[计算机硬件及网络]第2章 交换机与路由器ppt课件

1、2.2 路由器2.2.1 路由器的概念2.2.2 路由器的作用2.2.3 路由器工作原理2.2.4 Cisco简介2.2.1 路由器的概念假如要将两个局域网连起来，中间需要有一个网桥。网桥假如要将两个局域网连起来，中间需要有一个网桥。网桥工作在数据链路层，根据工作在数据链路层，根据MAC地址来转发帧，可以看作一个地址来转发帧，可以看作一个“低层的路由器。路由器是一种连接多个网络或网段的网低层的路由器。路由器是一种连接多个网络或网段的网络设备，它能将不同网络或网段之间的数据信息进展络设备，它能将不同网络或网段之间的数据信息进展“翻译翻译，以使它们可以互相，以使它们可以互相“读懂对方的数据，从而构

2、成一个读懂对方的数据，从而构成一个更大的网络。路由器工作在网络层，根据网络地址如更大的网络。路由器工作在网络层，根据网络地址如IP地址地址进展转发。进展转发。2.2.1 路由器的概念实现局域网的远程连接或连接实现局域网的远程连接或连接Internet，通常使用路由器。，通常使用路由器。与交换机的一样，专用路由器的系统软件是存储在与交换机的一样，专用路由器的系统软件是存储在ROM或或Flash ROM中的，也常称之为路由器的网络操作系统。有的中的，也常称之为路由器的网络操作系统。有的公司如公司如Cisco，其交换机和路由器的网络操作系统软件是根本，其交换机和路由器的网络操作系统软件是根本一样的，

3、并大都使用命令行界面进展人机交互。一样的，并大都使用命令行界面进展人机交互。2.2.2 路由器的作用路由器的作用 连通不同的网络连通不同的网络从过滤网络流量的角度来看，路由器的作用与交换机和网桥非常相似。但是与工作在网络物理层，从物理上划分网段的交换机不同，路由器使用专门的软件协议从逻辑上对整个网络进展划分。路由器总是有多个LAN和WAN端口，每个端口所联的网段是一个独立的网络或子网号。 WAN掩码：2.2.2 路由器的作用路由器的作用 连通不同的网络连通不同的网络路由

4、器能对其互联的两个异构形网络的帧格式进展转换。 F.R主机A主机BTokenRingEthernetrouterArouterB2.2.2 路由器的作用路由器的作用 连通不同的网络连通不同的网络路由器所联网络的播送包被隔离在本网段之内，起到了防火墙作用。根据统计的80/20规律，一个网络应用的80信息是在同一个LAN中交换的，使80的信息不会经路由器转到其它网络上，隔离播送风暴，从面进步了整个网络的带宽。 2.2.2 路由器的作用路由器的作用 选择信息传送的线路选择信息传送的线路 路由器的主要工作就是为经过路由器的每个数据帧寻路由器的主要工作就是为经过路由器的每个数据帧寻找一条最正确传输途径，

5、并将该数据有效地传送到目的站点。找一条最正确传输途径，并将该数据有效地传送到目的站点。由此可见，选择最正确途径的策略即路由算法是路由器的关由此可见，选择最正确途径的策略即路由算法是路由器的关键所在。键所在。 为了完成这项工作，在路由器中保存着各种传输途径为了完成这项工作，在路由器中保存着各种传输途径的相关数据的相关数据-途径表途径表Routing Table，供路由选择时使，供路由选择时使用。途径表中保存着子网的标志信息、网上路由器的个数和用。途径表中保存着子网的标志信息、网上路由器的个数和下一个路由器的名字等内容。途径表可以是由系统管理员固下一个路由器的名字等内容。途径表可以是由系统管理员固

