第13章网络操作系统(Windows Server 2003)-电子教案

1、网络操作系统（WindowsServer2003）,第13章实现路由和远程访问,本章学习目标,通过本章的学习，读者应该掌握以下内容：路由的基本概念路由器的功能路由表NAT与VPN原理设置路由服务器的方法设置NAT网络地址转换的方法搭建VPN服务器与VPN客户端建立连接的方法,13.1路由概述,13.1.1路由与路由器路由是把信息从源主机传递到目的主机的行为，在这条路径上至少遇到一个中间节点。路由发生在网络体系结构中的网络层。在网络中承担路由任务的节点，就是路由器，它是完成网络互联的重要设备，这种互联既可以是同种网络的互联，也可以是异种网络的互联，如图13-1所示。从本质上讲，路由器在OSI参考

2、模型中属于网络层上的网路互连设备。可以选择硬件路由器来连接不同的网络，如CISCO路由器，也可利用安装了WindowsServer2003操作系统的计算机来实现软件路由。,图13-1路由器完成异种网络互联,图13-2直接交付与间接交付,路由包含两个基本动作：确定最佳路径和通过网络传输信息，后者也称为数据转发。,1路径选择度量值（Metric）是路由算法用以确定到达目的地最佳路径的计量标准，如路径长度。为了帮助选路，路由算法初始化并维护包含路径信息的路由表，路径信息根据使用的路由算法不同而不同。路由表的产生有多种方式，可以是动态的，也可以是静态的。当数据报到达路由器时，路由器会从数据报的IP头部

3、解析出相关地址信息，与路由表中的信息比对，选出一条可到达目的主机的路径，如有多条路径存在，则选择一条最佳路径。在此环节，通往目的主机的下一跳路由器的IP地址便产生了。,2数据转发数据转发算法相对而言较简单，对大多数路由协议是相同的。通过上面的路径选择环节，路由器得出下一跳路由器的IP地址，下一步便是通过ARP协议获取下一跳路由器的MAC地址，随之将数据报打包，将源MAC地址填充上自己的物理地址，将目的MAC地址变换为下一跳路由器的MAC地址，源IP、目的IP保持不变写入数据报头中。继而完成转发动作，整个过程如图13-3所示。,图13-3数据转发,13.1.2路由表,每个路由表中都存放着通向网络

4、中任何一台主机或网络的路由信息列表。在支持分类IP地址的网络中，每条路由信息中最主要的是两个字段：目的网络地址和下一跳路由器的地址,图13-4路由器的路由,随着划分子网及无分类编址网络的出现，路由器中的字段又多了一项，变为：目的网络地址，子网掩码，下一跳路由器的地址，如表13-1所示。,表13-1路由表的构成,不同路由器的的路由表表现形式是多样的，但最核心的表项是一致的，例如在WindowsServer2003操作系统中的路由与远程访问组件中的路由表如图13-5所示。,路由信息根据产生方式及作用的不同可分为以下几种：,1直连路由,2静态路由,静态路由指由网络管理员手工配置的路由信息。除非网络管

5、理员干预，否则静态路由不会发生变化。由于静态路由不能对网络的改变做出反应，一般用于网络规模不大、拓扑结构固定的网络中。静态路由的优点是简单、高效、可靠及保密性好。在所有的路由中，静态路由的优先级最高。默认情况下当动态路由与静态路由发生冲突时，以静态路由为准。,3动态路由,动态路由是由路由选择协议（比如RIP协议）产生的，其产生是一个由路由器之间相互通信、传递路由信息、利用收到的路由信息更新路由表的过程。如果路由更新信息表明发生了网络变化，路由选择软件就会重新计算路由，并发出新的路由更新信息。这些信息通过各个网络，引起各路由器重新启动其路由算法，并更新各自的路由表以动态地反映网络拓扑结构变化。动

6、态路由适用于网络规模大、网络拓扑结构复杂的网络。当然，各种动态路由协议会不同程度地占用网络带宽和CPU资源。,13.2路由服务器的实现,WindowsServer2003“路由和远程访问”服务组件提供构建软路由的功能，在小型网络中可以安装一台WindowsServer2003服务器并设置成路由器，来代替昂贵的硬件路由器。而且基于WindowsServer2003构建的路由器具有图形化管理界面，管理方便、易用。,13.2.1配置路由服务器,图13-7路由服务器连接两个网段,图13-8配置TCP/IP属性,下面我们便通过WindowsServer2003的路由和远程访问组件来配置该服务器的路由功能

7、。,图13-9“路由和远程访问”管理控制台窗口,图13-10路由和远程访问服务安装向导,图13-11MSI本地属性,13.2.2设置静态路由,静态路由的特点是简单、高效、可靠，适合小型、单路径、静态IP网络。在所有路由中，静态路由优先级最高。静态路由要求手工构造和更新路由表。,图13-12网络拓扑示意图,图13-13配置静态路由,图13-14静态路由配置结果,图13-15路由表,13.2.3设置动态路由,动态路由是由路由选择协议产生的。RIP（RoutingInformationProtocol）是应用较早、使用较普遍的路由选择协议，适用于小型网络，是典型的距离向量协议。,图13-16添加新路

