条是用作信令，所以一条E1可以传可以传30路话音。路话音。 OptiX 155622H具有以下特点： (1)在线升级的准备，从总线结构到交叉能力OptiX 155622H都为在线升级到622M做好了准备。 (

7、2) 交叉功能增强，OptiX 155622H光传输系统具有1616个等效VC-4在VC-12级别的全空分交叉连接矩阵。这些交叉矩阵的配置可以实现线路和线路、线路和支路、支路和支路之间通道分配、保护倒换、支路环回等功能，支持点到点、链形、环形、枢纽形、网孔形等各种网络拓扑。 (3)Optix 155622H主要电源系统采用双备份，从而进一步保证了设备的供电安全。 (4)拥有电源部分的EMC(Electro MagneticCompatibility，即电磁兼容，是指电子设备或网络系统具有一定的抵抗电磁干扰的能力)滤波，提供了电源品质以及设备的抗干扰性能。 (5)拥有以太网AUI接口(AUI端口

8、是用来与粗同轴电缆连接的接口，它是一种“D”型15针接口)，当用户所用的网络接口非RJ45接口，或局方有特殊要求时，可使用这些接口。增加了网管的接人方式，给设备提供了灵活的使用选择。 (6)PD2支路板2M接口数量可由16路增加到48路，使单站可以上下63个2M。路由器RAMNVRAM FlashROMInterfacesConsoleAuxiliary临时存放路由器的配置文件RAM内容将在关电或重启后消失存放的内容 路由表 ARP缓存 快速交换缓存 报缓存 报存放队列Non-volatile RAM存放备份/启动配置文件内容在系统关电或重启后仍然存在EEPROM (Electronicall

9、y Erasable Programmable Read-Only Memory)存放存放Cisco IOS (Internet Operating System)可以在不更换可以在不更换Flash芯片的情况下升级系统芯片的情况下升级系统软件软件可以存放多个版本的可以存放多个版本的IOS关电后保持内容关电后保持内容网络连接的地方，通过接口传输数据报连接到主板或者成为一个独立的模块表示处在用户模式特权模式 可以进行用户模式下的任何操作 配置路由器的全权 通过在用户模式下输入“enable”命令和密码进入Router enablePassword:Router# 表示处在特权模式ipflash:i

10、nterfacesipxversionparserRouter# show ?路由器显示当前所有可用的show命令的子项当输入了错误的命令时，系统将在第一个错误处显示一个符号例如：Router# show runing-config % Invalid input detected at the markerFlashNVRAMRAMInternetwork Operating SystemProgramsActiveConfigurationFileTablesandBuffersBackupConfigurationFileOperatingSystemsInterfacesRouter#

11、show versionRouter#show flashRouter#show interfacesRouter#show processes CPURouter#show protocolsRouter#show running-configRouter#write termRouter#show memRouter#show stacksRouter#show buffersRouter#show startup-configRouter#show config配置文件的来源有以下三种方式配置文件的来源有以下三种方式console NVRAMTFTP server. 路由器有多种模式：路

12、由器有多种模式：特权模式特权模式 用于拷贝或管理整个配置文件用于拷贝或管理整个配置文件全局配置模式全局配置模式 使用单行命令改变整个路由使用单行命令改变整个路由器的配置参数器的配置参数其他配置模式其他配置模式用来配置详细的参数用来配置详细的参数路由器可以设置节点名路由器可以设置节点名(hostname)、提示条、提示条(banner)、和、和接口的描述来方便路由器的标示接口的描述来方便路由器的标示RIP/RIPv2、OSPF和IGRP作为网络的动态路由协议，一般用在自治系统内部，用于路由器之间交换网络的可达性消息。RIP/RIPv2是距离向量路由协议，一般用于企业内部小规模网络OSPF和IGR

13、P是链路状态协议，采用带宽、负载、延迟、可靠性等作为选择路由的权值，一般用于大规模企业网或运营商网络 BGP4协议基于距离向量，是当前自治系统间路由协议的唯一选择。 路由协议是为被路由协议提供服务的。被路由协议主要有IP、IPX等 信息源信息源目的网络目的网络直连直连学习获得学习获得转发接口转发接口E0S0E0S0路由信息源路由信息源, ,可到达路径可到达路径, ,最佳路径最佳路径路由表路由表router#show ip routeCodes: C - connected，S static， R RIP， O- OSPFI

14、A - OSPF inter area，E1-OSPF external type 1E2 - OSPF external type 2，* - candidate defaultGateway of last resort is to network /24 is subnetted, 1 subnetsC is directly connected, serial1/2 直连路由O /16 110/20 via , 01:03:01, Serial1/2 OSPFS* 0.0.

