计算机四级 - 网络工程师 - 路由器及其配置（第七章）

第七章 路由器及其配置

一 路由器概述

路由器是工作在网络层的设备。主要完成网络层的功能，实现在网络层的网络互联。

路由器负责将数据分组从源端主机经最佳路径传送到目的端主机。

路由器可实现网络层及其以下各层的协议转换。能够在不同的逻辑子网之间转发数据包，并为数据的传送选择一条最佳路径。

路由器主要用于同类或异类局域网以及局域网和广域网之间的互联，而这些网络属于不同的逻辑网络，都有不同的网络地址。

因此，路由器是连接不同逻辑子网的网络互连设备。

Internet的主干网就是由路由器与通信链路构成的。

二 路由器工作原理

路由器互连多个不同网络或网段，可以在不同的逻辑子网之间进行数据交换，使处于不用网络的终端站点之间能够通信。

1 路由器的基本功能

为了实现不同逻辑子网之间的通信，路由器必须具备路由选择和分组转发两个最基本的功能。

路由选择让路由器知道如何将分组转发到目的端，沿着哪一条路径进行转发。

分组转发是沿着路由选择所确定的最佳路径，将分组从源主机一跳一跳地转发到目的主机。

每一个路由器将数据分组从路由器接收端口传送到其相应的输出端口，由路由选择和分组转发共同完成端到端的数据传送。

（1）路由选择

路由选择就是路由器依据目的IP地址的网络地址部分，通过路由选择算法确定一条从源结点到达目的结点的最佳路由。

路由器需要确定它的下一跳路由器的IP地址，即选择到达下一个路由器的路由。然后它再按照选定的下一跳路由器的IP地址，将数据包转发给下一跳路由器、通过这样一跳一跳地沿着选好的路由转发数据分组，最终把分组传送到目的主机。

路由选择的核心就是确定下一跳路由器的IP地址。

路由选择实现的方法：路由器使用路由选择协议，建立网络的拓扑结构图。以建立路由选择和转发的基础。路由选择算法根据各自的判断原则，为网络上的路由产生一个权值。权值越小，路由越佳。然后路由器将最佳路由的信息保存在一个路由表中。当网络拓扑发生变化时，路由协议会重新计算最佳路由，更新路由表。

路由表指出的是路由器转发数据的最佳路径，路由选择功能决定着数据分组能否正确地从源主机传送到目的主机、

路由器路由选择功能的实现，关键在于建立和维护一个正确、稳定的路由表，路由表也是路由选择的核心。

（2）分组转发

分组转发也称为分组交换，主要完成按照路由选择所指定的路由将数据分组从源结点转发到目的结点。

路由器在接收到一个数据分组时，首先查看数据分组头部的目的IP地址字段，根据目的IP地址的网络地址部分（IP地址分为网络部分和主机号部分）去查询路由表。有三种情况：

① 如果表中给出的是到达目的网络地址的下一跳路由器的IP地址，则按照路由表给出的路径转发；

② 如果目的网络是与路由器一个端口直接相连的，那么就在对应于目的网络地址的路由表表项中，即目的端口，直接发往该端口。

③ 如果路由表中没有下一跳路由器地址，也没有找到目的端口时，就将数据分组转发给缺省路由。

缺省路由有2个意思： ① 缺省路由又称缺省网关，它是配置在一台主机上的TCP/IP属性的一个参数、缺省网关是与主机在同一个子网的路由器端口的IP地址。

② 路由器也有缺省网关，如果目的网络没有直接显示在路由表中，那么就将数据分组传送给缺省网关。一般路由器的缺省网关都是指向连接Internet的出口路由器，该路由器的一个端口必须和缺省路由器直接相连。

在路由选择和分组转发过程中，缺省路由是不可缺少的一个概念和应用。

总结分组转发过程，在数据分组通过每一个路由器时，分组中的目的MAC地址是变化的，目的网络地址IP是不变的。

2 路由表

路由表中记录着所有的路由信息，路由器依据路由表给出的信息来确定数据分组的转发路径。

路由器必须正确地建立和维护路由表。 路由表的内容主要包括：

① 目的网络地址及其所对应的目的端口 ② 下一跳路由器地址 ③ 缺省路由的信息。

路由表中有带*号的表项是静态路由，由网络管理员手动配置； 路由表中形如[110/3]的值代表了：110是管理距离，3是权值。

管理距离用于衡量路由表中给定的路由信息源的“可信度”，越小可信度越高。静态路由的可信度最高。

一个路由器往往会从多个途径得到某指定网络的路由信息。当有多条最佳路径时，路由器会选择一个路由信息源可信度最高的路径。

权值是路由器通过路径选择算法为网络上的路径产生的一个数字。路由器根据这个值确定最佳路径。一般来说，权值越小，路径越佳。

路由器常用的权值为：

①带宽 ②时延 ③负载 ④可靠性 ⑤跳数 ⑥花费 ⑦滴答数

三 路由器的结构

路由器有中央处理器、内存、存储器等硬件系统。

路由器有接口，接口用于连接网络。不同的接口类型可以连接不同标准的网络。

路由器由硬件和软件共同组成，路由器软件主要由路由器的操作系统互联网络操作系统IOS组成。IOS是运行在Cisco网络设备上的操作系统软件，用于控制路由器的全部功能。

