路由与路由协议

1、理解路由器的功能和作用；了解路由理解路由器的功能和作用；了解路由器的分类；理解路由的基本过程；理解静器的分类；理解路由的基本过程；理解静态路由和动态路由；理解缺省路由；了解态路由和动态路由；理解缺省路由；了解常用的路由协议。常用的路由协议。第第14章路由与路由协议章路由与路由协议路由器的作用路由器的作用路由的过程路由的过程路由表路由表路由协议路由协议第第14章路由与路由协议章路由与路由协议第第14章路由与路由协议章路由与路由协议 路由器是一种具有多个输入端口和多个输路由器是一种具有多个输入端口和多个输出端口的专用计算机，其任务是转发分组。也出端口的专用计算机，其任务是转发分组。也就是说，将路由

2、器某个输入端口收到的分组，就是说，将路由器某个输入端口收到的分组，按照分组要去的目的地（即目的网络），将该按照分组要去的目的地（即目的网络），将该分组从某个合适的输出端口转发给下一跳路由分组从某个合适的输出端口转发给下一跳路由器。器。14.1 路由器路由器目的站点源站点图14.1 路由器和OSI模型传输层网络层数据链路层物理层网络层数据链路层物理层传输层网络层数据链路层物理层路由器14.1 路由器路由器14.1 路由器路由器图14.2 路由器的实现14.1 路由器路由器14.1.3 路由器的分类路由器的分类14.1 路由器路由器14.1 路由器路由器14.1.5 路由器在网络互连中的作用路由器

3、在网络互连中的作用1. 提供异构网络的互连提供异构网络的互连14.1 路由器路由器1. 提供异构网络的互连提供异构网络的互连图14.4 一个采用路由器互连的网络路由器A路由器B路由器C主机A主机B主机3主机4主机5主机A9主机A8主机6主机B1主机B0F0/1F0/0F0/0S0/0S0/1F0/0T0以太网1以太网2令牌环网14.1 路由器路由器14.1 路由器路由器14.1 路由器路由器14.1 路由器路由器2. 实现网络的逻辑划分实现网络的逻辑划分F0/1192.168.2.1图14.5 一个由路由器互连的网络主机A192.168.1.2主机3192.168.1.4主机4192.168.

4、2.2主机6192.168.2.4F0/0 192.168.2.1网络1：192.168.1.0网络2：192.168.2.0主机A7主机B主机5T0192.168.3.1主机A9主机A8网络3：192.168.3.014.1 路由器路由器14.1 路由器路由器 3. 实现实现VLAN之间的通信之间的通信图14.6 路由器用于实现不同VLAN之间的通信路由器电子工程系汽车系教务处1 9 2 . 1 6 8 . 1 . 0 1 9 2 . 1 6 8 . 2 . 0 192.168.3.014.1 路由器路由器14.1 路由器路由器14.2.1 14.2.1 被路由协议和路由选择协议被路由协议和

5、路由选择协议被路由协议被路由协议 路由选择协议路由选择协议网络层协议的运行网络层协议的运行 多协议路由多协议路由 路由选择表路由选择表14.2 路由选择路由选择1.被路由协议被路由协议14.2 路由选择路由选择2. 路由选择协议路由选择协议14.2 路由选择路由选择2. 路由选择协议路由选择协议14.2 路由选择路由选择2. 路由选择协议路由选择协议14.2 路由选择路由选择距离矢量路由选择 链路状态路由选择 从网络邻居的角度观察网络拓扑结构 得到整个网络的拓扑结构图 路由器转换时增加距离矢量 计算出通往其他路由器的最短路径 频繁、周期地更新；慢速收敛 由事件触发来更新；快速收敛 把整个路由表

6、发送到相邻路由器 只把链路状态路由选择的更新传送到其他路由器上 图14.7 网络层协议的运行过程XABCY应用层表示层会话层传输层网络层数据链路层物理层网络层数据链路层物理层网络层数据链路层物理层网络层数据链路层物理层应用层表示层会话层传输层网络层数据链路层物理层XYABC14.2 路由选择路由选择14.2 路由选择路由选择图图14.9 连接在同一台路由器上的两个网段连接在同一台路由器上的两个网段主机主机AIP：192.168.1.2MAC：0000.0C11.1111路由器路由器f0/0接口接口IP：192.168.1.1MAC： 0000.0C22.2222Y主机主机BIP：192.168

