网络基础设备调试 2

项目三校园局域网间通信实现243目录CONTENTS2441任务1使用单臂路由实现

网间互通2任务2使用静态路由实现

网间互通3任务3使用RIP动态路由协议

实现网间互通4任务4使用OSPF动态路由协议

实现网间互通5任务5使用路由器实现网内

动态地址分配任务1使用单臂路由实现网间互通2451.了解路由器在数据通信网络中的作用。2.

了解路由表的结构。3.

掌握路由器功能原理。4.

能用交换机和路由器搭建单臂路由局域网。5.

能用命令方式配置单臂路由。6.

能用ping命令验证网络路由。 246学校为了满足住宿生上网的需要，购买了华为路由器和交换机来搭建机房网络。男生宿舍单独为一个网段，女生宿舍单独为另一个网段。作为网络管理员，需要通过路由器连接交换机，交换机再连接计算机，在此基础上完成路由器的一系列配置操作任务，为后续网络管理工作打好基础。本次任务的内容是用1台交换机和1台路由器以及2台计算机组网，在路由器的单个物理接口上配置多个逻辑接口，实现单个接口上可以访问多个网段。247一、路由器路由器是用于在网络中传输数据包的执行路由动作的设备，它能够根据目标地址选择合适的路径将数据包从源地址传输到目标地址，路由器工作在网络层。2481. 路由器硬件家用无线路由器通常设计简单、易于设置和使用，适合小范围覆盖，提供基本的网络连接和安全功能，如图所示。249家用无线路由器企业级路由器则拥有更丰富的功能和更强大的处理能力，支持大规模用户接入、高速数据传输和复杂网络管理，适用于企业、学校等大型组织场景，如图所示。250企业级路由器2. 路由的相关概念（1）数据包在计算机网络中，数据通常被分割成小的数据包进行传输。每个数据包（packet）包含了源地址和目标地址等信息。（2）路由在网络通信中，路由（route）是一个网络层的术语，作为名词，它是指从某一网络设备出发去往某个目的地的路径，作为动词，它是指跨越一个从源主机到目标主机的网络来转发数据包。（3）路由算法路由器使用路由算法来确定最佳的传输路径。常见的路由算法（routingalgorithm）包括距离矢量路由算法、链路状态路由算法等。251二、路由表路由表是若干条路由信息的一个集合体。在路由表中，一条路由信息也被称为一个路由项或一个路由条目，路由设备根据路由表的路由条目做路径选择。路由表是路由器用来确定如何将数据包从源地址传输到目标地址的重要数据结构。路由条目和路由表的生成是实现这一目的的关键组成部分。2521. 路由条目（1）目标网络地址目标网络地址（destinationnetworkaddress）指定了目标网络的IP地址范围，通常以无类别域间路由选择（CIDR）格式表示。（2）出口接口出口接口（outgoinginterface）指示了将数据包传输到目标网络所使用的接口。（3）跳数跳数（hopcount）指示了从当前路由器到目标网络所需经过的路由器数量。253（4）下一跳下一跳（nexthop）指示了将数据包传输到目标网络所使用的下一跳路由器的IP地址或出口接口。（5）开销开销（cost）用于描述传输数据包到目标网络所用路径的优劣，通常与路由协议有关。2542. 路由表的生成（1）静态路由静态路由是管理员手动配置的路由信息，直接输入到路由表中。（2）动态路由动态路由是通过路由协议动态学习到的路由信息。路由器使用路由协议与其他路由器交换路由信息，根据这些信息更新路由表。2553. 路由表的类型无论是静态路由还是动态路由，都至少有一张保存了所有最优路由表项的本地核心路由表（即通常所说的IP路由表），动态路由还可能有保存了对应所运行路由协议表项的协议路由表。