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1、 ZCNE_202_C1 路由器基本原理和配置 课程目标： l 掌握路由器基本原理 l 掌握路由器的基本配置命令 l 掌握路由器升级版本的方法 l 掌握路由器常用操作 参考资料： l ZXR10 GAR用户手册 l ZXR10 命令手册 127 第1章 路由器基本原理及配置 1.1 路由器定义 中兴通讯学院 . te.coe.c cn路由器用于网络互连的计算机设备路由器必须具备多个三层接口连接不同的网络协议至少向上实现到网络层具有存储、转发、寻径功能路由器的定义互联网是由很多网络组成，路由器是用于连接不同网络的专用计算机设备，在不同网络间转发数据单元。这里面所说的不同网络指的是运行同一通讯协议
2、（如IP或 IPX）的不同逻辑网段。其数据链路层协议可以相同，也可以不同，如路由器可以在以太网之间做数据转发，也可以在以太网与 Frame Relay 网络之间进行数据转发，但其上层(网络层)协议必须一致。路由器不能在不同的三层网络之间做数据转发，如路由器不能在IP与IPX网络之间做数据转发。 路由器为实现在不同网络间转发数据单元的功能必须具备以下条件： 多个三层接口连接不同的网络，路由器上每个三层接口连接到一个逻辑网段。这里面所说的三层接口可以是物理接口，也可以是各种逻辑接口或子接口。实际组网存在只有一个接口的情况，这种方式称为独臂路由，但应用很少。 路由器协议至少向上实现到网络层，路由器工
3、作在网络层，根据目的网络地址进行数据转发，所以协议至少向上实现到网络层。 路由器必须具有存储、转发、寻径功能。 ZCNE_202_C1 路由器基本原理和配置 128 1.2 路由器作用 中兴通讯学院 路由器的作用路由器的核心作用是实现网络互连，数据转发路由（寻径）：路由表建立、刷新交换：在网络之间转发分组数据隔离广播，指定访问规则异种网络互连子网间的速率匹配路由器的核心作用是实现网络互连，在不同网络之间转发数据单元。 路由器需要具备以下功能： 路由功能（寻径功能）：包括路由表的建立、维护和查找。 交换功能：路由器的交换功能与以太网交换机执行的交换功能不同，路由器的交换功能是指在网络之间转发分组
4、数据的过程，涉及到从接收接口收到数据帧，解封装，对数据包做相应处理，根据目的网络查找路由表，决定转发接口，做新的数据链路层封装等过程。 隔离广播、指定访问规则：路由器阻止广播的通过。并且可以设置访问控制列表（ACL）对流量进行控制。 异种网络互连：支持不同的数据链路层协议，连接异种网络。 子网间的速率匹配：路由器有多个接口，不同接口具有不同的速率，路由器需要利用缓存及流控协议进行速率适配。 第1章 路由器基本原理及配置 129 1.3 路由器的工作原理 中兴通讯学院 .zte.co cn路由器的工作原理 路由功能：管理维护路由表，从而进行路由查找和路径决定 交换/转发功能：从路由器一个接口输入
5、，然后选择合适接口输出路由器被认为执行两个最重要的基本功能：路由功能与交换功能。 路由器的工作流程大致是指路由器从一个端口收到一个报文后，去除链路层封装，交给网络层处理。网络层首先检查报文是否是送给本机的，若是，去掉网络层封装，送给上层协议处理。若不是，则根据报文的目的地址查找路由表，若找到路由，将报文交给相应端口的数据链路层，封装端口对应的链路层协议后，发送报文。若找不到路由，将报文丢弃。 路由器查找的路由表，可以是管理员手工配置的，也可以是通过动态路由协议自动学习形成的。为了实现正确的路由功能，路由器必须负责管理维护路由表的工作。 路由器的交换/转发功能指的是数据在路由器内部移动与处理的过
