第六章-路由器与路由协议.ppt

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2/11/20242/11/2024NCEPU-GJNCEPU-GJ第第11页页第六章路由器与路由协议l本章要点：

本章要点：

l路由器硬件路由器硬件l路由器接口路由器接口l路由器配置方法路由器配置方法lIOS命令命令l路由器模拟软件路由器模拟软件l路由协议路由协议lRIP、IGRP、OSPF协议协议2/11/20242/11/2024NCEPU-GJNCEPU-GJ第第22页页6.1路由器基础l随随着着信信息息时时代代的的发发展展，人人们们已已经经不不满满足足于于仅仅在在本本地地网网络络上上共共享享信信息息，而而最最大大限限度度的的利利用用全全球球的的各各个个地地区的、各种类型的网络资源。

区的、各种类型的网络资源。

l网网络络技技术术的的复复杂杂性性和和技技术术的的进进步步的的速速度度，导导致致了了世世界界上上现现存存的的网网络络千千差差万万别别，为为实实现现这这些些网网络络之之间间的的互通互联，必须使用路由器。

互通互联，必须使用路由器。

l由由于于internet建建立立在在TCP/IP协协议议基基础础上上，所所以以市市场上所有的路由器都支持场上所有的路由器都支持IP协议。

协议。

l能能否否灵灵活活运运用用和和掌掌握握IP路路由由器器的的配配置置是是衡衡量量专专业业或或是业余网络集成工程师的砝码。

是业余网络集成工程师的砝码。

2/11/20242/11/2024NCEPU-GJNCEPU-GJ第第33页页6.1路由器基础l6.1.1概述概述l原理：

原理：

l为为了了完完成成“路路由由”的的工工作作，在在路路由由器器中中保保存存着着各各种种传传输输路路径径的的相相关关数数据据路路由由表表（RoutingTable），供供路路由由选选择择时时使使用用。

路路由由表表中中保保存存着着子子网网的的网网络络地地址址信信息息、本本地地出出口接口和下一个路由器的接口地址等内容。

口接口和下一个路由器的接口地址等内容。

l由由系系统统管管理理员员事事先先设设置置好好固固定定的的路路由由表表称称之之为为静静态态（static）路由表。

）路由表。

l动动态态（Dynamic）路路由由表表是是路路由由器器根根据据网网络络系系统统的的运运行行情情况况而而自自动动调调整整的的路路由由表表。

路路由由器器根根据据路路由由选选择择协协议议（RoutingProtocol）提提供供的的功功能能，自自动动学学习习和和记记忆忆网网络运行情况，在需要时自动计算数据传输的最佳路径。

络运行情况，在需要时自动计算数据传输的最佳路径。

2/11/20242/11/2024NCEPU-GJNCEPU-GJ第第44页页路由器计算达到目标网络的最佳路径2/11/20242/11/2024NCEPU-GJNCEPU-GJ第第55页页路由表l路由表需适互联网中的网络变化，维持网络畅通。

l目的IP地址、子网掩码：

确定目标网络。

l端口号：

目标网络连接到路由器上的端口位置。

l跃点数：

路由首选项的度量。

一般最小的跃点数是首选路由。

l协议：

路由表中的记录更新的方式目的目的IP地址地址子网掩码子网掩码端口号端口号开销（跳数）开销（跳数）协议协议10.40.0.0255.255.0.011static10.1.0.0255.255.0.021direct127.16.0.0255.255.0.022BGP2/11/20242/11/2024NCEPU-GJNCEPU-GJ第第66页页6.1路由器基础l功能功能:

l基本功能基本功能路由选择l其他功能：

其他功能：

连通不同类型的网络：

不同接口网络，实现互联。

连通不同类型的网络：

不同接口网络，实现互联。

数据处理：

数据包过滤、转发、加密、防火墙等。

数据处理：

数据包过滤、转发、加密、防火墙等。

网络管理：

路由器配置管理、容错、流量等。

网络管理：

路由器配置管理、容错、流量等。

支持多种业务：

支持多种业务：

MPLS、VPN等多种业务。

等多种业务。

2/11/20242/11/2024NCEPU-GJNCEPU-GJ第第77页页路由器的功能l路路由由器器在在连连接接不不同同网网络络或或网网段段时时，可可以以对对这这些些网网络络之之间间的的数数据据信信息息进进行行“翻翻译译”，然然后后“翻翻译译”成成双双方方都都能能“读读”懂懂的的数数据据，这这样样就可以实现不同网络或网段间的互联互通。

