路由器的定義

1、第三章路由和路由器路由器是網(wǎng)絡(luò)間的連接設(shè)備，它最重要的工作有兩個(gè)，一是路徑選擇，二是數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)。進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)相對(duì)容易一些，難的是如何判斷到達(dá)目的網(wǎng)絡(luò)的最佳路徑。所以，路徑選擇就成了路由器最重要的工作。下面，首先了解一些路徑選擇的基礎(chǔ)知識(shí)。3.1 路由基礎(chǔ)3.1.1 路由算法的選擇路由算法有許多種，至于究竟哪種算法最好，不能一概而論，具體情況要具體分析。一般來說，我們選擇路由算法的標(biāo)準(zhǔn)不外乎以下幾個(gè)。? 最優(yōu)(Optimality ) ：我們希望路由算法可以選出最好的路徑，這也是對(duì)路由算法最基本的要求。? 簡(jiǎn)單(Simplicity ) ：路由選擇算法不能太復(fù)雜，復(fù)雜的算法占用路由器大量的處理能力

2、，轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)的性能肯定會(huì)受到影響。同樣，為了保證數(shù)據(jù)的正常有效傳輸，路由算法本身也不能占用太多帶寬。? 強(qiáng)壯(Robustness) ：這是顯而易見的，路由器是網(wǎng)絡(luò)的核心設(shè)備，路由器算法的失效會(huì)造成全網(wǎng)的癱瘓。這就要求路由算法在出現(xiàn)硬件故障、高負(fù)荷和不正確操作的情況下保持正常運(yùn)行。好的路由算法必須經(jīng)得起時(shí)間的考驗(yàn)，在各種網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下都有很好的穩(wěn)定性。? 收斂迅速(Rapid Convergence ) ：收斂時(shí)間是指從網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)發(fā)生變化到網(wǎng)絡(luò)上所有的相關(guān)路由器都得知這一變化所需要的時(shí)間，這一時(shí)間越短，網(wǎng)絡(luò)變化對(duì)全網(wǎng)的擾動(dòng)就越小。收斂時(shí)間過長會(huì)導(dǎo)致路由循環(huán)的出現(xiàn)。? 靈活( Flexibilit

3、y ) ：路由算法必須適應(yīng)不同的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，包括適應(yīng)不同的網(wǎng)絡(luò)帶寬、延時(shí)和路由器接口隊(duì)列大小。當(dāng)然， 我們希望選擇一種具備上述所有優(yōu)點(diǎn)的路由算法，但這往往是不可能的。例如，一個(gè)簡(jiǎn)單的算法收斂不會(huì)太迅速，一個(gè)最優(yōu)的算法也不大可能最簡(jiǎn)單。實(shí)際工程中，我們往往在上述諸多目標(biāo)間實(shí)現(xiàn)一個(gè)折中。3.1.2 路由算法的分類可以從不同的角度對(duì)路由算法進(jìn)行分類，典型的分類有以下幾種。從路由項(xiàng)的來源分類，可以將路由選擇的方法分為靜態(tài)( Static)的和動(dòng)態(tài)(Dynamic) 的。靜態(tài)路由項(xiàng)是管理員手工添加的，而動(dòng)態(tài)路由項(xiàng)是路由器通過某一算法計(jì)算得出的。一般來說，管理員添加的路由準(zhǔn)確，最優(yōu)，但靈活性差，不能自動(dòng)適應(yīng)

4、網(wǎng)絡(luò)的變化。從同時(shí)使用的線路分類，可以將路由算法分為單路徑(Single-path )的和多路徑( Multipath )的。復(fù)雜的路由算法支持到同一目的地的多條路徑，這不僅可以做到負(fù)載均衡，而且提高了吞吐率和可靠性。一些路由算法在平面空間( Flat)中運(yùn)行，另外一些路由算法采用分層( Hierarchical )的結(jié)構(gòu)。在平面的算法中，路由器是平等的，所有路由器互相交換路由信息。分層的算法中，系統(tǒng)將路由器組成域(domain )或區(qū)(area) ，區(qū)域內(nèi)的少量路由器可以直接和其它區(qū)域通信，其余路由器只能和本區(qū)域內(nèi)的路由器交換路由信息。分層路由有效地降低了網(wǎng)絡(luò)上的路由信息量，提高了效率。在超

5、大型網(wǎng)絡(luò)中，可能存在許多層次，最高層的路由器構(gòu)成了網(wǎng)絡(luò)的骨干。從運(yùn)行位置分類，可以將路由算法分成域內(nèi)(Intradomain )路由和域間(Interdomain )路由。這兩種算法有著本質(zhì)的區(qū)別，因此，一個(gè)最優(yōu)的域內(nèi)路由算法并不一定是最優(yōu)的域間路由算法。對(duì)于域內(nèi)路由算法來說，最重要的是鏈路狀態(tài)( Link State ) 算法和距離向量( DistanceVector)算法。鏈路狀態(tài)算法將當(dāng)前路由器的鏈路狀態(tài)傳給域內(nèi)所有的路由器，而距離向量算法將當(dāng)前路由器的路由信息傳送給相鄰路由器。實(shí)際上，鏈路狀態(tài)算法只傳送小部分信息，而距離向量算法廣播整個(gè)路由表。相比之下，鏈路狀態(tài)算法的收斂速度快，更容易

6、避免路由循環(huán)。但它的實(shí)現(xiàn)比較復(fù)雜，占用的CPU 和內(nèi)存也比較多。3.1.3 度量值如何判斷哪一條路徑是最優(yōu)的，不同的路由選擇算法有不同的標(biāo)準(zhǔn)，典型的考慮因素有以下幾種。路徑長度 ( Path Length ) ， 可靠性 ( Reliability ) ， 延時(shí) ( Delay) ， 帶寬 ( Bandwidth ) ，負(fù)載(Load)和通信費(fèi)用(Communication Cost )。路徑長度是最普遍的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)，一般來說，長度用跳數(shù)(hops count) ，即經(jīng)過的路由器數(shù)量表示?？煽啃灾笖?shù)據(jù)傳輸過程中發(fā)生錯(cuò)誤的比例，通常，這是一個(gè)管理員指定的數(shù)值。延時(shí)是從源節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)所需要的時(shí)間，

