网络设备安装与调试（锐捷版）（第2版）课件 项目3 配置三层交换机实现网络连通；项目4 配置高级路由技术

网络设备安装与维护1+X职业技能等级证书配套教材数字化课程推荐精品教材职业教育新形态活页式教材项目3：配置三层交换机，实现网络连通十二五职业教育国家规划教材《网络设备安装与调试》（锐捷版）（V2.0)一期建设完成北京延庆某中心小学校园网如图所示，包括：多媒体教室30余间、办公区办公室10余间以及网络中心出口网络组成。全网采用三层架构部署，使用高性能交换机连接，实现校园网的高速传输。项目背景目录Contents任务1配置三层交换机任务2配置三层交换机路由任务3配置交换机DHCP服务任务1配置三层交换机二层交换原理二层交换机根据MAC地址，将帧从接收端口转发到连接目的节点端口二层交换机通过学习功能构建MAC地址表，记录MAC地址和端口的对应关系交换机收到一个数据帧后，读取该数据帧的目的MAC，并查看MAC地址表如果表中有该MAC地址，则按照其对应的端口进行转发；如果没有，则将该数据帧从除了接收到这个数据帧的端口外的其余所有端口发送出去PC1PC2F0/1F0/2二层交换机F0/3PC3MAC地址端口MAC_PC1F0/1MAC_PC2F0/2MAC地址表MAC_PC3F0/3二层MAC地址表建立交换机刚启动时，MAC地址表内无表项PC1发出数据帧，交换机把PC1帧中源地址与接收到数据帧端口关联交换机将PC1数据帧从其他端口转发（接收帧端口F0/1除外）PC1PC2F0/1F0/2二层交换机F0/3源mac：MAC_PC1目的mac：ffff.ffff.ffffMAC地址端口号MAC_PC1F0/1MAC地址表PC3二层MAC地址表建立PC2、PC3发出数据帧交换机把收到的帧的源地址与接收到这个帧的端口关联起来PC1:ca00.1340.0000PC2：ca04.0b74.0000F0/1F0/2二层交换机F0/3PC3：1c1b.0dc6.303fMAC地址端口MAC_PC1F0/1MAC_PC2F0/2MAC地址表MAC_PC3F0/3二层MAC地址表维护MAC地址的维护与老化当交换机的接口DOWN掉后，与该接口相关的MAC地址都会被清除当PC一段时间内（即MAC地址的老化时间，默认为5分钟）没有发送任何报文时，交换机会将该PC的MAC地址表项自动删除。PC1PC2F0/1F0/2二层交换机MAC地址端口号MAC_PC1F0/1MAC_PC2F0/2二层交换数据转发单播帧的转发PC1向PC2发送单播帧交换机根据帧中目的MAC地址，从相应端口F0/2发送出去交换机不在其他端口转发此单播帧PC1PC2F0/1F0/2二层交换机F0/3PC3MAC地址表MAC地址端口号MAC_PC1F0/1MAC_PC2MAC_PC3F0/2F0/3二层交换帧转发目标MAC是广播、组播、未知单播帧的转发从除接收端口之外的所有其他端口发送出去PC1:ca00.1340.0000PC2：ca04.0b74.0000F0/1F0/2二层交换机F0/3PC3：1c1b.0dc6.303fMAC地址端口号MAC_PC1F0/1MAC_PC2MAC_PC3F0/2F0/33.1.1认识三层交换机传统交换是数据链路层操作，而三层交换是网络层实现数据包转发，实现网络路由，根据不同网络状况达到最优性能。三层交换技术是二层交换加三层技术。3.1.1认识三层交换机随着路由技术发展，二层交换机还是三层交换机都有路由表。区别在于，三层交换机具有丰富路由表，而二层交换机只有简单静态路由信息。三层交换原理在应用场景中：单位内部不同子网间需要通信。一种方式是将二层交换机与路由器结合，使用“单臂路由”方式进行VLAN间路由数据帧在Trunk链路上往返发送，会有转发延迟。路由器软件转发IP报文，如果VLAN间路由数据量较大，消耗CPU资源，造成转发性能瓶颈PC1PC2F0/1F0/2二层交换机行政部vlan10市场部vlan20路由器Trunk802.1QPC1PC2F0/1F0/2三层交换机行政部vlan10市场部vlan20三层交换原理三层交换机集成VLAN内部二层交换和VLAN间路由转发功能，三层交换技术就是“二层交换技术+三层转发”，解决上述问题二层交换基于MAC地址，由硬件实现，低延迟三层交换基于IP地址，使用硬件ASIC技术，转发速度高3.1.2配置虚拟局域网的SVI技术三层交换机有路由功能，同时创建多个IP地址。交换机接口默认是二层接口，所以无法直接在接口上配置IP地址。需要“noswitch“开启三层功能。3.1.3配置虚拟局域网单臂路由技术单臂路由技术是早期，使用路由器解决不同VLAN通信技术。在路由器物理接口创建多个子接口，子接口转发不同VLAN标签帧，实现不同VLAN通信。3.1.3配置虚拟局域网单臂路由技术每个VLAN对应一个网段，在三层交换技术没有大规模应用早期，使用路由器实现。把交换机上级口配成TRUNK，在路由器F0/0口配置子接口。【综合实训1】：配置交换机SVI技术【综合实训1】：配置交换机SVI技术【综合实训1】：配置交换机SVI技术【综合实训1】：配置交换机SVI技术【综合实训1】：配置交换机SVI技术【综合实训2】：配置单臂路由技术【综合实训2】：配置单臂路由技术【综合实训2】：配置单臂路由技术【综合实训2】：配置单臂路由技术【综合实训2】：配置单臂路由技术任务2配置三层交换机路由3.2.1配置三层交换机直连路由技术1．概述三层交换机的直连路由技术与路由器类似。但三层交换机可以通过路由口和SVI两种方式配置直连路由，而路由器不能使用SVI方式。3.2.1配置三层交换机直连路由技术2．三层交换机互连方式如图所示，三层交换机常见接口互连的方式如下。3.2.2配置三层交换机静态路由技术需要注意的是，配置时如果使用出接口的方式，则应使用三层接口。也就是说，出接口应当写为路由口或SVI口，而不能写为ACCESS或TRUNK等交换机二层接口。3.2.3配置三层交换机RIP动态路由技术但当使用三层交换机配置IP时，如果将该SVI对应的网段通告出去，则RIP协议报文会从相应SVI对应的所有物理接口发送。如果要修改接口的参数，则一般在SVI上进行修改。3.2.3配置三层交换机RIP动态路由技术但当使用三层交换机配置IP时，如果将该SVI对应的网段通告出去，则RIP协议报文会从相应SVI对应的所有物理接口发送。如果要修改接口的参数，一般在SVI上进行修改。【综合实训3】：配置三层交换机直连路由【综合实训3】：配置三层交换机直连路由【综合实训3】：配置三层交换机直连路由【综合实训3】：配置三层交换机直连路由【综合实训3】：配置三层交换机直连路由【综合实训3】：配置三层交换机直连路由【综合实训4】：配置三层交换机静态路由【综合实训4】：配置三层交换机静态路由【综合实训4】：配置三层交换机静态路由【综合实训4】：配置三层交换机静态路由【综合实训5】：配置三层交换机RIP动态路由协议【综合实训5】：配置三层交换机RIP动态路由协议【综合实训5】：配置三层交换机RIP动态路由协议【综合实训5】：配置三层交换机RIP动态路由协议【综合实训5】：配置三层交换机RIP动态路由协议任务3

