路由與路由協(xié)議

1、理解路由器的功能和作用；了解路由理解路由器的功能和作用；了解路由器的分類；理解路由的基本過程；理解靜器的分類；理解路由的基本過程；理解靜態(tài)路由和動態(tài)路由；理解缺省路由；了解態(tài)路由和動態(tài)路由；理解缺省路由；了解常用的路由協(xié)議。常用的路由協(xié)議。路由與路由協(xié)議路由與路由協(xié)議路由器的作用路由器的作用路由的過程路由的過程路由表路由表路由協(xié)議路由協(xié)議路由與路由協(xié)議路由與路由協(xié)議路由與路由協(xié)議路由與路由協(xié)議 路由器是一種具有多個輸入端口和多個輸路由器是一種具有多個輸入端口和多個輸出端口的專用計算機，其任務(wù)是轉(zhuǎn)發(fā)分組。也出端口的專用計算機，其任務(wù)是轉(zhuǎn)發(fā)分組。也就是說，將路由器某個輸入端口收到的分組，就是說，將

2、路由器某個輸入端口收到的分組，按照分組要去的目的地（即目的網(wǎng)絡(luò)），將該按照分組要去的目的地（即目的網(wǎng)絡(luò)），將該分組從某個合適的輸出端口轉(zhuǎn)發(fā)給下一跳路由分組從某個合適的輸出端口轉(zhuǎn)發(fā)給下一跳路由器。器。路由器路由器目的站點源站點圖14.1 路由器和OSI模型傳輸層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層物理層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層物理層傳輸層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層物理層路由器14.1 路由器路由器路由器路由器圖14.2 路由器的實現(xiàn) 路由器路由器14.1.3 路由器的分類路由器的分類14.1 路由器路由器路由器路由器14.1.5 路由器在網(wǎng)絡(luò)互連中的作用路由器在網(wǎng)絡(luò)互連中的作用1. 提供異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的互連提供異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的互連路由器路由器1

3、. 提供異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的互連提供異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的互連圖14.4 一個采用路由器互連的網(wǎng)絡(luò)路由器A路由器B路由器C主機A主機B主機3主機4主機5主機A9主機A8主機6主機B1主機B0F0/1F0/0F0/0S0/0S0/1F0/0T0以太網(wǎng)1以太網(wǎng)2令牌環(huán)網(wǎng) 路由器路由器 路由器路由器 路由器路由器 路由器路由器2. 實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的邏輯劃分實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的邏輯劃分F0/1192.168.2.1圖14.5 一個由路由器互連的網(wǎng)絡(luò)主機A192.168.1.2主機3192.168.1.4主機4192.168.2.2主機6192.168.2.4F0/0 192.168.2.1網(wǎng)絡(luò)1：192.168.1.0網(wǎng)絡(luò)2：192.16

4、8.2.0主機A7主機B主機5T0192.168.3.1主機A9主機A8網(wǎng)絡(luò)3：192.168.3.0 路由器路由器 路由器路由器 3. 實現(xiàn)實現(xiàn)VLAN之間的通信之間的通信圖14.6 路由器用于實現(xiàn)不同VLAN之間的通信路由器電子工程系汽車系教務(wù)處1 9 2 . 1 6 8 . 1 . 0 1 9 2 . 1 6 8 . 2 . 0 192.168.3.0 路由器路由器路由器路由器14.2.1 14.2.1 被路由協(xié)議和路由選擇協(xié)議被路由協(xié)議和路由選擇協(xié)議被路由協(xié)議被路由協(xié)議 路由選擇協(xié)議路由選擇協(xié)議網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議的運行網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議的運行 多協(xié)議路由多協(xié)議路由 路由選擇表路由選擇表 路由選擇路由選

5、擇1.被路由協(xié)議被路由協(xié)議路由選擇路由選擇2. 路由選擇協(xié)議路由選擇協(xié)議路由選擇路由選擇2. 路由選擇協(xié)議路由選擇協(xié)議 路由選擇路由選擇2. 路由選擇協(xié)議路由選擇協(xié)議路由選擇路由選擇距離矢量路由選擇 鏈路狀態(tài)路由選擇 從網(wǎng)絡(luò)鄰居的角度觀察網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu) 得到整個網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu)圖 路由器轉(zhuǎn)換時增加距離矢量 計算出通往其他路由器的最短路徑 頻繁、周期地更新；慢速收斂 由事件觸發(fā)來更新；快速收斂 把整個路由表發(fā)送到相鄰路由器 只把鏈路狀態(tài)路由選擇的更新傳送到其他路由器上 圖14.7 網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議的運行過程XABCY應(yīng)用層表示層會話層傳輸層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層物理層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層物理層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層物理層