7、它受制于多個(gè)因素，例如帶寬、擁塞程度和傳輸距離等等。帶寬是指線路所能傳送信息的容量。帶寬大不等于速度快，一個(gè)10M 的線路，速度并不一定比1.544M 的 T1 線路快，因?yàn)樗俣鹊目炻粌H取決于帶寬，還和線路的負(fù)載情況有關(guān)。負(fù)載是指線路的繁忙程度。通信費(fèi)用是一個(gè)非技術(shù)參數(shù)。當(dāng)公司關(guān)心費(fèi)用甚于關(guān)心性能時(shí)，就需要在路由選擇中，優(yōu)先選擇收費(fèi)低的鏈路。3.1.4 管理距離(Management Distance )管理距離值是CISCO 專有的概念。CISCO 路由器用這個(gè)值判斷一條路由信息的可信程度。每一個(gè)協(xié)議有一個(gè)缺省的等級(jí)，好的協(xié)議的等級(jí)號(hào)碼小。例如，通過RIP 計(jì)算出的路由缺省的管理距離是12

8、0， 而管理員添加的靜態(tài)路由缺省的管理距離是1 ， 當(dāng)去往同一目的地， RIP 路由和靜態(tài)路由不一致時(shí)，路由器優(yōu)先采用管理距離小的靜態(tài)路由。各種路由算法產(chǎn)生的路由，其缺省管理距離如表3-1 所示。表3-1缺省的管理距離路由來源管理距離直接相連0靜態(tài)路由1EIGRP90IGRP100OSPF110IS-IS115RIP1203.1.5 路由協(xié)議和被路由協(xié)議另外一個(gè)要弄清楚的基本概念是路由協(xié)議(routing protocols)和被路由協(xié)議(routedprotocols)。路由協(xié)議指 RIP、OSPF等計(jì)算度量值，產(chǎn)生路由表的協(xié)議；被路由協(xié)議指實(shí) 際數(shù)據(jù)傳輸所依賴的協(xié)議，如IP、IPX等等。還

9、有一些協(xié)議是不可被路由( non-routedportocols)的，如NetBIOS協(xié)議，它本身沒有第三層功能，不能跨路由器進(jìn)行網(wǎng)間的尋址 和傳輸。3.2 路由算法正如上一小節(jié)所述，路由算法種類繁多。下面，我們?cè)敿?xì)敘述靜態(tài)路由和動(dòng)態(tài)路由中 的RIP、IGRP三種算法，并簡(jiǎn)單介紹OSPF、EIGRP等其它算法。3.2.1 靜態(tài)路由靜態(tài)路由是一種特殊的路由，它不是某一路由算法計(jì)算得出的，而是由管理員手工設(shè) 定的。手工配置所有的路由雖然可以使網(wǎng)絡(luò)正常運(yùn)轉(zhuǎn)，但是也會(huì)帶來一些局限性。網(wǎng)絡(luò)拓 撲發(fā)生變化之后，靜態(tài)路由不會(huì)自動(dòng)改變，必須有網(wǎng)絡(luò)管理員的介入。因此，它不能保證 網(wǎng)絡(luò)的不間斷運(yùn)行。雖然如此，靜態(tài)

10、路由在許多地方是必須的，合理設(shè)置會(huì)節(jié)約帶寬，增 加網(wǎng)絡(luò)的可用性。網(wǎng)絡(luò)的末端是使用靜態(tài)路由的理想環(huán)境。如果公司的局域網(wǎng)只通過一個(gè)路由器和ISP的網(wǎng)絡(luò)連接，那么公司網(wǎng)絡(luò)就是一個(gè)末端網(wǎng)絡(luò)，ISP就可以使用靜態(tài)方法指出公司網(wǎng)絡(luò)的路由，所有發(fā)往公司局域網(wǎng)的信息都被送到公司的路由器上。這樣，路由配置簡(jiǎn)單易行， 而且節(jié)約了網(wǎng)絡(luò)帶寬。缺省路由是靜態(tài)路由的一種，也是由管理員設(shè)置的。在沒有找到目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)的路由表項(xiàng) 時(shí)，路由器將信息發(fā)送到缺省路由器( gateway of last resort )。在上面的例子中，公司網(wǎng)絡(luò) 可以將缺省路由指向ISP的路由器，如此一來，所有目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)不是本地網(wǎng)的數(shù)據(jù)都被送到ISP的路由

11、器上，而這正是我們所希望的。正如上節(jié)所述，靜態(tài)路由的管理距離非常小，即非?？尚?，會(huì)被路由器優(yōu)先采用。有時(shí)， 可以人為指定靜態(tài)路由的管理距離，這就是浮動(dòng)靜態(tài)路由。它非常適合建立后備鏈路。例如，指定某一條靜態(tài)路由的管理距離為150，當(dāng)?shù)竭_(dá)同一目的地點(diǎn)的RIP 路由存在時(shí)，由于 RIP 的管理距離只有120，路由器會(huì)優(yōu)先選擇RIP 路由；如果RIP 路由失效，系統(tǒng)才會(huì)使用浮動(dòng)靜態(tài)路由。這樣，主鏈路存在時(shí)，浮動(dòng)靜態(tài)路由保持在后臺(tái)，一旦主路由失效，它就會(huì)取而代之。3.2.2 RIPRIP( Routing Information Protocols ，路由信息協(xié)議)是使用最廣泛的距離向量協(xié)議，它是由施樂

