《計算機網(wǎng)絡與通信》課件-項目8 IP路由

學習目標知識目標：IP路由的基本概念，路由器的原理技能目標：能夠根據(jù)拓撲圖編寫靜態(tài)路由表，能夠在PacketTracer上完成靜態(tài)和動態(tài)路由配置。素質(zhì)目標：查閱文獻的素質(zhì)項目考核-任務1為下圖中的網(wǎng)絡配置靜態(tài)路由和必要的默認路由。項目考核-任務2嘗試為如下網(wǎng)絡中的路由器配置RIP動態(tài)路由8.1IP路由“路由”代表“路徑的由來”。IP路由指IP信息包的傳輸路徑如何產(chǎn)生，即“路徑選擇”。簡單地說，在網(wǎng)絡之間將IP信息包傳送到目的節(jié)點的過程，即稱為IP路由。節(jié)點（Node）：使用TCP/IP協(xié)議組合的網(wǎng)絡設備。主機（Host）：不具有路由功能的節(jié)點。一般配備網(wǎng)卡的個人計算機，都可視為主機。路由器(Router)：具有路由功能的節(jié)點。8.1.1路由器路由器(Router)是工作于OSI模型中的網(wǎng)絡層(NetworkLayer)的設備（如圖8-1），是具有路由功能的節(jié)點，可以在不同的網(wǎng)絡間選擇一條最佳的傳輸路徑。路由器內(nèi)部有CPU、RAM、操作系統(tǒng)，可以說是一臺特殊用途的計算機。8.1.2路由器的特性1．具有兩個(或以上)的網(wǎng)絡接口，可連接多個網(wǎng)絡，或是直接連接到其他路由器。路由器上的典型網(wǎng)絡接口有局域網(wǎng)接口（例如10/100M以太網(wǎng)接口）、廣域網(wǎng)接口（例如ISDN的BRI，serial串口）。2．至少能解讀信息包在OSI模型第3層(網(wǎng)絡層)的信息。這是因為路由器必須知道信息包的目的IP地址，才能執(zhí)行進—步的路由工作。3．具有路由表(RoutingTable)。路由表記載了有關路由的重要信息，路由器必須根據(jù)路由表，才能判斷要將IP信息包轉(zhuǎn)送到哪一個網(wǎng)絡，為IP信息包選擇最佳的路徑。8.1.3路由器的路由過程路由器最主要的功能就是轉(zhuǎn)送IP信息包。為了能正確地轉(zhuǎn)送IP信息包，路由器必須根據(jù)信息包的目的IP地址，為它選擇一條最佳的路徑。所謂的路徑，主要是指下列兩種信息：1．要經(jīng)過路由器的哪個網(wǎng)絡接口送出。2．要再送到哪一部路由器的哪個入口，或是直接送到目的主機。以圖8-3為例，假設現(xiàn)在A1主機要傳送IP信息包給F1主機。A1的默認網(wǎng)關是R1路由器，所以A1直接把信息包發(fā)給R1路由器，當R1路由器收到A1送來的IP信息包時，必須根據(jù)信息包的目的IP網(wǎng)絡地址(根據(jù)F1主機的IP地址和網(wǎng)絡掩碼即可求得目的網(wǎng)絡地址)，對照R1本身的路由表來決定其路徑。從上圖的網(wǎng)絡配置來看，要將IP信息包送至F1主機所在網(wǎng)絡，R1只有—條路徑可選擇，便是將信息包轉(zhuǎn)送給R2路由器。決定路徑后，R1便可將信息包從連接B網(wǎng)絡的接口送出，轉(zhuǎn)交給R2路由器繼續(xù)下—步操作。R2路由器查路由表，應當將此信息包發(fā)給R3路由器，R3路由器發(fā)現(xiàn)F1主機直連在R3上，就把此信息包直接發(fā)送給F1主機。在互聯(lián)網(wǎng)上的IP路由，當然要復雜了許多，但基本的原理卻是相同的。如果互聯(lián)網(wǎng)上每部路由器都能各盡其職，任兩部主機便可通過IP路由的機制，互相傳送IP信息包。8.1.4直接與間接傳遞

