计算机网络基础课件第3章 思科网络设备与操作系统

1清华大学出版社第三章思科网络设备与操作系统学习计算机网络、使用计算机网络，尤其是学习网络协议、学习路由与交换技术，首先离不开网络设备，主要是路由器和交换机。本章详细介绍思科网络设备和思科操作系统，本书以此作为前提，在后续章节系统介绍路由与交换技术。6/5/2025思科网络设备与操作系统3.1思科网络设备3.2思科互联网络操作系统IOS3.3终端模拟软件配置方法3.4IOS命令行操作方法3.5IOS基础命令3.6思科发现协议3.7路由器配置默认网关3.8实战演练2清华大学出版社6/5/20253清华大学出版社3.1思科网络设备思科网络设备类型很多，包括路由设备、交换设备、安全设备、无线设备、服务器与网络存储设备等，本书重点讲解路由与交换技术。因此，本章重点介绍路由器和交换机。6/5/20253.1.1认识路由器4清华大学出版社图3-1思科路由器2811外观图3-2标准机架单元示意图6/5/20253.1.1认识路由器5清华大学出版社图3-3Cisco2811路由器正面示意图图3-4Cisco2811路由器裸机背面示意图6/5/20253.1.1认识路由器6清华大学出版社图3-5Cisco2811选配了多个拓展卡图3-6CiscoASR9910高性能路由器6/5/20253.1.2路由器接口7清华大学出版社图3-7Cisco2811路由器选配了多个拓展卡

思科路由器接口编号的命名优先原则是：从零开始，从下到上，从右至左。如图3-7所示，Cisco2811是模块化路由器，共有两个槽位。遵循规则，右侧的槽位编号为0槽位，左侧则是1槽位。其中，0槽位有一个固定配置模块和四个选配的模块；第1槽位则比较简单，安装了一个比较大的NM-2FE2W模块。6/5/20253.1.3路由器硬件信息

