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1、1,第三章 路由器基础,一、路由器的功能和作用 二、路由器的组成及工作原理三、路由器的分类及特点四、路由器配置的有关概念五、静态路由与动态路由六、路由器与交换机比较,2,一、路由器的功能和作用,路由器是网络中进行网间连接的关键设备，是互连网络的枢纽，路由器系统构成了基于 TCP/IP 的国际互连网络 Internet 的主体骨架。在园区网、地区网、乃至整个 Internet 研究领域中，路由器技术始终处于核心地位，其发展历程和方向，成为整个 Internet 研究的一个缩影。路由器之所以在互连网络中处于关键地位，是因为它处于网络层，一方面能够跨越不同的物理网络类型（DDN、FDDI、以太网等等
2、），另一方面在逻辑上将整个互连网络分割成逻辑上独立的网络单位，使网络具有一定的逻辑结构。,3,路由器的基本功能是，把数据（IP 报文）传送到正确的网络，包括：1、IP 数据报的转发，包括数据报的寻径和传送；2、子网隔离，抑制广播风暴；3、维护路由表，并与其它路由器交换路由信息，这是 IP 报文转发的基础；4、IP 数据报的差错处理及简单的拥塞控制；5、实现对 IP 数据报的过滤和记帐。,4,对于不同规模的网络，路由器作用的侧重点有所不同：在主干网上，路由器的主要作用是路由选择 在地区网中，路由器的主要作用是网络连接和路由选择 在园区网内部，路由器的主要作用是分隔子网,5,二、路由器的组成及工作
3、原理,1、路由器的组成,6,路由器的前面板除了LED灯外没有其他东西，LED灯主要是指示电源是否开启。而后面板是路由器的各种各样的接口，其中最为关键的是CONSOLE、ETHERNET和WAN接口。路由器的内部是一块印刷电路板，电路板上有许多大规模集成电路，还有一些插槽，用于扩充Flash、内存（RAM）、接口、总线。,7,路由器的主要内部组件有：,（1）CPU：中央处理单元，和计算机一样，它是路由器的控制和运算部件。（2）RAMDRAM：内存，用于存储临时的运算结果。如路由表、ARP表、快速交换缓存、缓冲数据包、数据队列、当前配置文件。众所周知，RAM中的数据在路由器断电后是会丢失的。（3）
4、flash Memory：可擦除、可编程的 ROM，用于存放路由器的IOS，Flash的可擦除特性允许更新、升级IOS而不用更换路由器内部的芯片。路由器断电后，flash的内容不会丢失。Flash容量较大时，就可以存放多个IOS版本。,8,（4）NVRAM：非易失性RAM，用于存放路由器的配置文件，路由器断电后，NVRAM中的内容仍然保持。（5）ROM：只读存储器，存储了路由器的开机诊断程序、引导程序和特殊版本的IOS软件（用于诊断等有限用途），ROM中软件升级需要更换芯片。(6)接口（Interface）：用于网络连接，路由器就是通过这些接口和不同的网络进行连接的。,9,2、路由器的工作原理
5、,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工作的关键。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。路径表中保存着目的网络号、出口端、路由器个数（跳数）和下一个路由器的端口地址（下一跳）等内容。路由表既可以由系统管理员固定设置好，即静态路由表；也可以由系统动态修改，即动态路由表。,10,举例：,A、B、C、D四个网络通过路由器连接在一起，路由器又是如何发挥其路由、数据转发的作用的？现假设网络A中一个用户A1要向C网络中的C3
6、用户发送一个请求信号，信号传递的步骤如下：,11,第1步，用户A1将目的用户C3的IP地址连同数据信息以数据报的形式通过集线器或交换机以广播的形式发送给同一网络中的所有节点，当路由器A5端口侦听到后分析得知所发目的节点不是本网段的，需要路由转发，就把数据帧接收下来。第2步，路由器A5端口收到用户A1的数据报后，先从报头中取出目的用户C3的IP地址，并根据路由表计算出发往用户C3的最佳路径，从分析得知到C3的网络ID号与路由器的C5网络ID号相同，所以由路由器的A5端口直接发向路由器的C5端口应是信号传递的最佳途径。,12,第3步，路由器的C5端口再次取出目的用户C3的IP地址，找出C3的IP地