就可以实现不同网络或网段间的互联互通。

l同同时时，它它还还具具有有判判断断网网络络地地址址和和选选择择路路径径的的功功能能以以及及过过滤滤和和分分隔隔网网络络信信息息流流的的功功能能。

目目前前，路路由由器器已已成成为为各各种种骨骨干干网网络络内内部部之之间间、骨骨干干网网之之间间以以及及骨骨干干网网和和互互联联网网之之间间连连接接的的枢纽。

枢纽。

2/11/20242/11/2024NCEPU-GJNCEPU-GJ第第88页页路由器能够互联各种不同类型的网络2/11/20242/11/2024NCEPU-GJNCEPU-GJ第第99页页6.1路由器基础l6.1.2分类分类l性性能能上上划划分分：

能能以以媒媒体体速速率率转转发发数数据据包包的的线线速速路路由由器器和和中中低端的非线速路由器。

低端的非线速路由器。

l线线速速路路由由器器完完全全可可以以按按传传输输介介质质带带宽宽进进行行通通畅畅传传输输，没没有有间断和延时。

高端路由器都是线速路由器，间断和延时。

高端路由器都是线速路由器，l中中低低端端路路由由器器非非线线速速路路由由器器。

但但是是一一些些新新的的宽宽带带接接入入路路由由器也有线速转发能力。

器也有线速转发能力。

l所处网络位置划分所处网络位置划分：

边界路由器和中间节点路由器。

：

边界路由器和中间节点路由器。

l边边界界路路由由器器处处于于网网络络边边缘缘，用用于于不不同同网网络络路路由由器器连连接接；可可能需同时接受来自许多不同网络路由器发来的数据。

能需同时接受来自许多不同网络路由器发来的数据。

2/11/20242/11/2024NCEPU-GJNCEPU-GJ第第1010页页6.1路由器基础l接接入入级级路路由由器器主主要要应应用用于于连连接接家家庭庭或或ISP内内的的小小型企业客户群体。

型企业客户群体。

l代表代表cisco1700、2600系列路由器。

系列路由器。

2/11/20242/11/2024NCEPU-GJNCEPU-GJ第第1111页页6.1路由器基础l企企业业级级路路由由器器连连接接许许多多终终端端系系统统，连连接接对对象象较较多多，但但系系统统相相对对简简单单，且且数数据据流流量量较较小小，以以尽尽量量便便宜宜的的方方法法实实现现尽尽可可能能多多的端点互连，且需能够支持不同的服务质量。

的端点互连，且需能够支持不同的服务质量。

l企企业业级级路路由由器器的的重重点点在在于于能能够够提提供供大大量量端端口口且且每每端端口口的的造造价价较较低低，是是否否容容易易配配置置，是是否否支支持持QoS。

，同同时时要要有有效效阻阻止止广广播和组播。

播和组播。

l代表代表cisco3600系列路由器。

系列路由器。

2/11/20242/11/2024NCEPU-GJNCEPU-GJ第第1212页页6.1路由器基础l骨骨干干级级路路由由器器实实现现企企业业级级网网络络互互连连的的关关键键设设备备，它它数数据据吞吞吐吐量量较较大大，非非常常重重要要。

对对骨骨干干级级路路由由器器的的基基本本性性能能要要求求是是高高速速度度和和高高可可靠靠性性。

为为了了获获得得高高可可靠靠性性，网网络络系系统统普普遍遍采采用用诸诸如如热热备备份份、双双电电源源、双双数数据据通通路路等等传传统统冗冗余余技技术术，从从而而使使得得骨骨干干路路由由器器的的可可靠靠性性一般不成问题。

一般不成问题。

l代表代表cisco7600系列路由器。

系列路由器。

2/11/20242/11/2024NCEPU-GJNCEPU-GJ第第1313页页6.1路由器基础l大大型型骨骨干干级级路路由由器器主主要要用用于于骨骨干干及及网网络络，属属于高端路由器。

