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  • 路由器转发原理

    2021-01-03 14:28:27
    工作原理:通过路由表转发数据。 2、路由表的形成 1、直连网段:配置IP地址、端口UP状态、形成直连路由。 2、非直连网段:对于非直连的网段,需要静态路由或动态路由,将网段添加到路由表中。 3、路由表的主要作用 ...

    路由器的概述

    1.定义
    路由器(router)是互联网的枢纽,是连接英特网中各局域网、广域网的设备,它会根据信道的情况自动选择和设定路由,以最佳路径,按前后顺序发送数据.
    作用在OSl模型的第三层,提供了路由与转发两种重要机制。
    工作原理:通过路由表转发数据。

    2、路由表的形成
    1、直连网段:配置IP地址、端口UP状态、形成直连路由。
    2、非直连网段:对于非直连的网段,需要静态路由或动态路由,将网段添加到路由表中。
    3、路由表的主要作用
    决定设备的三层数据包的转发关系。目标网络能匹配路由表,从相应接口转发;若不能匹配路由表,则drop(丢弃)掉该数据包,不会像交换机那样泛洪((广播)。
    在这里插入图片描述
    上图:主机1.1,1.2(网段1.0)要发送数据到4.1.4.2(网段4.0),首先数据会通过E0接口到达路由器A,发现数据内包含源IP地址主机1.1,目的IP地址主机4.1,4.2,为4.0网段,这时路由器A会查询路由表,发现4.0网段应该往S0接口上发送,即通过S0接口到达路由器B,路由器B收到数据包,看到目的IP为4.1,4.2,为4.0网段,然后查询自己的路由表,发现需要往E0接口上发送,随后通过E0接口发送到主机4.1和4.2上。

    静态路由

    由管理员手工配置的。

    优点:运行稳定,设备链路开销
    缺点:对大型网络来说,工作量较大,拓扑一旦发生了改变,维护量变大。
    建议:小型网络使用静态路由(总共配置少于十条路由),中大型网络使用动态路由。

    默认路由

    1、当路由器在路由表中找不到目标网络的路由条目时,路由器把请求转发到默认路由接口。
    2、默认路由时静态路由的一种特殊方式,它属于静态路由的一种,使用它是有条件的,只能在末梢网络中使用。

    浮动路由

    指的是配置两条静态路由,默认选取链路质量优(带宽大的)作为主路经,当主路经出现故障时,由带宽较小备份路由顶替,保持网络的不中断。

    实验步骤

    在这里插入图片描述

    实验目的:R1于R2实现互通
    默认路由
    【R1】ip route-static 0.0.0.0 0 12.1.1.2
    【R1 】ip route-static 0.0.0.0 0 23.1.1.2 preference 61 配置浮动路由用于备份(也是静态路由,备用路径,因为优先级被我们设定为61)

    静态路由
    【R2】ip route-static 2.2.2.2 32 12.1.1.1
    【R2】ip route-static .3.3.3.3 32 24.1.1.3
    R2】ip route-static 2.2.2.2.2 32 23.1.1.1preference 61 配置浮动路由用于备份(也是静态路由,备用路径,因为优先级被我们设定为61)
    默认路由
    【R3】ip route-static 0.0.0.0 0 24.1.1.2

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  • 静态路由概述与路由器转发原理 文章目录静态路由概述与路由器转发原理路由器的工作原理路由表的形成静态路由和默认路由路由器转发数据包的封装过程(三层转发)交换机与路由对比华为的命令 路由器工作在OSI参考模型...

    静态路由概述与路由器转发原理


    路由器工作在OSI参考模型的网络层,它的重要作用是为数据包选择最佳路径,最终送达目的地。那么路由器是怎样选择路径的呢?如果主机A要和主机B通信,就需要一种方法判断源主机和目标主机所经过的最佳路径,从而进行数据转发,这就是路由技术。

    路由器的工作原理

    路由器是如何进行数据转发的呢?就像我们去一个地方,他的脑子里一定会有一张地图,在每个路由器的内部也有一张地图,这张地图就是路由表。在路由表中,包含了每个路由器所掌握的所有目的地的网络地址,以及通过此路由器到达这些网络的最佳路径。这个最佳路径是指路由器的某个接口或下一跳路由器的地址,由于路由表的存在,路由器才能高效的进行数据包的转发。(如下图所示,为了方便,将网段192.168.1.0,简写为1.0,其他的类似)
    

