《沈鑫剡编著《路由和交换技术》(第2版)配套ppt课件第5章.pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《沈鑫剡编著《路由和交换技术》(第2版)配套ppt课件第5章.pptx（79页珍藏版）》请在三一办公上搜索。
1、路由和交换技术（第2版）,第五章,第5章 路由器和网络互连,本章主要内容网络互连；网际协议（IP）；路由表和IP分组传输过程；IP over以太网；虚拟路由器冗余协议。,5.1 网络互连,本节主要内容不同类型网络互连需要解决的问题；信件投递过程的启示；端到端传输思路；IP实现网络互连机制；数据报IP分组交换网络；路由器结构。,终端A至终端B数据传输路径由两个不同类型的传输网络组成：地址标识不同；帧格式不同；无法建立传输路径。,一、网络互连需要解决的问题,网络互连结构,（1）地址标识不同由于以太网用MAC地址唯一标识连接在以太网上的终端，而PSTN用电话号码唯一标识连接在PSTN上的终端，因此，
2、终端A无法识别终端B的电话号码，终端B无法设别终端A的MAC地址。双方无法用自己能够识别的标识符标识对方。,一、网络互连需要解决的问题,（2）帧格式不同终端A只能发送、接收MAC帧，终端A发送的数据，或者发送给终端A的数据必须封装成MAC帧。终端B只能通过点对点语音信道接收、发送PPP帧，终端B发送的数据，或者发送给终端B的数据必须封装成PPP帧。,一、网络互连需要解决的问题,（3）无法建立传输路径以太网只能建立连接在同一以太网上的两个结点之间的交换路径，PSTN只能建立连接在PSTN上的两个结点之间的点对点语音信道，因此，终端A无法建立与终端B之间的交换路径，终端B也无法建立与终端A之间的点
3、对点语音信道。,一、网络互连需要解决的问题,二、信件投递过程启示,不同运输系统有着不同的封装信件的形式和标识始站与终站的方式；信件上收信人和寄信人地址是统一的，和实际提供运输服务的运输系统标识始站与终站的方式无关；信件是一种标准的封装形式，和实际提供运输服务的运输系统封装信件的形式无关；南京根据信件上的收信人地址确定下一站：上海，同样，上海也是根据信件上的收信人地址确定下一站：长沙，信件在南京至长沙的传输过程中是不变的；由实际的运输系统提供当前站至下一站的运输服务。,信件投递过程,三、端到端传输思路,IP分组,IP分组,IP分组,独立于传输网络、全网络统一的地址：IP地址。独立于传输网络，用I
4、P地址表示发送端和接收端的IP分组。,网际协议IP！,端到端传输数据封装成与传输网络无关的格式：IP分组，用两端IP地址作为IP分组的源和目的地址；源终端和端到端路径经过的路由器须能根据目的终端IP地址确定下一跳的IP地址；当前跳须能经过连接当前跳和下一跳的传输网络实现IP分组的逐跳传输；IP分组经过不同的传输网络传输时，需封装成传输网络对应格式。,三、端到端传输思路,四、IP实现网络互连机制,规定了统一的且与传输网络地址标识方式无关的IP地址格式；规定了统一的且与传输网络数据封装格式无关的IP分组格式；源终端和路由器必须建立用于指明通往目的终端的路由表；必须由单个传输网络连接当前跳和下一跳，
5、通过传输网络实现IP分组当前跳至下一跳的传输过程；IP分组经过逐跳传输，实现源终端至目的终端的传输过程。,五、数据报IP分组交换网络,路由器是IP分组交换设备；路由器互连多个传输网络构成互连网；如果将传输网络作为互连路由器的链路，互连网就是数据报IP分组交换网络。,传输网络本身可能就是一个分组交换网络；IP分组传输路径分为两层，一是由源和目的终端及中间经过的路由器构成IP网络传输路径，二是由传输网络实现的当前结点至连接在同一传输网络上的下一跳结点之间传输路径。,五、数据报IP分组交换网络,六、路由器结构,路由器是IP分组交换设备；线卡完成和传输媒体的连接和传输网络对应的链路层和物理层功能；路由
6、模块建立路由表；交换模块实现IP分组输入端口至输出端口的传输过程。,5.2 IP,本节主要内容IP地址分类；IP地址分层分类的原因和缺陷；无分类编址；IP分组格式。,5.2 IP,IP主要内容IP地址IP分组格式,固定地址分类的缺陷无法有效减少路由项无法任意划分子网,无分类编址,一、IP地址分类,IP地址不是终端或路由器的标识符，而是终端或路由器接口的标识符接口是指终端或路由器与网络之间的连结点，终端或路由器允许有多个接口每一个接口都有独立的标识符IP地址,一、IP地址分类,网际协议IP,IPV4：32位二进制数表示,IPV6：128位二进制数表示,网络互连,01011101.10100101