对价格不敏感。

于高端路由器。

对价格不敏感。

l10G、40Gbps的高端路由器。

的高端路由器。

l代表代表cisco12000系列路由器。

系列路由器。

2/11/20242/11/2024NCEPU-GJNCEPU-GJ第第1414页页6.1.3路由器的基本组件lCPU：

中央处理器；：

中央处理器；l主板：

上面有各种插槽提供扩展功能；主板：

上面有各种插槽提供扩展功能；lRAM（内存）：

存储路由器运行时的各种数据；（内存）：

存储路由器运行时的各种数据；lFlash存储器：

存储操作系统和配置文件等；存储器：

存储操作系统和配置文件等；lROM：

存储引导程序和诊断程序等；：

存储引导程序和诊断程序等；lNVRAM：

思科路由器存放配置文件使用；：

思科路由器存放配置文件使用；l网网络络接接口口：

包包括括以以太太网网RJ45接接口口，以以太太网网SC、LC光口，各种串口（光口，各种串口（Serial）等）等2/11/20242/11/2024NCEPU-GJNCEPU-GJ第第1515页页路由器内部组成路由器内部组成RAMNVRAMFlashROMInterfacesConsoleAuxiliary2/11/20242/11/2024NCEPU-GJNCEPU-GJ第第1616页页RAMl临时存放路由器的配置文件临时存放路由器的配置文件lRAM内容将在关电或重启后消失内容将在关电或重启后消失l存放的内容存放的内容l路由表路由表lARP缓存缓存l快速交换缓存快速交换缓存l报缓存报缓存l报存放队列报存放队列2/11/20242/11/2024NCEPU-GJNCEPU-GJ第第1717页页NVRAMlNon-volatileRAMl存放备份存放备份/启动配置文件启动配置文件l内容在系统关电或重启后仍然存在内容在系统关电或重启后仍然存在2/11/20242/11/2024NCEPU-GJNCEPU-GJ第第1818页页FlashlEEPROM（ElectronicallyErasableProgrammableRead-OnlyMemory）l存存放放CiscoIOS（InternetOperatingSystem）l可可以以在在不不更更换换Flash芯芯片片的的情情况况下下升升级级系系统统软软件件l可以存放多个版本的可以存放多个版本的IOSl关电后保持内容关电后保持内容2/11/20242/11/2024NCEPU-GJNCEPU-GJ第第1919页页ROMll包包含含开开机机自自检检程程序序（POST:

PowerOnSelfTest）ll一段引导程序一段引导程序（加载加载CiscoIOS）ll操作系统级操作系统级软件软件ll备份备份备份备份IOSIOSll安装新的芯片组时需要升级安装新的芯片组时需要升级安装新的芯片组时需要升级安装新的芯片组时需要升级2/11/20242/11/2024NCEPU-GJNCEPU-GJ第第2020页页6.2路由器接口l固固化化接接口口：

固固化化在在网网络络设设备备上上的的接接口口，不不可可更更换换，实用性和扩展性不强。

如：

实用性和扩展性不强。

如：

Cisco2501l模模块块化化接接口口：

可可以以在在现现场场进进行行升升级级以以满满足足当当前前需需求求。

如：

如：

Cisco2600系列。

系列。

2/11/20242/11/2024NCEPU-GJNCEPU-GJ第第2121页页6.2路由器接口l常用接口介绍：

常用接口介绍：

l1ConSole口口用于路由器进行配置用于路由器进行配置l2AUX口口l3AUI口口l4Serial口口l5ASYNC口口l6BRI口口l7RJ-45l8SC接口接口l9LC接口接口l10POS口口2/11/20242/11/2024NCEPU-GJNCEPU-GJ第第2222页页Console端口lConsole端端口口使使用用配配置置专专用用连连线线直直接接连连接接至至计计算算机机的的串串口口，利利用用终终端端仿仿真真程程序序（如如Windows下下的的“超超级级终终端端”）进进行行路路由由器器本本地地配配置置。

路路由由器器的的Console端端口口多多为为RJ-45端口。

端口。

2/11/20242/11/2024NCEPU-GJNCEPU-GJ第第2323页页AUI端口lAUI端口它就是用来与粗同轴电缆连接的接口，它端口它就是用来与粗同轴电缆连接的接口，它是一种是一种“D”型型15针接口，这在令牌环网或总线型针接口，这在令牌环网或总线型网络中是一种比较常见的端口之一。