配置交换机DHCP服务3.3.1掌握DHCP服务技术原理1．DHCP概述接入网络中的每台计算机，都没有固定的IP地址，计算机开机后，从网络中的一台DHCP服务器上，获取提供给这台机器使用IP地址、子网掩码、网关及DNS等信息。3.3.1掌握DHCP服务技术原理2．DHCP地址分配流程在网络中搭建的DHCP工作环境，采用客户机/服务器结构。配置为DHCP服务器，都拥有一个IP地址池，任何启用DHCP的客户机登录到网络时，可从它那里租借一个IP地址。不使用的IP地址就自动返回地址池，供再分配。3.3.1掌握DHCP服务技术原理2．DHCP地址分配流程因为客户机还不知道自己属于哪一个网络，所以封装请求包的来源地址会为0.0.0.0，而目的地址则为255.255.255.255，然后封装请求包再附上DHCPDISCOVER的信息，向网络进行广播。3.3.1掌握DHCP服务技术原理2．DHCP地址分配流程DHCP服务器收到客户机发来广播信息后，从IP地址池挑选一个还没有出租出去的IP地址，并利用单播的方式提供给DHCP客户机，即DHCP服务器提供IP地址的阶段。3.3.1掌握DHCP服务技术原理2．DHCP地址分配流程客户机收到DHCPOFFER信息后，利用广播方式，响应一个DHCPREQUEST信息给DHCP服务器，即DHCP客户机选择某台DHCP服务器提供IP地址阶段。3.3.1掌握DHCP服务技术原理2．DHCP地址分配流程利用广播的方式，向客户机发送一个DHCPACK确认信息，即DHCP服务器确认所提供的IP地址的阶段。3.3.2配置DHCP服务【综合实训6】：配置三层交换机DHCP服务器【综合实训6】：配置三层交换机DHCP服务器【综合实训6】：配置三层交换机DHCP服务器【综合实训6】：配置三层交换机DHCP服务器【综合实训6】：配置三层交换机DHCP服务器THANKS