只有到达某一目的地的最优路由才会进入本地核心路由表中，本地核心路由表负责把这些最优路由下发到FIB表，生成对应的FIB表项，指导报文的转发。协议路由表中存放着该协议已发现的所有路由信息。协议路由表中的路由不一定是最优路由，不一定会进入本地核心路由表中，也就是说不一定会最终用来进行数据报文路由。256三、路由器的工作原理路由器的工作原理可以概括为两个基本过程：路由选择和分组转发。路由选择是指路由器根据路由表选择最佳的路径，将数据包传输到目标地址。分组转发是指路由器将数据包从一个网络传输到另一个网络，当一个分组到达某路由器的一条输入链路时，该路由器会将分组移动到适当的输出链路，具体可以分为以下四个过程。257（1）接收并解封装数据帧：路由器从网络接口接收数据帧，校验其合法性后，剥离数据链路层的帧头和帧尾（解封装），得到网络层数据包。 （2）识别目标IP地址并查找路由表：路由器解析网络层数据包报头，提取目标IP地址，然后根据目标IP地址查询路由表，确定数据包的下一跳地址和出站接口。 258（3）重新封装数据包：路由器将网络层数据包封装到适合出站接口链路类型的新数据链路层帧中。在此过程中，源和目标IP地址通常保持不变，但源和目标MAC地址会更改为当前链路的地址。 （4）转发数据帧：路由器将新封装好的数据帧从确定的出站接口发送出去，传输到下一跳路由器或最终目标设备。259路由、路由表、路由器的关系如图所示。主机A要送数据包至主机B时，每个数据包都包含了源地址和目标地址等信息，路由器根据这些信息和路由算法选择合适的路由，如对于路由器AR1，通过GE0/0/2接口可以到达20.1.1.0网段，通过GE0/0/0接口可以到达30.1.1.0网段。260路由、路由表、路由器的关系四、单臂路由单臂路由（one－armedrouting）是一种网络设计和配置方法，通常在虚拟化环境或者企业内部网络中使用。单臂路由将所有的网络流量引导到一个单独的路由器或者交换机上，然后再通过这个设备进行路由和转发。相对于传统的多臂路由（multi－armrouting），它只使用了一个物理接口或者子接口来连接网络，因此称为“单臂”，如图所示，计算机通过交换机连接到路由器的一个物理接口。261262单臂路由配置单臂路由包括以下步骤。（1）连接网络设备：将路由器或者交换机的物理接口或者子接口连接到网络中，确保网络连通性。（2）配置路由器或者交换机：在eNSP软件中配置单臂路由或者交换机，确定其连接的接口和IP地址等基本配置。（3）配置路由和转发规则：在路由器或者交换机上配置相应的单臂路由和转发规则。（4）测试和验证：确保路由器或者交换机能够正常工作，并且网络流量按照预期进行路由和转发。263五、与路由相关的专业术语1. 网关网关（gateway）是连接两个不同网络的设备或节点，用于转发数据包。它可以是物理设备，也可以是软件系统或服务，用于将数据包从一个网络传输到另一个网络。2642. 生存时间值生存时间值（timetolive，TTL）是数据包中的一个字段，用来限制数据包在网络中传输的最大跳数（即经过的路由器数量）。每经过一台路由器，数据包的TTL值就会减小。当TTL值减少到0时，数据包将被丢弃，并且路由器可能会向源地址发送ICMP时间超时消息。2653. 网络地址转换网络地址转换（networkaddresstranslation，NAT）是一种网络技术，用于在私有网络与公共网络之间进行通信时，私有IP地址和公共IP地址之间的转换。在网络中，私有IP地址通常不直接暴露给公共网络，而是通过NAT设备将其转换为公共IP地址，从而实现与互联网的通信。266任务2使用静态路由实现网间互通2671.了解静态路由在数据通信网络中的作用。2.