15、0.0/0 1/0 via 默认路由如何生成路由表呢？三种方法直连路由 （与路由器接口相连的网段）静态路由 （手工添加路由信息）动态路由 （由动态路由协议自动学习到）管理距离可以用来选择采用哪个IP路由协议管理距离值越低，学到的路由越可信 静态配置路由优先于动态协议学到的路由 采用复杂量度的路由协议优先于简单量度的路由协议。Connected interface 0Static route out an interface0Static route to a next hop1OSPF110RIP v1, v2120各种路由协议管理距离值各种路由协议管理距离值根据路由的管理距

16、离。管理距离越小，路由越优先；管理距离一样，就比较路由的量度值(metric)。越小越优先；路由量度值一样的路由，可以选中多个路径。路径长度 可靠性 延迟 带宽 负载 通信代价 用用直连路由静态路由 目标网段 出口C Fastethernet 0C Fastethernet 0C Fastethernet 1C Fastethernet 1C Fastethernet 2C Fastethernet 2192

17、.167.3.1F0F2F1静态路由是指由网络管理员手工配置的路由信息。静态路由除了具有简单、高效、可靠的优点外，它的另一个好处是网络安全保密性高。 S0BABS0F0F0静态路由配置命令 配置静态路由用命令ip route router(config)#ip route 网络编号 子网掩码 转发路由器的IP地址/本地接口 例：ip route serial 0静态路由描述转发路径的方式有两种 指向本地接口（即从本

18、地某接口发出） 指向下一跳路由器直连接口的IP地址（即将数据包交给X.X.X.X）静态路由的一般配置步骤 1.为路由器每个接口配置IP地址 2.确定本路由器有哪些直连网段的路由信息 3.确定网络中有哪些属于本路由器的非直连网段 4.添加本路由器的非直连网段相关的路由信息S0网络网络BAB缺省路由一般使用在stub网络中（称末端或存根网络），stub网络是只有1条出口路径的网络。使用默认路由来发送那些目标网络没有包含在路由表中的数据包。缺省路由可以看作是静态路由的一种特殊情况。配置缺省路由用如下命令： router(co

19、nfig)#ip route 转发路由器的IP地址/本地接口SO网络网络BInternet 上上 大约大约99.99%的路由器上都存在一条的路由器上都存在一条缺省路由缺省路由!AB 表4.4专网互联地址具体分配表动态路由概述 动态路由是指利用路由器上运行的动态路由协议定期和其他路由器交换路由信息，而从其他路由器上学习到的路由信息，自动建立起自己的路由。RIP 路由信息协议(Version 1和2)OSPF 开放式最短路径优先IGRP 内部网关路由协议IS-IS 中间系统-中间系统EIGRP

20、 增强型内部网关路由协议BGP 边界网关协议自治系统 一个自治系统就是处于一个管理机构控制之下的路由器和网络群组 外部网关协议（EGP） 在自治系统之间交换路由选择信息的互联网络协议，如BGP。内部网关协议(IGP) 在自治系统内交换路由选择信息的路由协议，常用的内部网关协议有OSPF、RIP、IGRP,EIGRP、IS-IS 。距离矢量路由协议 距离矢量路由协议向邻居邻居发送路由信息 距离矢量路由协议定时定时更新路由信息 距离矢量路由协议将本机全部全部路由信息做为更新信息链路状态路由协议 链路状态路由协议向全网全网扩散链路状态信息 链路状态路由协议当网络结构发生变化立即立即发送更新信息 链路

21、状态路由协议只发送需要更新的信息路由更新信息只传播到直连的邻居路由器路由表路由表所有路由所有路由链路状态的通告，扩散到路由域的所有路由器 分层设计可以限制广播流量路由表路由表One Route RIP（RoutingInformationProtocols，路由信息协议），是应用较早、使用较普遍的内部网关协议(Interior Gateway Protocol,简称IGP)，适用于小型同类网络，是典型的距离矢量(distance-vector)协议 。UDP HeaderPort No.SegmentPayloadIP HeaderProtocol NumberFrame HeaderCRCP