在整個IP路由的過程中，IP信息包的傳遞大致可分為“直接”與“間接”兩種形式。1．直接傳遞直接傳遞是指IP信息包由某一節(jié)點傳送至同一網(wǎng)絡內(nèi)的另一節(jié)點。由于直接傳遞只能在同一個網(wǎng)絡內(nèi)進行，因此在傳遞過程中不會通過路由器。2．間接傳遞間接傳遞是指IP信息包由某一節(jié)點傳送至不同網(wǎng)絡中的另一節(jié)點。間接傳遞必須先將IP信息包轉(zhuǎn)送給適當?shù)穆酚善?。以先前A1主機傳送IP信息包至F1主機的過程中，屬于間接傳遞的部分為：A1→R1，R1→R2，R2→R3屬于直接傳遞的部分則為：R3→F1如果A1主機傳送信息包給同樣位于A網(wǎng)絡的A2主機，則只需用到直接傳遞，不必涉及間接傳遞。8.2路由表路由表其實是一個小型的數(shù)據(jù)庫，其中的每一條路由記錄，記載了通往1個節(jié)點或網(wǎng)絡的路徑。路由表的字段會因制造廠商及規(guī)格而有差異，不過基本上會有以下字段：目的地網(wǎng)絡地址(NetworkDestination)網(wǎng)絡掩碼(Netmask)接口(Interface)網(wǎng)關(Gateway)躍點數(shù)(Hops)假設有網(wǎng)絡拓撲如下上圖中router0的路由表注意躍點數(shù)字段并不必然就是代表躍距數(shù)目，在不同的路由協(xié)議中，可能會有不同的意義。例如，OSPF(一種動態(tài)路由協(xié)議)會根據(jù)帶寬、延遲等因素來計算躍點數(shù)字段值。8.3Windows2000路由表實例

剛才介紹了路由表的各個字段。其實，不只是路由器，許多主機也都有路由表。下面以Windows2000系統(tǒng)為例，查看其路由表。接著我們沿用先前的網(wǎng)絡環(huán)境（如圖8-5)，假設其中的A1計算機為Windows2000系統(tǒng)，查看其路由表內(nèi)容。在命令提示窗口輸入routeprint命令，顯示結果如下：NetworkNetmaskGatewayInterfaceMetricDestination0.0.0.00.0.0.0203.74.205.1203.74.205.2501127.0.0.0255.0.0.0127.0.0.1127.0.0.11203.74.205.0255.255.255.0203.74.205.250203.74.205.2501203.74.205.250255.255.255.255127.0.0.1127.0.0.11203.74.205.255255.255.255.255203.74.205.250203.74.205.2501224.0.0.0224.0.0.0203.74.205.250203.74.205.2501255.255.255.255255.255.255.255203.74.205.250203.74.205.2501

下面對上述輸出結果進行分析：1．第一條記錄為默認路由。當傳送的IP信息包與所有的路由記錄都不相符時，便使用默認路由。換言之，當Windows2000不知道要替IP信息包選擇何路徑時，便將它送至默認的路由器，亦即默認網(wǎng)關。2．第二條記錄為Loopback路由。所有127.x.y.z的信息包都會交由系統(tǒng)本身的Loopback驅(qū)動程序來處理，而不會傳送至網(wǎng)絡。3．第三條路由記錄的目的網(wǎng)絡直接與A1主機相連，亦即A網(wǎng)絡。請注意，網(wǎng)關與接口都是203．74．205．250，亦即A1的IP地址。它代表的意思是，當A1要傳送IP信息包至A網(wǎng)絡中的節(jié)點時，不必再通過其他路由器，而是以直接傳遞的方式，直接從203．74．205．250這個接口便可以ARP取得目的節(jié)點的MAC地址，然后將IP信息包傳送過去。4．第四條是A1本身的記錄。如果A1要傳送IP信息包給自己，會由Loopback驅(qū)動程序來處理。5．第五條記錄用于A網(wǎng)絡的廣播信息包。6．第六條記錄用來傳送多點傳送(Multicast)信息包的記錄。7．第七條記錄用于Limited(也稱為Local)廣播。8.4靜態(tài)與動態(tài)路由前幾節(jié)介紹了IP路由的原理，接下來我們將說明如何建立路由表。路由表的建立方式有以下兩種：