路由器可通过网络中是一种比较常见的端口之一。

路由器可通过粗同轴电缆收发器实现与粗同轴电缆收发器实现与10Base-5网络的连接。

网络的连接。

但更多的则是借助于外接的收发转发器（但更多的则是借助于外接的收发转发器（AUI-to-RJ-45），实现与），实现与10Base-T以太网络的连接。

当以太网络的连接。

当然，也可借助于其他类型的收发转发器实现与细同然，也可借助于其他类型的收发转发器实现与细同轴电缆（轴电缆（10Base-2）或光缆（）或光缆（10Base-F）的连接。

）的连接。

2/11/20242/11/2024NCEPU-GJNCEPU-GJ第第2424页页AUX端口l当当需需要要通通过过远远程程访访问问的的方方式式实实现现对对路路由由器器的的配置时，就需要采用配置时，就需要采用AUX端口进行了。

端口进行了。

l路路由由器器的的AUX端端口口与与Modem的的连连接接方方式式如如图图所示所示2/11/20242/11/2024NCEPU-GJNCEPU-GJ第第2525页页SERIALl在路由器的广域网连接中，应用最多的端口还要算在路由器的广域网连接中，应用最多的端口还要算“高速同高速同步串口步串口”（SERIAL）了，如图所示。

）了，如图所示。

这种端口主要是用于连接目前应用非常广泛的这种端口主要是用于连接目前应用非常广泛的DDN、帧、帧中继（中继（FrameRelay）、）、X.25、PSTN（模拟电话线路）等（模拟电话线路）等网络连接模式。

在企业网之间有时也通过网络连接模式。

在企业网之间有时也通过DDN或或X.25等广等广域网连接技术进行专线连接。

这种同步端口一般要求速率非域网连接技术进行专线连接。

这种同步端口一般要求速率非常高，因为一般来说通过这种端口所连接的网络的两端都要常高，因为一般来说通过这种端口所连接的网络的两端都要求实时同步。

求实时同步。

2/11/20242/11/2024NCEPU-GJNCEPU-GJ第第2626页页SC端口lSC端端口口也也就就是是我我们们常常说说的的光光纤纤端端口口，它它是是用用于于与与光光纤纤的的连连接接。

光光纤纤端端口口通通常常是是不不直直接接用用光光纤纤连连接接至至工工作作站站，而而是是通通过过光光纤纤连连接接到到快快速速以以太太网网或或千千兆兆以以太太网网等等具具有有光光纤纤端端口口的的交交换换机机。

这这种种端端口口一一般般在在高高档档路路由由器器才才具具有有，都以都以“100bFX”标注，如图所示。

标注，如图所示。

2/11/20242/11/2024NCEPU-GJNCEPU-GJ第第2727页页RJ-45端口l利利用用RJ-45端端口口也也可可以以建建立立广广域域网网与与局局域域网网VLAN（虚虚拟拟局局域域网网）之之间间，以以及及与与远远程程网网络络或或Internet的的连连接接。

如如果果使使用用路路由由器器为为不不同同VLAN提提供供路路由由时时，可可以以直直接接利利用用双双绞绞线线连连接接至至不不同同的的VLAN端端口口。

但但要要注注意意这这里里的的RJ-45端端口口所所连连接接的的网网络络一一般般就就不不太太可可有有是是10Base-T这这种种了了，一一般般都都是是100Mbps快快速速以以太太网网以以上上。

如如果果必必须须通通过过光光纤纤连连接接至至远远程程网网络络，或或连连接接的的是是其其他他类类型型的的端端口口时时，则则需需要要借借助助于于收收发发转转发发器器才才能能实实现现彼彼此此之之间间的的连连接接。

如如图图所所示示为为快快速速以太网（以太网（FastEthernet）端口。

）端口。

2/11/20242/11/2024NCEPU-GJNCEPU-GJ第第2828页页BRI端口lCisco路路由由器器的的ISDNBRI模模块块一一般般可可分分为为两两类类，一一是是ISDNBRIS/T模模块块，二二是是ISDNBRIU模模块块，前前者者必必须须ISDN的的NT1终终端端设设备备一一起起才才能能实实现现与与Internet的的连连接接，因因为为S/T端端口口只只能能接接数数字字电电话话设设备备，不不适适用用当当前前现现状状，但但通通过过NT1后后就就可可连连接接现现有有的的模模拟拟电电话话设设备备了了，连连接接图图如如图图19所所示示。