22、acket PayloadFrame Payload6 - TCP17 - UDP520 - RIPE0S0S0S1S0E0S0E0S0S0100E0S0S0S0100S0S1S1S1100E0S0S0S01Infinity00S1 RIP协议假定如果从网络的一个终端到另一个终端的路由跳数超过15个，那么RIP协议认为产生了到了循环，因

23、此当一个路径达到16跳，将被认为是可不到达的。E0S0S0S1E0更新路由表网络拓扑结构发生改变等待下一个发送周期通告更新后全部的路由表更新路由表1、RIP协议每隔30秒定期向外发送一次更新报文。2、如果路由器经过180秒没有收到来自某一路由器的路由更新报文，则将所有来自此路由器的路由信息标志为不可达。3、若在其后240秒内仍未收到更新报文，就将这些路由从路由表中删除 RIPv1 有类路由协议，不支持VLSM 以广播的形式发送更新报文 不支持认证RIPv2 无类路

24、由协议，支持VLSM 以组播的形式发送更新报文 支持明文和MD5的认证配置配置RIPRIP协议协议 1、开启RIP路由协议进程 Router(config)#router rip2、申请本路由器参与RIP协议的直连网段信息 Router(config-router)#network 3、指定RIP协议的版本2(默认是version1) Router(config-router)#version 24、在RIPv2版本中关闭自动汇总 Router(config-router)#no auto-summary验证 RIP的配置 Router#show ip protocols

25、显示路由表的信息 Router#show ip route清除 IP路由表的信息 Router#clear ip route 在控制台显示 RIP的工作状态 Router#debug ip ripOSPF路由协议： 开放式最短路径优先协议(Open Shortest Path First )，是由IETF开发的路由选择协议 OSPF路由协议是一个链路状态协议，其使用最短路径优先算法（SPF）计算路由。同时，它是一个开发的协议目前共有三个版本： OSPFv1 测试版本，仅在实验平台使用 OSPFv2 发行版本，目前使用的都是这个版本 OSPFv3 测试版本，提供对IPv6的路由支持OSPF协议相

26、关知识协议相关知识可适应大规模网络可适应大规模网络 路由变化收敛速度快路由变化收敛速度快 无路由自环无路由自环 支持变长子网掩码支持变长子网掩码VLSM 支持等值路由支持等值路由 支持区域划分支持区域划分 提供路由分级管理提供路由分级管理 支持验证支持验证 支持以组播地址发送协议报文支持以组播地址发送协议报文Router ID 一个一个32bit的无符号整数，是一台路由器的唯一的无符号整数，是一台路由器的唯一标识，在整个自治系统内唯一标识，在整个自治系统内唯一 首先，路由器选取它所有的首先，路由器选取它所有的loopback接口上数值接口上数值最高的最高的IP地址地址 如果路由器没有配置如果路

27、由器没有配置IP地址的地址的loopback接口，那接口，那么路由器将选取它所有的物理接口上数值最高么路由器将选取它所有的物理接口上数值最高的的IP地址地址 用作路由器用作路由器ID的接口不一定非要运行的接口不一定非要运行OSPF协议协议Area2Area1Area0OSPF协议协议 OSPF配置如下：1、创建loopback接口，定义ROUTE ID routerA(config)#interface loopback 10 routerA(config)#ip address 2、开启OSPF进程 routerA(config)#rou

28、ter ospf3、申请直连网段 routerA(config-router)#network 55 area 0 注意反掩码和区域号注意反掩码和区域号0表示比较该比特位1表示不比较该比特位验证 OSPF的配置 Router#show ip ospf显示路由表的信息 Router#show ip route清除 IP路由表的信息 Router#clear ip route 在控制台显示 OSPF的工作状态 Router#debug ip ospf 采用路由交换机组网，一种常见的大中型局域网结构，如图7.6所示。该图中的RW1RW5组成单区域（Area 0）OSP

29、F网络。局域网核心层由1台Catalyst 4506千兆路由交换机组成，配置WS-X4424-GB-RJ45线卡（24端口10/100/1000模块），汇聚层由4台Catalyst 3560G-24TS（24个10/100/1000端口，4个SFP千兆位端口）千兆路由交换机组成。 为了避免路由器之间建立完全邻接关系而引起的大量开销，为了避免路由器之间建立完全邻接关系而引起的大量开销，OSPF要求在多路访问的网络中选举一个要求在多路访问的网络中选举一个DR，每个路由器都，每个路由器都与与DR建立邻接关系。选举建立邻接关系。选举DR的同时也要选出一个的同时也要选出一个BDR，在，在DR失效时失效时

