1、6.1 6.1 项目提出项目提出 u刘备创办的公司已发展到了刘备创办的公司已发展到了10001000多人，原来多人，原来的办公场所已容纳不下这么多员工，为此，的办公场所已容纳不下这么多员工，为此，刘备在附近新买了一幢办公大楼，新、老办刘备在附近新买了一幢办公大楼，新、老办公大楼中都已组建计算机局域网。公大楼中都已组建计算机局域网。u为了公司办公网络的高效运行，需要把新、为了公司办公网络的高效运行，需要把新、老办公楼中的局域网通过路由器连接起来，老办公楼中的局域网通过路由器连接起来，组成一个更大的局域网，实现新、老办公大组成一个更大的局域网，实现新、老办公大楼中的内部主机相互通信。楼中的内部主机
2、相互通信。6.2 6.2 项目分析项目分析 u由于新、老办公大楼中均已有独立的计算机由于新、老办公大楼中均已有独立的计算机局域网，为了把这两个局域网互连起来，可局域网，为了把这两个局域网互连起来，可用两台路由器通过用两台路由器通过s0/0s0/0端口相连接。分别对端口相连接。分别对两台路由器的端口分配两台路由器的端口分配IPIP地址，配置静态路地址，配置静态路由，并对新、老办公大楼中的主机设置由，并对新、老办公大楼中的主机设置IPIP地地址及网关，使其可以相互通信。址及网关，使其可以相互通信。u使用路由器连接两个局域网，还可使原局域使用路由器连接两个局域网，还可使原局域网的广播域不扩大，因为广
3、播域不能跨越路网的广播域不扩大，因为广播域不能跨越路由器，从而使得原局域网的交换性能保持不由器，从而使得原局域网的交换性能保持不变，而局域网间的主机可相互通信。变，而局域网间的主机可相互通信。6.3 6.3 相关知识点相关知识点 6.3.1 6.3.1 路由器概述路由器概述u路由器是互联网的主要节点设备。路由器是互联网的主要节点设备。u路由器的一个作用是连通不同的网络，另一个作用是路由器的一个作用是连通不同的网络，另一个作用是选择信息传送的线路。选择信息传送的线路。u选择通畅快捷的近路，能大大提高通信速度，减轻网选择通畅快捷的近路，能大大提高通信速度，减轻网络系统通信负荷，节约网络系统资源，提
4、高网络系统络系统通信负荷，节约网络系统资源，提高网络系统畅通率，从而让网络系统发挥出更大的效益。畅通率，从而让网络系统发挥出更大的效益。u一般说来，异种网络互联与多个子网互联都应采用路一般说来，异种网络互联与多个子网互联都应采用路由器来完成。由器来完成。(1)(1)路由器端口路由器端口 ConsoleConsole端口。端口。AUXAUX端口。端口。AUXAUX端口为辅助端口，主要用于远程配置，端口为辅助端口，主要用于远程配置，也可用于拔号连接，还可通过收发器与也可用于拔号连接，还可通过收发器与MODEMMODEM进行连进行连接。接。RJ-45 RJ-45端口。端口。RJ-45RJ-45端口是
5、常见的双绞线以太网端口。端口是常见的双绞线以太网端口。RJ-45 RJ-45 端口大多为端口大多为10/100Mbps10/100Mbps自适应的。自适应的。SCSC端口。端口。SCSC端口即光纤端口，它是用于与光纤的连端口即光纤端口，它是用于与光纤的连接。接。串行端口。串行串行端口。串行(Serial)(Serial)端口常用于广域网接入，端口常用于广域网接入，如帧中继、如帧中继、DDNDDN专线等，也可通过专线等，也可通过V.35V.35线缆进行路由线缆进行路由器之间的连接。器之间的连接。BRIBRI端口。端口。BRIBRI端口是端口是ISDNISDN的基本速率端口，用于的基本速率端口，用
