1、第5章路由器的配置5.1 路由器互联路由器互联5.2 静态路由与动态路由静态路由与动态路由5.3 路由器的配置路由器的配置n 路由器工作原理路由器工作原理 一个路由器收到一个一个路由器收到一个IP包时包时,它首先提取出包中的目标它首先提取出包中的目标IP地址地址,路由器在路由表中把目标地址的网络部分与表中每一个网络路由器在路由表中把目标地址的网络部分与表中每一个网络相比较相比较,查找到目标网络应该发给哪一个路由器查找到目标网络应该发给哪一个路由器 如果路由器没有在它的路由表中找到目标网络如果路由器没有在它的路由表中找到目标网络,它就查找一个它就查找一个缺省路径选择缺省路径选择.如果找不到缺省路
2、由如果找不到缺省路由,这个包就被丢弃这个包就被丢弃,并返回不可到达信息给并返回不可到达信息给所丢弃包的源所丢弃包的源IP地址地址.如果找到了一条这个网络的合适路径如果找到了一条这个网络的合适路径,路由器就测出到远程网路由器就测出到远程网络的距离络的距离,如果距离是如果距离是0,则这个网络是与路由器直接相连接的则这个网络是与路由器直接相连接的网络网络,路由器发一个路由器发一个ARP请求给目标请求给目标IP地址并把地址并把IP包封装成一包封装成一个数据链路层侦个数据链路层侦,这个侦由目的地返回的这个侦由目的地返回的ARP应答中的应答中的MAC地地址所编址址所编址,这个地址实际就是目的端的这个地址实
3、际就是目的端的MAC地址地址.5.1 路由器互联n路由表包含的信息内容路由表包含的信息内容 静态路由表条目包含以下信息：静态路由表条目包含以下信息：网络地址网络地址数据包发往网络的网络地址数据包发往网络的网络地址 网络掩码网络掩码相关网络地址的子网掩码相关网络地址的子网掩码 网关地址网关地址发往目的网络的数据包被转发发往目的网络的数据包被转发的的IP地址地址n路由选择类型 路由器对路由器对IP数据报的路由选择处理包括数据报的路由选择处理包括4种种情况，它们是情况，它们是 直接路由选择直接路由选择 特定网络路由选择特定网络路由选择 特定主机路由特定主机路由 默认路由选择默认路由选择 直接路由选择
4、直接路由选择 如果路由表项中目的地址字段的值是本网络的网络号，如果路由表项中目的地址字段的值是本网络的网络号，则分组直接交付给目的主机，而不再发往其他路由器则分组直接交付给目的主机，而不再发往其他路由器(下一跳地址为空下一跳地址为空)，称为直接路由选择，称为直接路由选择(direct routing)。n特定网络路由选择特定网络路由选择 路由表中目的地址是一个网络地址，而不是这个网络中每个主机的地址，即该表项为一组主机指定了一条路由，称为特定网络路由选择(network-specific routing)。特定网络路由选择与特定主机路由特定网络路由选择与特定主机路由目的站下一跳N1R1N2AB
5、CD10.1.2.310.1.2.310.1.2.310.1.2.3目的站下一跳N210.1.2.3SABCD主机S的路由表,基于特定主机路由主机S的路由表,基于特定网络路由10.1.2.3特定网络路由选择表项在路由表中占大多数。特定网络路由选择表项在路由表中占大多数。n默认路由选择 如果只能通过某个如果只能通过某个路由器才能到达互路由器才能到达互联网的一部分网络，联网的一部分网络，而另一部分中的网而另一部分中的网络都已经指定了路络都已经指定了路由，那么该路由器由，那么该路由器就只需指明到那部就只需指明到那部分网络的默认路由分网络的默认路由(default route)。例如:默认路由选择目的
6、站下一跳10.1.2.30.0.0.0N1N2N2.默认主机A的路由表R1主机A默认的路由器R2网络的其余部分10.1.2.30.0.0.0在路由表中，目的地址为在路由表中，目的地址为0.0.0.0的路由代表默认路由。如图所示的路由代表默认路由。如图所示n生成路由表的方法有2种：静态路由静态路由(Static Route)人工在路由器上配置路由表 优点：路由器不必为路由表项的生成花费大量时间，有 时可以抑制路由表的增长；缺点：人工配置开销大，网络拓扑结构变更时需重新配 置路由表，一般只在小型网络或部分链路上使用。动态路由动态路由(Dynamic Route)由动态路由协议自动生成路由表 优点：
