工作单元5实现网际互联

工作单元5实现网际互联

在默认情况下，使用二层交换机连接的所有计算机属于一个广播域，网络规模不能太大。虽然通过VLAN技术可以实现广播域的隔离，但不同VLAN的主机之间并不能进行通信。随着计算机网络规模的不断扩大，在组建网络时必须实现不同广播域之间的互联。而网际互联必须在OSI参考模型的网络层，借助IP协议实现。目前常用的可用于实现网际互联的设备主要有路由器和三层交换机。本单元的主要目标是理解IP路由的概念，学会查看和阅读路由表，理解路由器的功能和作用，熟悉路由器及其基本配置。本单元主要内容任务5.1查看计算机路由表任务5.2认识与配置路由器习题5任务5.1查看计算机路由表

【任务目的】（1）理解路由的基本原理；（2）理解路由表的结构和作用；（3）学会查看和设置计算机路由表。【工作环境与条件】（1）已经联网并能正常运行的机房和校园网；（2）安装Windows7或WindowsServer2008R2操作系统的PC。【相关知识】在通常的术语中，路由就是在不同广播域（网段）之间转发数据包的过程。对于基于TCP/IP的网络，路由是网际协议（IP）与其他网络协议结合使用提供的在不同网段主机之间转发数据包的能力。TCP/IP网段由IP路由器互相连接，这个基于IP协议传送数据包的过程叫做IP路由。路由选择是TCP/IP协议中非常重要的功能，它确定了到达目标主机的最佳路径，是TCP/IP协议得到广泛使用的主要原因。5.1.1路由的基本原理

当一个网段中的主机发送IP数据包给同一网段的另一台主机时，它直接把IP数据包送到网络上，对方就能收到。但当要送给不同网段的主机时，发送方要选择一个能够到达目的网段的路由器，把IP数据包发送给该路由器，由路由器负责完成数据包的转发。如果没有找到这样的路由器，主机就要把IP数据包送给一个被称为默认网关（defaultgateway）的路由上。默认网关是每台主机上的一个配置参数，它是与主机连接在同一网段上的某路由器端口的IP地址。

路由器转发IP数据包时，只根据IP数据包的目的IP地址的网络标识部分，选择合适的转发端口，将IP数据包送出去。同主机一样，路由器也要判断该转发端口所接的是否是目的网络，如果是，就直接把数据包通过端口送到网络上，否则，也要选择下一个路由器来转发数据包。路由器也有自己的默认网关，用来传送不知道该由哪个端口转发的IP数据包。通过这样不断的转发传送，IP数据包最终将送到目的主机，送不到目的地的IP数据包将被网络丢弃。5.1.2路由表

所谓路由表，指的是路由器或者其他互联网网络设备上存储的表，该表中存有到达特定网络终端的路径，在某些情况下，还有一些与这些路径相关的度量。路由器的主要工作就是为经过路由器的每个数据包寻找一条最佳传输路径，并将该数据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，在路由器中保存着载有各种传输路径相关数据的路由表，供路由选择时使用，表中包含的信息决定了数据转发的策略。路由表可以是由管理员固定设置好的，也可以由系统动态修改，可以由路由器自动调整，也可以由主机控制。

路由表由多个路由表项组成，路由表中的每一项都被看作是一条路由，路由表项可以分为以下几种类型：网络路由：提供到IP网络中特定网络（特定网络标识）的路由。主路由：主路由提供到特定IP地址（包括网络标识和主机标识）的路由，通常用于将自定义路由创建到特定主机以控制或优化网络通信。默认路由：如果在路由表中没有找到其他路由，则使用默认路由。从而简化了主机的配置。路由表中的每个路由表项通常由以下信息字段组成：目的地址：目标网络的网络标识或目的主机的IP地址。网络掩码：与目的地址相对应的网络掩码。转发地址：数据包转发的地址，也称为下一跳IP地址，即数据包应传送的下一个路由器的IP地址。对于主机或路由器直接连接的网络，转发地址字段可能是本主机或路由器连接到该网络的端口地址。接口：将数据包转发到目的地址时所使用的路由器端口，该字段可以是一个端口号或其他类型的逻辑标识符。跃点数：路由首选项的度量。如果对于目的地址存在多个路由，路由器使用跃点数来决定存储在路由表中的路由，最小的跃点数是首选路由。IP路由选择主要完成以下功能：搜索路由表，寻找能与目的IP完全匹配的表项，如果找到，则把IP数据包由该表项指定的接口转发，发送给指定的下一站路由器或直接连接的网络接口。搜索路由表，寻找能与目的IP网络标识匹配的表项，如果找到，则把IP数据包由该表项指定的接口转发，发送给指定的下一站路由器或直接连接的网络接口。按照路由表的默认路由转发数据。5.1.3路由的生成方式

