路由与路由协议.ppt

1、2020年6月20日星期六3时41分52秒,计算机网络技术,基本要求： 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；理解静态路由和动态路由；理解缺省路由；了解常用的路由协议。,路由与路由协议,2020年6月20日星期六3时41分52秒,计算机网络技术,教学重点和难点： 路由器的作用 路由的过程 路由表 路由协议,路由与路由协议,2020年6月20日星期六3时41分52秒,计算机网络技术,本章任务：路由器及RIP协议配置 任务分解：为了进行路由器及RIP协议配置，就需要首先了解如下内容： 路由器的作用； 路由协议； 下面首先从介绍路由器的作用开始。,路由与路由协议,2020年6

2、月20日星期六3时41分52秒,计算机网络技术,14.1.1 路由器概述,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），将该分组从某个合适的输出端口转发给下一跳路由器。,路由器,2020年6月20日星期六3时41分52秒,计算机网络技术,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,2020年6月20日星期六3时41分52秒,计算机网络技术,网桥独立于高层协议，

3、它把几个物理网络连起来后提供给用户的仍然是一个逻辑网络，用户根本不知道有网桥存在；路由器则利用互连网协议将网络分成几个逻辑子网。路由器是面向协议的设备，能够识别网络层地址，而网桥只能识别链路层地址或称MAC地址，桥对网络层地址视而不见。,14.1.2 路由器和网桥的区别,路由器,2020年6月20日星期六3时41分52秒,计算机网络技术,图14.2 路由器的实现,路由器,2020年6月20日星期六3时41分52秒,计算机网络技术,14.1.3 路由器的分类,按处理能力来划分 按结构分 按所处网络位置分 按功能分 按性能分,14.1 路由器,2020年6月20日星期六3时41分52秒,计算机网络

4、技术,路由器端口,路由器与网络的连接部分称为接口，也 被称为端口。在进行IP路由选择时， 每个接口必须具有一个独立的、惟一的 网络（或子网）地址,路由器,2020年6月20日星期六3时41分52秒,计算机网络技术,14.1.5 路由器在网络互连中的作用,1. 提供异构网络的互连,2. 实现网络的逻辑划分,3. 实现VLAN之间的通信,路由器,2020年6月20日星期六3时41分52秒,计算机网络技术,1. 提供异构网络的互连,路由器,2020年6月20日星期六3时41分52秒,计算机网络技术,在物理上，路由器可以提供与多种网络的接口，如以太网口、令牌环网口、FDDI口、ATM口、串行连接口、S

5、DH连接口、ISDN连接口等多种不同的接口。通过这些接口，路由器可以支持各种异构网络的互连，其典型的互连方式包括LAN-LAN、LAN-WAN和WAN-WAN等。 路由器之所以能支持异构网络的互连，关键还在于其在网络层能够实现基于IP协议的分组转发。只要所有互连的网络、主机及路由器能够支持IP协议，则位于不同LAN和WAN中的主机之间都能以统一的IP数据报形式实现相互通信。,路由器,2020年6月20日星期六3时41分52秒,计算机网络技术,以图14.4中的主机A和主机5为例，一个位于以太网1中，一个位于令牌环网中，中间还隔着以太网2。假定主机A要给主机5发送数据，则主机A将以主机5的IP地址

6、为目标IP地址，以其自己的IP地址为源IP地址启动IP分组的发送。由于目标主机和源主机不在同一网络中，为了发送该IP分组，主机A需要将该分组封装成以太网的帧发送给缺省网关即路由器A的F0/0端口；F0/0端口收到该帧后进行帧的拆封并分离出IP分组，通过将IP分组中的目标网络号与自己的路由表进行匹配，决定将该分组由自己的F0/1口送出，但在送出之前，它必须首先将该IP分组重新按以太网帧的帧格式进行封装，这次要以自己的F0/1口的MAC地址为源MAC地址、路由器B的F0/0口MAC地址为目标MAC地址进行帧的封装，,路由器,2020年6月20日星期六3时41分52秒,计算机网络技术,然后将帧发送出