十二五职业教育国家规划教材网络设备安装与维护1+X职业技能等级证书配套教材数字化课程推荐精品教材职业教育新形态活页式教材项目4：配置高级路由技术十二五职业教育国家规划教材《网络设备安装与调试》（锐捷版）（V2.0)一期完成北京某中心小学校园网如图所示，全网采用三层架构，使用高性能交换机连接，实现校园网高速传输。在校园网内部，通过核心交换机连接到网络中心的出口路由器上，通过出口路由器接入到北京市普教城域网。配置全网动态路由，实现该中心小学的校园网互联互通。项目背景目录Contents任务1配置路由器链路状态路由任务2配置路由重发布任务1

配置链路状态路由动态路由协议的分类按照管理范围分类IGP（同一自治系统）：RIP、EIGRP、OSPF、ISIS；这也是目前校园网中可能会使用到的四种动态路由协议。EGP（不同自治系统）：BGP；主要应用在金融，政府电子政务网，运营商网络。按照算法分类距离矢量路由协议：距离矢量算法（Distance-Vector，简称D-V）；RIP、BGP。链路状态路由协议：最短路径优先算法（SPF）；OSPF、IS-IS动态路由协议分类RIP路由信息协议IGRP内部网关路由协议OSPF开放式最短路径优先IS-IS中间系统-中间系统EIGRP增强型内部网关路由协议BGP边界网关协议4.1.1了解链路状态路由4.1.1了解链路状态路由4.1.2认识OSPF动态路由协议在自治系统中，所有OSPF路由器都维护一个相同的AS结构数据库，该数据库中存放路由域中，相应的链路状态信息。OSPF简介链路状态路由协议，克服了RIP的两个致命弱点收敛速度慢（240秒以上）规模限制，只有15跳分区域概念：骨干区域Area0，非骨干区域AreaN骨干区域保持连续性，非骨干区域一定要与骨干区域连接OSPF简介链路状态路由协议，克服了RIP的两个致命弱点收敛速度慢（240秒以上）规模限制，只有15跳分区域概念：骨干区域Area0，非骨干区域AreaN骨干区域保持连续性，非骨干区域一定要与骨干区域连接RFC2328定义:每台路由器向其同一管理域所有路由器，发送链路状态广播信息路由器首先收集有关的链路状态信息根据一定算法计算出到每个节点的最短路径。OSPF路由协议的特点可适应大规模网络路由变化收敛速度快无路由环支持变长子网掩码VLSM支持区域划分支持以组播地址发送协议报何时需要OSPF路由协议网络的规模网络中的路由器在10台以上；中等或大规模的网络网络的拓扑结构网络拓扑结构为网状，并且任意两台路由器之间都有互通需求其它特殊的需求要求路由变化时能够快速收敛，路由协议自身网络开销尽量降低对路由器自身的要求运行OSPF协议时，对路由器的CPU的处理能力及内存的大小都有一定的要求，性能很低的路由器不推荐使用OSPF协议创建OSPF进程创建一个OSPF路由进程Router(config)#routerospf