6、于ISDNISDN广域网接入，采用广域网接入，采用RJ-45RJ-45标准。标准。(2)(2)路由器软件路由器软件u如同如同PCPC机一样，路由器也需要操作系统才能机一样，路由器也需要操作系统才能运行。在运行。在CiscoCisco路由器中，有一个称为路由器中，有一个称为IOS(Internetwork Operating System)IOS(Internetwork Operating System)的操的操作系统，它提供路由器所有的核心功能。作系统，它提供路由器所有的核心功能。u可以通过路由器的可以通过路由器的ConsoleConsole控制端口，或通过控制端口，或通过ModemMode
7、m从从AUXAUX辅助端口，也可以通过辅助端口，也可以通过TelnetTelnet来来访问访问Cisco IOSCisco IOS。(3)(3)路由器的启动过程和操作模式路由器的启动过程和操作模式6.3.2 6.3.2 路由器的工作原理路由器的工作原理 工作站工作站A A将工作站将工作站B B的的IPIP地址地址12.0.0.512.0.0.5连同数据信息以数据帧的连同数据信息以数据帧的形式发送给路由器形式发送给路由器R1R1。路由器路由器R1R1收到工作站收到工作站A A的数据帧后，先从包头中取出地址的数据帧后，先从包头中取出地址12.0.0.512.0.0.5，并根据路由表计算出发往工作站
8、，并根据路由表计算出发往工作站B B的最佳路径：的最佳路径：R1R2R5R1R2R5工作站工作站B B；并将数据帧发往路由器；并将数据帧发往路由器R2R2。路由器路由器R2R2重复路由器重复路由器R1R1的工作，并将数据帧转发给路由器的工作，并将数据帧转发给路由器R5R5。路由器路由器R5R5同样取出目的地址，发现同样取出目的地址，发现12.0.0.512.0.0.5就在该路由器所连就在该路由器所连接的网段上，于是将该数据帧直接交给工作站接的网段上，于是将该数据帧直接交给工作站B B。工作站工作站B B收到工作站收到工作站A A的数据帧，一次通信过程宣告结束。的数据帧，一次通信过程宣告结束。6
9、.3.3 6.3.3 路由选择算法路由选择算法路由可分为静态路由、默认路由和动态路由路由可分为静态路由、默认路由和动态路由3 3种。种。静态路由。静态路由。u由网络管理员事先设置好的固定路由称之为静态由网络管理员事先设置好的固定路由称之为静态(static)(static)路由，一般是在系统安装时就根据网络的配路由，一般是在系统安装时就根据网络的配置情况预先设定的，它明确地指定了包到达目的地必置情况预先设定的，它明确地指定了包到达目的地必须要经过的路径，除非网络管理员干预，否则静态路须要经过的路径，除非网络管理员干预，否则静态路由不会发生变化。由不会发生变化。u静态路由不能对网络的改变作出反应
10、，适用于网络规静态路由不能对网络的改变作出反应，适用于网络规模不大、拓扑结构相对固定的网络。模不大、拓扑结构相对固定的网络。默认路由。默认路由。u默认路由是一种特殊的静态路由。当路由表默认路由是一种特殊的静态路由。当路由表中没有指定到达目的网络的路由信息，就可中没有指定到达目的网络的路由信息，就可以把数据包转发到默认路由指定的路由器。以把数据包转发到默认路由指定的路由器。u默认路由会大大简化路由器的配置，减轻网默认路由会大大简化路由器的配置，减轻网络管理员的工作负担，提高网络性能。主机络管理员的工作负担，提高网络性能。主机中的默认路由通常被称作默认网关。中的默认路由通常被称作默认网关。动态路由
11、。动态路由。u动态动态(Dynamic)(Dynamic)路由是路由器根据网络系统的路由是路由器根据网络系统的运行情况而自动调整的路由。运行情况而自动调整的路由。u路由器根据路由选择协议路由器根据路由选择协议(Routing Protocol)(Routing Protocol)提供的功能，自动学习和记忆网络运行情况，提供的功能，自动学习和记忆网络运行情况，在需要时自动计算数据传输的最佳路径。在需要时自动计算数据传输的最佳路径。u动态路由适合拓扑结构复杂、规模庞大的网络。动态路由适合拓扑结构复杂、规模庞大的网络。1 1标准路由选择算法标准路由选择算法u一个标准的路由表通常包含许多一个标准的路由