7、.11011011.11001001,93.165.219.201,93,165,201,219,01011101 10100101 11011011 11001001,，比如：,一、IP地址分类,885 2010 588,专业号,入学年份,个人编号,10位学号：8852010588,地址码,18位身份证号：320108198808089588,网络：,多少位为网络号，多少位表示主机号呢？,出生日期码,顺序码,320108 19880808 958 8,校验码,分层编址：,一、IP地址分类,0,0.0.0.0127.255.255.255,128.0.0.0191.255.255.255,19
8、2.0.0.0223.255.255.255,224.0.0.0239.255.255.255,240.0.0.0247.255.255.255,10,110,1110,11110,网络号,主机号,网络号,主机号,网络号,主机号,组播地址,保留,1,2,3,4,单播地址(A、B、C)分层，包括网络号和主机号两部分主机号全0表示网络地址，比如192.1.1.0是一个C类地址，低8位全0主机号全1表示直接广播地址，比如192.1.1.255是一个C类广播地址32位全1表示受限广播地址（限于发送终端所在网络）,A类地址,B类地址,C类地址,D类地址,E类地址,地址范围,一、IP地址分类,A类地址中：
9、0.0.0.0表示IP地址无法确定，终端没有分配IP地址前，可以作为IP分组的源地址。127.x.x.x是回送测试地址。著名组播地址：224.0.0.1 ：表示网络中所有支持组播的终端和路由器。224.0.0.2 ：表示网络中所有支持组播的路由器。224.0.0.9 ： 表示网络中所有运行RIP进程的路由器。,一、IP地址分类,每一个传输网络都有一个网络地址连接在同一传输网络上的终端必须配置具有相同网络号、不同主机号的IP地址路由器的每一个接口都需配置IP地址，该IP地址对应的网络地址必须和分配给该接口连接的传输网络的网络地址相同,192.1.1.1,192.1.1.0,PSTN,MACR,1
10、92.1.2.254,Modem,MAC A终端A,终端B56566767,路由器,192.1.2.1,192.1.2.0,192.1.1.254,1,2,以太网,MAC C终端C,192.1.1.2,68686767,二、IP地址分类分层的原因,IP地址为什么分类？每一个组织的终端数是不同的，根据终端数量选择IP地址类型：终端数量282，C类地址282终端数量2162，B类地址2162终端数量2242，A类地址,网络规模不同,二、IP地址分类分层的原因,分层原因1：根据终端IP地址确定终端连接的网络,以太网1192.1.1.0,终端AMAC A,终端BMAC B192.1.1.2,IP地址为
11、什么分层呢？分层有什么好处？,192.1.1.1,192.1.1,终端A的网络号,终端A属于以太网1,二、IP地址分类分层的原因,分层原因2：减少路由项的需要,以太网1192.1.1.0,终端AMAC A,终端BMAC B192.1.1.2,192.1.1.1,二、IP地址分类分层的原因,网络地址减少路由项的原因：一是网络地址表示一组终端的IP地址 比如192.1.1.0这个网络地址表示192.1.1.0192.1.1.255二是通往这一组终端的下一跳路由器相同,三、IP地址分类的缺陷,1IP地址浪费严重假设为一个连接4000个终端的以太网分配IP地址由于：282终端数量2162B类地址，共有
12、2162个有效IP地址，但只用了4000个超过90%的有效IP地址被浪费了原因：单播IP地址分为A、B和C三类，每一类IP地址有着固定位数的网络号和主机号。,B类地址,三、IP地址分类的缺陷,2不能更有效地减少路由项,192.1.1.0,192.1.0.0,192.1.5.0,192.1.4.0,三、IP地址分类的缺陷,这一组IP地址的低9位从全0到全1，512个IP地址是连续的对于路由器R2来说，这两个网络可以用一项路由项但是没有主机号为9位的IP地址类型,11000000 00000001 0000000 0 00000000 ；192.1.0.0 11000000 00000001 00
