路由器基本原理及配置

1、主讲主讲: : 杨丽莎杨丽莎 2013.2013.7 7路由器基本原理及配置路由器基本组成路由器基本组成 路由器就是一路由器就是一台计算机，包括硬台计算机，包括硬件和操作系统件和操作系统（IOS）。）。硬件包含：硬件包含： CPU ROM RAM(内存内存) 闪存（闪存（Flash） NVRAM路由器基本组成路由器基本组成CPU：负责路由器的配置管理以及数据包的转发处理工作，如维护路由和桥接所需的各种表格以及路由决定等。路由器处理数据包的速度在很大程度上取决于CPU的处理速度。ROM:一般开机时按CTRL+BREAK便可进入，相当于PC的BIOS，路由器运行时首先要运行ROM中的程序，该程序主

2、要进行加电自检，对路由器的硬件进行检测，其次含引导程序及IOS的一个最小子集。Flash:一种可擦写、可编程的ROM，它是存储CISCO IOS软件的地方，可以通过写入新版本的IOS对路由器进行软件升级，相当于计算机中的硬盘。第三种是NVRAM:主要目的是保存路由器的配置文件。第四种是DRAM：动态内存，是程序运行的场地，相当于计算机的RAM。DRAM中主要包含路由表、ARP缓存、数据包缓存等，以及正在执行的路由器配置文件。当路由器关机时，里面的内容会全部丢失。 路由器有自己的操作系统，cisco路由器采用的操作系统软件为IOS（Internetwork Operating System）。与

3、计算机上的操作系统一样，Cisco IOS会管理路由器的硬件和软件资源，包括存储器分配、进程、安全性和文件系统。Cisco IOS属于多任务操作系统，继承了路由、交换、Internet及电信等功能。虽然许多路由器中的Cisco IOS看似相同，但实际上是不同类型的IOS映像。通常，IOS内部的功能越多，IOS映像就越多。路由器基本组成路由器基本组成路由器启动顺序路由器启动顺序 加电自检（Power on self test (POST)） 装载引导程序（Load and run bootstrap code） 查找IOS（Find the IOS software） 装载IOS（ Load t

4、he IOS software） 查找配置文件（Find the configuration） 装载配置文件（Load the configuration） 运行（Run）路由器启动顺序路由器启动顺序RAMROMBootstrap装载启动程序装载启动程序Load BootstrapTFTP ServerFlashROMCiscoInternetworkOperatingSystem装载装载IOS Locate and LoadOperating SystemConsoleTFTP ServerNVRAMConfigurationFile装载配置文件或装载配置文件或进入进入Setup模式模式Lo

5、cate and LoadConfiguration File or Enter Setup ModePOST执行执行POSTROM路由器配置方式路由器配置方式 控制台方式（通过Console口） AUX口接MODEM方式 远程登录（Telnet）方式 网管工作站方式 TFTP服务器方式 路由器WAN接口 路由器不仅能实现局域网之间连接，更重要的应用还是在于局域网与广域网、广域网与广域网之间的相互连接。路由器与广域网连接的接口称之为广域网接口（WAN接口）。路由器中常见的广域网接口有以下几种。 （1）RJ-45端口（2）AUI端口（3）高速同步串口（4）异步串口（5）ISDN BRI端口 路由

6、器WAN接口（1）RJ-45端口（2）高速同步串口 在路由器的广域网连接中，应用最多的端口还要算高速同步串口（SERIAL）了，这种端口主要是用于连接目前应用非常广泛的DDN、帧中继（Frame Relay）、X.25、PSTN（模拟电话线路）等网络连接模式。在企业网之间有时也通过DDN或X.25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。DTE：带有连接广域网：带有连接广域网线路端口的用户端设备线路端口的用户端设备DCE：广域网提供：广域网提供商的末端通信设备商的末端通信设备 DTE和DCEModemDCEDTERo

7、uter路由器WAN接口如果直接与服务提供商或执行信号时钟控制的设备相连接，如果直接与服务提供商或执行信号时钟控制的设备相连接，则路由器是则路由器是DTE。如果在测试环境中执行背对背路由器方案，则其中一台路由如果在测试环境中执行背对背路由器方案，则其中一台路由器是器是DTE，另一台路由器是，另一台路由器是DCE。WAN接口配置 串口配置Router(config)#int serial0/0Router(config-if)#ip add ip ip_subnet_maskRouter(config-if)#clock rate 128000/DCE的Router需要配置时钟频率。一般实际情况

8、下，这个不需要自己配置，因为DCE设备都在运营商那。Router(config-if)#no shutrouter#show controllers serial 0CISCO路由器的几种特殊接口配置1.Loopback接口虚拟接口，永远呈激活状态主要用于以下几种情况： 作为一台路由器的管理地址 作为动态路由协议OSPF、BGP的Router-ID 作为动态路由协议BGP建立TCP连接的源地址配置命令：Router(config)#interface lookback0CISCO路由器的几种特殊接口配置2.Null 接口虚拟接口，可路由通信，但会把所有到达它的数据包丢弃用于避免路由环路的出现系