7、址中的主机ID号，如果在网络中有交换机则可先发给交换机，由交换机根据MAC地址表找出具体的网络节点位置，如果没有交换机设备则根据其IP地址中的主机ID直接把数据报发送给用户C3，一个完整的数据通信转发过程也完成了。对于更复杂的网络，路由器的C5端口会将数据报转发给下一个路由器的端口，如此逐个转发，最终到达目的主机所在的网络。,13,三、路由器的分类及特点,1、按处理能力划分：路由器可分高端路由器和中低端路由器，通常将背板交换能力大于40GB的路由器称为高端路由器，背板交换能力40GB以下的路由器称为中低端路由器。2、按结构划分：路由器可分为模块化结构与非模块化结构。通常中高端路由器为模块化结构
8、，低端路由器为非模块化结构。,14,3、按所处网络位置划分：路由器可分为核心路由器与接入路由器。核心路由器位于网络中心，通常是使用高端路由器。要求快速的包交换能力与高速的网络接口，通常是模块化结构。接入路由器位于网络边缘，通常使用中低端路由器，要求相对低速的端口以及较强的接入控制能力。4、按功能划分：路由器可分为通用路由器与专用路由器。通常所说的路由器为通用路由器。专用路由器通常为实现某种特定功能对路由器接口、硬件等作专门优化。5、按性能划分：路由器可分为线速路由器以及非线速路由器。通常线速路由器是高端路由器，能以媒体速率转发数据包；中低端路由器是非线速路由器。但是一些新的宽带接入路由器也有线
9、速转发能力。,15,四、路由器配置的有关概念,（一）、配置路由器的常用方法（二）、路由器配置的三种模式（三）、路由器配置的常用命令,16,（一）、配置路由器的常用方法,1、通过Console口配置路由器 用Console口对路由器进行配置是我们在工作中对路由器进行配置最基本的方法，在第一次配置路由器时必须采用Console口配置方式。用Console口配置交换机时需要专用的串口配置电缆连接交换机的Console口和主机的串口。在主机上运行Windows系统附件中附带的超级终端软件，并注意串口的配置参数设置（默认值），单击确定按钮即可正常建立与路由器的通信。如果路由器已经启动，按Enter键即可
10、进入路由器的普通用户模式。若还没有启动，打开路由器的电源我们会看到路由器的启动过程，启动完成后同样进入普通用户模式。,17,18,2、Telnet配置 在本地或者远程使用Telnet登录到路由器上进行配置，和使用Console口配置的界面完全相同。连接方法：用交叉双绞线一端与路由器的flash 0口相连，另一端接计算机网卡。前提条件：路由器的flash 0口配置了IP地址 路由器的flash 0口已启用,19,（二）、路由器配置的三种模式,1、普通用户模式：开机直接进入普通用户模式，在该模式下我们只能查询路由器的一些基础信息，如版本号（show version）普通用户模式的提示符：路由器名,
11、2、特权用户模式：在普通用户模式下输入enable命令即可进入特权用户模式，在该模式下我们可以查看路由器的配置信息和调试信息，保存或删除配置文件等等特权用户模式的提示符：路由器名#,20,3、全局配置模式：在特权用户模式下输入configure terminal命令即可进入全局配置模式，在该模式下主要完成全局参数的配置，如设置路由器名、修改特权用户密码、配置静态路由、进入一些专项配置状态（如：端口配置、动态路由配置）等，具体配置命令在实验中有详细介绍。全局配置模式的提示符：路由器名（config)#,不管在任何模式，按esc键可返回上一级模式，按Ctrl+z可返回特权用户模式,21,（三）、路
12、由器配置的常用命令,1、显示命令,以上命令均在特权用户模式下执行,22,2、改变路由器设置状态的命令,修改路由器名（hostname）A(config)#hostname RTARTA(config)#更改Enable密码（enable）RTA(config)#enable Current Password:/原密码 New Password:/新密码 Confirm new Password:/确认新密码 Change Enable Password successfully保存当前配置文件RTA#write删除配置文件RTA#erase startup-config,23,端口配置命令,R
