路由和数据包转发介绍.ppt

路由和数据报的转发 RoutingProtocolsandConcepts Chapter1 目标 了解路由器是带操作系统的计算机 而且还有专为路由器处理而设计的硬件尝试配置设备及应用地址 了解路由表结构 了解路由器如何决定路径和数据报的交换 索引 1 1路由器内部构造1 2CLI配置和编址1 3建立路由表1 4路径的确定与交换功能1 5路由器配置实验 1 1路由器内部构造 1 1 1路由器是计算机 路由器的基本组件 CPURAM 内存 ROM操作系统路由器是网络组成的核心 路由器通常用于两种连接 WAN连接 连接到ISP LAN连接 RAM是随机存取存储器 它的特点是易挥发性 即掉电失忆 ROM通常指固化存储器 一次写入 反复读取 它的特点与RAM相反 ROM又分一次性固化 光擦除和电擦除重写两种类型 RAM在断电后不能储存数据 就是说RAM断电后数据就没了 RAM存数据必须要通电ROM在断电后可以储存数据 一般硬盘 U盘都属于ROM类型 内存条是RAM 1 1 1路由器是计算机 路由器检查数据报的目的IP地址 有助于确定最佳路径 1 1 2路由器的CPU和存储器 路由器的组成及功能CPU 执行操作系统的指令随机访问存储器 RAM RAM中内容断电丢失运行操作系统 运行配置文件 IP路由表 ARP缓存 数据包缓存区 只读存储器 ROM 保存开机自检软件 存储路由器的启动引导程序bootstrap指令基本的自检软件迷你版IOS 非易失RAM NVRAM 存储启动配置 这包括IP地址 路由协议 主机名闪存 运行操作系统 CiscoIOS Interfaces 拥有多种物理接口用于连接网络 接口类型举例 1 1 3路由器启动步骤 路由器启动的主要步骤检测路由器硬件Power OnSelfTest POST 执行引导装入程序定位加载CiscoIOS软件 定位IOS 加载IOS定位加载启动配置文件或进入配置模式 启动程序搜寻配置文件 1 1 5路由器接口 路由器管理接口 Console口Auxiliary口路由器物理接口使得路由器接受或发送数据包每个接口连接到一个独立的网络路由器外部由各种插孔和插座组成接口类型 以太网 快速以太网 wan接口 1 1 5路由器接口 两组主要的路由器接口局域网接口 被用来连接局域网拥有二层mac地址可被分配三层IP地址通常由RJ 45接口组成 广域网接口用于连接外部网络 依靠广域网技术 使用三层地址 1 1 6路由器和网络层 路由器和网络层路由器借助目的IP地址转发数据包路由表决定数据包的路径 确定最佳路径包被封装成帧帧通过媒介以比特流的形式排列 1 1 6路由器和网络层 RoutersOperateatLayers路由器接收一串编码比特流比特流被解码后传至二层路由器解压缩数据帧保留数据包传至第三层 在这层检测目的IP地址决定路由路径数据包被压缩封装送至出口 1 2CLI的配置和编址 1 2 1执行最基本的编址方案 在设计新网络或规划现有网络时 请将网络记录下来 至少要绘制一幅指示物理连接的拓扑图 以及一张列出以下信息的地址表 设备名称接口使用规划IP地址和子网掩码设备的默认网关地址 例如PC机 路由器配置模式 R1 用户模式R1 enableR1 特权执行模式R1 configterminalR1 config 全局配置模式 路由器配置模式IOS基本命令 TAB键和 键Router ena Tab Router enableRouter show access listsListaccesslistsarpArptablecdpCDPinformationclockDisplaythesystemclockcontrollersInterfacecontrollersstatus 1 2 2基本的路由器配置 基本的路由器配置p17classcisco 1 2 2基本的路由器配置 执行基本的编址方案 1 2 2基本的路由器配置 检验基本的路由配置 使用showrunning config命令 存储路由器基本配置copyrunning configstartup config 其他检验路由器的命令 Showrunning config 显示当前随机访问存储器中的配置Showstartup config 显示NVRAM中的配置文件ShowIProute 现实路由表Showinterfaces 显示所有接口的配置信息ShowIPintbrief 显示接口的简要信息 1 3建立路由表 1 3 1路由表介绍 路由表存储在RAM中 包含以下信息 直连网络 一个设备连接到另一个路由器接口时会出现远程网络连接 