定义关联的IP地址范围Router(config-router)#network

192.168.0.00.0.255.255

area0OSPF单区域配置示例RTARTB10.0.0.1/2410.0.0.2/24Area0routerospfrouter-id2.2.2.2network10.0.0.00.0.0.255area0routerospfrouter-id1.1.1.1network10.0.0.00.0.0.255area0广播式网络多路访问（Multiaccess）广播型网络中（如以太网），需要进行DR/BDR选举，所有非DR/BDR（即DROTHER）路由器和DR/BDR形成完全邻接关系；即DROTHER通过DR/BDR交换信息。DR和BD选举特征选举DR/BDR时，比较Hello包优先级（priority），优先级高为DR，次高为BDR，默认优先级都为1。在优先级相同情况下比较RID，RID等级最高为DR，次高为BDR。当优先级设置为0后，OSPF路由器就不能成为DR/BDR，只能成为DROTHER。当网络中新加入一个优先级更高路由器，不会影响现有DR/BDR，除非DR出故障，BDR随即升级为DR，并重新选举BDR，如果是BDR出故障，就重新选举BDR。RouterID一台路由器如运行OSPF协议，则必须存在RouterID（RID）。RID是一个32比特无符号整数，在一个自治系统中唯一标识一台路由器。RID可以手工配置，也可以自动生成。如果没有通过命令指定RID，按照如下顺序生成一个RID：如果当前设备配置了Loopback接口，将选取所有Loopback接口上数值最大的IP地址作为RID；如果当前设备没有配置Loopback接口，将选取它所有已经配置IP地址且链路有效的接口上数值最大的IP地址作为RID。链路状态数据结构邻居表（neighbortable）：也叫adjacencydatabase，存储邻居路由器信息，如果一台OSPF路由器和邻居路由器失去联系，在几秒内会标记所有到达那条路由均无效，重新计算到达目标网络路径。拓扑表（topologytable）：一般叫做LSDB，OSPF路由器通过LSA学习其他路由器网络，LSA存储在LSDB中。路由表（routingtable）：也就是路由表，也叫forwardingdatabase，包含到达目标网络最佳路径。OSPF的报文类型Hello用于邻居路由器之间建立和维护邻接关系数据库描述包DBD描述每台OSPF路由器的链路状态数据库的内容链路状态请求包LSR请求链路状态数据库的部分内容链路状态更新包LSU传送链路状态数据通告LSA给邻居路由器链路状态确认包LSAck确认邻居发过来的LSA已经收到RouterID选取示例Loopback0：172.16.1.1/32GE0/0：192.168.1.1/24GE0/1：192.168.2.1/24RouterID:172.16.1.1GE0/0：192.168.1.1/24GE0/1：192.168.2.1/24GE1/0：192.168.3.1/24RouterID:192.168.2.1RTBRTAOSPF形成路由表三个阶段邻居发现通过Hello报文发现并形成邻居关系形成邻居表路由通告邻接路由器之间通过LSU洪泛LSA，通告拓扑信息，最终同一个区域内所有路由器LSDB完全相同-----同步通过DBD、LSR、LSAck辅助LSA的同步形成LSDB路由计算阶段 LSDB同步后，每台路由器独立进行SPF运算，把最佳路由信息放进路由形成路由表邻居发现阶段邻居之间通过交换Hello报文，确认邻居是否工作正常；一定时间间隔，收不到邻居发来Hello报文，就认为邻居已失效，从邻居表中删除。路由通告阶段OSPF建立邻接关系过程4.1.3配置OSPF单区域动态路由协议链路状态数据库对收到的DBD比较，发现数据库没有就发送LSR，向邻居请求该LSA；邻居收到LSR后，回应LSU；收到邻居发来LSU，存储到链路状态数据库，发送LSAck确认。进入FULL状态。同一个区域的OSPF路由器，拥有相同链路状态数据库。OSPF区域太过频繁的SPF计算，造成路由器CPU负载过重。路由表过大。LSDB过大。解决方案将网络划分成多个OSPF区域，这种能力称为分层区域路由选择。SPF的计算频率更低路由选择表更小降低了链路状态更新（LSU）的开销区域概念OSPF的网络设计要求是双层层次化（2-layerhierarchy）；包括如下2层：中转区域常规区域区域标识区域ID可表示成一个十进制数字，也可表示一个点分十进制数字。OSPF区域特征减少了路由选择表条目。将区域内拓扑变化的影响限制在本地。将LSA扩散限制在区域内。要求采取层次网络设计。4.1.4配置OSPF多区域动态路由协议多区域OSPF区域示意图，如图所示。OSPF多区域配置示例RTARTB10.0.0.2/2410.0.0.1/2420.0.0.1/24Area020.0.0.2/24RTCArea1routerospfrouter-id1.1.1.1network10.0.0.00.0.0.255area0routerospfrouter-id2.2.2.2network20.0.0.00.0.0.255area1routerospfrouter-id3.3.3.3network10.0.0.00.0.0.255area0network20.0.0.00.0.0.255area14.1.4配置OSPF多区域动态路由协议各种类型的LSA生成的路由器，传播的范围以及产生的作用，描述如下所示。【综合实训1】：配置单区域OSPF路由协议【综合实训1】：配置单区域OSPF路由协议【综合实训1】：配置单区域OSPF路由协议【综合实训1】：配置单区域OSPF路由协议【综合实训1】：配置单区域OSPF路由协议【综合实训2】：配置多区域OSPF路由协议【综合实训2】：配置多区域OSPF路由协议【综合实训2】：配置多区域OSPF路由协议【综合实训2】：配置多区域OSPF路由协议【综合实训2】：配置多区域OSPF路由协议【综合实训2】：配置多区域OSPF路由协议任务2