6、定设置好的，也可以由系统动态修改，可以由路由器自动调定设置好的，也可以由系统动态修改，可以由路由器自动调整，也可以由主机控制。整，也可以由主机控制。2.2.2 路由器的作用路由器的作用 静态途径表静态途径表由系统管理员事先设置好固定的途径表称之为静态由系统管理员事先设置好固定的途径表称之为静态static途径表，一般是在系统安装时就根据网络的配置途径表，一般是在系统安装时就根据网络的配置情况预先设定的，它不会随将来网络构造的改变而改变。情况预先设定的，它不会随将来网络构造的改变而改变。 动态途径表动态途径表动态动态Dynamic途径表是路由器根据网络系统的运行途径表是路由器根据网络系统的运行情

7、况而自动调整的途径表。情况而自动调整的途径表。路由器根据路由选择协议路由器根据路由选择协议Routing Protocol提供的功提供的功能，自动学习和记忆网络运行情况，在需要时自动计算数能，自动学习和记忆网络运行情况，在需要时自动计算数据传输的最正确途径。据传输的最正确途径。3屏蔽数据链路层和物理层网络差异 路由器正是工作在IP下三层的通信子网上，从而屏蔽了底两层物理网络的差异，实现各种网络的互联。2.2.2 路由器的作用路由器的作用路由器路由器RouterRouter路由4流量管理 优先权：对特定效劳的包给予特别的优先权，使某些对延时敏感的包快速通过。 排队：对某几类效劳进展排队通过 包过

8、滤：过滤某些用户不需要的信息流，减少网络流量，缓解网络阻塞。包括对特定的工作站、某些网络或子网、某些协议。2.2.2 路由器的作用路由器的作用5解决拥塞问题 输出速度跟不上输入速度，路由器的缓存可能被吞没。 采用源抑制，发现拥塞时，向源主机发送源抑制的ICMP报文，源主机收到报文后，降速发送。2.2.2 路由器的作用路由器的作用2.2.3 路由器工作原理路由器工作原理 路由器的工作原理 路由器的构造和启动过程 路由器的根本配置路由器的工作原理路由器的工作原理 路由器工作在OSI模型中下三层，最高层为网络层，通过统一的第三层来屏蔽底两层的不同，从而实现多个独立的异种网互联，并通过路由表实现寻径；

9、由于是一个存储转发设备，可以实现包的过滤、优先、排队等流量管理。路由器的工作原理路由器A路由器BIP寻径IP寻径IP数据报逻辑网IP层加帧头去帧头帧传输和直接寻径数据链路层物理层路由器的工作原理 Cisco路由器的IOSInternetwork Operating System是路由器的操作系统,就象计算机的操作系统一样。路由器内存体系构造RAM NVRAM Flash ROMInterfacesConsole Auxiliar内存 :ROM ROM：相当于PC的BIOS。存放引导程序和IOS的一个最小子集。 为只读存储器，系统掉电，程序不会丧失。内存 ：Flash Flash：包含压缩的IO

10、S和微代码 是一种可擦写，可编程的ROM，系统掉电，程序不会丧失。内存 ：NVRAM NVRAMNo-Voliate RAM：存放路由器的配置文件。 系统掉电，程序不会丧失。内存 ：RAM 动态内存，系统掉电，内容丧失。CommandExecutiveInternetwork Operating SystemProgramActiveConfigurationFileTableBufferRAM路由器的启动过程 首先运行ROM的程序，进展系统自检和引导，然后读Flash内的IOS，装入DRAM中，并从NVRAM中读入路由器的配置，计算并生成路由表。路由表生成过程 开机初始化时形成初步路由表 通

11、过与相邻路由器交换路由信息刷新完善路由表2.2.4 Cisco简介 世界上占领先地位的网间网互联技术和产品效劳供给商。 1984年成立于加州Menlo Park。 取名于San Francisco全球重要的网络厂商 交换机份额：35 路由器份额：60 Internet骨干网路由器：80产品系列 全系列产品满足不同用户的要求Cisco1600Cisco2500Cisco2600Cisco3600Cisco4000As5200/5300As5800Cisco7200Cisco7500Cisco12000路由器产品系列 部门级：1600、2500 多媒体：2600、3600 企业级：4000、720