13、00000 0 11111111 ；192.1.0.25511000000 00000001 0000000 1 00000000 ；192.1.1.0 11000000 00000001 0000000 1 11111111 ；192.1.1.255,23位网络号,9位主机号,三、IP地址分类的缺陷,3C类地址使用率低,C类IP地址中网络号的位数是21位，使得C类网络地址数量最多大部分网络所连接的终端数大于282个真正申请C类地址的单位很少,192.0.0.0223.255.255.255,221个C类网络,四、无分类编址,问题：IP地址浪费严重、路由项无法有效精简和C类网络地址使用率较低,
14、解决：允许随意改变IP地址中网络号和主机号的位数,分类编址：A、B、C三类IP地址中网络号和主机号的位数是固定的,无分类编址：,一种允许随意改变IP地址中网络号和主机号位数的编址方式,四、无分类编址,如何辨别IP地址中作为网络号的二进制数？无分类编址通过子网掩码指明IP地址中作为网络号的二进制数子网掩码中值为1的二进制数对应IP地址中作为网络号的二进制数,00000101 00000001 00000001 00000010 11 111111 00000000 00000000 00000000 00000101 00000000 00000000 00000000,四、无分类编址,IP地址
15、： 5.1.1.2子网掩码：255.0.0.0网络地址：5.0.0.0,IP地址：5.1.1.2/255.0.0.0,&,5.1.1.2/8,5.1.1.2网络号： 5,更简单的表示方式是省略IP地址中低位连续的05.0.0.0/8可以表示成5/85.1.0.0/16可以表示成5.1/16,四、无分类编址,解决IP地址浪费严重问题：假设为一个连接4000个终端的以太网分配IP地址，分类编址：由于：282终端数量2162B类地址，共有2162个有效IP地址，但只用了4000个超过90%的有效IP地址被浪费了无分类编址：网络号为20位，主机号为12位，该网络地址包含2122=4094个有效IP地址
16、,CIDR地址块,192.1.1.0/24,192.1.2.0/24,R1,R2,192.1.2.254/24,192.1.2.253/24,1,3,1,192.1.0.0/24,192.1.0.1/24,192.1.0.2/24,192.1.5.0/24,2,192.1.1.2/24,192.1.1.2/24,192.1.4.1/24,192.1.4.2/24,192.1.5.1/24,192.1.5.2/24,192.1.4.0/24,2,3,CIDR地址块,这一组IP地址的低9位从全0到全1，512个连续IP地址，可以表示成：192.1.0.0/23高23位称为网络前缀，IP地址格式变为
17、： ,11000000 00000001 0000000 0 00000000 192.1.0.0 11000000 00000001 0000000 0 11111111 192.1.0.25511000000 00000001 0000000 1 00000000 192.1.1.0 11000000 00000001 0000000 1 11111111 192.1.1.255,23位网络前缀,9位主机号,256个IP地址,256个IP地址,CIDR地址块,CIDR：Classless Inter-Domain Routing，无类别域间路由CIDR地址块表示的IP地址集合，可以分配给同
18、一网络中的终端，也可以分配给不同网络中的终端。,11000000 00000001 0000000 0 00000000 192.1.0.0 11000000 00000001 0000000 0 11111111 192.1.0.25511000000 00000001 0000000 1 00000000 192.1.1.0 11000000 00000001 0000000 1 11111111 192.1.1.255,23位网络前缀,256个IP地址,256个IP地址,9位主机号,CIDR地址块,某个CIDR地址块分配给单个网络：该CIDR地址块中主机号全0的IP地址作为该网络的网络地
19、址主机号全1的IP地址作为该网络的直接广播地址网络前缀全0的IP地址作为主机地址,CIDR地址块的用途：,192.1.2.0/24,R1,R2,192.1.2.254/24,192.1.2.253/24,1,192.1.0.1/24,192.1.0.2/24,2,192.1.1.2/24,192.1.1.2/24,192.1.4.1/24,192.1.4.2/24,192.1.5.1/24,192.1.5.2/24,2,3,聚合路由项,192.1.1.0 /24,192.1.0.0 /24,192.1.5.0 /24,192.1.4.0/24,3,1,CIDR地址块的用途：,R1,R2,1,2
