网络工程静态路由与动态路由器的配置课件.ppt

第5章路由器的配置,5.1 路由器互联5.2 静态路由与动态路由5.3 路由器的配置,路由器工作原理一个路由器收到一个IP包时,它首先提取出包中的目标IP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相比较,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,它就查找一个缺省路径选择.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.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络的距离,如果距离是0,则这个网络是与路由器直接相连接的网络,路由器发一个ARP请求给目标IP地址并把IP包封装成一个数据链路层侦,这个侦由目的地返回的ARP应答中的MAC地址所编址,这个地址实际就是目的端的MAC地址.,5.1 路由器互联,路由表包含的信息内容,静态路由表条目包含以下信息：网络地址数据包发往网络的网络地址网络掩码相关网络地址的子网掩码网关地址发往目的网络的数据包被转发的IP地址,路由选择类型,路由器对IP数据报的路由选择处理包括4种情况，它们是直接路由选择特定网络路由选择特定主机路由默认路由选择,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，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)，称为直接路由选择(direct routing)。,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,特定网络路由选择表项在路由表中占大多数。,默认路由选择,如果只能通过某个路由器才能到达互联网的一部分网络，而另一部分中的网络都已经指定了路由，那么该路由器就只需指明到那部分网络的默认路由(default route)。,例如:默认路由选择,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,生成路由表的方法有2种：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(Dynamic Route)由动态路由协议自动生成路由表 优点：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；,静态和缺省路由的应用,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：,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,在路由设备上配置,静态路由配置命令格式为：ip route prefix submask next-hop参数prefix表示所要到达的目的网络的网络号；submask表示子网掩码；next-hop表示下一跳的IP地址，即相邻路由器的接口IP地址。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,实验一:静态路由实验配置实验,PC1,PC2,e0,Ethernet_2,Router2,Router1,s0,s0,e0,步骤1:ROUTER1接口配置实例,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,配置Router1的接口,步骤2ROUTER2的S0接口配置实例,Router2#config tRouter2(config)#int s0Router2(config-if)#clock rate 56000Router2(config-if)#Router2(config-if)#no shut输入Ipconfig/all查看主机的设置Router2#config tRouter2(config)#int e0Router2(config-ifRouter2(config-if)#no shut输入Ipconfig/all查看主机的设置,配置Router2的接口,R1与R2静态路由配置,Router1#config tRouter1(config)#Router2#config tRouter2(config)#Router2#show ip route/配Router1的默认路由Router1#config tRouter1(config)#,默认路由选择,实验二:复杂配置静态路由示例,RouterA和RouterB以及RouterC使用串口通过广域网连接起来 这里假设RouterA和RouterC除了与RouterB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地址的路径，则数据包均被路由到所指定的默认路由上。,动态路由协议和路由选择算法分类,什么叫动态路由?静态路由表手工维护路由表,当网络规模庞大时,手工维护几乎不可能.我们希望能够通过路由表的变化,自动通知其他的路由器来改变相应的路由,这就是”动态路由”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：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.路由协议,（1)距离向量路由协议（适合小规模）（2）链路状态算法（适合大规模）,动态路由协议,（1）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；OSPF（Open Shortest Path First Protocol）：常用于中、大型网络内，如广域 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 CERENT和ChinaNet 之间。,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，被动路由器接收并在此基础上更新其路由RIP路由器每隔30秒广播(UDP 520端口)一个选路更新报文,报文包含了取自路由器当前的选路数据库的信息RIP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.路由器到他直接相连的网络距离为1跳,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？若然，则更新路由记录（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（4）最后每台路由器都会拥有一份IP完整的动态路由表，里面记载了所有的网络的位置（5）计算出最小Metric值的路径，当做封包传递的最佳路径。