靜態(tài)方式(Static)：由網(wǎng)管人員以手動的方式，將路由記錄逐—加入路由表。

動態(tài)方式(Dynamic)：由路由協(xié)議自動建立、維護路由表，毋須人為輸入（或只需要輸入簡單的初始信息，例如每個路由器直連的網(wǎng)絡號）。8.4.1靜態(tài)路由

靜態(tài)路由的路由表，必須以人工的方式來建立，適用于小型且穩(wěn)定的網(wǎng)絡環(huán)境。本節(jié)將示范如何在小型網(wǎng)絡環(huán)境中使用靜態(tài)路由。[例8.1]1部路由器的環(huán)境

首先我們假設一個最簡單的路由環(huán)境，也就是—部路由器連接兩個網(wǎng)絡(如圖8-6)。

若要讓LAN1與LAN2能夠互傳信息包，Router0中必須有以下兩條路由記錄：

網(wǎng)絡地址

網(wǎng)絡掩碼

網(wǎng)關

接口

躍點數(shù)203．74．205．0255．255．255．0203．74．205．1203．74．205．11203．74．215．0255．255．255．0203．74．215．1203．74．215．11

第一條記錄可轉(zhuǎn)送目的地址為LAN1的IP信息包；第二條記錄可轉(zhuǎn)送目的地址為LAN2的IP信息包。由于這個例子都是直連路由，其路由記錄可以由路由器自己生成，不需要手工輸入。可以在PT上實驗一下，一個路由器連2個網(wǎng)絡，只要配好路由器2個接口的ip和2個網(wǎng)絡上的主機的ip及網(wǎng)關，兩個網(wǎng)絡上的主機就可以ping通。路由器上的配置命令如下：Router>enableRouter#configureterminalRouter(config)#interfaceFastEthernet0/0Router(config-if)#noshutdownRouter(config-if)#ipaddress203.74.205.1255.255.255.0Router(config-if)#exitRouter(config)#interfaceFastEthernet1/0Router(config-if)#noshutdownRouter(config-if)#ipaddress203.74.215.1255.255.255.0[例8.2]2部路由器的環(huán)境在此我們以2部路由器連接3個網(wǎng)絡為例(如圖8-7)。若要讓3個網(wǎng)絡能夠正常運作，必須分別在R1與R2加入適當?shù)穆酚捎涗?。Router0必須加入以下3條路由記錄：網(wǎng)絡地址

網(wǎng)絡掩碼

網(wǎng)關

接口

躍點數(shù)203．74．205．0255．255．255．0203．74．205．1203．74．205．11203．74．215．0255．255．255．0203．74．215．1203．74．215．11203．74．225．0255．255．255．0203．74．215．2203．74．215．12前兩條記錄用來轉(zhuǎn)送LAN1與LAN2的信息包（這2條記錄是直連記錄，路由器會自動生成，不需要手工輸入！），第三條記錄可將目的地為LAN3的IP信息包轉(zhuǎn)送給R2，因此網(wǎng)關字段必須填入R2連接LAN2的接口IP地址（這條不是直連路由，必須手工輸入）。