12、(Xerox)在70年代開發(fā)的。當(dāng)時(shí)， RIP是XNS (Xerox Network Service,施 樂網(wǎng)絡(luò)服務(wù))協(xié)議簇的一部分。TCP/IP 版本的 RIP 是施樂協(xié)議的改進(jìn)版。RIP 最大的特點(diǎn)是，無論實(shí)現(xiàn)原理還是配置方法，都非常簡(jiǎn)單。1. 度量方法RIP的度量是基于跳數(shù)(hops count)的，每經(jīng)過一臺(tái)路由器，路徑的跳數(shù)加一。如此一來，跳數(shù)越多，路徑就越長，RIP 算法會(huì)優(yōu)先選擇跳數(shù)少的路徑。RIP 支持的最大跳數(shù)是 15 ，跳數(shù)為16 的網(wǎng)絡(luò)被認(rèn)為不可達(dá)。2. 路由更新RIP 中路由的更新是通過定時(shí)廣播實(shí)現(xiàn)的。缺省情況下，路由器每隔30 秒向與它相連的網(wǎng)絡(luò)廣播自己的路由表，接到

13、廣播的路由器將收到的信息添加至自身的路由表中。每個(gè)路由器都如此廣播，最終網(wǎng)絡(luò)上所有的路由器都會(huì)得知全部的路由信息。正常情況下，每30 秒路由器就可以收到一次路由信息確認(rèn)，如果經(jīng)過180 秒，即 6 個(gè)更新周期，一個(gè)路由項(xiàng)都沒有得到確認(rèn)，路由器就認(rèn)為它已失效了。如果經(jīng)過240 秒，即 8 個(gè)更新周期，路由項(xiàng)仍沒有得到確認(rèn)，它就被從路由表中刪除。上面的30 秒， 180 秒和 240 秒的延時(shí)都是由計(jì)時(shí)器控制的，它們分另1J是更新計(jì)時(shí)器( Update Timer)、無效計(jì)時(shí)器(Invalid Timer)和 刷新計(jì)時(shí)器(Flush Timer ) 。3. 路由循環(huán)距離向量類的算法容易產(chǎn)生路由循環(huán)

14、，RIP 也不例外。如果網(wǎng)絡(luò)上有路由循環(huán)，信息就會(huì)循環(huán)傳遞，永遠(yuǎn)不能到達(dá)目的地。為了避免這個(gè)問題，RIP 等距離向量算法實(shí)現(xiàn)了下面 4 個(gè)機(jī)制。? 水平分割(split horizon ) 。水平分割保證路由器記住每一條路由信息的來源，并且不在收到這條信息的端口上再次發(fā)送它。這是保證不產(chǎn)生路由循環(huán)的最基本措施。? 毒性逆轉(zhuǎn)(poison reverse) 。當(dāng)一條路徑信息變?yōu)闊o效之后，路由器并不立即將它從路由表中刪除，而是用16，即不可達(dá)的度量值將它廣播出去。這樣雖然增加了路由表的大小，但對(duì)消除路由循環(huán)很有幫助，它可以立即清除相鄰路由器之間的任何環(huán)路。? 觸發(fā)更新(trigger update

15、 ) 。當(dāng)路由表發(fā)生變化時(shí)，更新報(bào)文立即廣播給相鄰的所有路由器，而不是等待30 秒的更新周期。同樣，當(dāng)一個(gè)路由器剛啟動(dòng)RIP 時(shí)，它廣播請(qǐng)求報(bào)文。收到此廣播的相鄰路由器立即應(yīng)答一個(gè)更新報(bào)文，而不必等到下一個(gè)更新周期。這樣，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞淖兓瘯?huì)最快地在網(wǎng)絡(luò)上傳播開，減少了路由循環(huán)產(chǎn)生的可能性。? 抑制計(jì)時(shí)(holddown timer) 。一條路由信息無效之后，一段時(shí)間內(nèi)這條路由都處于抑制狀態(tài)，即在一定時(shí)間內(nèi)不再接收關(guān)于同一目的地址的路由更新。如果，路由器從一個(gè)網(wǎng)段上得知一條路徑失效，然后，立即在另一個(gè)網(wǎng)段上得知這個(gè)路由有效。這個(gè)有效的信息往往是不正確的，抑制計(jì)時(shí)避免了這個(gè)問題，而且，當(dāng)一條鏈路頻繁

16、起停時(shí)，抑制計(jì)時(shí)減少了路由的浮動(dòng)，增加了網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性。即便采用了上面的4 種方法，路由循環(huán)的問題也不能完全解決，只是得到了最大程度的減少。 一旦路由循環(huán)真的出現(xiàn)，路由項(xiàng)的度量值就會(huì)出現(xiàn)計(jì)數(shù)到無窮大( Count to Infinity )的情況。這是因?yàn)槁酚尚畔⒈谎h(huán)傳遞，每傳過一個(gè)路由器，度量值就加1，一直加到16，路徑就成為不可達(dá)的了。RIP 選擇 16 作為不可達(dá)的度量值是很巧妙的，它既足夠的大，保證了多數(shù)網(wǎng)絡(luò)能夠正常運(yùn)行，又足夠小，使得計(jì)數(shù)到無窮大所花費(fèi)的時(shí)間最短。4. 鄰居有些網(wǎng)絡(luò)是NBMA ( Non-Broadcast MultiAccess ，非廣播多路訪問)的，即網(wǎng)絡(luò)上不允許

17、廣播傳送數(shù)據(jù)。對(duì)于這種網(wǎng)絡(luò)，RIP 就不能依賴廣播傳遞路由表了。解決方法有很多，最簡(jiǎn)單的是指定鄰居(neighbor) ，即指定將路由表發(fā)送給某一臺(tái)特定的路由器。5. RIP 的缺陷RIP 雖然簡(jiǎn)單易行，并且久經(jīng)考驗(yàn)，但是也存在著一些很重要的缺陷,主要有以下幾點(diǎn)：過于簡(jiǎn)單，以跳數(shù)為依據(jù)計(jì)算度量值，經(jīng)常得出非最優(yōu)路由； 度量值以16 為限，不適合大的網(wǎng)絡(luò)；安全性差，接受來自任何設(shè)備的路由更新； 不支持無類IP 地址和 VLSM ( Variable Length Subnet Mask ，變長子網(wǎng)掩碼)；收斂緩慢，時(shí)間經(jīng)常大于5 分鐘；消耗帶寬很大。3.2.3 IGRPIGRP 是 CISCO