1.直连路由直连路由是路由器自动添加的直连网络的路由。由于直连路反映的是路由器各端口直接连接的网络，因此具有较高的可信度。2.静态路由静态路由是由管理员手工配置的路由信息。当网络的拓扑结构或链路的状态发生变化时，管理员需要手工去修改路由表中相关的静态路由。静态路由在缺省情况下是私有的，不会传递给其他的路由器。

3.动态路由动态路由是各个路由器之间通过相互连接的网络，利用路由协议动态的相互交换各自的路由信息，然后按照一定的算法优化出来的路由。而且这些路由信息可以在一定时间间隙里不断更新，以适应不断变化的网络，随时获得最优的路由效果。例如当网络拓扑结构发生变化，或网络某个节点或链路发生故障时，与之相邻的路由器会重新计算路由，并向外发送新的路由更新新息，这些信息会发送至其他的路由器，引发所有路由器重新计算路由，调整其路由表，以适应网络的变化。动态路由可以大大减轻大型网络的管理负担，但其对路由器的性能要求较高，会占用网络的带宽，可能产生路由循环，也存在一定的安全隐患。

5.1.4路由协议

1.RIPRIP是一种分布式的基于距离矢量的路由选择协议，是Internet的标准内部网关协议，最大优点是简单。RIP要求网络中的每个路由器都要维护从它自己到每个目的网络的距离记录。对于距离，RIP有如下定义：路由器到与其直接连接的网络距离定义为1；路由器到与其非直接连接的网络距离定义为所经过的路由器数加1。RIP认为好的路由就是距离最短的路由。RIP允许一条路由最多包含15个路由器，即距离最大值为16，由此可见RIP只适合于小型互联网络。

2.OSPFOSPF路由协议是一种典型的链路状态路由协议，一般用于一个自治系统内。自治系统是指一组通过统一的路由政策或路由协议互相交换路由信息的网络。在自治系统内，所有的OSPF路由器都维护一个相同的描述自治系统结构的数据库，该数据库中存放的是自治系统相应链路的状态信息，OSPF路由器正是通过这个数据库计算出其OSPF路由表的。作为一种链路状态的路由协议，OSPF将链路状态广播数据包传送给在某一区域内的所有路由器，这一点与RIP不同。运行RIP的路由器是将部分或全部的路由表传递给与其相邻的路由器。OSPF的链路状态数据库能较快地进行更新，使各个路由器能及时更新其路由表，这是OSPF的主要优点。

【任务实施】操作1查看计算机的路由表操作2在计算机路由表中添加和删除路由操作3测试计算机之间的路由任务5.2认识与配置路由器

【任务目的】（1）理解路由器的作用；（2）熟悉路由器的类型和用途；（3）认识路由器的端口和端口模块；（4）了解路由器的基本配置操作与相关的配置命令；（5）了解使用路由器连接VLAN的方法。【工作环境与条件】（1）路由器（本部分以Cisco2800系列路由器为例，也可选用其他品牌型号的路由器或使用CiscoPacketTracer、BosonNetsim等模拟软件）；（2）Console线缆和相应的适配器；（3）安装Windows操作系统的PC；（4）组建网络所需的其他设备。【相关知识】5.2.1路由器的作用

路由器（Router）工作于网络层，是互联网的主要节点设备，具有判断网络地址和选择路径的功能，它能在多网络互联环境中，建立灵活的连接，可用完全不同的数据分组和介质访问方法连接各种子网。路由器的主要作用有以下几个方面：（1）网络的互连（2）路径选择（3）转发验证（4）拆包/打包（5）网络的隔离（6）流量控制5.2.2路由器的分类

（1）按功能分类路由器从功能上可以分为通用路由器和专用路由器。（2）按结构分类从结构上，路由器可以分为模块化和固定配置两类。（3）按在网络中所处的位置分类从路由器在网络中所处的位置上，可以把它分为接入路由器、企业级核心路由器和电信骨干路由器三种。5.2.3路由器的结构

路由器的结构与交换机类似，由硬件和软件两部分组成。其软件部分主要包括操作系统（如IOS）和配置文件，硬件部分主要包含CPU、端口和存储介质。（1）CPU负责执行处理数据包所需的工作，比如维护路由和桥接所需的各种表格以及做出路由决