12、0 骨干级：7500 电信运营级：12000 访问效劳：5200、5300、5800路由器的操作形式路由器的操作形式1. EXEC形式Red-Giantenable ; 进入特权形式进入特权形式主机名主机名#，可以执行，可以执行全部的全部的EXEC命令。命令。Red-Giant#disable ; 返回用户形式返回用户形式主机名主机名，可以执行，可以执行EXEC命令的一部分。命令的一部分。Red-Giant2. setup交互式配置形式实达路由器提供实达路由器提供setup交互式配置形式，在路由器首次上交互式配置形式，在路由器首次上电使用的时候，由于路由器内部没有任何设置，这时路

13、由器电使用的时候，由于路由器内部没有任何设置，这时路由器会自动的进入会自动的进入setup交互式配置形式中，也可以在普通用户交互式配置形式中，也可以在普通用户层输入层输入“enable和口令后进入路由器的特权用户层，然后和口令后进入路由器的特权用户层，然后在特权用户形式下在特权用户形式下随时键入随时键入“setup就可以进入交互式配置形式。这时用户就可以进入交互式配置形式。这时用户只需要答复一些问题，便可以轻松的将路由器配置完成了。只需要答复一些问题，便可以轻松的将路由器配置完成了。其配置如下：其配置如下：Star#setup 进入全局配置形式下进入全局配置形式下Red-Giant#confi

14、gure terminalEnter configuration commands, one per line. End with NTL/Z.Red-Giantconfig#exitRed-Giant#全局配置形式：全局配置形式：主机名主机名config# 配置路由器的整体参配置路由器的整体参数数 进入线路配置形式进入线路配置形式Red-Giantconfig#line console 0Red-Giantconfig-line#exitRed-Giantconfig#线路配置形式：线路配置形式：主机名主机名config-line# 配置路由器的配置路由器的线路参数线路参数 进入接口配置形式

15、进入接口配置形式Red-Giantconfig#interface serial 0Red-Giantconfig-if#exitRed-Giantconfig#假如欲从接口配置形式下直接返回特权形式，那么：假如欲从接口配置形式下直接返回特权形式，那么： Red-Giantconfig-if#endRed-Giant#接口配置形式：接口配置形式：主机名主机名config-if# 配置路由器的接口配置路由器的接口参数参数 进入子接口配置形式进入子接口配置形式Red-Giantconfig#interface serial 0.1Red-Giantconfig-subif#exitRed-Gian

16、tconfig# RGNOS实达网络操作系统实达网络操作系统的操作帮助的操作帮助 支持命令简写支持命令简写按按TAB键将命令补充完好键将命令补充完好。 每种操作形式，直接输入每种操作形式，直接输入“?显示该形式下所有的命令。显示该形式下所有的命令。 命令空格命令空格“?，显示命令参数并对其解释说明。，显示命令参数并对其解释说明。 字符字符“?，显示以该字符开头的命令。，显示以该字符开头的命令。 命令历史缓存，命令历史缓存，Ctrl+P显示上一条命令，显示上一条命令，Ctrl+N显示下一条命令。显示下一条命令。 错误提示信息。错误提示信息。 路由器的配置命令1. 显示命令 常用路由

17、器显示命令常用路由器显示命令Red-Giant#show version ; 显示路由器硬件及软件的信息显示路由器硬件及软件的信息Red-Giant#show running-config ; 显示当前运行的配置参数显示当前运行的配置参数Red-Giant#show startup-config ; 显示显示NVRAM中配置参数中配置参数的副本的副本 路由器接口显示命令路由器接口显示命令labr1#show interfaces ; 显示接口的状态显示接口的状态labr1#show ip interface brief ; 显示接口的摘要信息显示接口的摘要信息 2. 执行命令 常用路由器常用路

18、由器EXEC命令命令Red-Giant#copy running-config startup-config ; 将当前将当前运行的配置参数复制到运行的配置参数复制到NVRAMBuilding configuration.OKRed-Giant#Red-Giant#erase startup-config ; 清空清空NVRAM中的配中的配置参数置参数OKRed-Giant#Red-Giant#reload ; 路由器重新启动路由器重新启动Proceed with reload? confirm 路由器测试命令路由器测试命令labr1telnet IP address ; 远程登陆到其他设备远