18、專有的協(xié)議，只在CISCO 路由器中實(shí)現(xiàn)。它也屬于距離向量類協(xié)議，所以在很多地方與RIP 有共同點(diǎn)，比如廣播更新、水平分割、毒性逆轉(zhuǎn)、觸發(fā)更新和抑制計(jì)時(shí)等等。它和RIP 最大的區(qū)別表現(xiàn)在度量方法、負(fù)載均衡和默認(rèn)網(wǎng)關(guān)幾方面。1. 度量方法與 RIP 僅使用跳數(shù)作為度量依據(jù)不同，IGRP 使用了多種參數(shù)，構(gòu)成復(fù)合的度量值。度量值的計(jì)算公式如下：(K1/B+K2*D)*R其中：K1 和 K2 是常數(shù)，定義帶寬和延遲的權(quán)重；B 是信道帶寬；D 是信道延遲；R 是可靠性。默認(rèn)情況下，K1=10,000,000 , K2=100,000 , R=1。對(duì)于 T1 線路，帶寬是 1.544Mbps,延遲是21

19、,000 s,使用上述公式，計(jì)算得出T1線路的度量值是 8,576。這種方法計(jì)算出的度量值顯然比RIP 更為精確可靠。2. 負(fù)載均衡許多情況下，到達(dá)同一目的地有多條路徑。如果不做配置，IGRP 和 RIP 一樣，只在最佳的路徑上發(fā)送數(shù)據(jù)。為了做到負(fù)載均衡，IGRP 提供了方差因子。方差因子是一個(gè)大于 1 的數(shù)值， 最佳路徑的度量值乘以方差因子得出參加負(fù)載均衡的所有路徑的度量值上限。例如： 最佳路徑的度量值為100， 方差因子設(shè)為3， 那么度量值小于300 的路徑都參加負(fù)載均衡。 在眾多路徑中，負(fù)載是按照度量值加權(quán)平均的，例如， 兩條鏈路度量值為100 和 300，負(fù)載均衡時(shí)數(shù)據(jù)分?jǐn)偟谋壤謩e是

20、75%和 25%。負(fù)載均衡功能也可能帶來一些問題。不同的線路，延遲和負(fù)載都不一樣，這造成了數(shù)據(jù)包發(fā)送和接收的順序不一致。有些上層協(xié)議可以解決這個(gè)問題，例如，TCP 協(xié)議將數(shù)據(jù)按字節(jié)編號(hào)，接收方依靠編號(hào)恢復(fù)數(shù)據(jù)順序。3. 默認(rèn)網(wǎng)絡(luò)RIP中，可以定義默認(rèn)網(wǎng)關(guān)的IP,所有路徑未知的數(shù)據(jù)包都被發(fā)送給默認(rèn)網(wǎng)關(guān)。這種做法的缺點(diǎn)是，一旦默認(rèn)網(wǎng)關(guān)出現(xiàn)問題，沒有替代路徑可以使用。IGRP 可以設(shè)置默認(rèn)網(wǎng)絡(luò)，將整個(gè)網(wǎng)絡(luò)作為路徑未知數(shù)據(jù)包的缺省路徑。具體的操作方法是， IGRP 定期掃描，將到達(dá)默認(rèn)網(wǎng)絡(luò)的最佳路由器作為路由表中缺省路由器，將所有 路徑未知的數(shù)據(jù)包送到默認(rèn)網(wǎng)絡(luò)，并假設(shè)默認(rèn)網(wǎng)絡(luò)上的路由器知道去往目的地的

21、路徑。3.2.4 其它路由算法上面，我們講述了RIP 和 IGRP 的基本原理，這兩種路由算法都是基于有類IP 的。它們將 IP 地址劃分成ABC 三類，路由信息中不帶有子網(wǎng)掩碼，所以它們的子網(wǎng)掩碼是固定的，不支持VLSM 。支持無類IP 的路由算法主要有以下三種：RIP2（ RIP 第二版） 、 EIGRP（ Enhanced IGEP，增強(qiáng)的IGRP）和OSPF （Open Short Path First ,開放最短路徑優(yōu)先）。1. RIP2RIP2 是傳統(tǒng) RIP 的改進(jìn)版，除了可以支無類路由和變長子網(wǎng)掩碼之外，主要的變化有以下幾點(diǎn)：? 增加了一個(gè)認(rèn)證域，防止黑客進(jìn)行RIP 攻擊；?

22、路由項(xiàng)增加了下一跳地址，可以指定相鄰路由器作為去往特定目的地的下一跳；? 使用多路傳輸代替廣播，減輕了系統(tǒng)的負(fù)載。2. EIGRPEIGRP 是 IGRP 的增強(qiáng)版，它也是CISCO 專有的路由協(xié)議。EIGRP 采用了擴(kuò)散更新（ DUAL ）算法，在某種程度上，它和距離向量算法相似，但具有更短的收斂時(shí)間和更好 的可操作性。作為對(duì) IGRP 的擴(kuò)展，EIGRP 支持多種可路由的協(xié)議，如IP、 IPX 和 AppleTalk 等等。運(yùn)行在 IP 環(huán)境時(shí)， EIGRP 還可以與IGRP 進(jìn)行平滑的連接，因?yàn)樗鼈兊亩攘糠椒ㄊ且恢碌摹?. OSPFOSPF 協(xié)議是 80 年代后期開發(fā)的，90 年代初即成

23、為工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，是一種典型的鏈路狀態(tài)協(xié)議。 OSPF 的主要特性包括：支持VLSM 、收斂迅速、帶寬占用率低、使用多目的傳輸和供應(yīng)商無關(guān)等等。上面提到的路由協(xié)議，無論是RIP、 IGRP 還是 EIGRP、 OSPF 都是域內(nèi)路由協(xié)議，通常應(yīng)用在一個(gè)自治系統(tǒng)內(nèi)部。當(dāng)進(jìn)行自治系統(tǒng)間的連接時(shí)，往往采用諸如BGP（ BorderGateway Protocols ，邊界路由協(xié)議）和EGP（ External Gateway Protocols ，外部路由協(xié)議）等域間路由協(xié)議。關(guān)于它們的詳細(xì)情況已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了本書的范圍，我們就不再贅述了。3.3 主機(jī)路由器路由器可以采用專用設(shè)備，也可以用主機(jī)充當(dāng)。許多網(wǎng)絡(luò)

