路由器基础知识讲解

1、路由器基础知识讲解第1页，共43页，2022年，5月20日，10点53分，星期三课程内容路由器的定义与作用基本概念路由器工作原理IP路由过程VLAN路由第2页，共43页，2022年，5月20日，10点53分，星期三路由器的定义和作用路由器用于网络互连的计算机设备路由器的核心作用是实现网络互连，数据转发路由（寻径）：路由表建立、刷新交换：在网络之间转发分组数据隔离广播，指定访问规则异种网络互连第3页，共43页，2022年，5月20日，10点53分，星期三课程内容路由器的定义与作用基本概念路由器工作原理IP路由过程VLAN路由第4页，共43页，2022年，5月20日，10点53分，星期三路由表路由

2、器为执行数据转发路径选择所需要的信息被包含在路由器的一个表项中，称为“路由表”当路由器检查到包的目的IP地址时，它就可以根据路由表的内容决定包应该转发到哪个下一跳地址上去。路由表被存放在路由器的RAM上第5页，共43页，2022年，5月20日，10点53分，星期三路由表的构成路由表的构成目的网络地址（Dest）掩码（Mask）下一跳地址（Gw）发送的物理端口（interface）路由信息的来源（Owner）路由优先级（pri）度量值（metric）第6页，共43页，2022年，5月20日，10点53分，星期三路由表的构成路由表构成示例172.16.8.0- 目的逻辑网络地址或子网地址255.2

3、55.255.0 - 目的逻辑网络地址或子网地址的网络掩码1.1.1.1 - 下一跳逻辑地址 fei_0/1.1 - 学习到这条路由的接口和数据的转发接口static - 路由器学习到这条路由的方式1- 路由优先级0- Metric 值 Dest Mask Gw Interface Owner pri metric172.16.8.0 255.255.255.0 1.1.1.1 fei_0/1 static 1 0第7页，共43页，2022年，5月20日，10点53分，星期三路由表的建立和维护路由表最开始是如何建立起来的？在路由表建立起来之后，是如何进行维护的？第8页，共43页，2022年，5

4、月20日，10点53分，星期三路由分类直连路由静态路由动态路由第9页，共43页，2022年，5月20日，10点53分，星期三IPv4 Routing Table: Dest Mask Gw Interface Owner pri metric10.0.0.0 255.255.255.0 10.0.0.1 fei_0/1 direct 0 010.0.0.1 255.255.255.255 10.0.0.1 fei_0/1 address 0 0192.168.0.0 255.255.255.252 192.168.0.1 e1_1 direct 0 0192.168.0.1 255.255.2

5、55.255 192.168.0.1 e1_1 address 0 0ZXR10#直连路由直连路由当接口配置了网络协议地址并状态正常时，接口上配置的网段地址自动出现在路由表中并与接口关联，并随接口的状态变化在路由表中自动出现或消失ABfei_0/1e1_1第10页，共43页，2022年，5月20日，10点53分，星期三静态路由配置这是一条单向路由，还需要在对方的路由器上配置一条相反的路由。Stub NetworkS0BNetworkBA第11页，共43页，2022年，5月20日，10点53分，星期三缺省路由示例缺省路由配置Stub NetworkS0BNetwork 这条路由可以配置在只有一条

6、出口的“根状网络” 的出口路由器上，可以访问“未知的” 目的网络。AB第12页，共43页，2022年，5月20日，10点53分，星期三路由协议是运行在路由器上的软件进程，与其他路由器上相同路由协议之间交换路由信息，学习非直连网络的路由信息，加入路由表。并且在网络拓扑结构变化时自动调整，维护正确的路由信息。RIPOSPFRIPOSPF动态路由第13页，共43页，2022年，5月20日，10点53分，星期三RIPOSPF路由表注意： 必须是完全相同的一条路由才进行路由优先级的比较路由优先级从路由优先级最高（优先级数值最小）的协议获取的路由被优先选择加入路由表中。第14页，共43页，2022年，5月

7、20日，10点53分，星期三Connected interface 0Static route 1External BGP20OSPF110IS-IS 115RIP v1, v2120Internal BGP200Special(内部处理使用)255Route SourceDefault priority各种路由协议缺省优先级第15页，共43页，2022年，5月20日，10点53分，星期三Network10M专线DDN有备份链路的情况下如何设置路由？fei_1/1路由优先级应用-浮动静态路由第16页，共43页，2022年，5月20日，10点53分，星期三ZXR10(config)#ip rou

8、te 10.0.0.0 255.0.0.0 ZXR10(config)#ip route 10.0.0.0 255.0.0.0 178.1.1.1 5 tag 200Network10M专线DDNfei_1/1浮动静态路由配置第17页，共43页，2022年，5月20日，10点53分，星期三最长匹配原则?ZXR10#show ip routeIPv4 Routing Table: Dest Mask Gw Interface Owner pri metric1.0.0.0 255.0.0.0 1.1.1.1 fei_0/1.1 direct 0 01.1.1.1 255.255.255.255

9、1.1.1.1 fei_0/1.1 address 0 02.0.0.0 255.0.0.0 2.1.1.1 fei_0/1.2 direct 0 02.1.1.1 255.255.255.255 2.1.1.1 fei_0/1.2 address 0 03.0.0.0 255.0.0.0 3.1.1.1 fei_0/1.3 direct 0 03.1.1.1 255.255.255.255 3.1.1.1 fei_0/1.3 address 0 010.0.0.0 255.0.0.0 1.1.1.1 fei_0/1.1 ospf 110 1010.1.0.0 255.255.0.0 2.1.