8、由协议,13.3NAT的实现,13.3.1NAT原理由于IP地址的紧缺，一个机构能够申请到的IP地址数往往小于本机构所拥有的主机数。实际上，出于安全等原因，一个机构内的很多主机并不需要接入到外部的Internet，它们主要是利用内部的其他主机进行通信（例如，在大型商场或宾馆中有很多用于营业和管理的计算机。显然这些计算机并不需要和Internet相连）。假定一个机构内部的计算机通信也是采用TCP/IP协议，从原则上讲，对于这些仅在机构内部使用的计算机就可以由本机构自行分配其IP地址。这就是说，让这些计算机使用仅在本机构有效的IP地址（这种地址称为本地地址），而不需要向Internet的管理机构申

9、请全球唯一的IP地址（这种地址称为全球地址）。这样就可以节约宝贵的全球IP地址资源。,RFC1918指明了一些专用地址（PrivateAddress）。这些地址只能用于一个机构的内部通信，而不能用于和Internet上的主机通信。换言之，专用地址只能用作本地地址而不能用作全球地址。在Internet的所有路由器对目的地址是专用地址的数据报一律不进行转发。RFCl918指明的专用地址是：（1）10.0.0.0到10.255.255.255（或记为l0/8，是一个24位块）。（2）172.16.0.0到172.31.255.255（或记为172.16/12，是一个20位块）。（3）192.168.

10、0.0到192.168.255.255（或记为192.168/16，是一个16位块）。,在专用网内部的一些主机本来已经分配到了本地IP地址，但现在又想和Internet上的主机通信，应当采取什么措施呢？最简单的办法就是设法再申请一些全球IP地址。但这在很多情况下是不容易做到的，因为全球IP地址已所剩不多了。目前使用得最多的方法是采用网络地址转换。,网络地址转换NAT（NetworkAddressTranslation）方法是在1994年提出的。这种方法需要在专用网连接到Internet的路由器上安装NAT软件。装有NAT软件的路由器叫做NAT路由器，它至少有一个有效的内部全球地址IPG。这样，

11、所有使用本地地址的主机和外界通信时都要在NAT路由器上将其本地地址转换成IPG才能和Internet连接。,NAT技术中最常用的有两种实现模式：静态NAT和动态NAT。,静态NAT是建立内部本地地址和内部全球地址的一对一的永久映射。当外部网络需要通过固定的全局可路由地址访问内部主机时，静态NAT就显得十分重要。动态NAT是建立内部本地地址和内部全球地址池的临时对应关系，如果经过一段时间，内部本地地址没有向外的请求或者数据流，该对应关系将被删除。,图13-17NAT转换过程,13.2.2架设NAT服务器,配置NAT实现局域网上网,（1）硬件连接通过这种方式共享上网时，首先需要配置一台NAT服务器

12、。NAT服务器需要安装两块网卡，其中一块网卡连接外网，在此称“外网卡”，另一块连接局域网的交换机或集线器，在此称“内网卡”。网络整体连接方式如图13-19所示。,（2）IP地址的配置,NAT计算机的IP地址配置：在图所示的网络中，NAT计算机的外网卡需要配置公共IP地址。NAT计算机的内网卡通常配置为192.168.0.1即可，其默认网关不用配置。局域网计算机的IP地址配置：局域网计算机的IP地址配置为192.168.0.X（2-254）,默认网关配置为192.168.0.1。当然，如局域网中有DHCP服务器，局域网计算机的IP地址也可以配置为自动获得。,图13-19网络拓扑结构图,3配置NA

13、T服务器,图13-20“路由和远程访问”窗口,图13-21“服务配置”对话框,图13-22“NATInternet连接”配置对话框,图13-23“名称和地址转换服务”配置对话框,图13-24NAT配置后的界面,图13-25远程连接属性,图13-26本地连接属性,13.4VPN的实现,13.4.1VPN原理有时一个很大的机构有许多部门分布在相距很远的一些地点，而任何一个地点都有自己的专用网。假定这些分布在不向地点的专用网需要经常进行通信。这时，可以有两种方法。第一种方法是租用电信公司的线路为本机构专用。这种方法的好处是简单方便，但线路的租金太高。第二种方法是利用Internet（即公用互联网）来

14、实现本机构的专用网，这样的专用网又称为虚拟专用网VPN（VirtualPrivateNetwork）。虚拟即“好像是”但实际上不是，因为现在是Internet（而并没有用专线）来连接分散在各地的本地网络。VPN只是在效果上和真正的专用网一样。图13-27说明如何使用隧道技术实现虚拟专用网。,图13-27用隧道技术实现虚拟专用网,13.4.2架设VPN服务器,图13-28配置并启用路由和远程访问,图13-29路由和远程访问服务器安装向导,图13-30选择VPN,图13-31选择将服务器连接到Internet的网络接口,图13-32选择如何对远程客户端指派IP地,图13-33设置此服务器是否与RA

15、DIUS服务器一起工作,图13-34完成画面,图13-35提示怎样支持对远程访问客户端的DHCP消息的中继,图13-36打开端口,图13-37端口属性,图13-38配置端口属性,13.4.3在VPN客户端建立Internet连结,假设客户端要利用ADSL拨号连结来连结Internet,那末客户端除了要将ATU-R(ADSL调制解调器)连结号之外，还必须建立一个通过ADSL的Internet连结。以下利用Windows2000Professional为例来说明。,图13-39选择新建连接向导,图13-40新建连接向导,图13-41选择用宽带连接,图13-42输入Internet连接的服务名,图1