計算機網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)-課件項目5任務(wù)4

1項目五互聯(lián)IP網(wǎng)絡(luò)任務(wù)4路由器的管理

25.4.1任務(wù)目的及要求路由器的組成，基本存儲組件、路由器的端口；掌握路由器的工作原理和路由表的內(nèi)容；掌握路由器的配置方式和配置模式，能對路由器進行本地和遠程的管理；了解廣域網(wǎng)提供的服務(wù)，接入廣域網(wǎng)的常見技術(shù)和協(xié)議35.4.2背景知識1.路由器的基本概念路由（routing）：流通過網(wǎng)絡(luò)由源結(jié)點向目的結(jié)點傳遞的通道，進行數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)。沿著路由信息流至少經(jīng)過一個中間結(jié)點。路由器（router）：用于互聯(lián)兩個或多個獨立的相同類型和不同類型的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。在邊界網(wǎng)關(guān)路由協(xié)議（BGP）和內(nèi)部網(wǎng)關(guān)路由協(xié)議（IGRP）中，路由器被叫做網(wǎng)關(guān)在OSI協(xié)議中，路由器被稱作中間系統(tǒng)（IS）42.路由器概述

路由器的硬件組成5路由器的接口（Interface）AUI端口：用來與粗同軸電纜連接的接口，它是一種“D”型15針接口，這在令牌環(huán)網(wǎng)或總線型網(wǎng)絡(luò)中是一種比較常見的端口之一。RJ-45端口：雙絞線以太網(wǎng)端口。一般為二個，分別標為：ETHERNET0/0和ETHERNET0/1Console端口：Console端口（本地配置端口）使用配置專用連線直接連接至計算機的串口，利用終端仿真程序（如Windows下的“超級終端”）進行路由器本地配置。AUX接口：用于路由器的遠程配置連接用的。高速同步串口（SERIAL）：主要是用于連接目前應(yīng)用非常廣泛的DDN、幀中繼（FrameRelay）、X.25、PSTN（公眾服務(wù)電話網(wǎng)）等網(wǎng)絡(luò)連接模式。在企業(yè)網(wǎng)之間有時也通過DDN或X.25等廣域網(wǎng)連接技術(shù)進行專線連接。這種同步端口一般要求速率非常高。6路由器的軟件組成路由器操作系統(tǒng)大部分Cisco路由器使用的是Cisco網(wǎng)絡(luò)互連操作系統(tǒng)(InternetworkingOperatingSystem，IOS)。IOS配置通常是通過基于文本的命令行接口(CommandLineInterface，CLI)進行的。配置文件①啟動配置文件：也稱為備份配置文件，被保存在NVRAM中，并且在路由器每次初始化時加載到內(nèi)存中變成運行配置文件。②運行配置文件：也稱為活動配置文件，駐留在內(nèi)存中。當(dāng)通過路由器的命令行接口對路由器進行配置時，配置命令被實時添加到路由器的運行配置文件中并被立即執(zhí)行。73.路由器主要功能1)網(wǎng)絡(luò)互連：路由器支持各種局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)接口，主要用于互連局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)，實現(xiàn)不同網(wǎng)絡(luò)上的機器能互相通信。2)數(shù)據(jù)處理：包括分組過濾、分組轉(zhuǎn)發(fā)、優(yōu)先級、復(fù)用、加密、壓縮和防火墻等功能。3)網(wǎng)絡(luò)管理，路由器提供包括配置管理、性能管理、容錯管理和流量控制等功能。8典型的路由器的結(jié)構(gòu)路由選擇路由選擇處理機路由選擇協(xié)議路由表3輸入端口3交換結(jié)構(gòu)輸入端口輸出端口分組轉(zhuǎn)發(fā)轉(zhuǎn)發(fā)表分組處理輸出端口……11133122223——網(wǎng)絡(luò)層2——數(shù)據(jù)鏈路層1——物理層94.路由器的路由表路由：對到達目標網(wǎng)絡(luò)所進行的最佳路徑選擇路由器將所有關(guān)于如何到達目標網(wǎng)絡(luò)的最佳路徑信息以數(shù)據(jù)庫表的形式存儲起來，這種專門用于存放路由信息的表被稱為路由表。路由表中的不同表項給出了到達不同目標網(wǎng)絡(luò)所需要歷經(jīng)的路由器接口或下一跳（nexthop）地址信息。注：路由表不包含從源網(wǎng)絡(luò)到目的網(wǎng)絡(luò)的完整路徑信息，它只包含該路徑中下一跳的相關(guān)信息。路徑上所有中間路由器之間的路由信息都采用網(wǎng)絡(luò)地址的形式，而不是特定主機的地址。只有在最終路由器的路由表中，目的地址才指向特定的主機而非某一網(wǎng)絡(luò)。10IP層轉(zhuǎn)發(fā)分組的流程先按所要找的IP地址中的網(wǎng)絡(luò)號net-id把目的網(wǎng)絡(luò)找到（間接交付）。當(dāng)分組到達目的網(wǎng)絡(luò)后，再利用主機號host-id將數(shù)據(jù)報直接交付給目的主機（直接交付）。按照整數(shù)字節(jié)劃分net-id字段和host-id字段，就可以使路由器在收到一個分組時能夠更快地將地址中的網(wǎng)絡(luò)號提取出來。