7、网络拓扑发生变化时，动态路由协议自动更新 路由表；缺点：路由器路由计算开销大；n静态和缺省路由的应用缺省路由（缺省路由（Default Route）凡是在路由表中无法查到的目标网络，在路由凡是在路由表中无法查到的目标网络，在路由表中明确指定一个出口，这种路由方法称之为缺省表中明确指定一个出口，这种路由方法称之为缺省路由。默认路由的配置格式：路由。默认路由的配置格式：校园网校园网边界路由器省网中心 路由器缺省路由静态路由n在路由设备上配置在路由设备上配置l静态路由配置命令格式为：静态路由配置命令格式为：ipip route route prefix prefix submasksubmask n
8、ext-hop next-hop参数参数prefixprefix表示所要到达的目的网络的网络号；表示所要到达的目的网络的网络号；submasksubmask表示子网掩码；表示子网掩码；next-hopnext-hop表示下一跳的表示下一跳的IPIP地址，即相邻路由器的接口地址，即相邻路由器的接口IPIP地址。地址。l默认路由配置的命令格式为：默认路由配置的命令格式为：Router(config)#ip route 0.0.0.0 0.0.0.0 address|interface n实验一实验一:静态路由实验配置实静态路由实验配置实验验PC1PC2e0Ethernet_2Router2Rout
9、er1s0s0e0u步骤步骤1:ROUTER1接口配置接口配置实例实例Router1#config tRouter1(config)#int e0(以太网接口)Router1(config-if)#Router1(config-if)#no shut(打开端口)输入Ipconfig/all查看主机的设置Router1#config tRouter1(config)#int S0(串行口)Router1(config)#clock rate 56000Router1(config-if)#Router1(config-if)#no shut(打开端口)输入Ipconfig/all查看主机的设置配
10、置Router1的接口u步骤步骤2ROUTER2的的S0接口配接口配置实例置实例Router2#config tRouter2(config)#int s0Router2(config-if)#clock rate 56000Router2(config-if)#Router2(config-if)#no shut输入输入Ipconfig/all查看主机的设置查看主机的设置 Router2#config t Router2(config)#int e0 Router2(config-if Router2(config-if)#no shut 输入输入Ipconfig/all查看主机的设置查看主
11、机的设置配置Router2的接口uR1与与R2静态路由配置静态路由配置 Router1#config t Router1(config)#Router2#config t Router2(config)#Router2#show ip route/配配Router1的默认路由的默认路由 Router1#config t Router1(config)#u 默认路由选择默认路由选择目的站下一跳10.1.2.30.0.0.0N1N2N2.默认主机A的路由表R1主机A默认的路由器R2网络的其余部分10.1.2.30.0.0.0实验二:复杂配置静态路由示例RouterA和和RouterB以及以及Rou