7、去；路由器B收到该以太网帧之后，通过帧的拆封，再度得到原来的IP分组，并通过查找自己的IP路由表，决定将该分组从自己的以太网口T0送出去，即以主机5的MAC地址为目标MAC地址，以自己的T0口的MAC地址为源MAC地址进行802.5令牌环网帧的封装，然后启动帧的发送；最后，该帧到达主机5，主机5进行帧的拆封，得到主机A给自己的IP分组并送到自己的更高层即传输层。,路由器,2020年6月20日星期六3时41分52秒,计算机网络技术,2. 实现网络的逻辑划分,路由器,2020年6月20日星期六3时41分52秒,计算机网络技术,路由器在物理上扩展网络的同时，还提供了逻辑上划分网络的功能。如图14.5

8、所示，当网络1中的主机A给主机B发送IP分组1的同时，网络2中的主机5可以给主机6发送IP分组2，而网络3中的主机A7则可以向主机A8发送IP分组3，它们互不矛盾，因为路由器是基于第三层IP地址来决定是否进行分组转发的，所以这三个分组由于源和目标IP地址在同一网络中而都不会被路由器转发。,路由器,2020年6月20日星期六3时41分52秒,计算机网络技术,3. 实现VLAN之间的通信,路由器,2020年6月20日星期六3时41分52秒,计算机网络技术,VLAN限制了网络之间的不必要的通信，但在任何一个网络中，还必须为不同VLAN之间的必要通信提供手段，同时也要为VLAN访问网络中的其他共享资源

9、提供途径，这些都要借助于OSI第三层或网络层的功能。第三层的网络设备可以基于第三层的协议或逻辑地址进行数据包的路由与转发，从而可提供在不同VLAN之间以及VLAN与传统LAN之间进行通信的功能，同时也为VLAN提供访问网络中的共享资源提供途径。VLAN之间的通信可以由外部路由器来完成。在交换机设备之外，提供只具备第三层路由功能的独立路由器用以实现不同VLAN之间的通信。,路由器,2020年6月20日星期六3时41分52秒,计算机网络技术,14.2.1 被路由协议和路由选择协议,被路由协议 路由选择协议 网络层协议的运行 多协议路由 路由选择表,路由选择,2020年6月20日星期六3时41分52

10、秒,计算机网络技术,1.被路由协议,以寻址方案为基础，为分组从一个主机发送到另一个主机提供充分的第三层地址信息的任何网络协议。被路由协议通过网络传输数据，通过路由器把数据从一个主机传输到另一个主机的协议是被路由或可路由协议，用在路由器之间引导用户流量。 IP协议、Novell的网际分组交换（IPX ，Internet work Packet eXchange）和Apple Talk的数据报传送协议（DDP，Datagram Delivery Protocol）等协议都能提供第3层的支持，因此都是可路由的。然而，某些协议不能提供第3层的支持，这些协议属于不可路由协议，在这类协议中，最常见的是Ne

11、tBEUI。NetBEUI是一个小型、快速并高效的协议，但是只能限制在一个网段内运行。,路由选择,2020年6月20日星期六3时41分52秒,计算机网络技术,2. 路由选择协议,通过在网络设备之间提供路由选择信息共享机制，为被路由协议提供支持。路由选择信息在路由器之间传送。路由器使用路由选择协议来交换路由选择表和共享路由选择信息。换句话说，路由选择协议使得路由器在确定路径之后发送被路由协议数据。 路由选择协议提供共享路由选择信息的方法，它允许路由器与其他路由器进行通信来更新和维护路由选择表。 在TCP/IP路由选择协议中包括路由信息协议（RIP）、内部网关路由协议（IGRP）、增强内部网关路由