配置路由重发布技术4.2.1路由重发布在校园网中，如果设备较多，使用动态路由协议，大部分校园网使用OSPF协议。在出口设备配置静态路由。需要解决核心交换机路由表中，解决没有发布路由信息。4.2.2使用RIP协议的路由重发布实施RIP，不同路由协议无法相互学习路由，实施路由重发布。指定引入外部路由的跳数，如果不特殊指定，默认重发布路由在RIP中的跳数为1。路由重分发指连接到不同路由选择域边界路由器，在不同自主系统之间，交换和通告路由选择信息。自主系统（AS）表示不同路由选择协议互联网络，这些路由选择协议可以是IGP或EGP。有时，同一种协议在不同自主系统中运行，也可视为不同协议，如EIGRP的AS1和AS2。

AS2AS1边界路由器路由重发布场景为什么要进行重发布如何让R1、R3学习到对方路由？R192.168.1.0/24R192.168.2.0/24O192.168.3.0/24O192.168.4.0/24RIPOSPFR192.168.1.0/24R192.168.2.0/24O192.168.3.0/24O192.168.4.0/24R1R2R3重发布场景1RIPOSPFR1R2R3R192.168.1.0/24R192.168.2.0/24O192.168.3.0/24O192.168.4.0/24R1R2R3