9、统自动创建一个null0接口 ，null接口永远处于up状态null接口配置举例 由于任何到达null接口的报文都会被丢弃，可以将需要过滤掉的报文直接发送到null0接口，而不必配置访问控制列表。 例如：使用静态路由配置命令ip route null 0将丢弃所有去往网段的报文。CISCO路由器的几种特殊接口配置3.子接口 子接口是一个物理接口的逻辑表现形式，物理接口称为父接口。一个父接口可以配置多个子接口。 子接口共享物理接口的物理层参数，但数据链路层和网络层的参数可以各自配置。配置命令：Router(config)#in

10、terface fast0/1.1路由器的工作原理 路由器从输入接口接收路由器从输入接口接收IP IP 后，分析与修改数据包头，使用后，分析与修改数据包头，使用路由表查找输出端口，把数据交换到输出线路上。数据转路由表查找输出端口，把数据交换到输出线路上。数据转发的主要流程包括数据输入、包头分析、数据存储、包头发的主要流程包括数据输入、包头分析、数据存储、包头修改和数据输出。修改和数据输出。广域网1.广域网基本概念 使用网络提供商和电信公司所提供的传输设施传输数据广州办事处广州办事处北京总公司北京总公司网管工作站网管工作站分组交换网分组交换网Internet广域网2.广域网连接方式 专线连接 交

11、换式连接 电路交换连接 分组交换连接 专线连接（点对点或租用线路） 点到点专用连接 提供了一条独享的、预先建立好了的广域网络通信通道 通道是永久的和固定的 费用昂贵专线连接PPP、HDLC 电路交换连接 根据需要进行连接 每一次通信会话期间都要建立、保持，然后拆除 在电信运营商网络中建立起来的专用物理电路电路交换连接电路交换网络电路交换网络ModemModemModem例如电话网络例如电话网络就是电路交换就是电路交换网络网络PPP 、ISDN 分组交换连接 将传输的数据分组 多个网络设备共享实际的物理线路 使用虚电路/虚通道（Virtual Channel）传输分组交换连接分组交换机分组交换机

12、IP网络就是分组网络就是分组交换网络交换网络X.25、帧中继、帧中继、ATM广域网3.虚带路 虚电路像一条专用电路 永久虚电路（PVC）和交换虚电路（SVC）分组交换机分组交换机虚电路虚电路预先定义好的虚电路，预先定义好的虚电路，不管是否传输数据，这不管是否传输数据，这条虚电路都存在并开通条虚电路都存在并开通被通信数据激活，临时被通信数据激活，临时建立的虚链路，当数据建立的虚链路，当数据传输完成，链路拆除传输完成，链路拆除广域网4.广域网封装协议 HDLC PPP 帧中继Frame Relay ATM HDLC协议 High-Level Data Link Control，高级数据链路控制 C

13、isco路由器默认的封装，是面向位的控制协议 PPP协议 Point to Point Protocol，点对点协议 面向字符的控制协议 支持IP地址协商 支持用户验证广域网封装协议典型广域网拓朴结构PSTN分组交分组交换网络换网络网络中心网络中心分支机构分支机构家庭办公家庭办公分支机构分支机构广域网协议配置HDLC协议封装 Router(config-if)#interface serial0/0 Router(config-if)#encapsulation hdlc HDLC是CISCO设备在同步串行线路上的默认封装方法。PPP协议封装 Router(config-if)#interfa

14、ce serial0/0 Router(config-if)#encapsulation ppp路由概述 1 路由选择 路由是指导路由是指导IPIP报文发送的路径信息，包含两个动作：选择最佳路径和数报文发送的路径信息，包含两个动作：选择最佳路径和数据转发。据转发。 IPIP网络中的路由选择是由路由设备完成的。路由器通过执行一定的路由网络中的路由选择是由路由设备完成的。路由器通过执行一定的路由协议，形成路由表，通过这张表为协议，形成路由表，通过这张表为IPIP数据报寻找一条到达目的主机或网络的数据报寻找一条到达目的主机或网络的最佳路由，并转发该数据报，实现路由选择最佳路由，并转发该数据报，实现路

15、由选择。路由器或者其他互联网网络设备上存储的路由器或者其他互联网网络设备上存储的表，该表中存有到达特定网络终端的路径表，该表中存有到达特定网络终端的路径 路由概述 2. 路由表 路由表 路由表的形成 路由协议 直连网络直连网络 静态路由静态路由 动态路由动态路由用于生成路由表的协议，包括距离矢用于生成路由表的协议，包括距离矢量路由协议和链路状态路由协议。量路由协议和链路状态路由协议。路由表信息路由表信息路径路径管理距离管理距离度量值度量值路由表的组成路由表的组成2. 路由表 列出了路由表中出现字列出了路由表中出现字母的含义母的含义 列出了本路由表中有哪列出了本路由表中有哪些路径些路径表示管理距