19、程登陆到其他设备labr1ping IP address ; 测试目的端的可达性测试目的端的可达性labr1traceroute IP address ; 测试到达目的端的途径测试到达目的端的途径labr1#ping 路由器路由器TFTP命令命令labr1#copy running-config tftp ; 将配置参数上传到将配置参数上传到TFTP效劳器效劳器labr1#copy tftp running-config ; 从从TFTP效劳器上下载效劳器上下载配置参数配置参数 3. 配置命令配置命令 配置路由器口令配置路由器口令Red-Giantconfig#hostname labr1 ;

20、 配置路由器的主机配置路由器的主机名名labr1config#labr1config#line console 0labr1config-line#loginlabr1config-line#password star ; 配置配置console登陆密登陆密码码labr1config#enable password star ; 配置特权密码配置特权密码labr1config#enable secret star 路由器接口配置命令路由器接口配置命令labr1config-if#ip address IP address IP subnet mask secondary ; 配置接口配置接口I

21、P地址地址labr1config-if#no shutdown ; 将接口启用将接口启用labr1config-if#shutdown ; 将接口关闭将接口关闭labr1#show interfaces fastEthernet 0FastEthernet0 is up, line protocol is up 表示物理层协议工作正常表示物理层协议工作正常 表示数据链路层协议工作表示数据链路层协议工作正常正常FastEthernet0 is up, line protocol is down 表示物理层协议工作正常表示物理层协议工作正常 表示数据链路层协议工作表示数据链路层协议工作不正常不正常

22、FastEthernet0 is down, line protocol is down表示物理层协议工作不正常表示物理层协议工作不正常FastEthernet1 is administratively down, line protocol is down表示从管理上将该接口处于关闭状态表示从管理上将该接口处于关闭状态2.2.6 路由器配置实训路由器配置实训搭建路由配置环境，进展静态路由和动态路由的配置。 搭建及测试路由器配置环境，拓扑如图2-56所示 将计算机通过配置电缆与任何一台Star-2624连接好。 用“enable进入特权用户层，然后进展setup交互式配置，将以太网口0的IP地

23、址设为54，子网掩码为：。 用网线将一台计算机接到以太网口0上，将计算机的IP地址设为与以太网口0的IP地址在同一个网段，同时将其网关设为以太网口0的IP地址设为54。然后用Ping命令进展测试。结果应能Ping通。图2-56 Star-2624路由配置的拓扑图 2.2.6 路由器配置实训路由器配置实训 按照按照2-56的拓扑构造和的拓扑构造和IP规划进展主机名和口令、接口和规划进展主机名和口令、接口和静态路由的配置。静态路由的配置。 路由器路由器star1主机名和口令的配置主机名和口令的配置routerenablepass

24、word:router#config terminalrouterconfig#hostname star1star1config#enable password 0 123 ;设置设置telnet的受权密的受权密码。码。star1config#enable secret 0 123 ;设置特权层的受权密设置特权层的受权密码。码。 路由器路由器star1接口的配置接口的配置路由器路由器star1以太口以太口0的配置的配置star1config#interface ethernet 02.2.6 路由器配置实训路由器配置实训star1config-if#ip address 192.168.1.

25、254 star1config-if#exit路由器路由器star1同步串口同步串口0的配置的配置star1config#interface serial 0star1config-if#ip address star1config-if#exit 路由器路由器star1静态路由的配置静态路由的配置star1config#ip route star1config#ip route star1con

26、fig#ip route star1config#exitstar1#write ; 保存配置保存配置2.2.6 路由器配置实训路由器配置实训路由器路由器star2和和star3的配置可以参照的配置可以参照star1的配置。三个路的配置。三个路由器配置完后，设置计算机的由器配置完后，设置计算机的IP地址和默认网关，计算机地址和默认网关，计算机a的默认网关为的默认网关为54，计算机，计算机b的默认网关为的默认网关为54，计算机，计算机c的默认网关为的默认网关为54