Router0上的配置命令如下Router>enableRouter#configureterminalRouter(config)#interfaceFastEthernet0/0Router(config-if)#noshutdownRouter(config-if)#ipaddress203.74.205.1255.255.255.0Router(config-if)#Router(config-if)#exitRouter(config)#interfaceFastEthernet1/0Router(config-if)#noshutdownRouter(config-if)#ipaddress203.74.215.1255.255.255.0Router(config-if)#Router(config-if)#exitRouter(config)#iproute203.74.225.0255.255.255.0203.74.215.2Router(config)#Router1上必須加入以下3條路由記錄：網(wǎng)絡地址

網(wǎng)絡掩碼

網(wǎng)關

接口

躍點數(shù)203．74．205．0255．255．255．0203．74．215．1203．74．215．22203．74．215．0255．255．255．0203．74．215．2203．74．215．21203．74．225．0255．255．255．0203．74．225．1203．74．225．11第一條記錄可將目的地為LAN1的IP信息包轉(zhuǎn)送給R1，因此網(wǎng)關字段必須填入R1連接LAN2的接口IP地址（這條路由必須手工輸入）。后兩條記錄（無需手工輸入）可用來轉(zhuǎn)送目的地為LAN2與LAN3的IP信息包。Router1上的配置命令如下：Router>enableRouter#configureterminalRouter(config)#interfaceFastEthernet1/0Router(config-if)#ipaddress203.74.215.2255.255.255.0Router(config-if)#noshutdownRouter(config-if)#exitRouter(config)#interfaceFastEthernet0/0Router(config-if)#noshutdownRouter(config-if)#ipaddress203.74.225.1255.255.255.0Router(config-if)#exitRouter(config)#iproute203.74.205.0255.255.255.0203.74.215.1Router(config)#[例8.3]3部路由器的環(huán)境配默認路由在先前的網(wǎng)絡結構的基礎上，現(xiàn)再加入一部路由器，對外連接至互連網(wǎng)(如圖8-8)Router0與Router1路由器除了必須加入范例8.2的路由記錄外，還要建立“默認路由”。當Router0與Router1收到的IP信息包與所有的路由記錄都不相符時，便會使用默認路由將它傳送給Router2。例如：R1若收到目的地址為168.95.192.1的IP信息包，因為與3個LAN的路由記錄都不相符，因此便轉(zhuǎn)送給Router2，再送到互聯(lián)網(wǎng)上。Router0必須按以下方式建立默認路由：網(wǎng)絡地址

網(wǎng)絡掩碼

網(wǎng)關(下一跳)接口

躍點數(shù)0．0．0．00．0．0．0203．74．215．3203．74．215．11Router0上默認路由的配置命令為：Router(config)#iproute0.0.0.00.0.0.0203.74.215.3

路由記錄的網(wǎng)絡地址為0.0.0.0，且網(wǎng)絡掩碼為0.0.0.0時，則為默認路由記錄。Router1必須按以下方式建立默認路由：網(wǎng)絡地址

網(wǎng)絡掩碼

網(wǎng)關

接口

躍點數(shù)0．0．0．00．0．0．0203．74．215．3203．74．215．21Router1上默認路由的配置命令為：Router(config)#iproute0.0.0.00.0.0.0203.74.215.3Router2可以說是LAN1、LAN2、LAN3等網(wǎng)絡對外的網(wǎng)關，因此必須有這三個網(wǎng)絡的路由記錄：網(wǎng)絡地址

網(wǎng)絡掩碼

網(wǎng)關

接口

躍點數(shù)203．74．205．0255．255．255．0203．74．215．1203．74．215．32203．74．215．0255．255．255．0203．74．215．3203．74．215．31203．74．225．0255．255．255．0203．74．215．2203．74．215．32Router2上的配置命令如下：Router>enableRouter#configureterminalRouter(config)#interfaceFastEthernet0/0Router(config-if)#noshutdownRouter(config-if)#ipaddress203.74.215.3255.255.255.0Router(config-if)#exitRouter(config)#iproute203.74.205.0255.255.255.0203.74.215.1Router(config)#iproute203.74.225.0255.255.255.0203.74.215.2Route