6、程：从路由器一个接口接收，然后选择合适接口转发，其间做帧的解封装与封装，并对数据包做相应处理。 ZCNE_202_C1 路由器基本原理和配置 130 1.3.1 路由功能 中兴通讯学院 univun .zte.co.co cn完成路由功能需要的几个基本信息：路由的是什么协议？目的地址是否已存在?从哪个端口发送出去？下一跳地址是什么？路由功能完成路由功能需要路由器学习与维护以下几个基本信息： 首先需要知道被路由协议的是什么。一旦在接口上配置了IP地址，子网掩码，即在接口上启动了 IP 协议，缺省情况下 IP 路由是打开的，路由器一旦在接口上配置了三层的地址信息并且接口状态正常就可以利用这个接口转
7、发数据包。 目的网络地址是否已存在。通常IP数据包的转发依据是目的网络地址，路由表中必须有能够匹配得上的路由条目才能够转发此数据包，否则此IP数据包将被路由器丢弃。 路由表中还包含为将数据包转发至目的网络需要将此数据包从哪个端口发送出和应转发到那一个下一跳地址等信息。 第1章 路由器基本原理及配置 131 1.3.2 交换/转发功能 中兴通讯学院 帧校验并缓存数据包 进入接口将目的地逻辑地址与下一跳逻辑设备和外出接口相关联路由表将下一跳逻辑设备与物理地址相关联以生成帧头ARP缓存（局域网）封装数据包并转发帧 外出接口由路由协议维护由ARP或逆向ARP进程所维护映射列表（广域网）交换/转发功能路
8、由器的交换/转发功能指的是数据在路由器内部移动与处理的过程：从路由器一个接口接收，然后选择合适接口转发，其间做帧的解封装与封装，并对包做相应处理。 首先当一个数据帧到达某一端口，端口对帧进行CRC校验并检查其目的数据链路层地址是否与本端口符合，如通过检查则去掉帧的封装并读出IP数据包中的目的地址信息，查询路由表，决定转发接口与下一跳地址。 获得了转发接口与下一跳地址信息后路由器将查找缓存中是否已经有了在外出接口上进行数据链路层封装所需的信息，如果没有这些信息路由器将通过适当的进程获得这些信息：外出接口如果是以太网将通过 ARP协议获得下一跳 IP地址所对应的 MAC 地址；而如果外出接口是广域
9、网接口将通过手工配置或自动实现的映射过程获得相应的2层地址信息。然后做新的数据链路层封装并依据外出接口上所做的QOS策略入相应的队列，等待端口空闲进行数据转发。 ZCNE_202_C1 路由器基本原理和配置 132 1.4 IP路由过程 1.4.1 同一网段内部的通信 中兴通讯学院 .zte.c cn同一网段通信过程图示IP地址： 192.168.1.2MAC地址：00:20:AF:00:00:02IP地址： 192.168.1.1MAC地址：00:20:AF:00:00:01以太网IP层上层协议这里无需考虑封装IP包包发往IP地址192.168.1.2以太网IP层封装MAC帧帧发往MAC地址
10、00:20:AF:00:00:02封装MAC帧收到MAC帧ARP拆封IP包收到IP包A B网络情况协议层次首先主机A通过本机的HOSTS表或WINS系统或DNS系统先将主机B的计算机名转换为 IP 地址，然后用自己的 IP 地址与子网掩码计算出自己所处的网段，比较目的主机B 的IP 地址，发现与自己是处于相同的网段。于是在自己的 ARP缓存中查找是否有主机B的MAC地址，如果能找到就直接做数据链路层封装并通过网卡将封装好的以太数据帧发送到物理线路上去；如果ARP缓存表中没有主机B的MAC地址，主机A将启动ARP协议通过在本地网络上的ARP广播来查询主机B的MAC地址，获得主机B的MAC地址后写
11、入ARP缓存表、进行数据链路层封装、发送数据。 第1章 路由器基本原理及配置 133 1.4.2 不同网段之间的通信 中兴通讯学院 以太网以太网接口不同网段的通信过程以太网IP层上层协议这里无需考虑MAC帧IP层串行接口以太网接口IP层网络情况协议层次PPP分组IP包IP包发送端主机A接收端主机B路由器EthernetPPPHOST A HOST Bfei-1/ e1_2/1Ethernetfei-1/1e1_2/1上层协议这里无需考虑IP层路由器PPP帧IP包IP包串行接口 MAC帧IP包IP包不同的数据链路层网络必须分配不同网段的IP地址并且由路由器将其连接起来。 主机 A通过本机的HOS