24、操作系統(tǒng)內(nèi)置了路由的功能，如 Microsoft Windows NT ， Novell Netware ，各種版本的UNIX 和 Linux 等等，當(dāng)他們運(yùn)行在多網(wǎng)卡的主機(jī)上時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)路由的功能。在專用路由器中，CISCO 產(chǎn)品一枝獨(dú)秀，目前已占據(jù)了大半的市場(chǎng)份額。兩種路由器各有優(yōu)缺點(diǎn)，專用路由器性能高，支持多種連接和多種協(xié)議，靈活性強(qiáng)，可靠性高，應(yīng)用范圍廣。主機(jī)路由器一般只用于連接兩個(gè)局域網(wǎng)段，但價(jià)格較低。本節(jié)主要講解主機(jī)路由器，介紹如何在SCO UNIX ， Linux 和 HP-UX 上配置基本的路由功能。專業(yè)路由器在下一節(jié)介紹。3.3.1 配置SCO UNIX的路由功能1 . 路由

25、守護(hù)進(jìn)程主機(jī)中的路由守護(hù)進(jìn)程與其他路由器交換信息，以維護(hù)本機(jī)的路由表。SCO UNIX 包含了三種路由守護(hù)進(jìn)程，routed, gated和irdd ,它們的主要區(qū)別是支持不同的路由協(xié)議。以routed為例，它僅支持 RIP。如果要運(yùn)行 routed ,必須確保文件 /etc/gated.conf不存在。否則，當(dāng)重新啟動(dòng)系統(tǒng)時(shí)，執(zhí)行的將為gated 守護(hù)進(jìn)程，而不是routed。routed 守護(hù)進(jìn)程使用/etc/gateways 文件來初始化靜態(tài)路由。當(dāng)路由器啟動(dòng)時(shí)，routed 讀取這個(gè)文件，并把其中定義的路由安裝到路由表中，對(duì)每個(gè)直連網(wǎng)絡(luò)廣播已知路由，以發(fā)現(xiàn)其他運(yùn)行RIP 協(xié)議的路由器，

26、然后各個(gè)路由器相互合作，共同管理一個(gè)全局一致的路由表。另外一種路由選擇的方法是定義缺省路由，即所有路由未知的數(shù)據(jù)包都經(jīng)過這條路由發(fā)送。缺省路由器可以使用ICMP （網(wǎng)間控制信息協(xié)議）重定向路由。它可以靠在/etc/tcp中加入 /etc/route add default smart-gateway 來實(shí)現(xiàn)。/etc/gateways 文件包括許多行，每行格式如下：net|host name1 gateway name2 metric val active|passive|external其中:net|host：指明該路由是到一個(gè)網(wǎng)絡(luò)還是一臺(tái)主機(jī)；namel ：目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)或主機(jī)名(在 /etc/

27、networks或/etc/hosts中定義)或IP地址;name2：下一跳路由器的名字或地址；val:到達(dá)目標(biāo)主機(jī)或網(wǎng)絡(luò)所經(jīng)過路由器的數(shù)目；最后一個(gè)參數(shù)是以下值之一：active :表示希望與該路由器交換路由信息，passive：表示不希望與該路由器交換路由信息，external：表示該路由器在路由協(xié)議范圍以外。2 .路由配置實(shí)例如圖3-1所示的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境：圖3-1 SCO UNIX 路由器配置SCO UNIX路由器的步驟如下：(1)配置兩塊網(wǎng)卡，其中的一塊 IP地址是0,直接通過微波接到 ISP的外 部路由器 7 上。子網(wǎng)掩碼是 255.255.2

28、55.240。另一塊網(wǎng)卡的IP 地址是 8 ,內(nèi)部子網(wǎng)地址從 630 ,子網(wǎng)掩碼是 24。(2)編輯/etc/gateways文件，加入下面兩行：net 7 gateway 8 metric 1 activenet 6 gateway 0 metric 1 active這兩行內(nèi)容的含義很簡(jiǎn)單，就是通過網(wǎng)卡8向外部路由器 7宣布內(nèi)部子網(wǎng)的路由信息，而通過另一塊網(wǎng)卡0

29、收集內(nèi)部子網(wǎng) 6到達(dá)外部網(wǎng)絡(luò)的路由信息。這就是RIP協(xié)議的應(yīng)用。(3)用命令inconfig 設(shè)置IP 轉(zhuǎn)發(fā)的三個(gè)核心參數(shù)：ipforwording , ipsendredirects和ipnonlocalsrcroute 。即：# inconfigv ipforwording1# inconfigv ipsendredirects 1# inconfig v ipnonlocalsrcroute 1(4)重新啟動(dòng)routed進(jìn)程，在/etc/rc2.d目錄下編寫一個(gè)程序，增加一條靜態(tài)路由： route add default 7 ;(5) 查看系

30、統(tǒng)的路由信息： 結(jié)果為：# netstat -rnRouting tablesDestinationGatewayFlagsRefsUseInterfacedefault7UGS5690592net7UGHD09net097UGHD03net2UH41103899lo060UC10net20UGHS0116088lo0210.74.1308UC1

31、0net1210.74.1308UC00net18UGHS6116348lo02248UCS00net1#這樣一個(gè)具有路由功能的SCO UNIX 主機(jī)就配置完成了。當(dāng)然這種主機(jī)路由器的局限性非常大。并且，它不提供內(nèi)外子網(wǎng)之間的NAT( Network Address Translation ，網(wǎng)絡(luò)地址翻譯)功能。值得注意的是，Linux的內(nèi)核已經(jīng)通過IP_masq參數(shù)實(shí)現(xiàn)了 NAT,使用這項(xiàng)功能可以 很方便地把一個(gè)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部保留IP 轉(zhuǎn)換成 Internet 上的合法IP 地址。3.3.2 配置 Linux