12、表通常包含许多(N,R)(N,R)对序偶，其中对序偶，其中N N表示目的网络，表示目的网络，R R表示到目的网络表示到目的网络N N的路径上的的路径上的“下一下一站站”路由器的路由器的IPIP地址。地址。u路由表仅仅指定了从路由表仅仅指定了从R R到目的网络路径上的一步，而到目的网络路径上的一步，而路由器并不知道到达目的网络的完整路径。路由器并不知道到达目的网络的完整路径。2 2向量向量-距离路由选择算法与距离路由选择算法与RIPRIP协议协议u RIP(Routing Information Protocol)RIP(Routing Information Protocol)是应用较早、使用
13、较是应用较早、使用较普遍的动态路由选择协议，适用于小型同类网络，它采用向普遍的动态路由选择协议，适用于小型同类网络，它采用向量量-距离距离(Vector-Distance(Vector-Distance，V-D)V-D)路由选择算法。路由选择算法。(1)(1)向量向量-距离路由选择算法距离路由选择算法u 向量向量-距离路由选择算法的基本思想是：路由器周期性地向距离路由选择算法的基本思想是：路由器周期性地向其相邻路由器广播自己知道的路由信息，用于通知相邻路由其相邻路由器广播自己知道的路由信息，用于通知相邻路由器自己可以到达的网络以及到达该网络的距离器自己可以到达的网络以及到达该网络的距离(通常用
14、通常用“跳跳数数”表示表示)，相邻路由器可以根据收到的路由信息修改和刷，相邻路由器可以根据收到的路由信息修改和刷新自己的路由表。新自己的路由表。u向量向量-距离路由选择算法的最大优点是算法简单、易于距离路由选择算法的最大优点是算法简单、易于实现。实现。u但是，由于路由器的路径变化需要像波浪一样从相邻但是，由于路由器的路径变化需要像波浪一样从相邻路由器传播出去，过程非常缓慢，有可能造成慢收敛路由器传播出去，过程非常缓慢，有可能造成慢收敛等问题，因此，它不适合应用于路由经常变化的或大等问题，因此，它不适合应用于路由经常变化的或大型的互联网网络环境。型的互联网网络环境。u另外，向量另外，向量-距离路
15、由选择算法要求互联网中的每个路距离路由选择算法要求互联网中的每个路由器都参与路由信息的交换和计算，而且需要交换的由器都参与路由信息的交换和计算，而且需要交换的路由信息与自己的路由表的大小几乎一样，因此，需路由信息与自己的路由表的大小几乎一样，因此，需要交换的信息量较大。要交换的信息量较大。(2)RIP(2)RIP协议协议u RIPRIP协议是向量协议是向量-距离路由选择算法在局域网上的直接实现。距离路由选择算法在局域网上的直接实现。u RIPRIP通过广播通过广播UDPUDP报文来交换路由信息，每报文来交换路由信息，每3030秒发送一次路由秒发送一次路由信息更新。信息更新。u RIPRIP用跳
16、数作为尺度来衡量路由距离，跳数是一个数据包到达用跳数作为尺度来衡量路由距离，跳数是一个数据包到达目的网络所必须经过的路由器的数目。目的网络所必须经过的路由器的数目。u 如果到相同目的网络有二个不等速或不同带宽的路由器，但如果到相同目的网络有二个不等速或不同带宽的路由器，但跳数相同，则跳数相同，则RIPRIP认为这两个路由是等距离的。认为这两个路由是等距离的。u RIPRIP最多支持的跳数为最多支持的跳数为1515，跳数，跳数1616表示不可达。表示不可达。uRIPRIP协议除严格遵守向量协议除严格遵守向量-距离路由选择算法进行路由距离路由选择算法进行路由广播与刷新外，在具体实现过程中还做了某些
