路由与路由协议

2019年12月16日星期一6时27分38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2019年12月16日星期一6时27分38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2019年12月16日星期一6时27分38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2019年12月16日星期一6时27分38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2019年12月16日星期一6时27分38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2019年12月16日星期一6时27分38秒计算机网络技术网桥独立于高层协议，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2019年12月16日星期一6时27分38秒计算机网络技术图14.2路由器的实现路由器2019年12月16日星期一6时27分38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2019年12月16日星期一6时27分38秒计算机网络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2019年12月16日星期一6时27分38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2019年12月16日星期一6时27分38秒计算机网络技术1.提供异构网络的互连图14.4一个采用路由器互连的网络路由器A路由器B路由器C主机A主机B主机3主机4主机5主机A9主机A8主机6主机B1主机B0F0/1F0/0F0/0S0/0S0/1F0/0T0以太网1以太网2令牌环网路由器2019年12月16日星期一6时27分38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、SDH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2019年12月16日星期一6时27分38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2019年12月16日星期一6时27分38秒计算机网络技术然后将帧发送出去；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2019年12月16日星期一6时27分38秒计算机网络技术2.实现网络的逻辑划分F0/1192.168.2.1图14.5一个由路由器互连的网络主机A192.168.1.2主机3192.168.1.4主机4192.168.2.2主机6192.168.2.4F0/0192.168.2.1网络1：192.168.1.0网络2：192.168.2.0主机A7主机B主机5T0192.168.3.1主机A9主机A8网络3：192.168.3.0路由器2019年12月16日星期一6时27分38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2019年12月16日星期一6时27分38秒计算机网络技术3.实现VLAN之间的通信图14.6路由器用于实现不同VLAN之间的通信路由器电子工程系汽车系教务处192.168.1.0192.168.2.0192.168.3.0路由器2019年12月16日星期一6时27分38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2019年12月16日星期一6时27分38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2019年12月16日星期一6时27分38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，InternetworkPacketeXchange）和AppleTalk的数据报传送协议（DDP，DatagramDeliveryProtocol）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NetBEUI。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2019年12月16日星期一6时27分38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2019年12月16日星期一6时27分38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RIPIGRPOSPFIS-ISEIGRP路由选择2019年12月16日星期一6时27分38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距离矢量路由选择链路状态路由选择从网络邻居的角度观察网络拓扑结构得到整个网络的拓扑结构图路由器转换时增加距离矢量计算出通往其他路由器的最短路径频繁、周期地更新；慢速收敛由事件触发来更新；快速收敛把整个路由表发送到相邻路由器只把链路状态路由选择的更新传送到其他路由器上2019年12月16日星期一6时27分38秒计算机网络技术3.网络层协议的运行图14.7网络层协议的运行过程XABCY应用层表示层会话层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网络层数据链路层物理层网络层数据链路层物理层应用层表示层会话层传输层网络层数据链路层物理层XYABC路由选择2019年12月16日星期一6时27分38秒计算机网络技术路由选择表中保存着重要的信息•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2019年12月16日星期一6时27分38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AIP：192.168.1.2MAC：0000.0C11.1111路由器f0/0接口IP：192.168.1.1MAC：0000.0C22.2222Y主机BIP：192.168.2.2MAC：0000.0C44.4444数据包a路由器f0/1接口IP：192.168.2.1MAC：0000.0C33.3333路由器A14.2.2路由的基本过程路由选择2019年12月16日星期一6时27分38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。2019年12月16日星期一6时27分38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:2019年12月16日星期一6时27分38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，建立静态路由的命令格式为：router（config）#iprouterprefixmask{address|interface}[distance][tagtag][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2019年12月16日星期一6时27分38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2019年12月1