12、协议（EIGRP）以及开放式最短路径优先（OSPF）等路由选择协议。,路由选择,2020年6月20日星期六3时41分52秒,计算机网络技术,2. 路由选择协议,路由协议,距离矢量路由协议,链路状态路由协议,混合型路由协议,RIP,IGRP,OSPF,IS-IS,EIGRP,路由选择,2020年6月20日星期六3时41分52秒,计算机网络技术,2. 路由选择协议,表14-1 距离矢量路由协议、链路状态路由协议的比较,路由选择,2020年6月20日星期六3时41分52秒,计算机网络技术,3. 网络层协议的运行,路由选择,2020年6月20日星期六3时41分52秒,计算机网络技术,路由选择表中保存着

13、重要的信息,信息类型 目的地下一跳 路由选择度量标准 出站接口,路由选择,2020年6月20日星期六3时41分52秒,计算机网络技术,图14.9 连接在同一台路由器上的两个网段,主机A IP：192.168.1.2 MAC：0000.0C11.1111,路由器f0/0接口 IP：192.168.1.1 MAC： 0000.0C22.2222,Y,主机B IP：192.168.2.2 MAC：0000.0C44.4444,数据包a,路由器f0/1接口 IP：192.168.2.1 MAC： 0000.0C33.3333,路由器A,14.2.2 路由的基本过程,路由选择,2020年6月20日星期六

14、3时41分52秒,计算机网络技术,动态路由和静态路由,路由进程确定路径的方法有两种： 通过配置好的路由表来传送，这种需要由系统管理员手工配置路由表并指定每条路由线路的方法称为静态路由。 由路由器按指定的协议格式在网上广播和接收路由信息，通过路由器之间不断交换的路由信息动态地更新和确定路由表，并随时向附近的路由器广播，这种方式称为动态路由。,2020年6月20日星期六3时41分52秒,计算机网络技术,动态路由和静态路由,静态路由 动态路由 缺省路由,在Cisco路由器上可以配置三种路由:,2020年6月20日星期六3时41分52秒,计算机网络技术,动态路由和静态路由,在全局配置模式下，建立静态路

15、由的命令格式为： router（config）#ip router prefix mask address | interface distance tag tag permanent Prefix：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,2020年6月20日星期六3时41分52秒,计算机网络技术,动态路由和静态路由,要想使每台路由器对

16、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,2020年6月20日星期六3时41分52秒,计算机网络技术,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,2020年6月20日星期六3时4

17、1分52秒,计算机网络技术,动态路由和静态路由,3. 动态路由协议基础： 自治域系统 路由协议的分类（有类和无类） 邻居关系 网络路径的度量 收敛时间,14.3. 3动态路由,2020年6月20日星期六3时41分52秒,计算机网络技术,动态路由和静态路由,（1）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；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配一个或多个自治域系统。,2020年6月20日星期六3时41分52秒,计算机网络技术,动态路由协议,内部网关协议（IGP）,

18、外部网关协议（EGP）,主要用于多个自治域之间的路由选择 ，如BGP和BGP-4,自治域内部采用的路由选择协议 如RIP、IGRP、EIGRP、OSPF,动态路由和静态路由,2020年6月20日星期六3时41分52秒,计算机网络技术,路由协议,有类（Classful）的路由协议,无类（Classless）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 。包括RIP v1、IGRP等,动态路由和静

19、态路由,2020年6月20日星期六3时41分52秒,计算机网络技术,路由器A,图14.14 路由器邻居关系,路由器B,192.168.1.0网段,192.168.3.0网段,192.168.2.0网段,Hello,Hello,形成邻居关系,我知道192.168.1.0网段,我知道192.168.3.0网段,动态路由和静态路由,2020年6月20日星期六3时41分52秒,计算机网络技术,动态路由和静态路由,（4）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。

20、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）,2020年6月20日星期六3时41分52秒,计算机网络技术,动态路由和静态路由,（5）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

21、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。,2020年6月20日星期六3时41分52秒,计算机网络技术,动态路由和静态路由,4. 配置路由器使用路由选择协议 （1） Router命令启动一个路由选择进程。语法如下： Router（config）#router protocol options 其中： protocol：可以是RIP、IGRP、EIGRP或OSPF等。 Options：表示自治域系统号，例如IGRP和EIGRP协议中所使用的。 （2） Network命令是必需的。Network命令的语法如下： Router（config-rputer）#network