17、改进，广播与刷新外，在具体实现过程中还做了某些改进，主要包括：主要包括：对相同开销路由的处理。对相同开销路由的处理。由于路由器由于路由器R1和和R2都与网络都与网络net1直接相连，所以它们都向相直接相连，所以它们都向相邻路由器邻路由器R3发送到达发送到达net1距离为距离为0的路由信息。的路由信息。R3按照按照先入为主先入为主的原则，先收到哪个路由器的路的原则，先收到哪个路由器的路由信息，就将去往由信息，就将去往net1的路径设的路径设定为哪个路由器，直到该路径失定为哪个路由器，直到该路径失效或被新的更短的路径所代替。效或被新的更短的路径所代替。过时路由的处理。过时路由的处理。假如假如R3到
18、达到达net1要经过要经过R1，如果，如果R1发生故发生故障后不能向障后不能向R3发送路由刷新报文，那么，发送路由刷新报文，那么，R3关于到达关于到达net1需要经过需要经过R1的路由信息将长期保的路由信息将长期保持下去，尽管这是一条坏路由。持下去，尽管这是一条坏路由。为了解决这个问题，为了解决这个问题，RIP协议规定，参与协议规定，参与RIP路由选择的所有设备要为其路由表的每个表项路由选择的所有设备要为其路由表的每个表项增加一个定时器，在收到相邻路由器发送的路增加一个定时器，在收到相邻路由器发送的路由刷新报文中如果包含关于此路径的表项，则由刷新报文中如果包含关于此路径的表项，则将定时器清零，
19、重新开始计时。如果在规定时将定时器清零，重新开始计时。如果在规定时间内一直没有再收到关于该路径的刷新信息，间内一直没有再收到关于该路径的刷新信息，定时器会超时，说明该路径已经崩溃，需要将定时器会超时，说明该路径已经崩溃，需要将它从路由表中删除。它从路由表中删除。RIP规定路径的超时时间规定路径的超时时间为为180秒，相当于秒，相当于6个个RIP刷新周期。刷新周期。3 3链路链路-状态路由选择算法与状态路由选择算法与OSPFOSPF协议协议u链路链路-状态状态(link-status,L-S)(link-status,L-S)路由选择算法，也称为路由选择算法，也称为最短路径优先最短路径优先(sh
20、ortest path first,SPF)(shortest path first,SPF)算法，算法，u其基本思想是：互联网上的每个路由器周期性地向其其基本思想是：互联网上的每个路由器周期性地向其他所有路由器广播自己与相邻路由器的连接关系，以他所有路由器广播自己与相邻路由器的连接关系，以使各个路由器都可以使各个路由器都可以“画画”出一张互联网络拓扑结构出一张互联网络拓扑结构图，利用这张图和最短路径优先算法，路由器就可以图，利用这张图和最短路径优先算法，路由器就可以计算出自己到达各个网络的最短路径。计算出自己到达各个网络的最短路径。u向量向量-距离路由选择算法并不需要路由器了解整个互距离路由
21、选择算法并不需要路由器了解整个互联网的拓扑结构，它通过相邻路由器了解到达每个网联网的拓扑结构，它通过相邻路由器了解到达每个网络的可能路径；络的可能路径；u而链路而链路-状态路由选择算法则依赖于整个互联网的拓状态路由选择算法则依赖于整个互联网的拓扑结构，利用该拓扑结构图得到扑结构，利用该拓扑结构图得到SPFSPF树，再由树，再由SPFSPF树生树生成路由表。成路由表。u以链路以链路-状态路由选择算法为基础的状态路由选择算法为基础的OSPFOSPF路由选择协路由选择协议具有速度快、支持服务类型选路、提供负载均衡和议具有速度快、支持服务类型选路、提供负载均衡和身份认证等特点，十分适合于规模庞大、环境
22、复杂的身份认证等特点，十分适合于规模庞大、环境复杂的互联网中使用。互联网中使用。OSPFOSPF协议也存在一些不足，主要包括：协议也存在一些不足，主要包括：要求较高的路由处理能力。一般情况下，运要求较高的路由处理能力。一般情况下，运行行OSPFOSPF协议要求路由器具有更大的存储器和协议要求路由器具有更大的存储器和更快的更快的CPUCPU处理能力。处理能力。要求一定的带宽。为了得到与相邻路由器的要求一定的带宽。为了得到与相邻路由器的连接关系，互联网上的每个路由器都需要不连接关系，互联网上的每个路由器都需要不断地发送和应答查询信息，与此同时，每个断地发送和应答查询信息，与此同时，每个路由器还需要
