路由器入门与基本配置-计算机程序师毕业论文(定稿)

毕业设计 论文 毕业设计 论文 题目路由器入门与基本配置 姓名与学号陈佳敏 11311211103 指 导 教 师高强 所在系及专业计算机程序师 广州民航职业技术学院毕业 设计 论文 2 计算机程序师 摘摘要要 新世纪 网络在我们生活中扮演着不可或缺的角色 网络改变了我们的生活 工作和娱 乐方式 而作为网络核心的路由器也随之变得越来越重要 因此我们很有必要去了解一下 这位重要角色 本文通过了 Packet Tracer 软件下的一些模拟实验来增加生动性 首先介绍 了路由器的基本概念和内部构造 对路由器启动过程 基本配置利用了 Packet Tracer 软件 环境中的应用进行了详细讲解 想必大家都知道路由器包含路由表 该表记录了路由器了 解的网络列表 因此 本文还对路由表进行了介绍其中包含其自身接口的网络地址和远程 网络的网络地址并引出直连网络 静态路由协议 动态路由协议的概述 在此基础上简述 了路由表原理以及路由器的基本功能包括其转发 交换和存储功能等 最后着重对静态路 由进行介绍 通过拓扑图来学习静态路由配置 并了解思科的 CDP 发现协议 关键词 路由器路由表静态路由CDP 发现协议 广州民航职业技术学院毕业 设计 论文 计算机程序师 3 Abstract In the new century network plays an indispensable role in our life Internet has changed our life work and entertainment As the network core router also becomes more and more important so it s necessary to find out the important role In this paper through the Packet Tracer software of some simulation experiments to increase vitality first introduces the basic concepts and the internal structure of the router start the process of the router Configuration of a router use of the application ofPacket Tracer software environment has carried on the detailed explanation We all know that the router contains the routing table the table records the router to understand network list so this article right introduced by the table also contains its own the network address of the interface and the network address of the remote network and lead to the directly connected network an overview of static routing protocols dynamic routing protocol Routing tables are briefly discussed on the basis of the principle and the basic function of the router including its forwarding exchange and storage function The last of the static routing through the topology to study the static routing configuration and understand the Cisco CDP discovery protocol Keywords routerrouting tablesstatic routingCDP discovery protocol 目录 摘要 2 Abstract 3 第一章前言 4 Packet Tracer 软件的简介 5 第二章路由器基础 5 广州民航职业技术学院毕业 设计 论文 4 计算机程序师 2 1 路由器的概念 5 2 2 路由器的基本构成部分 6 2 3 路由器启动过程 6 2 4 基本路由器配置 9 2 4 1 路由器配置步骤 9 2 4 2基本路由器配置实验 9 第三章路由表 13 3 1 路由表简介 13 3 1 1 直连路由 13 3 1 2 静态路由 13 3 1 3 动态路由 14 3 2 路由表原理 14 3 3 路由器的基本功能 14 第四章静态路由 16 4 1 思科发现协议 CDP 16 4 2 删除和配置静态路由 19 结论 21 致 谢 语 22 参 考 文 献 23 第一章第一章前言前言 是什么把网络相互连接起来 是路由器 路由器英文名 Router 它是互联网络的枢纽 起初路由技术之所以在问世之初没有被广泛使用主要是因为 80 年代之前的网络结构都非 常简单 