22、 network-number 其中：network-number是直连网络的IP网络地址。,2020年6月20日星期六3时41分52秒,计算机网络技术,14.4 路由选择协议,路由信息协议(Routing Information Protocol，简称RIP)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，是典型的距离向量(distance-vector)协议。RIP采用距离向量算法，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。,14.4.1路由选择信息协议,2020年6月20日星期六3时41分52秒,计算机网络技术,14.4 路由选择协议

23、,RIP协议配置 ：（1）启动RIP路由 （2） 配置参与RIP路由的子网 （3）（可选）指定RIP发送单播更新 （4）（可选）配置RIP的版本 （5）（可选）配置端口不发送RIP更新 （6）（可选）调整路由选择协议计时器,14.4. 1路由选择信息协议,2020年6月20日星期六3时41分52秒,计算机网络技术,14.4 路由选择协议,相关调试命令 ： Router（config）#show ip protocols Router（config）#show ip router Router（config）#show ip rip database Router（config）#debug i

24、p rip,14.4. 1路由选择信息协议,2020年6月20日星期六3时41分52秒,计算机网络技术,14.4 路由选择协议,IGRP是一种距离向量型的内部网关协议（IGP）。距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。,14.4.2 IGRP协议,2020年6月20日星期六3时41分52秒,计算机网络技术,14.4 路由选择协议,EIGRP是一个平衡混合型路由协议（Cisco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

25、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，当路由信息发生变化时，采用增量更新的方式，保留对所有可能路由（网络的拓扑结构）的了解、支持变长子网掩码、路由手动归纳。）。,14.4.3 EIGRP协议,2020年6月20日星期六3时41分52秒,计算机网络技术,14.4 路由选择协议,在EIGRP中，有五种类型的数据包： HELLO包 更新包（update） 查询包（query） 答复包（reply） 确认包（ACK）,14.4.3 EIGRP协议,2020年6月20日星期六3时41分52秒,计算机网络技术,14.4 路由选择协议,EIGRP路由协议维护以下三个表 （1

26、）邻居表 （2）拓扑表 （3）路由表,14.4.3 EIGRP协议,2020年6月20日星期六3时41分52秒,计算机网络技术,14.4 路由选择协议,开放最短路径优先（Open Shortest Path First，OSPF）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OSPF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，独立计算路由。,14.4.4 OSPF协议,2020年6月20日星期六3时41分52秒,计算机网络技术,14.4 路由选择协议,EGP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变成邻机。 邻机可达性过程：用以监视

27、邻机之间的链路。 网络可达性过程：网络可达性处理。,14.4.5 外部网关路由协议EGP,2020年6月20日星期六3时41分52秒,计算机网络技术,14.4 路由选择协议,BGP是一种在TCPIP网络中完成域间路由计算的协议，它是一种外部网关协议。这也意味着它是在多个AS域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，BGP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BGP较EGP更具有优良的扩展性和更高的效能。,14.4.6 边界网关路由协议BGP,2020年6月20日星期六3时41分52秒,计算机网络技术,14.5 任务1：路由器的

28、配置,1. 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-DB25终端适配器相连，而后者被连接到PC上的串行通信端口（COM1、COM2或其他COM端口）。和交换机的连接基本一样。 2. 为telnet访问配置路由器 本实例将以Cisco2611路由器为例进行配置，以便能够从LAN上的任何工作站访问它。 (1) 配置路由器的主机名、以太网IP地址和vty线路。 （2）在PC上利用telnet通过LAN/WAN访问路由器,2020年6月20日星期六3时41分52秒,计算机网络技术,14.5 任务1：路由器的配置,3. 配置无编号IP接口 路由器routera的serial0/0（211.81.192/1）和路由器routerb的serial0/0（211.81.193.1）接口可以在这条串行链路上通过TCP/IP通信，尽管它们不属于同一个IP子网，如图14.15所示。,RouteA,RouteB,211.