10、1.1 fei_0/1.2 static 1 010.1.1.0 255.255.255.0 3.1.1.1 fei_0/1.3 rip 120 50.0.0.0 0.0.0.0 1.1.1.1 fei_0/1.1 static 0 0第18页，共43页，2022年，5月20日，10点53分，星期三课程内容路由器的定义与作用基本概念路由器工作原理IP路由过程VLAN路由第19页，共43页，2022年，5月20日，10点53分，星期三路由器的工作原理路由功能：学习和维护网络拓扑结构知识的机制，产生和维护路由表交换/转发功能：数据在路由器内部移动与处理的过程（从路由器一个接口输入，然后选择合适接口

11、输出、做帧的解封装与封装，并对包做相应处理） 第20页，共43页，2022年，5月20日，10点53分，星期三路由功能 学习和维持网络拓扑结构知识的机制被认为是路由功能。完成路由功能需要的几个基本信息：路由的是什么协议？目的地址是否已存在?从哪个端口发送出去？下一跳地址是什么？第21页，共43页，2022年，5月20日，10点53分，星期三帧校验并缓存数据包进入接口将目的地逻辑地址与下一跳逻辑设备和外出接口相关联路由表将下一跳逻辑设备与物理地址相关联以生成帧头ARP缓存（局域网）封装数据包并转发帧外出接口由路由协议维护由ARP或逆向ARP进程所维护映射列表（广域网）交换/转发功能第22页，共4

12、3页，2022年，5月20日，10点53分，星期三Routing processRouting processRouting processRouting processRouting tableForwardingprocess基于目的地址查找路由条目遵循最长匹配原则基于路由优先级向路由表加入路由路由协议学习所有可能的路由，基于metric值选择最佳路由路由器工作过程总结第23页，共43页，2022年，5月20日，10点53分，星期三课程内容路由器的定义与作用基本概念路由器工作原理IP路由过程VLAN路由第24页，共43页，2022年，5月20日，10点53分，星期三同一网络内部的通信我们从

13、简单的问题开始讨论：在同一网络内部的通信。为了便于讨论，不妨假设“IP层眼中的网络”一图中，网络A是一个以太网，内部有两台主机想要互相通信：网络A通向路由器1通信需求第25页，共43页，2022年，5月20日，10点53分，星期三通信过程图示IP地址：MAC地址：00:20:AF:00:00:02IP地址：MAC地址：00:20:AF:00:00:01以太网IP层上层协议这里无需考虑封装IP包包发往IP地址以太网IP层封装MAC帧帧发往MAC地址00:20:AF:00:00:02封装MAC帧收到MAC帧ARP拆封IP包收到IP包AB网络情况协议层次第26页，共43页，2022年，5月20日，1

14、0点53分，星期三不同网络之间的通信了解了同一网络内部的通信之后，我们再来看不同网络之间的通信。假设“IP层眼中的网络”一图中，网络A中有一台主机想要和网络B中一台主机通信，而网络A是一个以太网，网络B是一个X.25网络：网络B网络A路由器1通信需求第27页，共43页，2022年，5月20日，10点53分，星期三以太网以太网接口不同网段的通信过程以太网IP层上层协议这里无需考虑MAC帧IP层串行接口以太网接口IP层网络情况协议层次PPP分组IP包IP包发送端主机A接收端主机B路由器EthernetPPPHOST AHOST Bfei-1/1e1_2/1Ethernetfei-1/1e1_2/1

15、上层协议这里无需考虑IP层路由器PPP帧IP包IP包串行接口MAC帧IP包IP包第28页，共43页，2022年，5月20日，10点53分，星期三判断与对端是否处于同一网段检查ARP表是否有对端的MAC地址做数据链路层封装（目的MAC为对 端MAC地址）通过物理层发送数据通过ARP获得对端MAC地址YESNOYESNO是否配置了缺省网关？YES检查ARP表是否有网关MAC地址做数据链路层封装（目的MAC为网 关MAC地址）通过ARP获得网关MAC地址NO发送错误信息YESNOEnd 获取对端IP地址通信流程第29页，共43页，2022年，5月20日，10点53分，星期三IP通信流程基本概念IP通