,Dest Next-hop MetricLAN1 Direc 1LAN2 Direc 1,Dest 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LAN1和LAN2；R2广播：和我相邻的网络有LAN2和LAN3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：,RIP路由信息更新过程,RIP更新举例-1,RIP更新后的路由器1的路由表,Lan1,Lan2,Lan3,R1,R2,Lan4,R3,RIP更新举例-2,端口1,端口2,端口1,端口2,端口1,端口2,R1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,Lan1,Lan2,Lan3,R1,R2,Lan4,R3,R2路由器更新为,R2更新后的路由表,端口1,端口2,端口1,端口2,端口1,端口2,Lan1,Lan2,Lan3,R1,R2,Lan4,R3,R1与R3都会更新自己的路由表,R2发广播,R2发广播,并将下一跳变为自己,Lan1,Lan2,Lan3,R1,R2,Lan4,R3,R2发广播,并将下一跳变为自己,R1与R2更新后的路由表,RIP的不足:,广播流量大:每个路由器每30秒广播一条MAC消息,广播流量增大,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4的LAN路径不一定比步跳数为1的64K DDN链路差。,Router1(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Router2(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:,1.R1与网络1直接相连。2.通过周期性路由广播，R1、R2、R3都建立了到网络1的路由(a)3.某时刻，R1到网络1的路由消失,将距离值设为16.4.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.:更新报文会在R1，R2来回传输直到距离值到达RIP规定的上限。,网络1,R1,R2,R3,(a),(b),慢收敛和无限计数问题,RIP的跳数=16跳,距离矢量路由选择算法局限,为解决分组的无限循环和距离的无限计数问题，规定 当距离=16时，该路由信息无效，即表示目标网络不可 达，这样既中止了分组无修止循环，也避免了无限计数。由此限制了网络的规模，即网络的最大距离不能达于15。无论拓扑结构是否发生变化，通过定期传送路由表来传 达路由变更的方法，收敛速度慢，这是距离矢量算法的 另一大缺陷。,3.配置RIP动态路由,(1)先除去所有的静态路由以及默认路由表(clear ip route)(2)查看路由表确认记录清除(3)对各个路由器都要配置(全局模式),RIP实验：动态路由RIP配置,拓扑图:,Router1配置:,Route1(config)#int e0Router1(config-if)#clock rate 5600Router1(config-if)#no shutRoute1(config)#int s0Route1(config)#no shut,Router2配置,Router2(config-if)#int s0Router2(config-if)#clock rate 6400Router2(config-if)#no shutRouter2(config-if)#int s1Router2(config-if)#clock rate 6400Router2(config-if)#no shutRouter2(config-if)#int e0Router2(config-if)#no shutRouter2(config-if)#exit,Router3配置:,Route3(config)#int s0Router3(config-if)#Router3(config-if)#no shutRouter3(config-if)#int e0Router3(config-if)#Router3(config-if)#no shut,Router1:router rip Router2:router rip在特权模式下:Router1#Show ip route(以R开头为RIP动态路由记录)Router1#Debug ip rip(在终端显示收到/发出的路由信息)No debug all(停止查看路由表更新)/每30秒更新一次,Gateway of last resort is not set172.16.0.0/24 is subnetted,1 subnetsC 172.16.1.0 is directly connected,Ethernet0 10.0.0.0/24 is subnetted,2 subnetsR10.2.2.0 120/1 via 10.1.1.2,00:00:07,Serial2C10.1.1.0 is directly connected,Serial2R192.168.1.0/24 120/2 via 10.1.1.2,00:00:07,Serial2,Show ip route命令的执行结果示例:,RouterA#show ip route,其中：C表示直接相连，R表示通过RIP协议学习到的；120/2中的120表示管理距离，2表示跳数。,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.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 shut(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）,开放最短路由优先（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。,OSPF最短路由选择协议,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1,区域2,域间路由器,自治系统（AS）,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。,OSPF最短路由选择协议,区间1,R1,R2,R3,R4,R5,R6,R10,R9,R8,R7,R11,R12,R13,区间2,H11,H12,区间3,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,OSPF路由过程,OSPF基本配置实例,