掌握直连路由和非直连路由。3.

能用路由器搭建静态路由局域网。4.

能用命令方式配置静态路由。5.

能用displayiprouting－table命令查看路由表。6.

能用ping命令验证网络路由。 268学校为了满足竞赛基地上网的需要，购买了华为路由器来搭建基地机房网络，竞赛基地的路由器连接到学校的信息中心路由器上，信息中心的路由器连接互联网。作为网络管理员，需要通过竞赛基地的路由器连接信息中心的路由器，在此基础上完成路由器的一系列配置操作任务，为后续网络管理工作打好基础。本次任务包括将2台路由器以及2台计算机进行组网，在2台路由器之间配置静态路由，实现竞赛基地的路由器可以通过信息中心的路由器连接到互联网。269一、静态路由静态路由是一种网络路由方式，通过手动配置路由表中的固定的路由，来指定数据包应该如何转发到目的地。与动态路由不同，静态路由不依赖于路由协议的自动发现和更新，而是由网络管理员手动配置的。2701. 静态路由的特点（1）可控制数据包的流向。管理员可以通过静态路由明确指定数据包的路径，从而控制数据包的流向，这种流向是单向的，只设置了此路由设备转发到目标的路径。（2）配置方式简单。通过静态路由，管理员设定数据包的流向，只需要目的网络、子网掩码和下一跳转发路由器地址。271（3）简化网络管理。在小型网络中，静态路由不需要运行和维护动态路由协议，因此比动态路由更简单、更容易管理、开销更小。（4）需定期维护。使用静态路由时，需要定期检查和维护静态路由表，根据网络拓扑的变化更新路由条目，以确保网络流量能够继续顺利转发。2722. 静态路由的应用场景静态路由配置简单、易于管理且不依赖于动态路由协议，能够提供稳定的路由选择，通常应用于网络结构简单、规模较小且变化不频繁的环境，如小型企业网络或家庭网络中，适用于点到点连接或特定路径需要固定的情况，同时也可以作为动态路由的补充，用于优化特定流量的路由路径或实现网络的安全控制。2733. 静态路由的配置步骤（1）配置静态路由条目。在路由器或者交换机上手动配置静态路由条目，指定目的网络的下一跳路由器或者出口接口，以及相关的参数。（2）验证路由表。验证配置的静态路由表，确保每个目的网络都有相应的路由条目，并且路由器能够正确识别下一跳。（3）测试连通性。测试静态路由配置的连通性，确保数据包能够按照预期的路径到达目的地网络。274二、直连路由和非直连路由当网络运维人员在路由器的各接口配置了IP地址和子网掩码后，路由器即可确定自己的哪些接口与网络是直连的，即中间没有其他路由器。路由器将这些直连路由条目记录在自己的路由表中。路由器到其他非直连网络的路由既可由网络运维人员进行手动配置（静态路由），也可以通过路由选择协议由路由器自动获取。直连路由的优先级高于所有非直连路由，默认值为0。静态路由的默认优先级为60。275某网络拓扑结构如图所示。路由器R1的路由表见下表，路由器R2的路由表与R1类似。276某网络拓扑结构277路由器R1的路由表路由器R1的路由表中有以下路由条目：（1）直连路由。前两条路由条目，R1根据自己的接口0和接口1各自所配置的IP地址和子网掩码，自行得出自己的直连路由。（2）静态路由。第三条路由条目是由网络运维人员为其配置的非直连路由，属于静态路由，该路由条目不是R1通过路由选择协议自动获取的。278三、默认路由默认路由是一种特殊的静态路由，是根据IP数据包中的目的地址找不到相应路由时，路由器所选择的路由。目的地不在路由器路由表里的所有数据包都会使用默认路由。默认路由的目的网络为0.0.0.0/0。默认路由条目的优先级最低。279四、特定主机路由为使网络运维人员方便地控制网络和测试网络，在路由表中添加一条到某一台主机的路由条目，该路由条目称为特定主机路由。特定主机路由目的网络的IP地址根据需要设置，子网掩码必须是255.255.255.255。在非直连路由中，特定主机路由条目的优先级最高。280任务3使用RIP动态路由协议实现网间互通2811.了解RIP动态路由协议的特点。2.

掌握RIP的距离矢量算法。3.

能用交换机或路由器搭建RIP局域网。4.

能用命令方式配置RIP路由。5.

能用displayiprouting－table命令查看路由表。6.