6、網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層物理層應(yīng)用層表示層會話層傳輸層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層物理層XYABC路由選擇路由選擇路由選擇路由選擇圖圖14.9 連接在同一臺路由器上的兩個網(wǎng)段連接在同一臺路由器上的兩個網(wǎng)段主機主機AIP：192.168.1.2MAC：0000.0C11.1111路由器路由器f0/0接口接口IP：192.168.1.1MAC： 0000.0C22.2222Y主機主機BIP：192.168.2.2MAC：0000.0C44.4444數(shù)據(jù)包數(shù)據(jù)包a路由器路由器f0/1接口接口IP：192.168.2.1MAC： 0000.0C33.3333路由器路由器A14.2.2 14.2.2 路由的基本過程路由的基

7、本過程路由選擇路由選擇 動態(tài)路由和靜態(tài)路由動態(tài)路由和靜態(tài)路由路由進程確定路徑的方法有兩種：路由進程確定路徑的方法有兩種： 動態(tài)路由和靜態(tài)路由動態(tài)路由和靜態(tài)路由 缺省路由缺省路由 在在Cisco路由器上可以配置三種路由路由器上可以配置三種路由: 動態(tài)路由和靜態(tài)路由動態(tài)路由和靜態(tài)路由在全局配置模式下，建立靜態(tài)路由的命令格式為：router（config）#ip routerip router prefix mask address | interface distance tagtag tag permanentPrefix：所要到達的目的網(wǎng)絡(luò)。mask ：子網(wǎng)掩碼。address ：下一跳的IP

8、地址，即相鄰路由器的端口地址。interface ：本地網(wǎng)絡(luò)接口。distance ：管理距離（可選）。tag ： tag值（可選）。permanent ：指定此路由即使該端口關(guān)掉也不被移掉。14.3. 1靜態(tài)路由靜態(tài)路由 動態(tài)路由和靜態(tài)路由動態(tài)路由和靜態(tài)路由要想使每臺路由器對到每個可能目的地的路由都進行維護是不可行的，所以路由器可以保存一條缺省路由，或者叫最后的可用路由。當(dāng)路由器不能用路由表中的一個更具體條目來匹配一個目的網(wǎng)絡(luò)時，它就將使用缺省路由，即“最后的可用路由”。 14.3. 2缺省路由缺省路由 動態(tài)路由和靜態(tài)路由動態(tài)路由和靜態(tài)路由動態(tài)路由的成功依賴于路由器的兩個基本功能：維護路由選

9、擇表。以路由更新的形式將信息及時地發(fā)布給其它路由器。動態(tài)路由依靠一個路由選擇協(xié)議和其他路由器共享信息。一個路由選擇協(xié)議定義了一系列規(guī)則，當(dāng)路由器和鄰居路由器通信時就使用這些規(guī)則。 14.3. 3動態(tài)路由動態(tài)路由 動態(tài)路由和靜態(tài)路由動態(tài)路由和靜態(tài)路由3. 3. 動態(tài)路由協(xié)議基礎(chǔ)：動態(tài)路由協(xié)議基礎(chǔ)：自治域系統(tǒng)自治域系統(tǒng)路由協(xié)議的分類（有類和無類）路由協(xié)議的分類（有類和無類）鄰居關(guān)系鄰居關(guān)系網(wǎng)絡(luò)路徑的度量網(wǎng)絡(luò)路徑的度量收斂時間收斂時間14.3. 3動態(tài)路由動態(tài)路由 動態(tài)路由和靜態(tài)路由動態(tài)路由和靜態(tài)路由 （1）自治域系統(tǒng)）自治域系統(tǒng) 自治域系統(tǒng)是指處在一個統(tǒng)一管理的域下的一組網(wǎng)自治域系統(tǒng)是指處在一個統(tǒng)

10、一管理的域下的一組網(wǎng)絡(luò)的集合。一般情況下，從協(xié)議的方面來看，可以把絡(luò)的集合。一般情況下，從協(xié)議的方面來看，可以把運行同一種路由協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)看做是一個自治域系統(tǒng)；運行同一種路由協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)看做是一個自治域系統(tǒng)；從地理區(qū)劃方面來看，一個電信運營商或者具有大規(guī)從地理區(qū)劃方面來看，一個電信運營商或者具有大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)的企業(yè)可以被分配一個或多個自治域系統(tǒng)。模網(wǎng)絡(luò)的企業(yè)可以被分配一個或多個自治域系統(tǒng)。 動態(tài)路由協(xié)議動態(tài)路由協(xié)議內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議（內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議（IGPIGP）外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議（外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議（EGPEGP）主要用于多個自治域之間的路由選擇BGP和BGP-4自治域內(nèi)部采用的路由選擇協(xié)議自治域內(nèi)部采用的路由選擇協(xié)議