12、terC使用串口通过广域网连接起来使用串口通过广域网连接起来 这里假设这里假设RouterA和和RouterC除了与除了与RouterB相连外，不再与其它路由器相连，这样相连外，不再与其它路由器相连，这样才能为它赋予一条默认路由代替两条静态路由。只要在路由表中找不到去特定目的才能为它赋予一条默认路由代替两条静态路由。只要在路由表中找不到去特定目的地址的路径，则数据包均被路由到所指定的默认路由上。地址的路径，则数据包均被路由到所指定的默认路由上。n动态路由协议和路由选择算法动态路由协议和路由选择算法分类分类 什么叫动态路由什么叫动态路由?静态路由表手工维护路由表静态路由表手工维护路由表,当网络规
13、模庞大时当网络规模庞大时,手手工维护几乎不可能工维护几乎不可能.我们希望能够通过路由表的变我们希望能够通过路由表的变化化,自动通知其他的路由器来改变相应的路由自动通知其他的路由器来改变相应的路由,这就这就是是”动态路由动态路由”动态路由的工作方式动态路由的工作方式 按照某种路由协议收集网络的路由信息（例如：按照某种路由协议收集网络的路由信息（例如：路径长度、带宽、负载、可靠性、延迟等），通路径长度、带宽、负载、可靠性、延迟等），通过路由器间不断交换的路由信息动态地更新和确过路由器间不断交换的路由信息动态地更新和确定路由表项定路由表项.路由协议路由协议（1)距离向量路由协议（适合小规模）距离向量
14、路由协议（适合小规模）（2）链路状态算法（适合大规模）链路状态算法（适合大规模）n动态路由协议（1）主要的动态路由选择协议）主要的动态路由选择协议 RIP（Routing Information Protocol）：）：适用于小型网络内，如校园网；适用于小型网络内，如校园网；OSPF（Open Shortest Path First Protocol）：常用于中、大型网络内，如广域）：常用于中、大型网络内，如广域 网、城域网和大型校园网；网、城域网和大型校园网；BGP4（Border Gateway Protocol v4）：）：用于大型网络之间的互联，如用于大型网络之间的互联，如 CEREN
15、T和和ChinaNet 之间。之间。将参加通信的机器分为主动和被动两种方式，主将参加通信的机器分为主动和被动两种方式，主动路由向其他路由器通告其路由，被动路由器接动路由向其他路由器通告其路由，被动路由器接收并在此基础上更新其路由收并在此基础上更新其路由 RIP路由器每隔路由器每隔30秒广播秒广播(UDP 520端口端口)一个选一个选路更新报文路更新报文,报文包含了取自路由器当前的选路数报文包含了取自路由器当前的选路数据库的信息据库的信息 RIP以跳数作为度量到达目的站点的距离。跳数以跳数作为度量到达目的站点的距离。跳数是一个数据包到达目标所经过的路由器的个数是一个数据包到达目标所经过的路由器的
16、个数.路由器到他直接相连的网络距离为路由器到他直接相连的网络距离为1跳跳距离向量路由选择协议距离向量路由选择协议(RIP)路由信息更新过程（1）收到的路由记录中，是否有我没有记录到）收到的路由记录中，是否有我没有记录到的数据？若然，则增加此笔记录的数据？若然，则增加此笔记录（2）次笔记录是不是由同一台路由器发出的？）次笔记录是不是由同一台路由器发出的？若然，则更新路由记录若然，则更新路由记录（3）比对）比对Metric值，若该笔路由记录的值，若该笔路由记录的Metic值小，则更新路由记录，反之不予理会值小，则更新路由记录，反之不予理会（4）最后每台路由器都会拥有一份）最后每台路由器都会拥有一份
17、IP完整的动完整的动态路由表，里面记载了所有的网络的位置态路由表，里面记载了所有的网络的位置（5）计算出最小）计算出最小Metric值的路径，当做封包传值的路径，当做封包传递的最佳路径。递的最佳路径。LAN1LAN2LAN3R1R2Dest Next-hop MetricLAN1 Direc 1LAN2 Direc 1Dest Next-hop MetricLAN2 Direc 1LAN3 Direc 1起用RIP之后，R1会将自己的路由表广播到网络上，当R2收到后，在自己的表中找不到，就会将该笔记录加入路由表R1广播：和我相邻的网络有广播：和我相邻的网络有LAN1和和LAN2；R2广播：和我