網(wǎng)

110.0.0.0

網(wǎng)

440.0.0.0

網(wǎng)

330.0.0.0

網(wǎng)

220.0.0.010.0.0.440.0.0.430.0.0.220.0.0.920.0.0.7目的主機所在的網(wǎng)絡(luò)下一跳路由器的地址20.0.0.030.0.0.010.0.0.040.0.0.020.0.0.730.0.0.1直接交付，接口1直接交付，接口0路由器R2

的路由表30.0.0.110.0.0.440.0.0.430.0.0.220.0.0.920.0.0.730.0.0.1鏈路

4鏈路

3鏈路

2鏈路

1R2R3R101R2R3R1在路由表中，對每一條路由，最主要的是（目的網(wǎng)絡(luò)地址，下一跳地址）125.路由器的工作過程對路由器而言，根據(jù)分組的目標網(wǎng)絡(luò)號查找路由表以獲得最佳路徑信息的功能被稱為路由（routing）；將從接收端口進來的數(shù)據(jù)分組按照輸出端口所期望的幀格式重新進行封裝并轉(zhuǎn)發(fā)（forward）出去的功能稱為交換（switching）。路由與交換是路由器的兩大基本功能。128.30.33.10目的網(wǎng)絡(luò)地址子網(wǎng)掩碼下一跳128.30.33.0128.30.33.128128.30.36.0255.255.255.128255.255.255.128255.255.255.0接口0接口1R2128.30.33.13H1子網(wǎng)1：網(wǎng)絡(luò)地址128.30.33.0

子網(wǎng)掩碼255.255.255.128128.30.33.130R1

的路由表（未給出默認路由器）R11R2子網(wǎng)2：網(wǎng)絡(luò)地址128.30.33.128

子網(wǎng)掩碼255.255.255.128H2128.30.33.13801128.30.33.129H3128.30.36.2子網(wǎng)3：網(wǎng)絡(luò)地址128.30.36.0

子網(wǎng)掩碼255.255.255.0128.30.36.12劃分子網(wǎng)后分組的轉(zhuǎn)發(fā)舉例主機H1要發(fā)送分組給H2

128.30.33.10目的網(wǎng)絡(luò)地址子網(wǎng)掩碼下一跳128.30.33.0128.30.33.128128.30.36.0255.255.255.128255.255.255.128255.255.255.0接口0接口1R2R1

的路由表（未給出默認路由器）128.30.33.13H1子網(wǎng)1：網(wǎng)絡(luò)地址128.30.33.0

子網(wǎng)掩碼255.255.255.128128.30.33.130R11R2子網(wǎng)2：網(wǎng)絡(luò)地址128.30.33.128