11、RIPRIP、IGRPIGRP、EIGRPEIGRP、OSPFOSPF 動態(tài)路由和靜態(tài)路由動態(tài)路由和靜態(tài)路由路由協(xié)議路由協(xié)議有類（有類（Classful）的路由協(xié)議）的路由協(xié)議無類（無類（Classless）的路由協(xié)議）的路由協(xié)議支持可變長度的子網(wǎng)掩碼，能夠從鄰居那里學(xué)到子網(wǎng)，所有關(guān)于子網(wǎng)的路由在被學(xué)到時都不用被變成子網(wǎng)的主類網(wǎng)，而以子網(wǎng)的形式直接進入路由表。不支持可變長度的子網(wǎng)掩碼，不能從鄰居那不支持可變長度的子網(wǎng)掩碼，不能從鄰居那里學(xué)到子網(wǎng)，所有關(guān)于子網(wǎng)的路由在被學(xué)到里學(xué)到子網(wǎng)，所有關(guān)于子網(wǎng)的路由在被學(xué)到時都會自動變成子網(wǎng)的主類網(wǎng)時都會自動變成子網(wǎng)的主類網(wǎng) 動態(tài)路由和靜態(tài)路由動態(tài)路由和靜態(tài)

12、路由路由器A圖14.14 路由器鄰居關(guān)系路由器B192.168.1.0網(wǎng)段192.168.3.0網(wǎng)段192.168.2.0網(wǎng)段HelloHello形成鄰居關(guān)系我知道192.168.1.0網(wǎng)段我知道192.168.3.0網(wǎng)段 動態(tài)路由和靜態(tài)路由動態(tài)路由和靜態(tài)路由 動態(tài)路由和靜態(tài)路由動態(tài)路由和靜態(tài)路由 （4）網(wǎng)絡(luò)路徑的度量）網(wǎng)絡(luò)路徑的度量 所謂度量值（度量值 value），就是路由器根據(jù)自己的路由算法計算出來的一條路徑的優(yōu)先級。當(dāng)有多條路徑到達同一個目的地時，度量值最小的路徑是最佳的路徑，應(yīng)該進入路由表。 路由器中最常用的度量值包括： 帶寬（bandwidth） 延遲（delay） 負載（load

13、） 可靠性（reliability） 跳數(shù)（hop count） 滴答數(shù)（ticks） 開銷（cost） 動態(tài)路由和靜態(tài)路由動態(tài)路由和靜態(tài)路由（5 5）收斂時間）收斂時間路由選擇算法對動態(tài)路由選擇來說是基礎(chǔ)。只要因為網(wǎng)絡(luò)升級、重新配置或故障而改變，網(wǎng)絡(luò)信息庫就必須隨之改變。信息需要以精確的、一致的觀點反映新的拓撲結(jié)構(gòu)。這個精確的、一致的觀點就稱為收斂（convergence）。當(dāng)一個互聯(lián)網(wǎng)中的所有路由器都運行著相同的信息時，就稱為該網(wǎng)絡(luò)已收斂?？焖偈諗渴蔷W(wǎng)絡(luò)希望具有的特征，因為它可以盡量避免路由器利用過時的信息作出錯誤的或無效的路由判斷。 動態(tài)路由和靜態(tài)路由動態(tài)路由和靜態(tài)路由4. 4. 配置路

14、由器使用路由選擇協(xié)議配置路由器使用路由選擇協(xié)議（1 1） RouterRouter命令啟動一個路由選擇進程。語法如下：命令啟動一個路由選擇進程。語法如下：RouterRouter（configconfig）# #router router protocol options protocol options其中：其中：protocolprotocol：可以是：可以是RIPRIP、IGRPIGRP、EIGRPEIGRP或或OSPFOSPF等。等。OptionsOptions：表示自治域系統(tǒng)號，例如：表示自治域系統(tǒng)號，例如IGRPIGRP和和EIGRPEIGRP協(xié)議中所協(xié)議中所使用的。使用的。（2