7、.2.2MAC：0000.0C44.4444数据包数据包a路由器路由器f0/1接口接口IP：192.168.2.1MAC： 0000.0C33.3333路由器路由器A14.2.2 14.2.2 路由的基本过程路由的基本过程14.2 路由选择路由选择14.3 动态路由和静态路由动态路由和静态路由路由进程确定路径的方法有两种：路由进程确定路径的方法有两种： 14.3 动态路由和静态路由动态路由和静态路由 缺省路由缺省路由 在在Cisco路由器上可以配置三种路由路由器上可以配置三种路由:14.3 动态路由和静态路由动态路由和静态路由在全局配置模式下，建立静态路由的命令格式为：router（confi

8、g）#ipip router router prefix mask address | interface distance tagtag tag permanentPrefix：所要到达的目的网络。mask ：子网掩码。address ：下一跳的IP地址，即相邻路由器的端口地址。interface ：本地网络接口。distance ：管理距离（可选）。tag ： tag值（可选）。permanent ：指定此路由即使该端口关掉也不被移掉。14.3. 1静态路由静态路由14.3 动态路由和静态路由动态路由和静态路由要想使每台路由器对到每个可能目的地的路由都进行维护是不可行的，所以路由器可以保存

9、一条缺省路由，或者叫最后的可用路由。当路由器不能用路由表中的一个更具体条目来匹配一个目的网络时，它就将使用缺省路由，即“最后的可用路由”。 14.3. 2缺省路由缺省路由14.3 动态路由和静态路由动态路由和静态路由动态路由的成功依赖于路由器的两个基本功能：维护路由选择表。以路由更新的形式将信息及时地发布给其它路由器。动态路由依靠一个路由选择协议和其他路由器共享信息。一个路由选择协议定义了一系列规则，当路由器和邻居路由器通信时就使用这些规则。 14.3. 3动态路由动态路由14.3 动态路由和静态路由动态路由和静态路由3. 3. 动态路由协议基础：动态路由协议基础：自治域系统自治域系统路由协议

10、的分类（有类和无类）路由协议的分类（有类和无类）邻居关系邻居关系网络路径的度量网络路径的度量收敛时间收敛时间14.3. 3动态路由动态路由14.3 动态路由和静态路由动态路由和静态路由 （1）自治域系统）自治域系统 自治域系统是指处在一个统一管理的域下的一组网自治域系统是指处在一个统一管理的域下的一组网络的集合。一般情况下，从协议的方面来看，可以把络的集合。一般情况下，从协议的方面来看，可以把运行同一种路由协议的网络看做是一个自治域系统；运行同一种路由协议的网络看做是一个自治域系统；从地理区划方面来看，一个电信运营商或者具有大规从地理区划方面来看，一个电信运营商或者具有大规模网络的企业可以被分

11、配一个或多个自治域系统。模网络的企业可以被分配一个或多个自治域系统。 动态路由协议动态路由协议内部网关协议（内部网关协议（IGPIGP）外部网关协议（外部网关协议（EGPEGP）主要用于多个自治域之间的路由选择BGP和BGP-4自治域内部采用的路由选择协议自治域内部采用的路由选择协议RIPRIP、IGRPIGRP、EIGRPEIGRP、OSPFOSPF14.3 动态路由和静态路由动态路由和静态路由路由协议路由协议有类（有类（Classful）的路由协议）的路由协议无类（无类（Classless）的路由协议）的路由协议支持可变长度的子网掩码，能够从邻居那里学到子网，所有关于子网的路由在被学到时都

12、不用被变成子网的主类网，而以子网的形式直接进入路由表。不支持可变长度的子网掩码，不能从邻居那不支持可变长度的子网掩码，不能从邻居那里学到子网，所有关于子网的路由在被学到里学到子网，所有关于子网的路由在被学到时都会自动变成子网的主类网时都会自动变成子网的主类网14.3 动态路由和静态路由动态路由和静态路由路由器A图14.14 路由器邻居关系路由器B192.168.1.0网段192.168.3.0网段192.168.2.0网段HelloHello形成邻居关系我知道192.168.1.0网段我知道192.168.3.0网段14.3 动态路由和静态路由动态路由和静态路由14.3 动态路由和静态路由动态