这个网络并非直接连接到某一台路由器网络的详细信息包括源信息 网络地址和子网掩码 下一条路由的IP地址建立路由表的三种途径 直连路由 直接连到路由器上的网络静态路由 管理员手工构建路由表动态路由 路由器之间动态学习到的路由表 1 3 2直连网络 Showiproute用于查看路由表 现实中的路由表 1 3 2直连网络 添加一个直连网络到路由表 直连路由出现在路由表的条件接口应该upup IP地址通过接口分配 现实中的路由 1 3 3静态路由 路由表中的静态路由 包含 网络地址和子网掩码以及路由下一跳IP地址或出接口 在路由表中用S标出 在静态或动态路由被使用之前 路由表中必须包含与远程网络相关的直连路由何时使用静态路由 路由器较少 唯一外连出口 星型拓扑 1 3 3静态路由 现实世界的静态路由 1 3 4动态路由 动态路由协议 向路由表中添加远程网络 探索网络 更新和维护路由表自主网络探索 通过共享路由表信息路由器能探索到新的网络 1 3 4动态路由 维护路由表 动态路由协议用来共享路由信息维护更新自身的路由表IProutingprotocols 常见的路由协议 RIP IGRP EIGRP OSPF 1 3 5路由表原理 路由表的原则 3条法则 每台路由器根据其自身路由表中的信息独立作出决策 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 1 3 5路由表原理 1 2 3 1 4路径的确定和交换功能 1 4 1数据包字段与数据帧字段 IP数据包字段提供关于数据包发送和接受主机的信息对于学习CCNA的同学要掌握以下几个部分 目的IP地址 源IP地址 版本号和生存周期 IP包头长度 优先级和服务类型 数据包长度 1 4 1数据包字段与数据帧字段 MAC子层帧格式MAC帧字段包括 报头 起始定界符 目的MAC地址 源MAC地址 类型 长度 数据和填充体 帧校验序列 1 4 2最佳路径和度量值 Metric是一个数值 用以确定到达目的地的最佳路径Metrics可以是一个简单的变量也可以是有多个变量符合而成路由协议有两种Metric 跳数 带宽 Metric 度量 越小路由越优先 1 4 3等价负载均衡 等价metric是同样的目的地有多条等价路径等价负载均衡解决这个问题 路由器通过多个出口发送数据包 1 4 4确定路径 包转发包括两个功能 找出最佳路径送到外出接口通过以下三个方法之一确定结果 DirectlyConnectedNetwork直接通过本路由器接口转发数据包到主机 RemoteNetwork转发数据包到下一跳路由器 NoRouteDetermined丢弃该数据包并报告差错 1 4 5交换功能 路由器的交换功能把数据包从一个接口转到另一个接口 当数据包到达路由器将做以下处理 剥离二层帧头 根据目的IP地址选出最佳路由 将数据包重新封装成帧 将帧转发出去 一个数据包从一台网络设备到另一台 源和目的IP地址在过程中不会改变 包在路由器之间传输其源和目的2层地址地址将随之变化next 二层地址不一定总是MAC地址 TTL值每经过一跳减1 1 4 5交换功能 Step1 PC1将IP数据包封装成以太网帧 并将其目的MAC地址设为R1FastEthernet0 0接口的MAC地址 1 4 5交换功能 Step2 1 R1发现帧的目的mac地址是自己的mac地址 Step2 2 3 R1剥离以太网帧后检测目的IP地址 1 4 5交换功能 Step2 4 R1在路由表中寻找目的IP地址 1 4 5交换功能 Step2 5 R1查询下一跳IP地址 更新目的地址从新封装成帧 1 4 5交换功能 Step2 6 R3将以太网数据包从接口Fa0 0转发出去 1 4 5交换功能 Step3 1 R2发现帧的目的mac地址是自己的mac地址 Step3 2 3 R2剖离以太网帧头检测目的ip地址 1 4 5交换功能 Step3 4 R2在路由表中寻找目的IP地址 1 4 5交换功能 Step3 4 R2更新目的地址从新封装成帧 1 4 5交换功能 Step3 5 R2将以太网数据包从接口S0 0转发出去 1 4 5交换功能 Step4 1 R3接受PPP帧 Step4 2 3 R3剥离PPP帧检测目的IP地址 1 4 5交换功能 Step4 4 R3在路由表中寻找目的IP地址 1 4 5交换功能 Step4 5 R3的快速以太口直接连接到目的 更新目的地址从新封装成帧 1 4 5交换功能 Step5 IP数据包到达PC2 帧被剥离后继续检测上层协议 1 5路由器配置实验 总结 路由器和计算机通过网络发送数据 路由器组件 硬件 CPU 存储器