而而后后者者由由于于内内置置有有NT1模模块块，我我们们称称之之为为“NT1+”终终端端设设备备，它它的的“U”端端口口可可以以直直接接连连接接模模拟拟电电话话外外线线，因因此此，无无需需再再外外接接ISDNNT1，可以直接连接至电话线墙板插座，如图所示。

，可以直接连接至电话线墙板插座，如图所示。

2/11/20242/11/2024NCEPU-GJNCEPU-GJ第第2929页页路由器启动过程2/11/20242/11/2024NCEPU-GJNCEPU-GJ第第3030页页内部配置内部配置l复习复习“路由器基础路由器基础”RAMNVRAMFlashROMInterfacesConsoleAuxiliary2/11/20242/11/2024NCEPU-GJNCEPU-GJ第第3131页页RAMNVRAMFlashROMInterfacesConsoleAuxiliary当路由器启动时，下列内容将加载到当路由器启动时，下列内容将加载到当路由器启动时，下列内容将加载到当路由器启动时，下列内容将加载到RAMRAM的工作的工作的工作的工作区（区（区（区（WorkingStorageWorkingStorage）RAMRAMCommandExecutiveInternetworkOperatingSystem（IOS）ProgramsActiveConfigFileTablesBuffers2/11/20242/11/2024NCEPU-GJNCEPU-GJ第第3232页页程序部分包括整个系统的引导程序程序部分包括整个系统的引导程序测试设备测试设备（POST）（POST）定位定位IOSIOSRAMProgramsRAM2/11/20242/11/2024NCEPU-GJNCEPU-GJ第第3333页页RAMRAMInternetworkOperatingSystem（IOS）Programs当引导程序定位了当引导程序定位了当引导程序定位了当引导程序定位了IOSIOS后，将加载后，将加载后，将加载后，将加载IOSIOS到到到到RAMRAM中中中中2/11/20242/11/2024NCEPU-GJNCEPU-GJ第第3434页页RAMRAMCommandExecutiveInternetworkOperatingSystem（IOS）Programs命令执行部分（命令执行部分（命令执行部分（命令执行部分（CommandEXECCommandEXEC）是）是）是）是IOSIOS的一部分。

的一部分。

的一部分。

的一部分。

这部分程序将用户输入的命令翻译成这部分程序将用户输入的命令翻译成这部分程序将用户输入的命令翻译成这部分程序将用户输入的命令翻译成IOSIOS能够理解的机器能够理解的机器能够理解的机器能够理解的机器语言。

语言。

语言。

语言。

2/11/20242/11/2024NCEPU-GJNCEPU-GJ第第3535页页RAMRAMCommandExecutiveInternetworkOperatingSystem（IOS）ProgramsActiveConfigFile当当当当IOSIOS初始化完成后，它将寻找合法的配置文件初始化完成后，它将寻找合法的配置文件初始化完成后，它将寻找合法的配置文件初始化完成后，它将寻找合法的配置文件（通常在通常在通常在通常在NVRAMNVRAM中中中中）并加载它。

这个文件中存放了路由器的配置并加载它。

这个文件中存放了路由器的配置并加载它。

这个文件中存放了路由器的配置并加载它。

这个文件中存放了路由器的配置参数参数参数参数2/11/20242/11/2024NCEPU-GJNCEPU-GJ第第3636页页RAMRAMCommandExecutiveInternetworkOperatingSystem（IOS）ProgramsActiveConfigFileTables表从配置文件中加载，包括：

表从配置文件中加载，包括：

表从配置文件中加载，包括：

表从配置文件中加载，包括：

ARPARP表表表表路由表路由表路由表路由表2/11/20242/11/2024NCEPU-GJNCEPU-GJ第第3737页页RAMRAMCommandExecutiveInternetworkOperatingSystem（IOS）ProgramsActiveConfigFileTablesBuffers最后，所有剩余内存用于存放到达和转发的数据报的缓存最后，所有剩余内存用于存放到达和转发的数据报的缓存最后，所有剩余内存用于存放到达和转发的数据报的缓存最后，所有剩余内存用于存放到达和转发的数据报的缓存区区区区2/11/20242/11/2024NCEPU-GJNCEPU-GJ第第3838页页6.3路由器配置方法l主要以主要以Cisco的路由器为例进行学习。

的路由器为例进行学习。

l主要自学主要自学+实验实验