13、路由和静态路由 （4）网络路径的度量）网络路径的度量 所谓度量值（度量值 value），就是路由器根据自己的路由算法计算出来的一条路径的优先级。当有多条路径到达同一个目的地时，度量值最小的路径是最佳的路径，应该进入路由表。 路由器中最常用的度量值包括： 带宽（bandwidth） 延迟（delay） 负载（load） 可靠性（reliability） 跳数（hop count） 滴答数（ticks） 开销（cost）14.3 动态路由和静态路由动态路由和静态路由（5 5）收敛时间）收敛时间路由选择算法对动态路由选择来说是基础。只要因为网络升级、重新配置或故障而改变，网络信息库就必须随之改变。信

14、息需要以精确的、一致的观点反映新的拓扑结构。这个精确的、一致的观点就称为收敛（convergence）。当一个互联网中的所有路由器都运行着相同的信息时，就称为该网络已收敛。快速收敛是网络希望具有的特征，因为它可以尽量避免路由器利用过时的信息作出错误的或无效的路由判断。 14.3 动态路由和静态路由动态路由和静态路由4. 4. 配置路由器使用路由选择协议配置路由器使用路由选择协议（1 1） RouterRouter命令启动一个路由选择进程。语法如下：命令启动一个路由选择进程。语法如下：RouterRouter（configconfig）# #router router protocol opti

15、ons protocol options其中：其中：protocolprotocol：可以是：可以是RIPRIP、IGRPIGRP、EIGRPEIGRP或或OSPFOSPF等。等。OptionsOptions：表示自治域系统号，例如：表示自治域系统号，例如IGRPIGRP和和EIGRPEIGRP协议中所协议中所使用的。使用的。（2 2） NetworkNetwork命令是必需的。命令是必需的。NetworkNetwork命令的语法如下：命令的语法如下：RouterRouter（config-rputerconfig-rputer）# #network network network-numbe

16、rnetwork-number其中：其中：network-numbernetwork-number是直连网络的是直连网络的IPIP网络地址。网络地址。14.4 路由选择协议路由选择协议 路由信息协议路由信息协议(Routing Information Protocol(Routing Information Protocol，简称简称RIP)RIP)是应用较早、使用较普遍的内部网关协议，是应用较早、使用较普遍的内部网关协议，适用于由同一个网络管理员管理的网络内的路由选择，适用于由同一个网络管理员管理的网络内的路由选择，是典型的距离向量是典型的距离向量(distance-vector)(dist

17、ance-vector)协议。协议。RIPRIP采用采用距离向量算法，即路由器根据跳数作为度量标准来确距离向量算法，即路由器根据跳数作为度量标准来确定到给定目的地的最佳路由。定到给定目的地的最佳路由。14.4.1路由选择信息协议路由选择信息协议14.4 路由选择协议路由选择协议 RIPRIP协议配置协议配置 ：（1 1）启动）启动RIPRIP路由路由 （2 2） 配置参与配置参与RIPRIP路由的子网路由的子网 （3 3）（可选）指定）（可选）指定RIPRIP发送单播更新发送单播更新（4 4）（可选）配置）（可选）配置RIPRIP的版本的版本（5 5）（可选）配置端口不发送）（可选）配置端口不

18、发送RIPRIP更新更新（6 6）（可选）调整路由选择协议计时器）（可选）调整路由选择协议计时器14.4. 1路由选择信息协议路由选择信息协议14.4 路由选择协议路由选择协议相关调试命令相关调试命令 ：RouterRouter（configconfig）#show ip#show ip protocols protocols RouterRouter（configconfig）#show ip#show ip router router RouterRouter（configconfig）#show ip#show ip rip database rip database RouterRou

19、ter（configconfig）#debug ip#debug ip rip rip 14.4. 1路由选择信息协议路由选择信息协议14.4 路由选择协议路由选择协议IGRPIGRP是一种距离向量型的内部网关协议（是一种距离向量型的内部网关协议（IGPIGP）。距）。距离向量路由协议要求每个路由器以规则的时间间隔向离向量路由协议要求每个路由器以规则的时间间隔向其相邻的路由器发送其路由表的全部或部分。随着路其相邻的路由器发送其路由表的全部或部分。随着路由信息在网络上扩散，路由器就可以计算到所有结点由信息在网络上扩散，路由器就可以计算到所有结点的距离。的距离。 14.4.2 IGRP协议协议14