32、 的路由功能Linux 是自由軟件中的佼佼者，它運(yùn)行穩(wěn)定，在繼承大多數(shù)UNIX 計(jì)算機(jī)優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)，所要求的配置非常低。一般來說，基于Linux 的解決方案性能價(jià)格比是比較高的。在一臺(tái)裝有兩塊網(wǎng)卡的計(jì)算機(jī)上安裝Linux 做路由器，重新編譯內(nèi)核時(shí)注意選中Ipforwording 和 IP-Masquerade 參數(shù)。之后進(jìn)行以下配置：(1)要使Linux 內(nèi)核能找到兩塊網(wǎng)卡，一般可以在/etc/lilo.conf 文件中加上：append="ether=irq ， io ， eth1"irq ， io 參數(shù)分別是網(wǎng)卡中斷號(hào)和端口地址，若填0 表示自動(dòng)檢測(cè)決定。另外，對(duì)于許多

33、PCI 網(wǎng)卡，內(nèi)核都能自動(dòng)測(cè)試到。(2) 配置 IP 地址和路由器地址：在 /etc/sysconfig/network 文件中設(shè)置：NETWORKING=yesFORWARD_IPV4=yesHOSTNAME=DOMAINNAME=GATEWAYDEV=eth0GATEWAY=GATEWAYDEV 是指去默認(rèn)網(wǎng)關(guān)所經(jīng)由的網(wǎng)卡。(3) 在 /etc/sysconfig/network-scripts/ 目錄下有每塊網(wǎng)卡的配置文件：ifcfg-lo ， ifcfg-eh0 ， ifcfg-eth1

34、其中，可以設(shè)置網(wǎng)卡的IP 地址、廣播地址、網(wǎng)絡(luò)號(hào)等。設(shè)置完畢，系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)就會(huì)自動(dòng)建立正確的靜態(tài)路由表。一般來說，當(dāng)需要使用NAT 功能時(shí)，一塊網(wǎng)卡接Internet 網(wǎng)，有合法的IP 地址，另一塊網(wǎng)卡接Intranet (內(nèi)部網(wǎng))，使用保留IP地址。例如，可以設(shè)置外部網(wǎng)卡地址為202.113.16.x( eth0) ，內(nèi)部網(wǎng)卡地址設(shè)為192.168.1.x( eth1) ，然后給內(nèi)部的計(jì)算機(jī)分配192.168.1.x 的保留 IP 地址，并將它們的GATEWAY 設(shè)為路由器內(nèi)部網(wǎng)卡的地址。(4) 建立 IP-Masquerade ：將如下命令添加到/etc/rc.d/rc.local 文件的最

35、后。ipfwadmecho "Starting IP-Masquerade service ipfwadm -F -p deny ipfwadm -F -a m -S /24 -D /0上面第二行指出不進(jìn)行IP 轉(zhuǎn)發(fā)，第三行要求對(duì) 這個(gè)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行NAT。Linux 對(duì) 網(wǎng)絡(luò)上的IP 地址自動(dòng)進(jìn)行翻譯，具體說就是在192.168.1.x 通過路由器發(fā)送IP 包時(shí)， Linux 內(nèi)核自動(dòng)將源IP 地址替換為Linux 外部網(wǎng)卡的合法IP 地址，并選擇一個(gè)新的源端口號(hào)，內(nèi)核會(huì)建立一個(gè)masquerade表，等對(duì)

36、方的機(jī)器回應(yīng)后，路由器根據(jù)返回IP包的目的端口號(hào)，查 masquerade表得出源機(jī)器IP地址，然后將數(shù)據(jù)發(fā)送給內(nèi) 部網(wǎng)絡(luò)中的機(jī)器。這樣就實(shí)現(xiàn)了內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)中的計(jì)算機(jī)對(duì)Internet 的透明訪問。3.3.3 如何在HP-UX上配置路由器下面敘述的是HP-UX10.10 中主機(jī)路由器的配置方法：（1） 網(wǎng)絡(luò)配置：主機(jī)路由器應(yīng)安裝兩個(gè)網(wǎng)卡，分別與不同的網(wǎng)段相連。機(jī)器啟動(dòng)時(shí)可以進(jìn)行自動(dòng)檢測(cè)，并生成網(wǎng)卡的設(shè)備文件。配置網(wǎng)絡(luò)通?？墒褂孟铝兴姆N方法中的任意一種：使用 set_parms 命令，命令格式是： set_parms ip_address修改 /etc/rc.config.d/netconf 文件中

37、的有關(guān)網(wǎng)絡(luò)地址；應(yīng)用 SAM 工具，遵照下列順序：SAM f Network and Communication f Internet Address 根據(jù)提示進(jìn)行配置。應(yīng)用 ifconfig 命令，格式是：ifconfig lan0這四種方法都比較簡(jiǎn)單，應(yīng)注意的是，前三種方法所作的配置在重啟后依然有效，最后一種方法僅在當(dāng)前有效。SAM 工具是 HP 公司提供的菜單程序，不易出錯(cuò)，所以建議使用第三種配置方法。（2） 路由配置：使用 route 命令可以增加、刪除路由，使用netstat 命令可以查詢路由。增加路由：route -f-nadd net|host|dest routercount刪

38、除路由：route -f-ndelete net|host|dest routercount查詢路由：netstat -rin通過修改/etc/rc.config.d/netconf文件或運(yùn)行 set_parms命令也可以更改路由配置。3.4 專業(yè)路由器專業(yè)設(shè)備中最典型的代表是CISCO 的路由器。自84 年成立以來，CISCO 一直專注于生產(chǎn)網(wǎng)間連接設(shè)備。目前CISCO 的產(chǎn)品不僅包括路由器，還有交換機(jī)、集線器、防火墻和網(wǎng)絡(luò)管理軟件等等，覆蓋了從SOHO（ Small Office Home Office ，家庭和小辦公室）、 SMB（Small to Meidum size Busines