子網(wǎng)掩碼255.255.255.128H2128.30.33.13801128.30.33.129H3128.30.36.2子網(wǎng)3：網(wǎng)絡(luò)地址128.30.36.0

子網(wǎng)掩碼255.255.255.0128.30.36.12要發(fā)送的分組的目的IP地址：128.30.33.138請注意：H1

并不知道

H2

連接在哪一個網(wǎng)絡(luò)上。H1

僅僅知道

H2

的

IP

地址是128.30.33.138因此

H1

首先檢查主機

128.30.33.138

是否連接在本網(wǎng)絡(luò)上如果是，則直接交付；否則，就送交路由器

R1，并逐項查找路由表。128.30.33.10目的網(wǎng)絡(luò)地址子網(wǎng)掩碼下一跳128.30.33.0128.30.33.128128.30.36.0255.255.255.128255.255.255.128255.255.255.0接口0接口1R2R1

的路由表（未給出默認路由器）H1子網(wǎng)1：網(wǎng)絡(luò)地址128.30.33.0

子網(wǎng)掩碼255.255.255.128128.30.33.130R11R2子網(wǎng)2：網(wǎng)絡(luò)地址128.30.33.128

子網(wǎng)掩碼255.255.255.128H2128.30.33.13128.30.33.13801128.30.33.129H3128.30.36.2子網(wǎng)3：網(wǎng)絡(luò)地址128.30.36.0

子網(wǎng)掩碼255.255.255.0128.30.36.12主機H1

(H1的網(wǎng)絡(luò)地址為128.30.33.0)首先將本子網(wǎng)的子網(wǎng)掩碼255.255.255.128與分組的目的

IP

地址128.30.33.138逐比特相“與”(AND

操作)255.255.255.128AND128.30.33.138的計算255就是二進制的全1，因此255ANDxyz=xyz，這里只需計算最后的128AND138即可。128→10000000138→10001010逐比特AND

操作后：10000000→128255.255.255.128128.30.33.138128.30.33.128逐比特

AND操作H1

的網(wǎng)絡(luò)地址因此H1必須把分組傳送到路由器R1

然后逐項查找路由表128.30.33.10目的網(wǎng)絡(luò)地址子網(wǎng)掩碼下一跳128.30.33.0128.30.33.128128.30.36.0255.255.255.128255.255.255.128255.255.255.0接口0接口1R2R1

的路由表（未給出默認路由器）128.30.33.13H1子網(wǎng)1：網(wǎng)絡(luò)地址128.30.33.0

子網(wǎng)掩碼255.255.255.128128.30.33.130R11R2子網(wǎng)2：網(wǎng)絡(luò)地址128.30.33.128

子網(wǎng)掩碼255.255.255.128H2128.30.33.13801128.30.33.129H3128.30.36.2子網(wǎng)3：網(wǎng)絡(luò)地址128.30.36.0

子網(wǎng)掩碼255.255.255.0128.30.36.12路由器R1收到分組后就用路由表中第1個項目的

子網(wǎng)掩碼和128.30.33.138逐比特AND操作128.30.33.10目的網(wǎng)絡(luò)地址子網(wǎng)掩碼下一跳128.30.33.0128.30.33.128128.30.36.0255.255.255.128255.255.255.128255.255.255.0接口0接口1R2R1

的路由表（未給出默認路由器）128.30.33.13H1子網(wǎng)1：網(wǎng)絡(luò)地址128.30.33.0

子網(wǎng)掩碼255.255.255.128128.30.33.130R11R2子網(wǎng)2：網(wǎng)絡(luò)地址128.30.33.128

子網(wǎng)掩碼255.255.255.128H2128.30.33.13801128.30.33.129H3128.30.36.2子網(wǎng)3：網(wǎng)絡(luò)地址128.30.36.0

子網(wǎng)掩碼255.255.255.0128.30.36.12255.255.255.128AND128.30.33.138=128.30.33.128不匹配!（因為128.30.33.128與路由表中的128.30.33.0不一致）R1