这些固定配置或模块化的路由器、交换机，其实都是特殊的计算机，这些设备与个人计算机对比有类似的部分，也有特殊的部分。这部分硬件相当于路由器或者交换机的“内脏”：CPU，即中央处理器ROM，只读存储器RAM/DRAM内存Flash，可擦除、可编程的ROMNVRAM，即“非易失性RAM”8清华大学出版社6/5/20253.1.4路由器的功能路由器是第三层网络设备，具备丰富的网络功能，主要如下：广域网连接网络分段和广播隔离学习路由，这是路由器的核心功能路由选择与数据转发。路由器学习到路由之后，生成完整的路由表，并依据所配置的路由协议进行更新9清华大学出版社6/5/20253.1.5交换机10清华大学出版社图3-8思科Catalyst3560系列交换机图3-9思科Nexus9500交换机6/5/202511清华大学出版社3.2思科互联网络操作系统IOS思科路由器和交换机都采用思科互联网络操作系统（InternetworkOperatingSystem，IOS），交换机的配置方法和路由器非常类似，本章后续部分以路由器为例介绍如何使用IOS。6/5/20253.2.1思科IOS的功能思科IOS是思科路由器和绝大部分Catalyst交换机的操作系统，它负责路由选择、交换、网络互联、远程通信、安全和运维等功能。IOS有如下重要的功能：运行各种网络协议，并提供功能；高速传输数据；控制访问，提高安全性；提供扩展，方便网络扩容；提供资源访问的可靠性。12清华大学出版社6/5/20253.2.2连接思科路由器连接思科路由器的方法主要有如下几种：在PC机上通过串行接口连接Console再连接路由器的主Console接口，然后通过PC机终端模拟软件（超级终端）采用命令行的方式配置路由器。网络管理员可以利用网管工作站（NMS）通过网络远程配置路由器。远程拨号，经调制解调器连接路由器的AUX口配置路由器。通过配置Telnet的方式远程登录进入路由器进行配置。13清华大学出版社6/5/20253.2.2连接思科路由器连接思科路由器最常见的方法是计算机通过Console线连接到路由器的Console口，如图3-10所示：14清华大学出版社图3-10Console线6/5/20253.2.2连接思科路由器15清华大学出版社新的笔记本电脑基本上都去掉了串行接口这类接口，所以需要添置一条USB转RJ232九针接口（DB-9）的转换线，如图3-11所示：图3-11USB转DB-9转换线6/5/20253.3终端模拟软件配置方法以超级终端为例，通过如下步骤演示如何使用终端模拟软件：1.打开超级终端，双击hypertrm.exe2.设为默认Telnet软件3.位置信息，需要输入区号4.创建新的连接5.选择连接时用的串口6.COM1的属性配置16清华大学出版社6/5/202517清华大学出版社3.4IOS命令行操作方法配置完终端模拟软件后，我们进入路由器的IOS命令行界面。如果消息没有及时显示，可轻击回车键或等待，如图3-20所示：图3-20通过Console口进入路由器命令行界面6/5/20253.4.1IOS配置模式与方法思科路由器的IOS配置模式主要有以下几种：用户执行模式（UserExecMode）。特权执行模式（PrivilegedExecMode）。全局配置模式（GlobalConfigurationMode）。监控模式（ROMMonitorMode）。安装模式（SetupMode）。Boot模式（RXBootMode）。18清华大学出版社6/5/20253.4.2简化命令与帮助CiscoIOS具有强大的功能，能够根据较少的字母做出相应的命令提示帮助，支持各种命令的缩写、命令补全，以及输入错误命令的错误提示等。命令提示功能。在输入命令过程中，如果忘记了接下来有什么选项，可通过问号“？”来显示帮助。简化命令功能。IOS支持命令简化，只要输入的命令不冲突时，使用简写也能识别。命令补全功能。在没有歧义的情况下，命令可以用Tab键补全。错误提示：Ambiguouscommand；%Incompletecommand；%Invalidinputdetectedat'^'marker。19清华大学出版社6/5/202520清华大学出版社3.5IOS基础命令6/5/20253.5.1三条重要命令为了保证实验过程更顺利，少出错误或者更节约时间，建议在每次实验开始前，先输入如下三条非常重要的命令：noipdomainlookup。关闭DNS查找功能，防止DNS解析。loggingsynchronous。启用光标跟随，实现同步信息显示，避免被日志消息打断。exec-timeout00。当这两个数值均为0时，则设置重新登录为永不超时。21清华大学出版社6/5/20253.5.2设备重命名思科路由器默认设备名称为Router，思科交换机默认设备名称为Switch。在配置网络时，因设备同名，容易造成混淆，不便管理与配置。因此我们需要对设备进行重命名：Router(config)#hostnameR1R1(config)#22清华大学出版社6/5/20253.5.3配置接口配置接口，对接口添加IP地址的方法如下：Router(config)#interfacefa0/0//接口名具体接口Router(config-if)#ipaddress192.168.100.1255.255.255.0//IP地址掩码Router(config-if)#noshutdown其中，这里的noshutdown让物理接口保持UP状态，逻辑接口不需要此操作。