    (1)如果主机1.1要发送数据包给主机4.1,因为不在同一网段,就需要将数据包发送给本网段的网关路由器A ,由路由器转发

    (2)路由器A 收到数据包后,先看数据包中的目标IP地址,在查找自己的路由表,数据包IP地址是4.1,属于4.0 网段,路由器A在路由表中查到4.0网段转发接口是S0,于是从S0接口转发出去

    (3)路由器B收到数据包,用同样的方法转发给E0接口,最后主机4.1收到这个数据包

    #网络中每个路由器都是这样转发数据的,这就是路由器最基本的工作原理

    路由表的形成

    在这里插入图片描述

    直连网段:当在路由器配置好IP地址,并接口为up 状态时,路由表出现直连路由项(下图所示),路由表中的就是直连路由

    非直连路由:对于不是直接连在路由器的网段,如20.0.0.0 就是非直连网段,需要由管理员手动添加到路由表中

    静态路由和默认路由

    静态路由:由管理员在路由器中手动配置的固定路由,必须指明要到达的目的网段与路由器直连的下一路由器接口IP地址或者是本路由器的本地接口。

    静态路由的特定:

    允许对路由的表进行精准控制,通过静态路由控制数据包在网络中的流动

    静态路由是单向的,如果需要实现双方通信,必须在通信双方的路由器上都配置静态路由

    缺乏灵活性,不能根据网络的变化灵活改变,因此出现网络故障或更新时,就必须管理员重新配置该静态路由

    配置命令:

    Router(config)#ip route network mask address

    network: 目的网络地址

    mask: 子网掩码

    address: 到达目的网络经过的下一跳的口地址

    **默认路由:**是一组特殊的静态路由,常存在于末梢网络,默认路由会大大简化路由器的配置,简化管路员的工作负担,提高网络性能,但是容易形成路由环路,需要和静态路由相结合使用

    配置命令:

    Router(config)#ip route 0.0.0.0 0.0.0.0 address

    0.0.0.0 0.0.0.0: 任何网络

    address: 到达目的网络经过的下一跳的口地址

    路由器转发数据包的封装过程(三层转发)

    Host A向Host B发送数据,路由器对数据包的封装过程如下图所示:
    (1) 、Host A在网络层将来自上层的报文封装成IP数据包,其首部包含了源地址和目的地址。源地址即本机IP地址192.168.1.2,目的地址为HostB的IP地址 192.168.2.2。Host A会用本机配置的24位掩码与目的地址进行“与”运算,得出目的地址:与本机地址不在同一网段,因此发往HostB的数据包需要经过网关路由器A转发。

    (2)、HostA通过ARP请求获得默认网关路由器A的EO接口MAC地址00-11- 12-21-22-22。在数据链路层Host A将IP数据包封装成以太网数据帧,在以太网帧首部的源MAC地址为00-11-12-21-11-11,目的MAC地址为网关E0接口的MAC地址00-11-12-21-22-22。

    (3)、路由器人从E0接口接收到数据帧,把数据链路层的封装去掉。路由器A认为这个IP数据包是要通过自己进行路由转发,所以路由器A会查找自己的路由表, 寻找与目标IP地址192. 16.2.2相匹配的路由表项,然后根据路由表的下一跳地址将数据包转发到E1接口。

    (4)、在EI接口路由器A重新封装以太网帧,此时源MAC地址为路由器A的E1接口MAC地址00-11-12-21-33-33,目的MAC地址为与之相连的路由器B的E1接口MAC地址00-11-12-21-44-44。

    (5)、路由器B从E1接口接收到数据帧,同样会把数据链路层的封装去掉,对目的IP地址进行检查,并与路由表进行匹配,然后根据路由表的下一跳信息将数据包转发到E0接口。路由器B发现目的网段与自己的E0接口直接相连,通过ARP广播, 路由器B获得Host B以太口的MAC地址00-11-12-21-66-66。路由器B再将IP数据包封装成以太网帧,源MAC地址为路由器B的E0接口的MAC地址00-11-12-21-55-55,目的MAC地址为Host B的MAC地址00-11-12-21-66-66。封装完毕,将以太网帧从E0接口发往HostB。

    在这里插入图片描述

    交换机与路由对比

    在这里插入图片描述

    华为的命令

    默认路由
    [Huawei]ip route-static 0.0.0.0 0.0.0.0 192.168.12.1
    静态路由
    [Huawei]ip route-static 192.168.10.0 255.255.255.0 192.168.12.1
    其中192.168.10.0是目的网段 255.255.255.0是子网掩码 192.168.12.1是下一跳地址
    查看路由表
    [Huawei]display ip routing-table

    [R1]ip route-static 192.168.10.0 24 11.0.0.2 //<主>优先级默认值60(越小越优先)
    [R1]ip route-static 192.168.10.0 24 12.0.0.2 preference 70 //配置浮动路由用于备份

    查看网口状态的命令
    [Huawei] display interface brief

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  • 路由器转发原理 路由器记录了 下一条地址、出接口参数、IP前缀、主要是记录了一些有利于更快转发数据的信息,也算是数据库吧 路由器IP前缀:ip地址网络前缀属于ip地址规划问题.是与地址的网络部分相对应的ip地址部分...