收到的分組的目的IP地址：128.30.33.138不一致路由器R1再用路由表中第2個項目的

子網(wǎng)掩碼和128.30.33.138逐比特AND

操作128.30.33.10目的網(wǎng)絡(luò)地址子網(wǎng)掩碼下一跳128.30.33.0128.30.33.128128.30.36.0255.255.255.128255.255.255.128255.255.255.0接口0接口1R2R1

的路由表（未給出默認路由器）128.30.33.13H1子網(wǎng)1：網(wǎng)絡(luò)地址128.30.33.0

子網(wǎng)掩碼255.255.255.128128.30.33.130R11R2子網(wǎng)2：網(wǎng)絡(luò)地址128.30.33.128

子網(wǎng)掩碼255.255.255.128H2128.30.33.13801128.30.33.129H3128.30.36.2子網(wǎng)3：網(wǎng)絡(luò)地址128.30.36.0

子網(wǎng)掩碼255.255.255.0128.30.36.12255.255.255.128AND128.30.33.138=128.30.33.128匹配!這表明子網(wǎng)2就是收到的分組所要尋找的目的網(wǎng)絡(luò)R1

收到的分組的目的IP地址：128.30.33.138一致!19例：5-39206.廣域網(wǎng)基本概念211）廣域網(wǎng)提供的服務(wù)網(wǎng)絡(luò)層為廣域網(wǎng)中的最高層網(wǎng)絡(luò)層為上層所提供的服務(wù)可以分為兩大類，即面向連接的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)--虛電路服務(wù)；無連接的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)--數(shù)據(jù)報服務(wù)2）廣域網(wǎng)服務(wù)實現(xiàn)模型223）常見的廣域網(wǎng)設(shè)備路由器：網(wǎng)絡(luò)層的互連設(shè)備，它可以實現(xiàn)不同網(wǎng)絡(luò)之間的互連廣域網(wǎng)交換機實現(xiàn)的是廣域網(wǎng)數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議幀的轉(zhuǎn)發(fā)，而不是以太網(wǎng)幀的轉(zhuǎn)發(fā)，廣域網(wǎng)交換機有不同的種類，如幀中繼交換機、光交換機等。調(diào)制解調(diào)器是一種實現(xiàn)數(shù)字和模擬信號轉(zhuǎn)換的設(shè)備，當(dāng)數(shù)據(jù)通過電話網(wǎng)絡(luò)進行傳輸時，發(fā)送與接收雙方就需要安裝相應(yīng)的調(diào)制解調(diào)器。通信服務(wù)器主要用來對廣域網(wǎng)用戶進行身份合法性的驗證并提供服務(wù)策略。234）廣域網(wǎng)接入類型租用專用網(wǎng)絡(luò)、電路交換網(wǎng)絡(luò)、分組交換網(wǎng)絡(luò)245）廣域網(wǎng)連接協(xié)議PPP協(xié)議（Point-to-PointProtocol）：PPP為路由器到路由器、主機到網(wǎng)絡(luò)之間使用串行接口進行點到點的連接提供了OSI第二層的服務(wù)，利用Modem進行撥號上網(wǎng)就是使用PPP實現(xiàn)主機到網(wǎng)絡(luò)連接的典型例子。HDLC高級數(shù)據(jù)鏈路控制規(guī)程（High-levelDataLinkControl，HDLC）：HDLC是一種面向比特的協(xié)議，它支持全雙工通信，HDLC是以幀為信息傳輸?shù)幕締挝?，無論是信息報文或控制報文均按統(tǒng)一幀格式進行封裝。256）廣域網(wǎng)接入鏈路PSTN接入、ISDN接入、DSL接入、DDN接入、ATM接入、幀中繼接入、光纖接入、無線接入等PSTN接入：Modem接入、ISDN接入、XDSL接入幀中繼接入：26Modem接入用戶計算機使用調(diào)制解調(diào)器，以普通電話撥號的方式通過PSTN接入Internet。用戶PC機和ISP訪問服務(wù)器之間的連接采用PPP協(xié)議實現(xiàn)，用戶要使用支