16、信流程基本概念IP通讯是基于 hop by hop 的方式从源到目的之间源IP和目的IP地址保持不变每经过一个数据链路层，数据链路层封装都要做相应的重新封装返回的数据选路与到达的数据选路无关第30页，共43页，2022年，5月20日，10点53分，星期三网络层协议的操作XYApplicationPresentationSessionTransportNetworkData LinkPhysicalApplicationPresentationSessionTransportNetworkData LinkPhysicalABCXYNetworkData LinkPhysicalNetworkD

17、ata LinkPhysicalNetworkData LinkPhysicalABC第31页，共43页，2022年，5月20日，10点53分，星期三路由过程示例192.168.6.0 /24192.168.2.0 /24e1_1e1_1fei_1/1192.168.2.3 192.168.1.0 /24192.168.3.0 /24192.168.4.1 /24R1R2R3R1 路由表192.168.4.0 255.255.255.0 192.168.4.1 e1_1 direct 0 0 192.168.2.0 255.255.255.0 192.168.2.1 fei_1/1 direc

18、t 0 0192.168.1.0 255.255.255.0 192.168.4.2 e1_1 rip 120 1192.168.6.0 255.255.255.0 192.168.4.2 e1_1 rip 120 1 192.168.3.0 255.255.255.0 192.168.4.2 e1_1 rip 120 2e1_2e1_1fei_1/1fei_1/1目的地址为:192.168.3.3AB192.168.4.2 /24第32页，共43页，2022年，5月20日，10点53分，星期三1.目的地址为192.168.6.2 /24192.168.2.0 /24192.168.2.3 1

19、92.168.1.0 /24192.168.3.0 /24192.168.4.0 /24R1R2R3R2 路由表192.168.4.0 255.255.255.0 192.168.4.2 e1_1 direct 0 0 192.168.6.0 255.255.255.0 192.168.6.1 e1_2 direct 0 0192.168.1.0 255.255.255.0 192.168.1.1 fei_1/1 direct 0 0192.168.2.0 255.255.255.0 192.168.4.1 e1_1 rip 120 1192.168.3.0 255.255.255.0 192

20、.168.6.2 e1_2 rip 120 1e1_1e1_1fei_1/1e1_2e1_1fei_1/1fei_1/1目的地址为:192.168.3.3路由过程示例（续）192.168.6.1 /24第33页，共43页，2022年，5月20日，10点53分，星期三路由过程示例（续）192.168.6.0 /24192.168.2.0 /24192.168.2.3 192.168.1.0 /24192.168.3.0 /24192.168.4.0 /24R1R2R3R3 路由表192.168.3.0 255.255.255.0 192.168.3.1 fei_1/1 direct 0 0 19

21、2.168.6.0 255.255.255.0 192.168.6.2 e1_1 direct 0 0192.168.1.0 255.255.255.0 192.168.6.1 e1_1 rip 120 1192.168.4.0 255.255.255.0 192.168.6.1 e1_1 rip 120 1192.168.2.0 255.255.255.0 192.168.6.1 e1_1 rip 120 2反方向数据包的转发流程？e1_1e1_1fei_1/1e1_2e1_1fei_1/1fei_1/1目的地址为:192.168.3.3第34页，共43页，2022年，5月20日，10点53

22、分，星期三课程内容路由器的定义与作用基本概念路由器工作原理IP路由过程VLAN路由第35页，共43页，2022年，5月20日，10点53分，星期三VLAN oneVLAN twoVLAN three方式一普通路由方式二单臂路由方式三三层/多层交换机VLAN oneVLAN twoVLAN threefei_1/1fei_1/3fei_1/2VLAN oneVLAN twoVLAN three802.1Q trunkencapsulationfei_0/1.1fei_0/1.2 fei_0/1.3VLAN间路由第36页，共43页，2022年，5月20日，10点53分，星期三VLAN oneVLA

23、N twoVLAN threefei_1/1fei_1/3配置：路由器上在多个物理接口配置不同 VLAN缺省网关IP地址，交换机上的 端口设置为ACCESS PORT，分别属 于不同的VLAN特点：需要多个路由器物理接口，成本高 灵活性与可扩展性差 fei_1/2方式一：普通路由第37页，共43页，2022年，5月20日，10点53分，星期三VLAN oneVLAN twoVLAN three802.1Q trunkencapsulationfei_0/1.1fei_0/1.2 fei_0/1.3ZXR10(config)#interface fei_0/1.1ZXR10(config-sub

24、if)#encapsulation dot1Q 1ZXR10(config)#interface fei_0/1.2ZXR10(config-subif)#encapsulation dot1Q 2ZXR10(config)#interface fei_0/1.3ZXR10(config-subif)#encapsulation dot1Q 3方式二：单臂路由配置：在路由器单个物理接口配置多个子接口,做802.1Q封装，不同子接口配置不同VLAN的缺省网关IP地址，交换机上的端口设置为802.1Q trunk 第38页，共43页，2022年，5月20日，10点53分，星期三VLAN oneVLAN twoVLAN three802.1Q trunkencapsulationfei_0/1.1fei_0/1.2 fei_0/1.3ZXR10(config)#interfa