12、TS表或WINS系统或DNS系统先将主机B的计算机名转换为 IP 地址，然后用自己的 IP 地址与子网掩码计算出自己所处的网段，比较目的主机B 的IP地址，发现与自己处于不同的网段。于是主机 A 将知道应该将此数据包发送给自己的缺省网关，即路由器的本地接口。主机 A 在自己的 ARP缓存中查找是否有缺省网关的 MAC 地址，如果能找到就直接做数据链路层封装并通过网卡将封装好的以太数据帧发送到物理线路上去；如果ARP缓存表中没有缺省网关的MAC地址，主机A将启动ARP协议通过在本地网络上的ARP广播来查询缺省网关的MAC地址，获得缺省网关的MAC地址后写入ARP缓存表、进行数据链路层封装、发送数
13、据。数据帧到达路由器的接收接口后首先解封装，变成IP数据包，对IP数据包进行处理，根据目的IP地址查找路由表，决定转发接口后做适应转发接口数据链路层协议的帧的封装，并发送到下一跳路由器，此过程继续直至到达目的网络与目的主机。 在整个通信过程中，数据报文的源IP、目的IP以及IP层向上的内容不会改变。 ZCNE_202_C1 路由器基本原理和配置 134 1.4.3 通信流程 中兴通讯学院 iv. t .c .c判断与对端是否处于同一网段检查ARP表是否有对端的MAC地址做数据链路层封装（目的MAC为对端MAC地址）通过物理层发送数据通过ARP获得对端MAC地址YESNOYESNO是否配置了缺省
14、网关？YES 检查ARP表是否有网关MAC地址做数据链路层封装（目的MAC为网关MAC地址）通过ARP获得网关MAC地址NO发送错误信息YESNOEnd获取对端IP地址通信流程源主机的网络通信数据流程： 首先通过某种方法将对端主机的主机名转换为IP地址。 然后判断与对端是否处于同一网段，判断的方法为：用自己的IP地址与子网掩码计算出自己所处的网段，比较目的主机B的IP地址，判断是否与自己处于同一网段。 如果对端主机与自己处于同一网段，则检查ARP表是否有对端主机的MAC地址，如有就直接做数据链路层封装（目的MAC为对端MAC地址）；如没有则通过ARP获得对端主机MAC地址并封装；最后通过物理层
15、发送数据。 如果对端主机与自己处于不同网段，则检查ARP表是否有缺省网关的MAC地址，如有就直接做数据链路层封装（目的MAC为对端MAC地址）；如没有则通过ARP获得缺省网关MAC地址并封装；最后通过物理层发送数据。 如果对端主机与自己处于不同网段，并且本主机没有配置缺省网关，则通讯终止，返回错误信息。 第1章 路由器基本原理及配置 135 1.4.4 IP通信流程基本概念 中兴通讯学院 iv. t .c .cIP通信流程基本概念 IP通讯是基于 hop by hop 的方式 从源到目的之间源IP和目的IP地址保持不变 每经过一个数据链路层，数据链路层封装都要做相应的重新封装 返回的数据选路与到达的数据选路无关IP通信流程基本概念IP通讯是基于hop by hop的方式，数据包到达某路由器后根据路由表中的路由信息决定转发的出口和下一跳设备的地址，数据包被转发以后就不再受这台路由器的控制。数据包每到达一台路由器都是依靠当前所在的路由器的路由表中的信息做转发决定的，所以这种方式被称为一跳一跳（ hop by hop ）的方式。数据包能否被正确转发至目的取决于整条路径上所有的路由器是否都具备正确的路由信息。 IP数据包在从源到目的的转发过程中源地址与目的地址保持不变（假设没有设置NAT），IP数据包中的TTL值与包头的校验位及