    路由器转发原理

    路由器记录了 下一条地址、出接口参数、IP前缀、主要是记录了一些有利于更快转发数据的信息,也算是数据库吧
    路由器IP前缀:ip地址网络前缀属于ip地址规划问题.是与地址的网络部分相对应的ip地址部分。比如b类地址的网络前缀是/16(即前16位表示地址的网络部分,且255.255.0.0是对应的默认子网掩码。

    路由表IP前缀的来源:直连路由、静态路由、动态路由

    动态路由

    1、应用的算法:
    距离矢量型 RIP EIGRP
    链路状态型 OSPF ISIS
    路径矢量型 BGP

    距离矢量型协议:是根据 距离 与 方向 转发的路由协议,距离是根据度量来决定的
    链路状态型:链路状态路由选择协议又称为最短路径优先协议或分布式数据库协议,它基于Edsger Dijkstra的最短路径优先(SPF)算法。它比距离矢量路由协议复杂得多,但基本功能和配置却很简单,算法易理解。链路状态协议从网络或者网络的限定区域内的所有其他路由器处收集信息,最终每个链路状态路由器上都有一个相同的有关网络的信息。并且每台路由器都可以独立的计算各自的最优路径。
    总的来说,距离矢量行协议是平面型路由,而链路状态是俩台路由器直接建立邻居关系,邻居之间相互宣告本地链路状态,把网络划分成区域,收集所有链路状态信息,生成网络拓扑,再到本地路由器上计算出最优路径。
    路径矢量型协议:是根据路径、距离 转发的路由协议,距离是根据度量来决定的

    范围 AS
    1、IGP 内部网关协议
    2、EGP 外界网关协议

    路由表的构造
    1、IP前缀:IP前缀列表#,所匹配的对象是IP地址前缀,也就是路由条目。
    一个路由条目由目的网络地址(也被称为IP前缀)及掩码长度(也被称为前缀长度)共同标识。
    2、掩码:子网掩码只有一个作用,就是将某个IP地址划分成网络地址和主机地址两部分。
    3、下一跳:是指如果一条路由的终点不是直连的路由器,那么再访问另一个地址时,从他出发,经过下一个接口的IP地址,成为下一条.
    4、出接口
    5、来源 L C O B S
    6、路由优先级0-255 小优 当路由前缀与掩码一致而来源不一致的时候通过参数决定哪种来源的路由会放置在路由表中
    7、开销:不同协议有不同的开销,所以不同的协议比较开销,开销相同会负载均衡
    8、flag
    路由查找原则:
    1.精确查找 / 最长匹配:子网掩码全为0,或主机位数最短
    2.递归查找 以太网中路由的下一条,会在路由表中再次查找,找出能ARP的下一跳与出接口。
    ARP:地址解析协议,即ARP(Address Resolution Protocol),是根据IP地址获取物理地址的一个TCP/IP协议。主机发送信息时将包含目标IP地址的ARP请求广播到局域网络上的所有主机,并接收返回消息,以此确定目标的物理地址;收到返回消息后将该IP地址和物理地址存入本机ARP缓存中并保留一定时间,下次请求时直接查询ARP缓存以节约资源。地址解析协议是建立在网络中各个主机互相信任的基础上的,局域网络上的主机可以自主发送ARP应答消息,其他主机收到应答报文时不会检测该报文的真实性就会将其记入本机ARP缓存;由此攻击者就可以向某一主机发送伪ARP应答报文,使其发送的信息无法到达预期的主机或到达错误的主机,这就构成了一个ARP欺骗。ARP命令可用于查询本机ARP缓存中IP地址和MAC地址的对应关系、添加或删除静态对应关系等。相关协议有RARP、代理ARP。NDP用于在IPv6中代替地址解析协议。
    3.黑洞路由:下一跳是null接口的路由
    作用:防环、安全
    路由器封装与解封装
    4.接口接收目的MAC是自己的数据帧,还有广播帧以及它需要接收的组播帧。目的,不是自己MAC的单播帧会被丢弃

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  • 路由器工作原理:从源主机到目标主机的转发过程 路由器:能够将数据包转发到正确的目的地,并在转发过程中选择最佳路径的设备。 路由器工作原理:通过路由表转发数据 上图:主机1.1(网段1.0)要发送数据到4.1...