18、相邻的网络有广播：和我相邻的网络有LAN2和和LAN3每台路由器收到广播后，便会核对自己的路由每台路由器收到广播后，便会核对自己的路由表，进行以下步骤：表，进行以下步骤：RIP路由信息更新过程路由器1路由器2BACRIP更新举例-1RIP更新后的路由器1的路由表Lan1Lan2Lan3R1R2Lan4R3DESTNEXTMetricLAN1端口11LAN2端口21DESTNEXTMetricLAN2端口11LAN3端口21DESTNEXTMetricLAN3端口11LAN4端口21RIP更新举例-2端口1端口2端口1端口2端口1端口2DESTNEXTMetricLAN1R11LAN2R11R1
19、发广播,并将下一跳变为自己R2路由器进行更新判断,Lan1在R2路由器中没有,将这笔路由加入;Lan2的Mertic值小于R1路由器,不理会Lan1Lan2Lan3R1R2Lan4R3DESTNEXTMetricLAN2端口11LAN3端口21LAN1Route 12R2路由器更新为R2更新后的路由表DESTNEXTMetricLAN1端口11LAN2端口21DESTNEXTMetricLAN3端口11LAN4端口21端口1端口2端口1端口2端口1端口2Lan1Lan2Lan3R1R2Lan4R3R1与R3都会更新自己的路由表R2发广播DESTNEXTMetricLAN1端口11LAN2端口2
20、1DESTNEXTMetricLAN3端口11LAN4端口21DESTNEXTMetricLAN2端口11LAN3端口21LAN1Route A2R2发广播,并将下一跳变为自己DESTNEXTMetricLAN2R21LAN3R21LAN1R22Lan1Lan2Lan3R1R2Lan4R3R2发广播发广播,并并将下一跳变为将下一跳变为自己自己DESTNEXTMetricLAN2R21LAN3R21LAN1R22R1与R2更新后的路由表DESTNEXTMetricLAN1端口11LAN2端口21LAN3R22DESTNEXTMetricLAN3端口11LAN4端口21LAN1R23DESTNEX
21、TMetricLAN2端口11LAN3端口21LAN1Route A1RIP的不足的不足:广播流量大广播流量大:每个路由器每每个路由器每3030秒广播一条秒广播一条MACMAC消息消息,广播广播流量增大流量增大路由器发生故障造成改变路由信息的困难路由器发生故障造成改变路由信息的困难:算法不能明确的检测出循环路由，会产生慢收敛和无算法不能明确的检测出循环路由，会产生慢收敛和无限计数问题限计数问题步跳数不能反映链路的真实开销，例如步跳数为步跳数不能反映链路的真实开销，例如步跳数为4 4的的LANLAN路径不一定比步跳数为路径不一定比步跳数为1 1的的64K DDN64K DDN链路差。链路差。Ro
22、uter1(config-if)#置路由表，一般只在小型网络或部分链路上使用。Router2(config-if)#clock rate 56000Router1(config)#（3）比对Metric值，若该笔路由记录的Metic值小，则更新路由记录，反之不予理会120/2中的120表示管理距离，2表示跳数。只要在路由表中找不到去特定目的地址的路径，则数据包均被路由到所指定的默认路由上。R2正好在R1与网络1的连接失效后通告其路由(R2到达网络1的费用是2跳),R1-R2-R1是3跳,R2到达网络1的下跳是R2.RouterA和RouterB以及RouterC使用串口通过广域网连接起来Rou