16、离，用来定表示管理距离，用来定义路由来源的优先级别义路由来源的优先级别表示度量值，是指路由表示度量值，是指路由协议用来分配到达远程网协议用来分配到达远程网络的路由开销的值络的路由开销的值 路由概述 2. 路由表 路由器在查找路由表的过程中遵循最长匹配原路由器在查找路由表的过程中遵循最长匹配原则：掩码越长，越先匹配，即按照以下顺序匹配：则：掩码越长，越先匹配，即按照以下顺序匹配：主机地址（主机路由）主机地址（主机路由）子网子网一组子网一组子网主网号主网号一组主网号（超网）一组主网号（超网）缺省地址缺省地址度量值度量值管理距离管理距离 路由概述 静态路由基本配置 1.静态路由配置命令 静态路由定义

17、了一条到目标网络或子网的路径，由管理员手工输入静态路由定义了一条到目标网络或子网的路径，由管理员手工输入。各参数选项的含义如下：各参数选项的含义如下：ip routeip route：静态路由配置命令：静态路由配置命令networknetwork：目标网络或主机地址：目标网络或主机地址maskmask：目标网络或主机对应的子网掩码：目标网络或主机对应的子网掩码next- hop-addressnext- hop-address：到达目标网络的下一跳：到达目标网络的下一跳IPIP地址，或者地址，或者 interface-idinterface-id：本地出接口：本地出接口distancedist

18、ance：管理距离：管理距离Router(config)# ip route network mask next-hop-next-hop-address | interface-id-iddistance 静态路由基本配置 2.全网静态路由配置方法 静态路由的配置静态路由的配置步骤步骤：步骤步骤1 1 选择一个设备，由进而远地列出它所有的非直连网段；选择一个设备，由进而远地列出它所有的非直连网段；步骤步骤2 2 在该设备上，为每一个非直连网段配置一条静态路由；在该设备上，为每一个非直连网段配置一条静态路由； 步骤步骤3 3 由近而远地选择设备，为每个设备重复上述过程，直至所有由近而远地选择设

19、备，为每个设备重复上述过程，直至所有设备配置完成。设备配置完成。2.全网静态路由配置方法 各路由器上的非直连网段：各路由器上的非直连网段：RARA上上2 2个：个：/24/24、/24/24RBRB上上3 3个：个：/24/24、/30/30和和/24/24RCRC上上3 3个：个：/24/24、/30172.16.1

20、.0/30和和/24/24RARA静态路由配置有静态路由配置有2 2条：条：RA(config)#ip route RA(config)#ip route RA(config) #ip route RA(config) #ip route RBRB静态路由配置有静态路

21、由配置有3 3条：条：RB(config)#ip route RB(config)#ip route RB(config)#ip route 52 RB(config)#ip route 52 RB(config)#ip route RB(config

22、)#ip route 思考：思考：RCRC的静态路由配置的静态路由配置 静态路由基本配置 2.全网静态路由配置方法 RA#show ip route RA#show ip route /30 is subnetted, 2 subnets /30 is subnetted, 2 subnetsC is directly connected, Serial0/0/0C is directly connected, Serial0/0/0C 1

23、 is directly connected, Serial0/0/1C is directly connected, Serial0/0/1C /24 is directly connected, FastEthernet0/0C /24 is directly connected, FastEthernet0/0S /24 1/0 via S /24 1/0 via S /24 1/0 via 172.

24、16.1.6S /24 1/0 via RB#show ip route RB#show ip route /30 is subnetted, 2 subnets /30 is subnetted, 2 subnetsC C is directly connected, Serial0/0/0 is directly connected, Serial0/0/0S 1/0 via S 1/0 via 172

25、.16.1.1S /24 1/0 via S /24 1/0 via C /24 is directly connected, FastEthernet0/0C /24 is directly connected, FastEthernet0/0S /24 1/0 via S /24 1/0 via RC#show ip route RC#show ip route 172.16.0

26、.0/16 is variably subnetted, 2 subnets, 2 masks /16 is variably subnetted, 2 subnets, 2 masksS /24 1/0 via S /24 1/0 via C /30 is directly connected, Serial0/0/0C /30 is directly connected, Serial0/0/0S /24 1/0 via 172.

27、16.1.6S /24 1/0 via S /24 1/0 via S /24 1/0 via C /24 is directly connected, FastEthernet0/0C /24 is directly connected, FastEthernet0/0 静态路由基本配置 3.缺省静态路由 缺省静态路由，是指路由器在路由表中如果找不到缺省静态路由，是指路由器在路由表中如果找不到到达目的网络的具体路由时，最后会采用的路由，也称到达目的网络的具体路由时，最后会采用的路由，也称为默认路由。缺省静态路由会在只有一个出口的网络或为默认路由。缺省静态路由会在只有一个出口的网络或边界路由器上（直连边界路由器上（直连InternetInternet的路由器）中使用。的路由器）中