路由技术没有用武之地 直到最近十几年 计算机网络用户数量剧增 大规模的 互联网络才逐渐流行起来 为路由技术的发展提供了良好的基础和平台 下面就从路由器 的基本概念和内部构造入手 对路由器的相关技术进行一个较为全面的介绍 广州民航职业技术学院毕业 设计 论文 计算机程序师 5 Packet Tracer 软件的简介 学习思科的道路上 必少不了 Packet Tracer 软件 Packet Tracer 是由 Cisco 公司发布的 一个辅助学习工具 为学习思科网络课程的学员设计 配置 排除网络故障提供了网络模 拟环境用户可以在软件的图形用户界面上直接使用拖曳方法建立网络拓扑 可提供数据包 在网络中行进的详细处理过程 观察网络实时运行情况 它可以实现路由器 交换机 服 务器等设备的高度仿真 为学习网络设计 配置 排除网络故障提供了很好的模拟环境 软件还附带多个已经建立好的演示环境 任务挑战以便让学员在足够的时间下通过实验练 习测试 学员在进行网络设备配置的同时 同步显示完成配置的百分比并评分 方便教师 指导和学生自测 Packet Tracer 的界面如图 1 1 所示 图 1 1 Packet Tracer 界面 第二章第二章路由器基础路由器基础 2 1 路由器的概念 路由器是连接因特网中各局域网 广域网的设备 它会根据信道的情况自动选择和设定 路由 以最佳路径 按前后顺序发送信号的设备 所谓路由就是指通过相互连接的网络把 信息从源地点移动到目标地点的活动 一般来说 在路由过程中 信息至少会经过一个或 多个中间节点 通常 人们会把路由和交换进行对比 这主要是因为在普通用户看来两者 所实现的功能是完全一样的 其实 路由和交换之间的主要区别就是交换发生在 OSI 参考 模型的第二层 即数据链路层 而路由发生在第三层 即网络层 这一区别决定了路由和交 换在移动信息的过程中需要使用不同的控制信息 所以两者实现各自功能的方式是不同的 如图 1 2 广州民航职业技术学院毕业 设计 论文 6 计算机程序师 图 2 1 路由器 2 2 路由器的基本构成部分 CPU 内存 接口 CPU 和其他计算机一样 运行着 10S 的路由器也包含了一个 中央处理器 CPU 不同系列和型号的路由器 CPU 也不尽相同 路由器的处理器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定等等 其中路由器处理数据 包的速度在很大程度上取决于处理器的类型 内存 所有计算机都安装了某些形式的内存 路由器主要采用了四种类型 只读内存 ROM 闪存 随机存取内存 RAM 非易失性 RAM NVRAM 在所有类型的内存中 RAM 是会在路由器启动或供电间隙时丢失其内容的唯一一种内存 接口 所有路由器都有 接口 Interface 在采用 I0S 的路由器中 每个接口都有自己 的名字和编号 一个接口的全名由它的类型标识以及至少一个数字构成 编号自零开始 对那些接口已固定下来的路由器 或采用模块化接口 只有关闭主机才可变动的路由器 在接口的全名中 就只有一个数字 而且根据它们在路由器中物理顺序进行编号 例如 Ethernet0 是第一个以太网接口的名称 而 Serial2 是第三个串口的名称 2 3 路由器启动过程 路由器使用系统进程进行启动 其启动过程 1 POST 检测路由器硬件 2 加载 bootstrap 自举 程序 3 查找思科 IOS 4 加载思科 IOS 5 查找配置文件 6 加载启动配置文件或者进入设置模式 setup mode 广州民航职业技术学院毕业 设计 论文 计算机程序师 7 图 1 3 是使用设置模式的实验拓扑 路由器在第一次启动时会进入设置模式 以便用户 执行基本路由器配置 图中路由器 R2 是网络已有的路由器 我们将清除其上的所有现有 配置 并使用设置模式将它连接到路由器 R1 图 2 2 路由器启动设置模式拓扑 清除 R2 上所有现有配置并重新启动路由器的方式为 在路由器 R2 的 CLI 选项卡下 发出 enable 命令以进入特权执行模式 使用命令 erase startup config 清除所有现有配置 注意在出现的提示中要按回车进行确认 重新启动不带配置的路由器应使用 reload 命 令并确认提示 其过程详见图 1 4 图 2 4 清除配置 重启路由器 广州民航职业技术学院毕业 设计 论文 8 计算机程序师 图 2 5 设置模式下配置路由器 图 2 6 设置模式下配置路由器 图 2 7 设置模式下配置路由器 依次照以上步骤输入设置信息便可完成配置 注意最后一定要接受默认设置将此配置保 存到 nvram 中 完成后若想检查设置结果可输入 show running config 命令来查看新配置 广州民航职业技术学院毕业 设计 论文 计算机程序师 9 2 4 基本路由器配置 2 4 1 路由器配置步骤 1 命名路由器 2 设置口令 3 配置接口 4 配置标语 5 保存路由器更改 6 检验基本配置和路由器操作 基本路由器配置命令语法 图 2 8 路由器配置命令 2 4 2 基本路由器配置实验 实验拓扑图 图 2 9 基本路由配置实验拓扑图 实验简介 广州民航职业技术学院毕业 设计 论文 10 计算机程序 师 图 2 10 基本路由配置实验简介 实验任务 图 2 11 基本路由配置实验任务 完成截图 广州民航职业技术学院毕业 设计 论文 计算机程序师 11 图 2 12 基本路由配置实验过程 图 2 13 基本路由配置实验过程 