39、s ,中小型企業(yè)）至U Enterprise （企業(yè)）,Large Enterprise （大型企業(yè)）等所有市場(chǎng)。本節(jié)以 CISCO 為例，講解專業(yè)路由器的基本知識(shí)和配置。3.4.1 CISCO的路由器產(chǎn)品系列CISCO 路由器中的主力產(chǎn)品有如下幾種：? CISCO 700 800 系列 ISDN 路由器。這種路由器適用于在分公司和總部之間進(jìn)行通訊，也可以滿足小型辦公室訪問Internet/Intranet 和在家辦公的需要。它的價(jià)格低廉，配置簡(jiǎn)單； 有以太網(wǎng)端口，可以使整個(gè)局域網(wǎng)利用一條ISDN 線路接入Internet； 也有模擬端口，在上網(wǎng)的同時(shí)可以打電話或收發(fā)傳真，充分發(fā)揮了ISDN

40、的優(yōu)勢(shì)。? CISCO 1600 系列路由器?？梢杂脕順?gòu)建具有可擴(kuò)展性的、低成本的小型網(wǎng)絡(luò)。它支持靈活多樣的通訊方式，包括同步/異步串行通訊、ISDN 、幀中繼、DDN 和 X.25 等等；可以通過增加模塊進(jìn)行擴(kuò)充，實(shí)現(xiàn)大多數(shù)高端系統(tǒng)的功能，在升級(jí)時(shí)保護(hù)用戶原有的投資；性能與 2500 系列相當(dāng)，價(jià)格卻相對(duì)較低；可以通過Flash 卡進(jìn)行 IOS 的升級(jí)。? CISCO 2500 系列路由器。適于構(gòu)造中小型網(wǎng)絡(luò)，配置快捷、管理方便，是低成本和高性能的良好折中。由于這一系列的路由器是固定配置的，所以型號(hào)繁多，它們支持多種網(wǎng)絡(luò)接口，裝機(jī)量超過1000 萬臺(tái)，是最為普及的路由器，穩(wěn)定性極高。? CI

41、SCO 2509 2511 訪問服務(wù)器?？梢宰鳛檫h(yuǎn)程訪問服務(wù)器放置在總部，供分支機(jī)構(gòu)或員工在家進(jìn)行撥號(hào)連接，適用于對(duì)速度不敏感的遠(yuǎn)程訪問環(huán)境。它包含 2500 系列路由器的所有功能，并提供 8 或 16 個(gè)異步串行端口，供撥號(hào)訪問；網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成本和使用成本非常低。? CISCO 2600 系列路由器。適用于多種業(yè)務(wù)（語音/數(shù)據(jù)/傳真）集成的環(huán)境，并可提供遠(yuǎn)程接入服務(wù)。它是對(duì) 2500 系列路由器的補(bǔ)充；支持模塊化的組件，便于升級(jí)和保護(hù)原有投資；以低廉的價(jià)格實(shí)現(xiàn)了3600 系列路由器的通用性和集成性。? CISCO 3600 系列路由器。適用于需要中高密度的廣域網(wǎng)和撥號(hào)連接，低密度局域網(wǎng)連接的場(chǎng)合

42、。它完全實(shí)現(xiàn)了模塊化的體系結(jié)構(gòu)，可以通過插接網(wǎng)絡(luò)模塊在單一機(jī)箱內(nèi)實(shí)現(xiàn)多種功能，最多可提供24 個(gè) BRI 端口和 6 個(gè) PRI 端口的撥號(hào)訪問能力。? CISCO 4500 系列路由器。適用于需要中密度廣域網(wǎng)和撥號(hào)連接，中密度局域網(wǎng)連接的場(chǎng)合。它支持多種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，提供數(shù)據(jù)壓縮和安全特性，并且可以擴(kuò)充。? CISCO 5300 5800 訪問服務(wù)器?？梢蕴峁┲懈呙芏鹊倪h(yuǎn)程撥號(hào)連接，提供語音集成能力，是專用的訪問服務(wù)器。CISCO 7500 系列路由器。骨干路由器，可以用作企業(yè)網(wǎng)絡(luò)的中心連結(jié)設(shè)備。除了上述路由器產(chǎn)品之外，CISCO 的 Catalyst 5000 6000 8500 系列多層交換

43、機(jī)也支持路由功能，可以充當(dāng)高性能的局域網(wǎng)骨干路由器。3.4.2 CISCO路由器概況1. 路由器構(gòu)成路由器本身就是一臺(tái)有多個(gè)網(wǎng)絡(luò)接口的計(jì)算機(jī)，同普通計(jì)算機(jī)一樣，它也有中央處理器（ CPU ） 、系統(tǒng)主存（RAM ）和只讀存儲(chǔ)器（ROM ）等部件。除此之外，一個(gè)很重要的部分是它的網(wǎng)絡(luò)接口（ Interface） ， 為了連結(jié)不同類型的網(wǎng)絡(luò)，路由器的網(wǎng)絡(luò)接口種類繁多，比如應(yīng)用在局域網(wǎng)中的以太、快速以太、令牌環(huán)接口，應(yīng)用于廣域網(wǎng)的V.35、 RS232、 ISDN BRI PRI 接口等等。路由器的外存儲(chǔ)器主要有兩種：NVRAM （ Non-Volatile RAM ， 非易失性RAM ） 和 Fl

44、ash（閃存） 。 NVRAM 存儲(chǔ)路由器的配置文件，F(xiàn)lash 用于存放操作系統(tǒng)IOS（ Internet OperatingSystem） 。2. 配置模式CISCO路由器最基本的配置模式有兩種：用戶（ user）和特權(quán)（privileged ）。在用戶模式下，只能顯示路由器的狀態(tài)，特權(quán)模式還可以更改路由器的配置。特權(quán)模式下可以進(jìn)入安裝（ setup） 模式、 全局配置 （ global config ） 模式， 局部配置 （ subconfig ）模式。? 安裝模式提供菜單提示，引導(dǎo)用戶進(jìn)行路由器的基本配置。新路由器第一次啟動(dòng)后，自動(dòng)進(jìn)入安裝模式。? 全局配置模式中可以改變路由器的全局參