27、。配置。配置完之后，就可以进展静态路由的测试：从任何一台主机完之后，就可以进展静态路由的测试：从任何一台主机Ping各以太口、同步串口各以太口、同步串口广域网口广域网口应可以应可以Ping得通，得通，任何一台主机任何一台主机Ping其他主机也应可以其他主机也应可以Ping得通。得通。 路由器动态路由协议的配置路由器动态路由协议的配置进展完静态路由的配置后，我们要进展动态路由协议的进展完静态路由的配置后，我们要进展动态路由协议的配置之前，为免影响实验的实际效果，需要将前面设置的配置之前，为免影响实验的实际效果，需要将前面设置的静态路由删除掉静态路由删除掉其他不变其他不变，然后添加动态路由协议。，

28、然后添加动态路由协议。路由器路由器star1的配置步骤如下：的配置步骤如下： 静态路由的删除静态路由的删除2.2.6 路由器配置实训路由器配置实训star1config#no ip route star1config#no ip route 动态路由的添加动态路由的添加star1config#router ripstar1config-routernetwork star1config-routernetwork star1config-routerve

29、rsion 2star1config-routerendstar1#write路由器路由器star2和和star3的配置请参照的配置请参照star1的配置过程。的配置过程。配置后用配置后用“debug ip rip对对RIP协议进展调试，然后进展测试。在协议进展调试，然后进展测试。在测试时，从任何一台主机测试时，从任何一台主机Ping各以太口、同步串口各以太口、同步串口广域网口广域网口应可应可以以Ping得通，从任何一台主机得通，从任何一台主机Ping其他得主机也应可以其他得主机也应可以Ping得通。得通。 2.2.6 路由器配置实训路由器配置实训实训实训在现实网络环境下，不可能所有的路由都由

30、单一的静态路由组成，所以浮动静态路由就由此产生了，在对这种方式进展连接的时候，必需要注意DCE接口的配置和使用，实训通过用备份口作浮动静态路由进展详细配置，来学会AUX口备份主链路的方法。R2624路由器2台，V.35 DCEdata communicate equipment 电缆1条，V.35 DTEdata terminal equipment 电缆1条， 线2条；按照如图2-57所示组建网络。图2-57 DDN连接网络示意图 R2624(DCE)路由器配置。interface ethernet 0ip ddd nterface ser

31、ial 0encapsulation pppip add backup interface async 65backup delay 2 15int async a 65encapsulation pppip address dialer-group ldialer in-banddialer-string 6138reject accmdialer interval 45dialer retry 1no shutdownline aux 0 speed 115200 stopbits 1 da

32、tabits 8 modem outdialer-list protocol ip permitip route serial 0 1ip.route. .async a65 100实训实训 R2624DTE路由器配置interface ethernet 0ip add no shutdown interface serial 0encapsulation pppip add backup interface async 65back

33、up delay 2 15int async a 65encapsulation pppip address dialer-group 1dialer in-banddialer-string 6137reject accmdialer interval 45dialer retry 1no shutdownline aux 0 speed 115200 stopbits l databits 8 modem outdialer-list protocol ip pomitip.route. serial 0 1i

34、p route async a65 100 实训实训 配置说明：backup interface async 65backup delay 2 15指定备份口为async 65，并且说明了在主链路中断2s以后启用备份链路，在主链路恢复正常15s以后，数据传输切换回主链路。因为主链路协商ppp协议需要一段时间，所以回切时间要设长一些。ip route. serial 0 1ip.route. async.65 100设定静态路由，由于serial 0的metric为1，优先级高，所以正常状况下使用serial 0进展数据传输，在Serial 0失效的情况下，启用metric为100的备份链路async65。 实训实训实训实训在帧中继中，通信的双方区分为用户侧和网络侧。用户那么称为DTE。而网络那么称为DCE。地址映射可以静态配置或动态建立。静态配置是手工建立对端协议地址与本地DLCI的映射关系，一般用于对端主机较少或有缺省路由的情况。动态建立是运行了逆向地址解析协议invrse ARP后，动态地建立对端协议地址与本地DLCI的映射