13、TA(config)#int 端口号/进入端口配置模式RTA(config-if)#ip address ip地址 子网掩码/配置端口IP地址RTA(config-if)#no shutdown/激活本端口对WAN口：RTA(config-if)#encapsulation 协议/捆绑某协议对WAN口接DCE端（模拟电信局端）：RTA(config-if)#clock rate 2000000/配置时钟频率,24,五、静态路由与动态路由,路由器建立路由表基本上有三种途径：（l）、直连网络：路由器自动添加和自己直接连接的网络的路由。（2）静态路由：管理员手动输入到路由器的路由。（3）动态路由：由
14、路由协议动态建立的路由。静态路由：管理员手动输入到路由器的路由优点：静态路由不会占用路由器的CPU和RAM，也不占用线路的带宽；不需交换路由信息，不会把网络拓扑暴露出去，所以安全性好缺点：不能动态反映网络拓扑,25,静态路由的设置：RT（config)#ip route 目的网络 子网掩码 出口 下一跳IP/对Star路由器RT（config)#ip route 目的网络 子网掩码 下一跳IP或端口号/对sico路由器删除一条路由：只要上述命令前加no 缺省路由:RT（config)#ip route 0.0.0.0 0.0.0.0 出口 下一跳IP 命令中的8个0表示配置的是缺省路由，采用缺
15、省路由时，要先执行“ip classless”命令,不过它是缺省值。,26,动态路由协议能够动态地反映网络的状态，当网络发生变化时，各路由器会更新自己的路由表，所以动态路由要有两个基本功能：维护路由表，以路由更新的形式将路由信息及时发布给其他路由器。动态路由协议是一种机制，也是一系列规则，路由器和邻居路由器通信时就使用这些规则交换自己的路由表。一个路由协议主要包括以下几个内容：（l）如何发送路由更新信息(即怎么发送）。（2）更新信息包含哪些内容（即发送什么）（3）什么时候发送这些更新（即何时发送）。（4）如何确定更新信息的接受者（即发送给谁）,动态路由,27,度量值 路由协议是如何衡量路由的好
16、坏呢？这就是路由的度量值。值越小，这条路径越佳，度量值可以基于路由的某一个特征，也可以把多个特征结合在一起计算 路由器常用的度量值：（l）带宽（Band Width）：链路的数据承载能力。（2）延迟（Delay）：数据包从源端到达目的端需 要的时间。（3）负载（Load）：链路上的数据量的大小。（4）可靠性（Reliability）：链路上数据的差错率。（5）跳数（Hops）：数据包到达目的端必须经过的 路由器个数。（6）滴答数（Ticks）：也是链路上数据的延迟，以118秒数为单位进行表示。（7）开销（Cost）：链路上的费用。,28,六、路由器与交换机比较,路由器是从交换机发展过来的，它克
17、服了交换机的不能路由转发数据包的不足。路由器也具有交换机的一些基本功能，但是路由器和交换机存在着很大的区别，主要体现在以下几个方面:第一，工作层次不同。交换机是工作在OSI/RM的数据链路层，也就是第二层，而路由器是工作在OSI模型的网络层。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，路由器可以作出更加智能的转发决策。,29,第二，数据转发所依据的对象不同。交换机是利用物理地址或者MAC地址来确定转发数据的目的地址。而路由器则是利用不同网络的ID号来确定数据转发的地址，它们使用IP地址或逻辑地址，而不是
18、MAC地址。MAC地址通常是硬件自带，由网卡生产商来分配，而且已经固化到了网卡中，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。第三，路由器提供了防火墙的服务，它仅仅转发特定地址的数据包，从而可以防止广播风暴、未支持协议数据包的传送和未知目标网络数据包的传送。,30,第四，传统的交换机只能分割冲突域，是不能分割广播域的，而路由器可以分割广播域。由交换机连接的网段仍属于同一个广播域，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。有的交换机通过虚拟网技术来分割广播域，但是它们彼此之间是不能通信交流的,31,1路由器的主要功能有哪些？2路由器的分类标准有哪些，各自如何划分？3路由器与交换机有哪些主要区别？4路由器的主要端口有哪些，“Console”端口是做什么用的？5路由器的用户模式有哪几种，各自的特点如何？6、什么是直连路由？什么是静态路由？什么是缺省路由？7、“ip classless”命令有什么作用？,练习三,