20、,2,3,聚合路由项,192.1.1.0 /24,192.1.0.0 /24,192.1.5.0 /24,192.1.4.0/24,192.1.0.0/23 192.1.2.254 1,3,1,192.1.2.0/24,192.1.2.254/24,192.1.2.253/24,192.1.0.1/24,192.1.0.2/24,192.1.1.2/24,192.1.1.2/24,192.1.4.1/24,192.1.4.2/24,192.1.5.1/24,192.1.5.2/24,192.1.1.0 /24,R1,R2,1,3,1,192.1.0.0 /24,192.1.5.0 /24,2,
21、192.1.4.0/24,2,3,CIDR地址块的用途：,聚合路由项,192.1.4.0/23 192.1.2.253 3,192.1.0.0/23 192.1.2.254 1,192.1.2.0/24,192.1.2.254/24,192.1.2.253/24,192.1.0.1/24,192.1.0.2/24,192.1.1.2/24,192.1.1.2/24,192.1.4.1/24,192.1.4.2/24,192.1.5.1/24,192.1.5.2/24,CIDR地址块的用途：,例如：假定CIDR地址块是192.1.2.0/24，需要将其分配给6个子网，每一个子网连接的终端数如右表
22、所示。,6位二进制：26=64个IP地址,分析：CIDR中高24位网络前缀，低8位主机号，共有28个IP地址。,子网3 ：45台,将CIDR地址块划分为多个网络地址,CIDR地址块的用途：,子网3 ：45台,0 0,1 0,1 1,0 0 0 0 0 00 0 1 1 1 1 1 1 （64）,0 0 0 0 00 1 0 1 1 1 1 1 （32）,0 0 0 0 00 1 1 1 1 1 1 1 （32）,0 0,0 1,1 0,1 1,0 0 0 01 0 0 0 1 1 1 1 （16）,0 0 0 01 0 0 1 1 1 1 1 （16）,子网4 ：27台,子网1 ：20台,子网
23、2 ：12台,子网6 ：11台,子网5 ： 5台,0 0 01 0 1 0 0 1 1 1 （ 8 ）,1 0,0 0 01 0 1 0 1 1 1 1 （ 8 ）,0 1,0 1,1 0,1 0,1 0,1 0,0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 （64）,0 0 0 01 0 1 1 1 1 1 1 （16）,0,1,0,1,8 7 6 5 4 3 2 1,剩余IP,IP地址数,减少了IP地址的浪费！,将CIDR地址块划分为多个网络地址,6位二进制：26=64个IP地址,子网3 ：45台,CIDR地址块的用途：,将CIDR地址块划分为多个网络地址,网络前缀位数为n的CI
24、DR地址块由2（32n）个IP地址组成如果把这块地址块分给两个网络：,该CIDR地址块可以划分为两个网络前缀位数为n1的CIDR地址块每一个CIDR地址块由2（32n1）个IP地址组成,CIDR地址块的用途：,将CIDR地址块划分为多个网络地址,目的网络 输出接口192.1.2.96/27 2192.1.2.128/28 3192.1.2.0/26 4192.1.2.64/27 5192.1.2.160/29 6192.1.2.144/28 7,R2路由表,R1,R2,CIDR地址块的用途：,将CIDR地址块划分为多个网络地址,最长前缀匹配,目的网络 下一跳 输出接口192.1.2.0/24
25、192.1.1.1 1192.1.2.144/28 直接 2,R1路由表,R2路由表,目的网络 输出接口192.1.2.96/27 2192.1.2.128/28 3192.1.2.0/26 4192.1.2.64/27 5192.1.2.160/29 6192.1.2.144/28 7,IP地址：192.1.2.150,R1,R2,默认路由项,默认路由项,路由器R2路由表,路由器R2通往Internet的下一跳：路由器R1设置通往Internet的默认路由项,0.0.0.0 0.0.0.0 193.1.1.2 4,目的IP地址：192.1.6.150,五、IP分组格式,IP分组首部,4或6表