    路由概述:

    1.从源主机到目标主机的转发过程

    • 路由器工作原理:从源主机到目标主机的转发过程
    • 路由器:能够将数据包转发到正确的目的地,并在转发过程中选择最佳路径的设备。
    • 路由器工作原理:通过路由表转发数据
    • 在这里插入图片描述

    上图:主机1.1(网段1.0)要发送数据到4.1(网段4.0),首先数据会通过E0接口到达路由器A,发现数据内包含源IP地址主机1.1,目的IP地址主机4.1,为4.0网段,这时路由器A会查询路由表,发现4.0网段应该往S0接口上发送,即通过S0接口到达路由器B,路由器B收到数据包,看到目的IP为4.1,为4.0网段,然后查询自己的路由表,发现需要往E0接口上发送,随后通过E0接口发送到主机4.1。

    路由表

    • 路由器中维护的路由条目的集合
    • 路由器根据路由表做路径选择

    路由表的形成
    1.直连网段 动态学习 ,配置IP地址,端口up状态,形成直连路由。
    2.非直连网段 静态添加
    静态路由:由管理员手工配置的,是单向的,缺乏灵活性,但是准确性高。

    ( 相当于已经指定好方向,不会走错路。但是是单向的数据有去无回,所以需要在对方的路由器上配置一个静态路由指回来的路径。 )
    默认路由:当路由器在路由表中找不到目标网络的路由条目时,路由器把请求转发到默认路由接口。默认路由最好布置在末梢网络。

    路由器转发数据包的封装过程
    在这里插入图片描述

    如图

    以下简称主机A 主机B 网关为AE0 路由接口AE1,BE1,BE0 主机只知道网关IP地址 网关为路由器A的E0接口

    若主机A想要发送数据包给主机B,但是两台主机不在同一网段,所以需要经过网关。

    主机A查询自己的ARP缓存表,没有网关的MAC地址,所以要进行一次ARP请求。

    源IP地址与源MAC地址是主机A自己的,目标IP地址为AE0的IP地址,目的MAC地址为AE0的MAC地址(广播地址),网关接收到后进行回应,得到网关AE0的MAC地址。数据加上源IP与源MAC为主机A的,目的IP为主机B, 目的MAC为AE0的进行封装,这时数据包到达路由器A,解封装后数据包含主机A的源IP地址,目的IP地址为主机B的IP地址,路由器查询路由表发现应该通过E1接口转发到路由器B。

    进行ARP请求,源IP地址和源MAC地址为AE1的,目的IP目的MAC地址为BE1的IP地址和MAC地址(广播地址),路由器BE1响应回复,得到BE1的MAC地址,然后将数据加上源IP地址为主机A的IP地址,源MAC地址为AE1的MAC地址,目的IP为主机B的IP地址,目的MAC地址为BE1的MAC地址进行封装

    数据到路由器B,路由器B解封装,内包含目的IP为主机B的IP地址,路由器B查询路由表,发现为直连路由应该走E0出口,E0向主机B发送ARP请求,源IP地址源MAC地址的为BE0的,目标IP为主机B的IP地址,目的MAC地址为广播地址,主机B响应回复,得到主机B的MAC地址,这时,数据加上源IP为主机A的IP地址,源MAC地址为BE0的MAC地址,目的IP和目的MAC地址为主机B的IP和MAC地址,数据到达主机B.

    交换与路由对比

    • 路由工作在网络层
      1.根据路由表转发数据路由选择路由转发
      2.交换工作在数据链路层
      2.根据MAC地址表转发数据硬件转发
    • 交换工作在数据链路层
      1.根据MAC地址表转发数据
      2.硬件转发

    华为路由命令

    • 默认路由
      【Huawei】ip route-static 0.0.0.0 0.0.0.0 192.168.12.1
    • 静态路由
      目标网段 子网掩码 下一跳
      【Huawei】ip route-static 192.168.10.0 255.255.255.0 192.168.12.1
    • 查看路由表
      【Huawei】display ip routing-table

    【R1】ip route-static 192.168.1.0 24 11.0.0.2 默认优先级为60,越小越优先
    【R1】ip route-static 192.168.1.0 24 12.0.0.2 preference 70 配置浮动路由用于备份(也是静态路由,备用路径,因为优先级被我们设定为70)

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路由器转发原理