23清华大学出版社6/5/20253.5.3配置接口（1）配置串行接口（Serial）。例如：对串口Serial0/0/0添加一个IP地址172.1.1.2/30，命令如下：Router(config)#ints0/0/0Router(config-if)#ipadd172.1.1.2255.255.255.252Router(config-if)#noshut24清华大学出版社6/5/20253.5.3配置接口（2）配置快速以太网接口（FastEthernet）。例如：对以太网接口FastEthernet0/0添加一个IP地址192.168.100.1/24，命令如下：Router(config)#intf0/0Router(config)#ipadd192.168.100.1255.255.255.0Router(config)#nosh25清华大学出版社6/5/20253.5.3配置接口（3）设置环回接口（Loopback）。例如：对环回接口Loopback2添加一个IP地址1.1.2.1/32。注意，环回接口是逻辑接口，其状态一直是UP状态，因此可以无需noshutdown命令。Router(config)#intlo2Router(config)#ipadd1.1.2.1255.255.255.25526清华大学出版社6/5/20253.5.3配置接口（4）接口描述。对接口设置描述信息对网络管理员来说非常有必要，通过查看描述，方便网络管理员了解接口的相关信息。在接口模式下，可通过description命令对接口描述进行设置：Router(config)#intfa0/0Router(config-if)#descriptionConnectToRouter2配置完成后，可通过showinterface查看：showipinterfacebrief还可以通过showipinterfacebrief查看接口的摘要信息。27清华大学出版社6/5/20253.5.4常用查看命令在CiscoIOS中，查看路由器或交换机的命令为show命令，可以同时在用户模式和特权模式下运行，在其他模式下需要在show前面加do。show命令有很多，在特权模式下可以通过“show？”来提供一个可利用的show命令列表，常用的有如下几种：（1）showinterfaces：查看所有路由器接口状态（2）showcontrollersserial：查看特定接口的硬件信息。（3）showclock：查看路由器的时间设置。（4）showhosts：查看路由器主机名和地址信息。（5）showhistory：查看键入过的历史命令列表。（6）showflash：查看flash存储器信息以及存储器中的IOS映象文件。（7）showversion：查看路由器信息和IOS版本信息。28清华大学出版社6/5/20253.5.4常用查看命令（8）showarp：查看路由器的地址解析协议列表。（9）showprotocol：查看全局和接口的第三层协议的特定状态。（10）showipinterfacebrief：查看路由器所有接口状态信息摘要，主要为接口名称、IP地址、是否处于UP状态。（11）showiproute：查看路由表信息。（12）showstartup-configuration：查看存储在非易失性存储器（NVRAM）的配置文件。（13）showrunning-configuration：查看存储在内存中的当前正确配置文件。29清华大学出版社6/5/20253.5.5常用连通性测试命令（1）pingIP地址。如R1访问目的地址3.3.3.3，用法如下：R1#ping3.3.3.3Typeescapesequencetoabort.Sending5,100-byteICMPEchosto3.3.3.3,timeoutis2seconds:!!!!!Successrateis100percent(5/5),round-tripmin/avg/max=10/10/11ms30清华大学出版社6/5/20253.5.5常用连通性测试命令（2）pingIP地址sourceIP地址。如由R1接口上的源地址1.1.1.1访问目的地址3.3.3.3，用法如下：R1#ping3.3.3.3source1.1.1.1Typeescapesequencetoabort.Sending5,100-byteICMPEchosto3.3.3.3,timeoutis2seconds:Packetsentwithasourceaddressof1.1.1.1!!!!!Successrateis100percent(5/5),round-tripmin/avg/max=10/10/11msSuccessrateis100percent(5/5),round-tripmin/avg/max=10/10/11ms31清华大学出版社6/5/20253.5.5常用连通性测试命令（3）tracerouteIP地址。如R1追踪访问目的地址3.3.3.3，同时显示访问路径，用法如下：R1#traceroute3.3.3.3Typeescapesequencetoabort.Tracingtherouteto3.3.3.3VRFinfo:(vrfinname/id,vrfoutname/id)112.12.12.210msec10msec15msec223.23.23.310msec*9msec32清华大学出版社6/5/202533清华大学出版社3.6思科发现协议