1 中央处理器

CPU是路由器的心脏，是路由器的处理中心。在路由器中，CPU负责实现路由协议、路径选择计算、交换路由信息、查找路由表、分发路由表和维护各种表格，以及转发数据包等功能。

2 内存

路由器内存用于保存路由器配置，路由器操作系统、路由协议软件。 （1）只读内存ROM

ROM主要用来永久保存路由器的开机诊断程序、引导程序和操作系统软件。 ROM主要任务是完成路由器的初始化进程，具体包括路由器启动时的硬件诊断、装入路由器操作系统IOS等。

（2）随机存储器RAM

RAM是可读可写存储器。在路由器操作系统运行期间，RAM主要存储路由表、快速交换缓存、ARP缓存、数据分组缓冲区和缓冲队列、运行配置文件等。

在关机和重新启动路由器之后，RAM里的数据会丢失。

（3）非易失性随机存储器NVRAM

NVRAM也是可读可写存储器，主要用于存储启动配置文件或备份配置文件。在路由器启动时，从NVRAM装载路由器的配置信息。

保存在NVRAM的数据不会因为关机或重启而丢失。

（4）闪存Flash

闪存是可擦写的ROM，主要用于存储路由器当前使用的操作系统映像文件和一些微代码。保存在闪存的数据不会因为关机或重启而丢失。

3 接口

路由器的接口是数据分组进入和离开路由器的网络连接，主要用来连接各种网络。

路由器的接口类型可以分为：局域网接口、广域网接口、路由器配置接口三种类型。

局域网接口有：以太网、快速以太网、千兆以太网、万兆以太网等。

广域网接口有：高速同步串行接口、异步串行接口、ISDN的PRI或BRI接口。

路由器的配置接口有：控制接口Console（RJ-45）和辅助接口AUX。 路由器的每个接口都有自己的名字和编号。

四 路由器的工作模式

路由器的工作模式有：用户模式、特权模式、设置模式、全局配置模式、其他配置模式、RXBOOT模式。

1 用户模式

当通过Console或Telnet方式登录到路由器时，只要输入的用户名密码正确，路由器就可以进入用户模式，这是个只读模式。

在用户模式下，可以执行的操作有ping、telnet、show、version等。

2 特权模式

在用户模式下，输入”enable”命令和超级用户密码，就可以进入特权模式。特权模式可以管理系统时钟，进行错误检测、查看和保存配置文件、清除闪存、处理并完成路由器的冷启动等操作。

在特权模式下还可以进入全局配置模式。

3 设置模式

当通过Console端口进入一台刚出厂没有任何配置的路由器时，控制台就会进入设置模式。在设置模式下，会有一个交互式的对话界面，协助用户建立第一次的配置文件。

4 全局配置模式

在特权模式下，输入”configure terminal”命令，就可以进入全局配置模式。在全局配置模式下，有功能强大的单行命令，用户可以配置路由器的主机名、超级用户口令、TFTP服务器、静态路由、访问控制列表、多点广播等。

在全局配置模式下，可以进入路由配置的子模式、接口配置的子模式等其他配置模式。

5 其他配置模式

6 RXBOOT模式

RXBOOT模式是路由器的维护模式，在密码丢失时，可以进入RXBOOT模式，以恢复密码。

用户模式→特权模式→全局配置模式→配置模式 设置模式→用户模式 RXBOOT模式

路由器及其配置2

一 路由器的基本操作与配置方法 1 路由器的配置方式

① 使用控制端口Console配置

② 使用AUX端口连接Modem，通过拨号远程配置 ③ 使用telnet远程登录路由器配置

④ 使用TFTP服务，拷贝配置文件，修改配置文件的形式配置 ⑤ 通过网络管理协议SNMP修改路由器配置文件方式配置

2 使用控制端口Console配置

使用控制端口Console配置路由器与使用控制端口配置交换机的方法一样。

3 使用telnet远程登录路由器配置 （1）必备条件

① 作为模拟终端的计算机与路由器必须是网络连通 ② 计算机必须具有访问路由器的权限 ③ 路由器必须预先配置好远程登录密码

（2）路由器的配置

由于路由器是互联不同的逻辑子网的设备。因此，它的每个接口都必须配置惟一的逻辑地址（IP地址）。在远程登录到路由器时，可以使用任意一个处于激活状态接口的IP地址。

4 使用TFTP配置路由器

简单文件传输协议TFTP是一种简化的文件传输协议，它不支持客户端与服务器之间复杂的交换过程，也没有权限控制。使用TFTP可以将路由器的配置文件传送到一台TFTP服务器上。在TFTP服务器上，可以对路由器的配置文件进行修改或重建，然后将修改好的配置文件再传回给路由器，用这种方法也可以完成对路由器的配置。

（1）拷贝配置文件到TFTP服务器 A 在特权模式下，用write命令； ① 输入write network

② 输入TFTP服务器IP地址

B 在特权模式下，用copy命令；

① 输入 copy running-config tftp： ② 输入TFTP服务器IP地址 ③ 输入要保存的配置文件名

（2）从TFTP服务器拷贝配置文件到路由器

将TFTP服务器上的配置文件拷贝到running-config

① 输入copy tftp：running-config

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