45、數(shù)，如主機(jī)名、密碼等等。? 局部配置改變路由器的局部參數(shù)，例如某一個(gè)網(wǎng)絡(luò)接口的配置、某一種路由協(xié)議的 配置等等。3. 配置方法路由器的配置可以使用多種方法，下面這五種是最常見的：使用超級(jí)終端類的工具通過串行口登錄控制臺(tái)（console port ） 。將調(diào)制解調(diào)器連結(jié)至路由器的輔助口（auxiliary port ） ，遠(yuǎn)程撥號(hào)登錄控制臺(tái)。遠(yuǎn)程登錄（telnet）至路由器的某一IP地址，通過 VTY （virtue terminal line ,虛擬終端）方式訪問路由器。編輯配置文件，并通過TFTP 上傳至路由器。通過網(wǎng)絡(luò)管理軟件(network management system )遠(yuǎn)程設(shè)置

46、路由器參數(shù)。3.4.3 建立演示環(huán)境從這一部分開始，我們要講解路由器的具體配置。為了更加直觀，首先建立一個(gè)演示 環(huán)境，它的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淙鐖D3-2所示。«0/0/ eO/leO/0172.16.4,2 /圖3-2 示例中所使用的網(wǎng)絡(luò)配置演示環(huán)境中有 3臺(tái)路由器，假設(shè)它們放在北京、 上海和天津，名字分別叫testBJ、testSH 和testTJ。我們采用B類保留IP地址 ,共劃分了四個(gè)子網(wǎng) 、、 和 ,子網(wǎng)掩碼均為 。這三

47、臺(tái)路由器都是CISCO 3640,屬于3600系列，它的前面板如圖3-3所示，可以看到它的 console 口，auxiliary 口和兩個(gè) PCMCIA 插槽。圖3-3 3640的前面板3640有4個(gè)模塊插槽(3600系列中的其它兩個(gè)型號(hào)是3620和3660,分別有2個(gè)和6個(gè)模塊插槽)。我們?cè)诘?個(gè)插槽中插入 2E2W模塊，它包含兩個(gè)以太網(wǎng)口，兩個(gè)廣域網(wǎng) 口；在第1個(gè)插槽中插入8A/S模塊，包含8個(gè)同步/異步串行口；第2和第3個(gè)插槽閑置。 無論是模塊還是端口，CISCO3640的計(jì)數(shù)方法都是從右到左，從下到上。圖中的 e表示以太網(wǎng)端口， s表示串行端口，即廣域網(wǎng)端口。e0/1表示第0個(gè)模塊上

48、的第1個(gè)以太網(wǎng)端口，以此類推，s1/0表示第1個(gè)模塊上的第 0個(gè)串行口。所有的以太網(wǎng)端口速率都是10M bps,所有的串行端口速率都是64K bps。這些插槽都在路由器的后面板上，如圖 3-4所示。圖3-4 3640的后面板3.4.4 setup 模式將包裝中附帶的串行電纜一端連接到路由器的console 口上，另外一端連接到計(jì)算機(jī)的 com 口上。啟動(dòng)超級(jí)終端程序(Win95/NT 中) ，作適當(dāng)配置，連接路由器。給路由器加電，可以看到超級(jí)終端的顯示如下：System Bootstrap, Version 11.1(20)AA2, EARLY DEPLOYMENT RELEASE SOFTW

49、ARE C3600 processor with 32768 Kbytes of main memoryMain memory is configured to 64 bit mode with parity disabledprogram load complete, entry point: 0x80008000, size: 0x279ec4Self decompressing the image : # # # OKRestricted Rights LegendUse, duplication, or disclosure by the Government is subject t

50、o restrictions as set forth in subparagraph (c) of the Commercial Computer Software - Restricted Rights clause at FAR sec. 52.227-19 and subparagraph (c) (1) (ii) of the Rights in Technical Data and Computer Software clause at DFARS sec. 252.227-7013.cisco Systems, Inc.170 West Tasman DriveSan Jose,

51、 California 95134-1706Cisco Internetwork Operating System SoftwareIOS (tm) 3600 Software (C3640-I-M), Version 11.2(16)P, RELEASE SOFTWARE Copyright (c) 1986-1998 by cisco Systems, Inc.Compiled Mon 19-Oct-98 21:36 by dschwartImage text-base: 0x600088E0, data-base: 0x6049E000cisco 3640 (R4700) process

52、or with 24576K/8192K bytes of memory.Processor board ID 15899906R4700 processor, Implementation 33, Revision 1.0 Bridging software.X.25 software, Version 2.0, NET2, BFE and GOSIP compliant.Basic Rate ISDN software, Version 1.0.2 Ethernet/IEEE 802.3 interface(s)2 Serial network interface(s)8 Low-spee

53、d serial(sync/async) network interface(s) DRAM configuration is 64 bits wide with parity disabled. 125K bytes of non-volatile configuration memory.8192K bytes of processor board System flash (Read/Write)Press RETURN to get started!和 PC 機(jī)一樣，上電以后，路由器首先運(yùn)行ROM 中的程序，進(jìn)行硬件自檢，然后加載操作系統(tǒng)，最后報(bào)告當(dāng)前系統(tǒng)狀態(tài)，包括CPU 型號(hào)，軟件版

54、本和接口數(shù)量等等。當(dāng)路由器第一次加電時(shí)，系統(tǒng)內(nèi)的NVRAM中沒有任何配置文件，啟動(dòng)后自動(dòng)進(jìn)入setup 模式，如下所示：Notice: NVRAM invalid, possibly due to write erase.- System Configuration Dialog -At any point you may enter a question mark '?' for help.Use ctrl-c to abort configuration dialog at any prompt.Default settings are in square brackets ''.Would you like to enter the initial configuration dialog? yes:yes回答yes,開始安裝模式的配置。首先系統(tǒng)提示你可以查看當(dāng)前的接口配置。First, would you like to see the current interface summary? yes:yesAny interface listed with OK? value "NO"