15、2） NetworkNetwork命令是必需的。命令是必需的。NetworkNetwork命令的語法如下：命令的語法如下：RouterRouter（config-rputerconfig-rputer）# #network network network-numbernetwork-number其中：其中：network-numbernetwork-number是直連網(wǎng)絡(luò)的是直連網(wǎng)絡(luò)的IPIP網(wǎng)絡(luò)地址。網(wǎng)絡(luò)地址。14.4 路由選擇協(xié)議路由選擇協(xié)議 路由信息協(xié)議路由信息協(xié)議(Routing Information Protocol(Routing Information Protocol，簡稱簡

16、稱RIP)RIP)是應(yīng)用較早、使用較普遍的內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議，是應(yīng)用較早、使用較普遍的內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議，適用于由同一個網(wǎng)絡(luò)管理員管理的網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的路由選擇，適用于由同一個網(wǎng)絡(luò)管理員管理的網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的路由選擇，是典型的距離向量是典型的距離向量(distance-vector)(distance-vector)協(xié)議。協(xié)議。RIPRIP采用采用距離向量算法，即路由器根據(jù)跳數(shù)作為度量標準來確距離向量算法，即路由器根據(jù)跳數(shù)作為度量標準來確定到給定目的地的最佳路由。定到給定目的地的最佳路由。14.4.1路由選擇信息協(xié)議路由選擇信息協(xié)議14.4 路由選擇協(xié)議路由選擇協(xié)議 RIPRIP協(xié)議配置協(xié)議配置 ：（1 1）啟動）啟動R

17、IPRIP路由路由 （2 2） 配置參與配置參與RIPRIP路由的子網(wǎng)路由的子網(wǎng) （3 3）（可選）指定）（可選）指定RIPRIP發(fā)送單播更新發(fā)送單播更新（4 4）（可選）配置）（可選）配置RIPRIP的版本的版本（5 5）（可選）配置端口不發(fā)送）（可選）配置端口不發(fā)送RIPRIP更新更新（6 6）（可選）調(diào)整路由選擇協(xié)議計時器）（可選）調(diào)整路由選擇協(xié)議計時器14.4. 1路由選擇信息協(xié)議路由選擇信息協(xié)議14.4 路由選擇協(xié)議路由選擇協(xié)議相關(guān)調(diào)試命令相關(guān)調(diào)試命令 ：RouterRouter（configconfig）#show ip protocols #show ip protocols R

18、outerRouter（configconfig）#show ip router #show ip router RouterRouter（configconfig）#show ip rip database #show ip rip database RouterRouter（configconfig）#debug ip rip #debug ip rip 14.4. 1路由選擇信息協(xié)議路由選擇信息協(xié)議14.4 路由選擇協(xié)議路由選擇協(xié)議IGRPIGRP是一種距離向量型的內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議（是一種距離向量型的內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議（IGPIGP）。距）。距離向量路由協(xié)議要求每個路由器以規(guī)則的時間間隔向離向量路

19、由協(xié)議要求每個路由器以規(guī)則的時間間隔向其相鄰的路由器發(fā)送其路由表的全部或部分。隨著路其相鄰的路由器發(fā)送其路由表的全部或部分。隨著路由信息在網(wǎng)絡(luò)上擴散，路由器就可以計算到所有結(jié)點由信息在網(wǎng)絡(luò)上擴散，路由器就可以計算到所有結(jié)點的距離。的距離。 14.4.2 IGRP協(xié)議協(xié)議14.4 路由選擇協(xié)議路由選擇協(xié)議EIGRPEIGRP是一個平衡混合型路由協(xié)議（是一個平衡混合型路由協(xié)議（CiscoCisco公司創(chuàng)造的公司創(chuàng)造的術(shù)語），既有傳統(tǒng)的距離矢量協(xié)議的特點（路由信息術(shù)語），既有傳統(tǒng)的距離矢量協(xié)議的特點（路由信息依靠鄰居路由器通告，遵守路由水平分割和毒性逆轉(zhuǎn)依靠鄰居路由器通告，遵守路由水平分割和毒性逆轉(zhuǎn)