思科发现协议（CiscoDiscoveryProtocol，CDP），是思科私有的二层网络协议，工作在数据链路层。CDP有CDPv1和CDPv2两个版本，能够运行在大部分的思科路由器和交换机上。6/5/20253.6.1CDP协议配置与查看方法通过CDP，直连的思科网络设备间可以相互交换信息，可以获知对方的名称、系统版本、接口、IP地址等信息。34清华大学出版社

如图3-21所示，三台路由器R1、R2、R3通过广域网接口进行连接，重命名设备后配置各接口，让接口处于激活状态，默认情况下，思科路由器的CDP自动生效，即使用noshutdown保持UP状态后，CDP自动开启：R1(config)#ints0/2/1R1(config-if)#noshutdown图3-21CDP协议示例拓扑6/5/20253.6.1CDP协议配置与查看方法35清华大学出版社

在特权执行模式下，可以通过以下命令查看cdp信息，以下输出信息以R1为例，R2、R3类似。R1#showcdpGlobalCDPinformation:SendingCDPpacketsevery60secondsSendingaholdtimevalueof180secondsSendingCDPv2advertisementsisenabled输出表明，每60秒会对外发一次CDP数据包，保持时间为180秒，正在使用CDP版本2。6/5/20253.6.1CDP协议配置与查看方法36清华大学出版社然后用showcdpnei可以列表查看路由器上的CDP邻居输出结果，显示如下：R1#showcdpneiCapabilityCodes:R-Router,T-TransBridge,B-SourceRouteBridgeS-Switch,H-Host,I-IGMP,r-RepeaterDeviceIDLocalIntrfceHoldtmeCapabilityPlatformPortIDR2Ser0/2/1120RSI2811Ser0/2/1R2#showcdpneighbors...(部分内容省略)DeviceIDLocalIntrfceHoldtmeCapabilityPlatformPortIDR1Ser0/2/1168RSI2811Ser0/2/1R3#showcdpnei...(部分内容省略)DeviceIDLocalIntrfceHoldtmeCapabilityPlatformPortIDR2Ser0/2/1175RSI2811Ser0/0/16/5/20253.6.1CDP协议配置与查看方法37清华大学出版社从输出中，可以观察到如下重要的参数：DeviceID设备ID，指明邻居设备的主机名。LocalIntrfce即LocalInterface，本地路由器接口。指明邻居设备连接本机的接口。Holdtme保持时间，指明在邻居表中的邻居表项，能在表中的存活的时间，默认情况下，它是CDP间隔发送时间的3倍（即默认180秒）。Capability指明连接的设备类型与支持的功能，如R为路由器、S为交换机、H为主机，I表示具备IGMP功能。Platform平台类型，指明邻居设备的具体型号，此处均为思科2811路由器。0PortID，端口ID，指明邻居设备的哪个接口与本机相连。6/5/20253.6.2禁用CDP服务38清华大学出版社CDP协议默认是开启的，但也可以通过命令关闭该协议，有如下两种方法：1.全局禁用CDP在R2上关闭CDP协议：R2(config)#nocdprun在R1、R3上查看CDP邻居表：R1#showcdpneighborR3#shcdpneighbor

R2上则会提示CDP不可用：R2#showcdpneighbor6/5/20253.6.2禁用CDP服务39清华大学出版社2.接口禁用CDP对外的接口上禁用CDP：Router(config)#interface[interface]Router(config-if)#nocdpenable在R2上重新启用CDP，并在Serial0/0/1接口上禁用CDP功能：R2(config)#cdprunR2(config)#ints0/0/1R2(config-if)#nocdpenableR2(config-if)#exit查看R2上CDP接口情况：R2#showcdpinterface等待一会儿，重新查看邻居表：R1#showcdpneighborR2#showcdpneighborR3#shcdpneighbor6/5/202540清华大学出版社3.7路由器配置默认网关6/5/20253.7路由器配置默认网关如下图所示，有两台路由器，其中一台充当主机（重命名为Host）：41清华大学出版社Router(config)#intf0/0Router(config-if)#ipadd192.168.1.254255.255.255.0Router(config-if)#noshutdownHoldtimeis180seconds6/5/20253.7路由器配置默认网关42清华大学出版社开启路由功能：Host(config)#noiprouting接口设置：Host(config)#intf0/0Host(config-if)#ipaddress192.168.1.1255.255.255.0Host(config-if)#noshutdownHost(config-if)#exit为这台设备配置默认网关：Host(config)#ipdefault-gateway192.168.1.254查看默认网关：Host#shiproute用ping命令测试两台设备测试连通性，结果均为!!!!!可知两台设备已连通。6/5/202543清华大学出版社3.8实战演练6/5/20253.8实战演练--实战拓扑图44清华大学出版社本实战演练的拓扑图如图3-23所示，共4台路由器，两两之间通过串口线连接，每台路由器还设置一个环回接口用于测试，R1连接PC1用于测试直连链路连通性。图3-23路由器基础配置实战拓扑6/5/20253.8实战演练--实战需求45清华大学出版社按照步骤完成下列实验内容：（1）按照实战拓扑图连接好各设备。注意的是，路由器与计算机的连接使用交叉线，路由器串口之间使用Serial口专用线。（2）修改设备名称。将4台路由器分别修改为R1、R2、R3和R4。（3）通过CDP协议构建路由器之间连接的拓扑结构图。实验室中，每组实验设备的拓扑结构可能和图3-23不完全相同，但CDP协议可以很好地处理这个问题。首先进入路由器的各个接口，然后noshut激活物理接口，这时，CDP默认自动打开，路由器全部接口都激活后，稍微过一小会儿，然后每台路由器上查看CDP邻居，把每台路由器的邻