既然已输入基本配置命令 就必须将 running config 保存到非易失性存储器 即路由器 的 NVRAM 这样路由器在断电或出现意外而重新加载时 才能够以当前配置启动 路由 器配置完成并经过测试后 必须将running config保存到startup config作为永久性配置文件 广州民航职业技术学院毕业 设计 论文 12 计算机程序 师 其命令为 copy running config startup config 实际操作见图 1 14 图 2 14 保存配置信息 校验配置 要校验 R1 是否配置正确 可使用 show 命令 在特权执行模式下 以下 命令可做校验配置 1 show running config 2 show startup config 3 show ip route 4 show interfaces 5 show ip interface brief 广州民航职业技术学院毕业 设计 论文 计算机程序师 13 第三章第三章路由表路由表 3 1 路由表简介 路由表是保存在内存中的数据文件 其中存储了与直接相连网络以及远程网络相关的信 息 路由表包含网络与下一跳的关联信息 这些关联告知路由器 要以最佳方式到达某一 目的地 可以将数据包发送到特点路由器 即在到达最终目的地途中的 下一跳 下一跳 也可以关联到通向最终目的地的外发或送出接口 网络 送出接口关联还可以表示 IP 数据包 的目的的网络地址 这种关联发生在与路由器直接相连的网络 直连网络就是直接连接到路由器某一接口的网络 当路由器接口配置有 IP 地址和子网 掩码时 此接口即成为该相连网络的主机 接口的网络地址和子网掩码以及接口类型和编 号都将直接输入路由表 用于表示直接相连网络 远程网络就是间接连接到路由器的网络 即必须通过将数据包发送到其他路由器才能到 达的网络 要将远程网络添加到路由表中 可以使用动态路由协议 也可以通过配置静态 路由来实现 3 1 1 直连路由 直连路由参加到路由表的前提条件 该路由器接口配置了 IP 地址和子网掩码 并且已经激 活 处于 UP 状态 直连路由是静态路由和动态路由的前提 3 1 2 静态路由 通过配置静态路由或启用动态路由协议 可以将远程网络添加至路由表 1 静态路由在路由表中以代码 S 表示 2 静态路由包括 远程网络的网络地址和子网掩码 以及下一跳路由器或送出接口的 IP 地 址 3 静态路由的适用场合 a 网络中仅包含几台路由器 b 网络仅通过单个 ISP 接入 Internet c 以集中星型拓扑结构配置的大型网络 集中星型拓扑结构由一个中央位置 中心点 和多个分支位置 分散点 组成 其中每个分散点仅有一条到中心点的连接 广州民航职业技术学院毕业 设计 论文 14 计算机程序 师 3 1 3 动态路由 动态路由 使用动态路由协议也可将远程网络添加到路由表中 动态路由协议的功能包括 a 自动网络发现和更新 b 自动维护路由表 IP 路由协议 以下是一些路由 IP 数据包时常用的动态路由协议 RIP 路由信息协议 IGRP 内部网关路由协议 EIGRP 增强型内部网关路由协议 OSPF 开放最短路径优先 IS IS 中间系统到中间系统 BGP 边界网关协议 注 查看路由表的命令 注 查看路由表的命令 R1 show ip route 主机上查看路由表命令 主机上查看路由表命令 C route print 3 2 路由表原理 1 每台路由器根据其自身路由表中的信息独立作出决策 2 一台路由器的路由表中包含某些信息并不表示其它路由器也包含相同的信息 3 有关两个网络之间路径的路由信息并不能提供反向路径 即返回路径 的路由信息 3 3 路由器的基本功能 a 在网际间接收节点发来的数据包 然后根据数据包中的源地址和目的地址 对照自己 缓存中的路由表 把数据包直接转发到目的节点 这主要是路由器的最主要 也是最 基本的路由作用 b 为网际间通信选择最合理的路由 这个功能其实是上述路由功能的一个扩展功能 如果 有几个网络通过各自的路由器连在一起 一个网络中的用户要向另一个网络的用户发 出访问请求的话 路由器就会分析发出请求的源地址和接收请求的目的节点地址中的 网络 ID 号 找出一条最佳的 最经济 最快捷的一条通信路径 c 拆分和包装数据包 这个功能也是路由功能的附属功能 因为有时在数据包转发过程 中 由于网络带宽等因素 数据包过大的话 很容易造成网络堵塞 这时路由器就要 把大的数据包根据对方网络带宽的状况拆分成小的数据包 到了目的网络的路由器后 目的网络的路由器就会再把拆分的数据包装成一个原来大小的数据包 再根据源网络 路由器的转发信息获取目的节点的 MAC 地址 发给本地网络的节点 广州民航职业技术学院毕业 设计 论文 计算机程序师 15 d 不同协议网络之间的连接 目前多数中 高档的路由器往往具有多通信协议支持的功 能 这样就可以起到连接两个不同通信协议网络的作用 如常用 WindowsNT操作平 台所使用的通信协议主要是 TCP IP 协议 但是如果是 NetWare 系统 则所采用的通 信协议主要是 IPX SPX 协议 还有一些特殊协议网段 这些都需要靠支持这些协议的 路由器来连接 e 目前许多路由器都具有防火墙功能 可配置独立 IP 地址的网管型路由器 它能够起 到基本的防火墙功能 也就是它能够屏蔽内部网络的 IP 地址 自由设定 IP 地址 通 信端口过滤 使网络更加安全 其中按照路由器的接口 处理能力 吞吐量 提供的协 议 