30、BDR担负起担负起DR的职责，而且所有其他路由器知与的职责，而且所有其他路由器知与DR和和BDR建立邻接关系。建立邻接关系。 图图7.17中的中的RW1RW5，最先启动的被选举成，最先启动的被选举成DR。如果。如果RW1RW5中任意两个同时启动，或者重新选举，则看接口中任意两个同时启动，或者重新选举，则看接口优先级（范围优先级（范围0255），优先级最高的被选举成），优先级最高的被选举成DR。默认情。默认情况下，多路访问网络接口优先级为况下，多路访问网络接口优先级为1。点到点网络接口优先级。点到点网络接口优先级为为0。修改接口优先级的命令是。修改接口优先级的命令是“ip ospf priori

31、ty”，如果接口，如果接口优先级被设置为优先级被设置为0，则该接口不参加，则该接口不参加DR选举。如果启动时间选举。如果启动时间和优先级相同，路由器和优先级相同，路由器ID号最高的被选举成号最高的被选举成DR。 DR选举是非抢占的，除非人为地重新选举。重新选举选举是非抢占的，除非人为地重新选举。重新选举DR的的方法有两种，一种是路由器重新启动；二是执行方法有两种，一种是路由器重新启动；二是执行“clear ip ospf process”命令。命令。2. 配置配置OSPF网络网络序号IP地址范围所属设备155RW1RW5，OSPF网络2192.1

32、67.20.055RW2接入网络355RW3接入网络455RW4接入网络555RW5接入网络RW1:router ospf 100 ；设置OSPF路由进程IDrouter-id ；设置路由器IDnetwork area 0 ；通告网络及网络所在区域auto-cost reference-bandwidth 1000 ；修改参考带宽，确保参考标准相同配

33、置配置OSPF网络网络 RW2: router ospf 100 ；设置OSPF路由进程ID router-id ；设置路由器ID network area 0 ；通告网络及网络所在区域 network area 0 auto-cost reference-bandwidth 1000 RW3: router ospf 100 ；设置OSPF路由进程ID router-id ；设置路由器ID network 2

34、 area 0 ；通告网络及网络所在区域 network area 0 auto-cost reference-bandwidth 1000配置配置OSPF网络网络 RW4: router ospf 100 ；设置OSPF路由进程ID router-id ；设置路由器ID network area 0 ；通告网络及网络所在区域 network area 0 auto-cost refe

35、rence-bandwidth 1000 RW5: Interface GigabitEthernet 0/0 router ospf 100 ；设置OSPF路由进程ID router-id ；设置路由器ID network area 0 ；通告网络及网络所在区域 network area 0 auto-cost reference-bandwidth 1000 局域网用户访问Internet，需要在OSPF网络中设置默认路由。使用“default-inform

36、ation originate”命令，可在OSPF网络设置默认路由。 interface GigabitEthernet 6/1 ；交换机第6插槽接口板的第1接口 no switch ；设置接口为路由模式 ip address 52 ；设置连接边界路由器的地址 ip route 1 ；设置默认路由指向路由器接口 router ospf 100 ；设置ospf进程ID router-id ；设置路由器ID network 255.255.25

37、5.252 area 0 ；通告网络及网络所在区域 network area 0 default-information originate always ；向OSPF区域注入一条默认路由在边界路由器也要设置指向内网的静态路在边界路由器也要设置指向内网的静态路由、地址转换协议和指向外网的默认路由。由、地址转换协议和指向外网的默认路由。interface GigabitEthernet 0/0ip address 52 ；设置连接RW1的地址 ip route 255.

38、255.0.0 1 ；设置静态路由interface GigabitEthernet 0/1ip address 52 ；设置连接ISP地址ip route 1 ；设置连接Internet的默认路由 Cisco路由器上NAT通常有三种应用方式，分别适用于不同的需求。 （1）静态地址转换。适用于企业内部服务器向企业网外部提供服务（如Web，E-mail等），需要建立服务器内部地址到固定合法IPv4地址的静态映射。 （2）动态地址转换。建立一种内外部IPv4地址的