20、.4 路由选择协议路由选择协议EIGRPEIGRP是一个平衡混合型路由协议（是一个平衡混合型路由协议（CiscoCisco公司创造的公司创造的术语），既有传统的距离矢量协议的特点（路由信息术语），既有传统的距离矢量协议的特点（路由信息依靠邻居路由器通告，遵守路由水平分割和毒性逆转依靠邻居路由器通告，遵守路由水平分割和毒性逆转规则，路由自动归纳，配置简单。又有传统的链路状规则，路由自动归纳，配置简单。又有传统的链路状态路由协议的特点（没有路由跳数的限制，当路由信态路由协议的特点（没有路由跳数的限制，当路由信息发生变化时，采用增量更新的方式，保留对所有可息发生变化时，采用增量更新的方式，保留对所有

21、可能路由（网络的拓扑结构）的了解、支持变长子网掩能路由（网络的拓扑结构）的了解、支持变长子网掩码、路由手动归纳。）。码、路由手动归纳。）。14.4.3 EIGRP协议协议14.4 路由选择协议路由选择协议在在EIGRPEIGRP中，有五种类型的数据包：中，有五种类型的数据包： HELLOHELLO包包 更新包（更新包（updateupdate） 查询包（查询包（queryquery） 答复包（答复包（replyreply） 确认包（确认包（ACKACK） 14.4.3 EIGRP协议协议14.4 路由选择协议路由选择协议EIGRPEIGRP路由协议维护以下三个表路由协议维护以下三个表 （1 1

22、）邻居表）邻居表 （2 2）拓扑表）拓扑表 （3 3）路由表）路由表14.4.3 EIGRP协议协议14.4 路由选择协议路由选择协议 开放最短路径优先（开放最短路径优先（Open Shortest Path FirstOpen Shortest Path First，OSPFOSPF）是一种基于开放标准的典型的链路状态路由选）是一种基于开放标准的典型的链路状态路由选择协议。采用择协议。采用OSPFOSPF的路由器彼此交换并保存整个网络的路由器彼此交换并保存整个网络的链路信息，从而掌握全网的拓扑结构，独立计算路的链路信息，从而掌握全网的拓扑结构，独立计算路由。由。14.4.4 OSPF协议协议

23、14.4 路由选择协议路由选择协议 EGP EGP由以下三个独立的过程组成：由以下三个独立的过程组成：邻机探测过程：用以定义两个相邻网关决定是否同意邻机探测过程：用以定义两个相邻网关决定是否同意变成邻机。变成邻机。邻机可达性过程：用以监视邻机之间的链路。邻机可达性过程：用以监视邻机之间的链路。网络可达性过程：网络可达性处理。网络可达性过程：网络可达性处理。14.4.5 14.4.5 外部网关路由协议外部网关路由协议EGPEGP14.4 路由选择协议路由选择协议BGPBGP是一种在是一种在TCPTCPIPIP网络中完成域间路由计算的协议，网络中完成域间路由计算的协议，它是一种外部网关协议。这也意

24、味着它是在多个它是一种外部网关协议。这也意味着它是在多个ASAS域域内或是域间对分组传输的路由进行选择和域间路由信内或是域间对分组传输的路由进行选择和域间路由信息交换的协议。作为一种标准的外部网关协议，息交换的协议。作为一种标准的外部网关协议，BGPBGP设计之初就是为解决大型互连网的路由选择问题的，设计之初就是为解决大型互连网的路由选择问题的，应用结果证明应用结果证明BGPBGP较较EGPEGP更具有优良的扩展性和更高的更具有优良的扩展性和更高的效能。效能。 14.4.6 边界网关路由协议边界网关路由协议BGP14.5 任务任务1：路由器的配置：路由器的配置 1. 1. 通过控制台端口直接访问路由器通过控制台端口直接访问路由器 大多数Cisco设备都使用逆转（rollover）电缆来连接到路由器的控制台端口。该电缆的另一端与一个RJ45-to-DB9或RJ45-to-DB