26、明是IPv4和IPv6，这里讨论的是IPv4,4位，以4字节为单位，给出首部长度，由于首部最大长度是60B，表明可选部分不能超过40B。,表明IP分组的服务类型和服务优先级，如高速、高可靠性等。,以字节为单位给出IP分组总长度，最长可达64KB。,同一IP分组分段后的数据片的标识均相同。,DF=1，不允许分片。MF=0,最后一片。,以8个字节为单位给出当前数据片在原始IP分组中的位置,IP分组在网络中的生存时间，目前通常为最大跳数。,IP分组所包含的数据类型,用于对首部字段进行检错。,分片原理,五、IP分组格式,IP分组总长可达64KB，但许多传输网络的最大传送单元（MTU）远小于64KB，如
27、以太网1500B；需要将IP分组数据分成多片，每一片长度IP首部小于对应传输网络的MTU。,分片举例,五、IP分组格式,5.3 路由表和IP分组端到端传输过程,本讲主要内容互连网结构与路由表；IP分组传输过程；实现IP分组传输过程的思路；直连路由项和静态路由项。,192.1.1.1/255.255.255.0,默认网关：192.1.1.254/24,一、互连网结构与路由表,192.1.1.254/24,192.2.1.1/24,192.2.1.2/24,192.2.2.1/24,192.2.2.2/24,192.1.2.254/24,192.1.2.1/255.255.255.0,R2,R3,
28、192.1.1.0/24,192.1.2.0/24,目的网络下一跳192.1.1.0/24 直接192.1.2.0/24 192.2.1.2,目的网络下一跳192.1.1.0/24 192.2.1.1192.1.2.0/24 192.2.2.2,目的网络下一跳192.1.1.0/24 192.2.2.1192.1.2.0/24 直接,R5,192.3.1.1/24,192.3.1.2/24,192.3.2.1/24,192.3.2.2/24,R1,默认网关：192.1.2.254/24,192.1.2.1/255.255.255.0,默认网关：192.1.2.254/24,一、互连网结构与路由
29、表,R2,192.1.1.0/24,192.1.2.0/24,目的网络下一跳192.1.1.0/24 直接192.1.2.0/24 192.2.1.2,目的网络下一跳192.1.1.0/24 192.2.1.1192.1.2.0/24 192.2.2.2,目的网络下一跳192.1.1.0/24 192.2.2.1192.1.2.0/24 直接,终端A至终端B的IP传输路径：终端A路由器R1路由器R2路由器R3终端B,192.1.1.1/255.255.255.0默认网关：192.1.1.254/24,192.1.1.254/24,192.2.1.1/24,192.2.1.2/24,192.2.
30、2.1/24,192.2.2.2/24,192.1.2.254/24,R1,R3,二、IP分组传输过程,1、确定源和目的终端是否在同一个网络,R2,192.1.1.0/24,192.1.2.0/24,目的网络下一跳192.1.1.0/24 直接192.1.2.0/24 192.2.1.2,目的网络下一跳192.1.1.0/24 192.2.1.1192.1.2.0/24 192.2.2.2,目的网络下一跳192.1.1.0/24 192.2.2.1192.1.2.0/24 直接,192. 1. 1. 1255.255.255. 0,&,192. 1. 1. 0,192. 1. 2. 1255.
31、255.255. 0,&,192. 1. 2. 0,终端A网络地址：,终端B网络地址：,192.1.1.1/255.255.255.0默认网关：192.1.1.254/24,192.1.1.254/24,192.2.1.1/24,192.2.1.2/24,192.2.2.1/24,192.2.2.2/24,192.1.2.254/24,192.1.2.1/255.255.255.0默认网关：192.1.2.254/24,R1,R3,终端A：,终端B：,192.1.1.1/255.255.255.0默认网关：192.1.1.254/24,二、IP分组传输过程,3、路由器逐跳转发,R1,R2,R3