23、将这些信息广播到整个互联网。路由器还需要将这些信息广播到整个互联网。6.4 6.4 项目实现项目实现 u下面先学习对路由器进行配置的基本方法，下面先学习对路由器进行配置的基本方法，然后在两个路由器中设定静态路由，把两个然后在两个路由器中设定静态路由，把两个局域网连接起来。局域网连接起来。6.4 6.4 项目实现项目实现 6.4.1 6.4.1 任务任务1:1:路由器的基本配置路由器的基本配置 n1 1任务目标任务目标n掌握通过掌握通过ConsoleConsole端口对路由器进行初始配置。端口对路由器进行初始配置。n掌握路由器常用配置命令的使用方法。掌握路由器常用配置命令的使用方法。2 2项目所
24、需设备准备项目所需设备准备n装有装有Windows XPWindows XP操作系统的操作系统的PCPC机机1 1台。台。nCisco 2811Cisco 2811路由器路由器1 1台。台。nConsoleConsole控制线控制线1 1根。根。3 3网络拓扑结构网络拓扑结构4 4项目实施步骤项目实施步骤(1)(1)硬件连接硬件连接u如图如图6-96-9所示，将所示，将ConsoleConsole控制线的一端插入计控制线的一端插入计算机算机COM1COM1串口，另一端插入路由器的串口，另一端插入路由器的ConsoleConsole接口。接口。u开启路由器的电源。开启路由器的电源。(2)(2)通
25、过超级终端连接路由器通过超级终端连接路由器选择菜单选择菜单“开始开始”“程序程序”“附附件件”“通讯通讯”“超级终端超级终端”命令命令 (3)(3)路由器的基本配置路由器的基本配置 路由器的开机过程。路由器的开机过程。u 步骤步骤1 1：关闭路由器电源，稍后重新打开电源，观察路由器的开机：关闭路由器电源，稍后重新打开电源，观察路由器的开机过程及相关显示内容，部分屏幕显示信息如下所示。过程及相关显示内容，部分屏幕显示信息如下所示。步骤步骤2 2：在以下的初始化配置对话框中输入：在以下的初始化配置对话框中输入n(No)n(No)和回车，再按回车进入用户模式，和回车，再按回车进入用户模式，方括号中的
26、内容是默认选项。方括号中的内容是默认选项。路由器的命令行配置。路由器的命令行配置方法与路由器的命令行配置。路由器的命令行配置方法与交换机基本相同，如下是路由器的一些基本配置。交换机基本相同，如下是路由器的一些基本配置。路由器的显示命令。通过路由器的显示命令。通过showshow命令，可查看路由器命令，可查看路由器的的IOSIOS版本、运行状态、端口配置等信息，如下所示。版本、运行状态、端口配置等信息，如下所示。6.4.2 6.4.2 任务任务2:2:局域网间路由的配置局域网间路由的配置 n1 1任务目标任务目标n掌握使用路由器静态路由实现网络的连通。掌握使用路由器静态路由实现网络的连通。n能够
27、正确使用路由器默认路由。能够正确使用路由器默认路由。2 2项目所需设备准备项目所需设备准备n装有装有Windows XPWindows XP操作系统的操作系统的PCPC机机4 4台。台。nCisco 2950Cisco 2950交换机交换机2 2台。台。nCisco 2811Cisco 2811路由器路由器2 2台。台。nV.35V.35线缆线缆1 1根。根。nConsoleConsole控制线控制线2 2根。根。n直通线直通线4 4根。根。3 3网络拓扑结构网络拓扑结构 4 4项目实施步骤项目实施步骤(1)(1)硬件连接硬件连接步骤步骤1 1：用：用V.35V.35线缆将线缆将Router1