20、規(guī)則，路由自動歸納，配置簡單。又有傳統(tǒng)的鏈路狀規(guī)則，路由自動歸納，配置簡單。又有傳統(tǒng)的鏈路狀態(tài)路由協(xié)議的特點（沒有路由跳數(shù)的限制，當(dāng)路由信態(tài)路由協(xié)議的特點（沒有路由跳數(shù)的限制，當(dāng)路由信息發(fā)生變化時，采用增量更新的方式，保留對所有可息發(fā)生變化時，采用增量更新的方式，保留對所有可能路由（網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu)）的了解、支持變長子網(wǎng)掩能路由（網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu)）的了解、支持變長子網(wǎng)掩碼、路由手動歸納。）。碼、路由手動歸納。）。14.4.3 EIGRP協(xié)議協(xié)議14.4 路由選擇協(xié)議路由選擇協(xié)議在在EIGRPEIGRP中，有五種類型的數(shù)據(jù)包：中，有五種類型的數(shù)據(jù)包： HELLOHELLO包包 更新包（更新包（upd

21、ateupdate） 查詢包（查詢包（queryquery） 答復(fù)包（答復(fù)包（replyreply） 確認包（確認包（ACKACK） 14.4.3 EIGRP協(xié)議協(xié)議14.4 路由選擇協(xié)議路由選擇協(xié)議EIGRPEIGRP路由協(xié)議維護以下三個表路由協(xié)議維護以下三個表 （1 1）鄰居表）鄰居表 （2 2）拓撲表）拓撲表 （3 3）路由表）路由表14.4.3 EIGRP協(xié)議協(xié)議14.4 路由選擇協(xié)議路由選擇協(xié)議 開放最短路徑優(yōu)先（開放最短路徑優(yōu)先（Open Shortest Path FirstOpen Shortest Path First，OSPFOSPF）是一種基于開放標準的典型的鏈路狀態(tài)路由

22、選）是一種基于開放標準的典型的鏈路狀態(tài)路由選擇協(xié)議。采用擇協(xié)議。采用OSPFOSPF的路由器彼此交換并保存整個網(wǎng)絡(luò)的路由器彼此交換并保存整個網(wǎng)絡(luò)的鏈路信息，從而掌握全網(wǎng)的拓撲結(jié)構(gòu)，獨立計算路的鏈路信息，從而掌握全網(wǎng)的拓撲結(jié)構(gòu)，獨立計算路由。由。14.4.4 OSPF協(xié)議協(xié)議14.4 路由選擇協(xié)議路由選擇協(xié)議 EGP EGP由以下三個獨立的過程組成：由以下三個獨立的過程組成：鄰機探測過程：用以定義兩個相鄰網(wǎng)關(guān)決定是否同意鄰機探測過程：用以定義兩個相鄰網(wǎng)關(guān)決定是否同意變成鄰機。變成鄰機。鄰機可達性過程：用以監(jiān)視鄰機之間的鏈路。鄰機可達性過程：用以監(jiān)視鄰機之間的鏈路。網(wǎng)絡(luò)可達性過程：網(wǎng)絡(luò)可達性處理。

23、網(wǎng)絡(luò)可達性過程：網(wǎng)絡(luò)可達性處理。14.4.5 14.4.5 外部網(wǎng)關(guān)路由協(xié)議外部網(wǎng)關(guān)路由協(xié)議EGPEGP14.4 路由選擇協(xié)議路由選擇協(xié)議BGPBGP是一種在是一種在TCPTCPIPIP網(wǎng)絡(luò)中完成域間路由計算的協(xié)議，網(wǎng)絡(luò)中完成域間路由計算的協(xié)議，它是一種外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議。這也意味著它是在多個它是一種外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議。這也意味著它是在多個ASAS域域內(nèi)或是域間對分組傳輸?shù)穆酚蛇M行選擇和域間路由信內(nèi)或是域間對分組傳輸?shù)穆酚蛇M行選擇和域間路由信息交換的協(xié)議。作為一種標準的外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議，息交換的協(xié)議。作為一種標準的外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議，BGPBGP設(shè)計之初就是為解決大型互連網(wǎng)的路由選擇問題的，設(shè)計之初就是為解決大型互連網(wǎng)的路由選擇問題的，應(yīng)用結(jié)果證明應(yīng)用結(jié)果證明BGPBGP較較EGPEGP更具有優(yōu)良的擴展性和更高的更具有優(yōu)良的擴展性和更高的效能。效能。 14.4.6 邊界網(wǎng)關(guān)路由協(xié)議邊界網(wǎng)關(guān)路由協(xié)議BGP14.5 任務(wù)任務(wù)1：路由器的配置：路由器的配置 1. 1. 通過控制臺端口直接訪問路由器通過控制臺端口直接訪問路由器 大多數(shù)Cisco設(shè)備都使用逆轉(zhuǎn)（rollover）電纜來連接到路由器的控制臺端口。該電纜的另一端與一個RJ45-to-DB9或RJ45-to-DB25終端適配器相連，而后者被連接到