能用ping命令验证网络路由。 282学校为了满足信息工程系上网的需要，购买了华为路由器来搭建系部机房网络，信息工程系的路由器连接到学校的信息中心的路由器上，信息中心的路由器连接到互联网。作为网络管理员，需要通过信息工程系的路由器连接信息中心的路由器，在此基础上完成路由器的一系列配置操作任务，为后续网络管理工作打好基础。本次任务包括将2台路由器以及2台计算机进行组网，在2台路由器之间配置RIP路由，实现信息工程系的路由器可以通过信息中心的路由器连接到互联网。283284一、路由信息协议路由信息协议（RIP）是内部网关协议（interiorgatewayprotocol，IGP）中的一种基于距离矢量算法的动态路由协议，每台路由器会周期性地向相邻路由器发送路由更新信息，告知它们到达各个目的网络的距离。RIP使用跳数来衡量路径的优劣，选择跳数最少的路径作为最佳路径。RIP用于单一自治系统（autonomoussystem，AS）内部的路由交换，无法直接在不同自治系统间工作。1. RIP的特点（1）支持动态路由更新，但仅和相邻路由器交换信息。（2）RIP交换的信息是路由器自己的路由表，即本路由器到所在自治系统中所有网络的最短RIP距离，以及所要经过的下一跳路由器。（3）RIP进行周期性的交换，默认是每30s更新一次路由表中的信息。另外，当网络拓扑发生变化时，路由信息也会触发更新。2852. RIP的应用场景RIP主要应用于小型、简单且网络拓扑结构相对稳定的网络环境中。它通过周期性地交换路由信息来计算最佳路径，适用于网络规模不大、路由器数量较少的场景，如小型企业网络或校园网络。由于RIP的跳数限制（最大15跳）和收敛速度较慢，它不适用于大型或复杂网络。2863. 跳数的概念RIP使用跳数作为度量来衡量到达目的网络的距离。RIP将路由器到直连网络的距离定义为1，RIP将路由器到非直连网络的距离定义为所经过的路由器数量加1。RIP允许一条路径最多只能包含15台路由器，即距离等于16相当于不可达。287288二、RIP的距离矢量算法RIP路由条目更新规则是RIP的距离矢量算法的核心。路由器收到相邻路由器发来的路由表时，按以下更新规则进行更新。1.

通过相同的下一跳，到达目的网络，无论RIP距离变大还是变小，都要进行更新，因为这是最新消息。2.

发现了新的网络，添加到达该网络的路由条目。2893.

通过不同下一跳到达目的网络，新路由的RIP距离更小，新路由有优势，则更新原来的旧路由条目。4.

通过不同下一跳到达目的网络，新路由的RIP距离相同，则将新路由条目添加到路由表中，可以进行等价负载均衡。5.

通过不同下一跳到达目的网络，新路由的RIP距离增大，新路由处于劣势，则不更新。290三、配置RIP路由1. 配置RIP路由的步骤（1）启用RIP。在网络设备上启用RIP，配置RIP进程。（2）定义关联网络。使用

network

命令来定义直连网络，以便RIP可以为这些网络提供路由信息。（3）指定RIP版本。使用

version

命令来指定RIP的版本，可选RIPv1（即RIP

version1）或RIPv2（即RIP

version2）。（4）验证和调试。验证RIP配置的正确性，检查路由表是否正确，以及路由器之间是否能够正常交换路由信息。如有需要，进行调试和故障排除。2912. 配置过程中常用的命令（1）undo命令行在命令前加undo关键字，即为undo命令行。undo命令行一般用来恢复缺省情况、禁用某个功能或者删除某项配置。几乎每条配置命令都有对应的undo命令行，可以使用undo

sysname命令恢复设备的缺省名称，使用undo

ip

address命令删除IP地址等。292（2）清空设备所有配置在用户视图输入命令resetsaved－configuration，输入y确认重置。再在用户视图输入命令reboot，重启设备。按照提示，第一次输入n，不保留配置；第二次输入y，确认重启，清空设备所有配置的过程如图所示。停止设备后，开启设备，有一小段时间显示#号，稍后即可正常显示。清空设备所有配置的过程任务4

使用OSPF动态路由协议实现网间互通2931.了解OSPF的优点。2.

掌握OSPF区域划分后不同类型的路由器。3.

能用交换机或路由器搭建OSPF路由局域网。4.

能用命令方式配置OSPF路由。5.

能用displayiprouting－table命令查看路由表。6.