23、ter2(config-if)#no shut(1)先除去所有的静态路由以及默认路由表按照某种路由协议收集网络的路由信息（例如：路径长度、带宽、负载、可靠性、延迟等），通过路由器间不断交换的路由信息动态地更新和确定路由表项.ip route prefix submask next-hop路由器发生故障造成改变路由信息的困难:网络1R1R2R31.R1与网络与网络1直接相连。直接相连。2.通过周期性路由广播，通过周期性路由广播，R1、R2、R3都建立了到网络都建立了到网络1的路由的路由(a)3.某时刻，某时刻，R1到网络到网络1的路由消失的路由消失,将距离值设为将距离值设为16.4.R2正好在正
24、好在R1与网络与网络1的连接失效后通告其路由的连接失效后通告其路由(R2到达网络到达网络1的费用是的费用是2跳跳),R1-R2-R1是是3跳跳,R2到达网络到达网络1的下跳是的下跳是R2.:更新报文会在更新报文会在R1，R2来回传输直到距离值到达来回传输直到距离值到达RIP规定的上限。规定的上限。网络1R1R2R3(a)(b)慢收敛和无限计数问题慢收敛和无限计数问题RIP的跳数R2-R1是3跳,R2到达网络1的下跳是R2.R1与R2更新后的路由表Router1(config)#R2广播：和我相邻的网络有LAN2和LAN3LAN1 Direc 1Router1(config-if)#no shu
25、t(打开端口)通过周期性路由广播，R1、R2、R3都建立了到网络1的路由(a)缺点：人工配置开销大，网络拓扑结构变更时需重新配路由器到他直接相连的网络距离为1跳Router2(config)#int s0OSPF最短路由选择协议R1广播：和我相邻的网络有LAN1和LAN2；效率更高。如果找不到缺省路由,这个包就被丢弃,并返回不可到达信息给所丢弃包的源IP地址.配置Router1的接口Router2#config tR2正好在R1与网络1的连接失效后通告其路由(R2到达网络1的费用是2跳),R1-R2-R1是3跳,R2到达网络1的下跳是R2.链路状态算法（适合大规模）链路状态算法（适合大规模）开
26、放最短路由优先（Open Shortest Path First,OSPF)是非常流行的内部路由选择协议，属于链路状态路由协议。链路状态路由算法又称最短路径优先算法，使用链路状态算法来更新一个区域的路由表。主要使用链路状态报告LSA（Link State Advertisement）、网络拓扑数据库、最短路径SPF算法、最短路径SPF树和路由表5种技术手段。为了有效和及时处理路由信息，OSPF将自治系统划分为若干个不同的区域，在一个区域内的路由器使用洪泛方式传递链接状态报告LSA，在区域边界由一个区域边界路由器将有关本区域的信息总结起来发送给其他区域：区间内路由和跨区间路由。n OSPF最短路
27、由选择协议 OSPF最短路由选择协议OSPF是采用链路状态路由选择算法的协议，它适合分层网络结构：主干域AREA0 子域1AREA1 子域2AREA2 子域3AREA3 每个域中的路由器只需要建立本域的网络拓扑数据库，并以此计算最短路 径，路由计算的复杂性大为降低；位于两域边界的路由器将对各域的路由信息进行聚合，并负责向其他域传 播路由信息；因此要求每个域的IP地址分配尽可能连续，这样路由选择的 效率更高。区域区域1 1区域区域2 2域间路由器自治系统（自治系统（AS）n OSPF最短路由选择协议 OSPF将网络划分成不同层次的区域，即路由域，一个路由域就是一个自治系统AS，在同一个AS中，所有的OSPF路由器都维护一个相同的描述这个AS结构的数据库，该数据库中存放的相应链路的状态信息，路由器根据该数据库计算出OSPF路由表。通常使用区域边界上的高性能路由器作为域间路由器，构成主干网。n OSPF最短路由选择协议区间1R1R2R3R4R5R6R10R9R8R7R11R12R13区间2H11H12区间3n OSPF路由过程路由器4、5、6、10、11、12构成了主干，若区间中的主机H1要给主机发送数据，则先发给路由器，转发给路由器，再转发给路由器，路由器再沿主干转发给路由器，然后通过两个区间内路由器（、）到达主机n OSPF路由过程OSPF基本配置实例