28、Router1的的s0/0s0/0接口与接口与Router2Router2的的s0/0s0/0接口连接起来。接口连接起来。步骤步骤2 2：用直通线将：用直通线将Switch1Switch1的的fa0/1fa0/1接口与接口与Router1Router1的的fa0/1fa0/1接口连接起来。接口连接起来。步骤步骤3 3：用直通线将：用直通线将Switch2Switch2的的fa0/1fa0/1接口与接口与Router2Router2的的fa0/1fa0/1接口连接起来。接口连接起来。步骤步骤4 4：用直通线将：用直通线将PC1PC1、PC2PC2连接到连接到Switch1Switch1的的fa0
29、/2fa0/2、fa0/3fa0/3接口上。接口上。步骤步骤5 5：用直通线将：用直通线将PC3PC3、PC4PC4连接到连接到Switch2Switch2的的fa0/2fa0/2、fa0/3fa0/3接口上。接口上。步骤步骤6 6：用：用ConsoleConsole控制线将控制线将PC1PC1的的COM1COM1串口连接到串口连接到Router1Router1的的ConsoleConsole接口上。接口上。步骤步骤7 7：用：用ConsoleConsole控制线将控制线将PC3PC3的的COM1COM1串口连接到串口连接到Router2Router2的的ConsoleConsole接口上。接
30、口上。(2)IP(2)IP地址规划地址规划(3)(3)各各PCPC机的机的IPIP地址设置地址设置u按表按表6-26-2所示，设置各所示，设置各PCPC机的机的IPIP地址、子网掩地址、子网掩码、默认网关。码、默认网关。(4)Router1(4)Router1的设置的设置u 在在PC1PC1上通过超级终端登录到上通过超级终端登录到Router1Router1上，进行如下设置。上，进行如下设置。步骤步骤1 1：设置：设置Router1Router1的名称，如下所示。的名称，如下所示。步骤步骤2 2：设置：设置Router1Router1的控制台登录口令，如下的控制台登录口令，如下所示。所示。u步
31、骤步骤3 3：设置：设置Router1Router1的特权模式口令，如下的特权模式口令，如下所示。所示。u步骤步骤4 4：设置：设置Router1Router1的的telnettelnet登录口令，如登录口令，如下所示。下所示。u步骤步骤5 5：设置：设置Router1Router1的的s0/0s0/0、fa0/1fa0/1接口的接口的IPIP地址，如下所示。地址，如下所示。u步骤步骤6 6：设置：设置Router1Router1的静态路由，如下所示。的静态路由，如下所示。u步骤步骤7 7：查看：查看Router1Router1的运行配置和路由表，的运行配置和路由表，如下所示。如下所示。u在特
32、权模式下，可用在特权模式下，可用erase startup-configerase startup-config命令删除启动配置文件，可用命令删除启动配置文件，可用reloadreload命令重命令重启路由器。启路由器。(5)Router2(5)Router2的设置的设置u在在PC3PC3上通过超级终端登录到上通过超级终端登录到Router2Router2上，参上，参考表考表6-26-2中的有关数据设置中的有关数据设置Router2Router2，具体设，具体设置方法参考上面的置方法参考上面的Router1Router1的设置。的设置。(6)(6)连通性测试连通性测试u用用pingping命令在命令在PC1PC1、PC2PC2、PC3PC3、PC4PC4之间测试之间测试连通性，测试结果填入表连通性，测试结果填入表6-36-3中。中。6.5 6.5 拓展知识：路由器的主要性能指标拓展知识：路由器的主要性能指标 路由器的主要性能指标有：路由器的主要性能指标有：全双工线速转发能力。全双工线速转发能力。设备吞吐量。设备吞吐量。端口吞吐量。端口吞吐量。背靠背帧数。背靠背帧数。路由表能力。路由表能力。背板能力。背板能力。丢包率。丢包率。时延。时延。VPNVPN支持能力。支持能力。无故障工作时间。无故障工作时间。