32、,192.1.1.0/24,192.1.2.0/24,目的网络下一跳192.1.1.0/24 直接192.1.2.0/24 192.2.1.2,目的网络下一跳192.1.1.0/24 192.2.1.1192.1.2.0/24 192.2.2.2,目的网络下一跳192.1.1.0/24 192.2.2.1192.1.2.0/24 直接,默认网关：192.1.1.254/24,2、根据默认网关找到第一跳路由器,4、直接交付,192.1.1.254/24,192.2.1.1/24,192.2.1.2/24,192.2.2.1/24,192.2.2.2/24,192.1.2.254/24,192.1
33、.2.1/255.255.255.0默认网关：192.1.2.254/24,三、实现IP分组传输过程的思路,（1）建立一条以源终端为始点，以目的终端为终点，中间由若干路由器组成的IP分组端到端传输路径，IP分组沿着端到端传输路径逐跳转发。源终端通过配置的默认网关地址获得第一跳路由器的IP地址。中间路由器根据路由表和IP分组的目的IP地址确定下一跳路由器地址；（2）在获取下一跳路由器的IP地址后，经过IP over X技术与X的物理层和链路层功能，实现IP分组当前跳至下一跳的传输过程，X是连接当前跳和下一跳的传输网络，如以太网。,四、直连路由项和静态路由项,路由项,直连路由项,静态路由项,通过人
34、工配置,在完成路由器接口IP地址和子网掩码配置后由路由器自动生成,动态路由项,由路由器通过运行路由协议生成,2,四、直连路由项和静态路由项,192.1.3.0/24,192.1.1.0/24,192.1.2.0/24,192.1.1.254/24,192.1.4.1/24,192.1.4.2/24,R2,R1,192.1.2.254/24,192.1.6.2/24,192.1.6.1/24,192.1.5.2/24,192.1.3.254/24,R3,R1路由表,R2路由表,R3路由表,1,3,1,2,3,1,2,3,192.1.5.1/24,以太网1,以太网2,以太网3,四、直连路由项和静态
35、路由项,R2路由表,非直连网络需要配置路由项人工选择最短路径，确定下一跳地址手工配置静态路由项,以太网1,以太网2,以太网3,5.4 IP over以太网,本讲主要内容ARP和地址解析过程；逐跳封装。,一、ARP和地址解析过程,终端A广播ARP请求帧，请求帧中给出终端B的IP地址。,由于是广播地址，网络中的所有终端都接收请求帧，并根据请求帧中给出的IP地址确定自己是否是目的终端。目的终端回复MAC地址。,终端A解析服务器B的MAC地址的过程,一、ARP和地址解析过程,ARP的主要用途是在知道下一跳的IP地址的前提下，获取下一跳的MAC地址。ARP只能在同一个广播域内作用，意味着下一跳和当前结点
36、必须属于同一个广播域。ARP通过广播ARP请求帧来寻找下一跳结点，因此，广播域中所有终端都接收ARP请求帧，但只有和请求帧中IP地址相同的结点才回复响应帧。如果连续向同一个下一跳结点发送数据，没有必要每一次都解析地址，可以在ARP缓存中保留IP地址和MAC地址之间的关联。但这种关联是有时效性的。ARP请求中给出源终端的IP地址和MAC地址，就是用于广播域中其他终端在ARP缓存中记录下它们的关联。,ARP的另一个用途测试IP地址是否重复。IP网络中是不允许两个结点有同样的IP地址，因此，在对终端分配了IP地址后，终端通过ARP测试广播域中是否存在具有相同地址的终端。ARP广播一个ARP请求帧，该
37、ARP请求帧中的源终端地址为0.0.0.0，表明是未知地址，下一跳地址是终端自身的IP地址。如果源终端接收到响应帧，意味着已经广播域中已经有终端使用了该IP地址。终端报错。,一、ARP和地址解析过程,终端A向默认网关发送IP分组的过程,一、ARP和地址解析过程,二、逐跳封装,终端AMACAIP:192.1.1.2/24默认网关:192.1.1.254,终端BMACBIP:192.1.2.1/24默认网关:192.1.2.254,192.1.1.254/24MAC R11,192.1.2.254/24MAC R22,192.1.3.1/24MAC R12,192.1.3.2/24MAC R21,