能用ping命令验证网络路由。 294学校为了满足全校网络使用需要，购买了华为路由器来搭建全校网络，网络分成三个区域，分别是生活区域、教学区域和办公区域。作为网络管理员，需要通过配置区域边界路由器，在此基础上完成全校全网的一系列配置操作任务，为后续网络管理工作打好基础。本次任务包括将2台路由器以及2台计算机进行组网，在2台路由器之间配置OSPF路由，实现三个区域的互联互通。295一、开放最短路径优先协议开放最短路径优先协议（OSPF）是一种基于链路状态算法的路由协议，每台路由器会收集邻居路由器的链路状态信息，并使用这些信息计算到达各个目的网络的最短路径。OSPF使用迪杰斯特拉（Dijkstra）算法来计算最短路径，以选取最佳路径。2961. OSPF的优点（1）动态适应网络拓扑变化。OSPF能够动态地学习网络拓扑并更新路由表，当网络拓扑发生变化时，路由器会自动地通知相邻路由器并更新路由信息，不会产生路由环路。（2）快速收敛。OSPF计算最短路径时能够快速适应网络拓扑的变化，并重新计算最短路径，从而实现快速收敛。（3）不限制网络规模。OSPF适用于大型复杂的网络，支持分层设计，能够有效地处理大量的路由信息。（4）支持可变长度子网掩码（variable

length

subnet

mask，VLSM）。OSPF不会产生路由环路，支持可变长度子网掩码，允许网络管理员使用不同的子网掩码来更有效地利用IP地址空间。2972. RouterID要运行OSPF必须配置RouterID。RouterID是一个32b无符号整数，是一台路由器在自治系统中的唯一标识。RouterID的设定有两种方式。（1）通过命令行界面手动配置，在实际网络部署中，建议优先采用此方式，因为这关系到协议的稳定。（2）通过协议自动选取。其选取顺序是优先从Loopback（环回）地址中选择最大的IP地址作为RouterID，如果没有配置Loopback接口，则在接口地址中选取最大的IP地址作为RouterID。2983. 链路状态OSPF是一种链路状态协议，可以将链路视为路由器的接口，链路状态是对接口及接口与相邻路由器的关系的描述。4. 开销OSPF使用开销（cost）作为路由度量值。每一个激活OSPF的接口都有一个开销值。OSPF接口的开销值等于参考带宽（默认值为100 Mb/s）除以接口带宽，并对计算结果取整，结果大于1的，舍去小数，结果小于1的仍记为1。一条OSPF路由的Cost值是该路由从路由的起源一路到达本地的所有入接口Cost值的总和。299二、OSPF区域划分为了使OSPF协议能够用于规模很大的网络，OSPF把一个自治系统再划分为若干个更小的范围，称为区域（area）。1. 主干区域每一个区域都有一个32b的区域标识符（也称区域ID），可用点分十进制表示。主干区域的标识符必须为0，也可写成点分十进制0.0.0.0。3002. 路由器类型（1）区域内路由器（internalrouter）。该类设备的所有接口都属于同一个OSPF区域。（2）区域边界路由器（areaborderrouter，ABR）。该类设备可以同时属于两个以上的区域，但其中一个必须是骨干区域（区域ID为Area0，是整个OSPF网络的核心枢纽）。（3）骨干路由器（backbonerouter，BR）。该类设备至少有一个接口属于骨干区域。所有的ABR和位于Area0的内部设备都是骨干路由器。（4）自治系统边界路由器（ASboundaryrouter，ASBR）。与其他自治系统交换路由信息的设备即为ASBR。301三、配置OSPF路由1. 配置OSPF路由的步骤（1）启用OSPF。在网络设备上启用OSPF，配置OSPF进程。（2）配置OSPF的区域。使用“area<区域号>”和“network<网络地址><网络掩码>”命令为每个网络指定一个合适的区域号，并指定OSPF的区域包含哪些网络。（3）配置OSPF的其他参数。如果需要，可以配置OSPF的其他参数。（4）验证和调试。验证OSPF配置的正确性，检查路由表是否正确，以及路由器之间是否能够正常交换链路状态信息。如有需要，进行调试和故障排除。3022. 配置过程中的相关命令（1）显示OSPF各区域中邻居的概要信息displayospfpeerbrief命令用来显示OSPF各区域中邻居的概要信息。此命令输出了OSPF的邻居信息，有助于OSPF故障诊断并可验证OSPF邻居的配置效果。（2）查看接口状态和配置的简要信息displayinterfacebrief命令用来查看接口状态和配置的简要信息。303（3）查看设备当前生效的配置参数displaycurrent－configuration命令用来查看设备当前生效的配置参数。如果