功能等可以把路由器分成高 中 低多种档次 广州民航职业技术学院毕业 设计 论文 16 计算机程序 师 第四章第四章静态路由静态路由 4 1 思科发现协议 CDP 思科发现协议 CDP 是功能强大的网络监控与故障排除工具 CDP 属于 OSI 第 2 层 协议 工作在思科设备 如路由器和交换机 之间 CDP 消息包含有关设备的信息 如设 备 ID 平台 连接的接口 IOS 版本以及第 3 层地址 因为 CDP 工作在第 2 层 所以 只有直接相连的设备才能交换信息 网络管理员使用 CDP 作为信息收集工具 通过它来收 集与直接相连的思科设备有关的信息 CDP 是思科专有的一款工具 它可以用来了解与直 接相连的思科设备有关的协议与地址概要信息 下面让我们使用 Packet Tracer 软件探索思科发现协议 CDP 的特性 下图为实验拓扑 图 4 1 图 4 1 思科发现协议 CDP 实验拓扑 一 CDP show 命令 路由器会根据从各邻居设备收到的 CDP 消息创建一个与这些设备有关的信息表 CDP 协议收集到的信息可通过 show cdp neighbors 命令来查看 图 4 2 为在路由器 R1 的 CLI 上 发出命令的结果 广州民航职业技术学院毕业 设计 论文 计算机程序师 17 图 4 2 CDP show 命令输出 由上图我们可以看出 对于每个 CDP 邻居 show cdp neighbors 命令将输出以下信息 邻居设备 ID 本地接口 保持时间 以秒为单位 邻居设备功能代码 邻居硬件平台 邻居远程端口 ID 二 禁用和启用 CDP 考虑到安全风险问题 我们也要学会如何禁用和启用 CDP 来确保我们电脑的安全 如果需要在路由器上全局禁用和启用 CDP 使用命令分别为 no cdp run 和 cdp run 如果需要在接口上禁用和启用 CDP 使用命令分别为 no cdp enable 和 cdp enable 注意 以上命令都要进入到全局配置模式才可以进行 广州民航职业技术学院毕业 设计 论文 18 计算机程序 师 图 4 3 在路由器上全局禁用和启用 CDP 图 4 4 在接口上禁用和启用 CDP 广州民航职业技术学院毕业 设计 论文 计算机程序师 19 4 2 删除和配置静态路由 在这一小节中我们采用实验的方式进行学习 图 4 5 为实验拓扑图 图 4 6 为各个设备的接口 IP 地址 子网掩码以及默认网关的信息 图 4 5 删除和配置静态路由实验拓扑 图 4 6 各设备相关信息 任务一 以出站接口静态路由更新网络 步骤 1 删除下一跳静态路由 其方法为 分别在三台路由器上 进入全局配置模式 输入以下命令 R1 config no ip route 172 16 1 0 255 255 255 0 172 16 2 2 R1 config no ip route 192 168 1 0 255 255 255 0 172 16 2 2 R1 config no ip route 192 168 2 0 255 255 255 0 172 16 2 2 R2 config no ip route 172 16 3 0 255 255 255 0 172 16 2 1 R2 config no ip route 192 168 2 0 255 255 255 0 192 168 1 1 R3 config no ip route 172 16 1 0 255 255 255 0 192 168 1 2 R3 config no ip route 172 16 2 0 255 255 255 0 192 168 1 2 广州民航职业技术学院毕业 设计 论文 20 计算机程序 师 R3 config no ip route 172 16 3 0 255 255 255 0 192 168 1 2 步骤 2 配置出站接口静态路由 其方法为 分别在三台路由器上 输入以下命令 R1 config ip route 172 16 1 0 255 255 255 0 s0 0 0 R1 config ip route 192 168 1 0 255 255 255 0 s0 0 0 R1 config ip route 192 168 2 0 255 255 255 0 s0 0 0 R2 config ip route 172 16 3 0 255 255 255 0 s0 0 0 R2 config ip route 192 168 2 0 255 255 255 0 s0 0 1 R3 config ip route 172 16 1 0 255 255 255 0 s0 0 1 R3 config ip route 172 16 2 0 255 255 255 0 s0 0 1 R3 config ip route 172 16 3 0 255 255 255 0 s0 0 1 由于步骤相似 因此只附上 R3 的配置截图 图 4 7 配置结果 查看修改后的配置可输入 show running config 命令查看 查看配置更改后的效果可输入 show ip route 命令查看 广州民航职业技术学院毕业 设计 论文 计算机程序师 21 结结论论 路由器的主要目的在于连接多个网络 并将数据包从一个网络转发到下一个网络 可知 路由器通常有多个接口 并且每个接口都是不同的 IP 网络的成员或主机 路由器中包含路 由表 该表记录了路由器了解的网络列表 路由