38、目的网络 输出接口 下一跳192.1.1.0/24 1 直接192.1.2.0/24 2 192.1.3.2,R1路由表,目的网络 输出接口 下一跳192.1.1.0/24 1 192.1.3.1192.1.2.0/24 2 直接,R2路由表,1,2,1,2,MACA,MAC R11,MAC R12,MAC R21,MAC R22,MACB,192.1.1.0/24,192.1.2.0/24,192.1.3.0/24,终端A,终端B,R1,R2,以太网1,以太网2,以太网3,5.4 虚拟路由器冗余协议,本讲主要内容容错网络结构VRRP工作原理VRRP应用实例,一、容错网络结构,每一个以太网内部
39、通过链路冗余和生成树协议保证在发生单条链路故障的情况下仍然保持连接在同一以太网上的终端之间的连通性。同时，路由器R1和R2分别有接口连接到两个以太网，保证在其中一个路由器发生故障的情况下仍然保持连接在不同以太网上的终端之间的连通性 。,二、VRRP工作原理,本讲主要内容VRRP工作环境路由器初始配置VRRP报文格式主路由器产生过程主路由器和备份路由器功能虚拟IP地址解析过程交换机转发表更新过程负载均衡,1VRRP工作环境,多个有接口连接在同一个网络上的VRRP路由器构成一个虚拟路由器，这些VRRP路由器中只有一个VRRP路由器是主路由器，其他路由器为备份路由器 ，每一个虚拟路由器分配唯一的8位
40、二进制数的虚拟路由器标识符 ，对虚拟路由器配置多虚拟IP地址，虚拟IP地址与MAC地址00-00-5E-00-01-VRID 绑定。,2路由器初始配置,分别在路由器R1和R2创建VRID为2的虚拟路由器 分别为路由器R1和R2的接口1分配IP地址 为路由器R1和R2的接口1分配优先级 为VRID为2的虚拟路由器分配虚拟IP地址该IP地址成为连接在网络上的终端的默认网关地址 虚拟路由器根据VRID=2生成虚拟MAC地址00-00-5E-00-01-02,3VRRP报文格式,4主路由器产生过程,每一个VRRP路由器启动后，处于初始化状态，如果该VRRP路由器是IP地址拥有者，立即成为主路由器，发送
41、图VRRP报文，然后，周期性地发送VRRP报文,主路由器接收到VRRP报文，如果发送VRRP报文的路由器的优先级更高，主路由器立即转换为备份路由器，停止发送VRRP报文备份路由器接收到VRRP报文，如果备份路由器的优先级更高，且备份路由器允许抢占方式，转换为主路由器，发送VRRP报文,5主路由器和备份路由器功能,主路由器功能必须对请求解析虚拟IP地址的ARP请求报文做出响应；必须对封装在以虚拟MAC地址为目的MAC地址的MAC帧中的IP分组进行转发操作；在成为主路由器时，立即发送将所有虚拟IP地址绑定到虚拟MAC地址的ARP报文，使得网络内的所有终端将默认网关地址与虚拟MAC地址绑定在一起。备
42、份路由器功能不对请求解析虚拟IP地址的ARP请求报文做出响应；丢弃接收到的以虚拟MAC地址为目的地址的MAC帧；丢弃接收到的以虚拟IP地址为目的地址的IP分组。,6虚拟IP地址解析过程,如果终端在ARP缓存中找不到与默认网关地址绑定的MAC地址，会发送一个请求解析该默认网关地址的ARP请求报文，该ARP请求报文在终端所连接的网络中广播，连接在该网络上的所有VRRP路由器都接收到该ARP请求报文，但只有主路由器对该ARP请求报文做出响应，并在ARP响应报文中将虚拟MAC地址与默认网关地址绑定在一起。,7交换机转发表更新过程,当路由器R2成为主路由器时，立即发送一个VRRP报文，该VRRP报文最终
43、被封装成以虚拟MAC地址00-00-5E-00-01-02为源MAC地址，以组地址01-00-5E-00-00-12为目的MAC地址的MAC帧，该MAC帧在以太网中广播，以太网中所有交换机都接收到该MAC帧，通过地址学习，在转发表中建立新的转发项。,8负载均衡,创建两个VRID分别为2和3的虚拟路由器，同时将路由器R1和R2连接以太网的接口分配给两个虚拟路由器，分别为VRID为2和3的虚拟路由器分配不同的虚拟IP地址。将一半连接在网络的终端的默认网关地址配置成VRID为2的虚拟路由器对应的虚拟IP地址，将另一半连接在网络的终端的默认网关地址配置成VRID为3的虚拟路由器对应的虚拟IP地址。,三、VRRP应用实例,网络结构与基本配置 完成路由器配置，创建两个虚拟路由器，并分配虚拟IP地址生成路由器和转发项 为实现负载均衡，指定路由器R1为VRID为2的虚拟路由器的主路由器 ，路由器R2为VRID为3的虚拟路由器的主路由器 IP分组传输过程 终端A向终端D发送IP分组时，终端A先将IP分组转发给默认网关路由器R1，终端D向终端A发送IP分组时，终端D先将IP分组转发给默认网关路由器R2,三、VRRP应用实例,
