細(xì)說路由器

介紹

以太網(wǎng)交換機(jī)工作在第二層即數(shù)據(jù)鏈路層，用于在同一網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部轉(zhuǎn)發(fā)以太網(wǎng)幀。但是，當(dāng)源和目的IP地址位于不同網(wǎng)絡(luò)時(shí)，以太網(wǎng)幀必須發(fā)送給路由器。路由器負(fù)責(zé)在不同網(wǎng)絡(luò)間傳輸報(bào)文，通過路由表來決定最佳轉(zhuǎn)發(fā)路徑。當(dāng)主機(jī)將報(bào)文發(fā)送至不同IP地址時(shí)，由于主機(jī)無法直接與本地網(wǎng)絡(luò)以外的設(shè)備通信，報(bào)文被轉(zhuǎn)發(fā)至默認(rèn)網(wǎng)關(guān)。默認(rèn)網(wǎng)關(guān)就是數(shù)據(jù)流從本地網(wǎng)絡(luò)路由至遠(yuǎn)端設(shè)備的目的地。它通常用來連接本地網(wǎng)與公共網(wǎng)。

報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)過程:

路由器在一個(gè)接口接收?qǐng)?bào)文并將它從另一個(gè)接口轉(zhuǎn)發(fā)出去，這一過程的關(guān)鍵步驟是為輸出鏈路將報(bào)文封裝在適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)鏈路幀中。路由器主要執(zhí)行以下三個(gè)步驟：

1. 將第二層的幀頭和幀尾移除，解析出第三層報(bào)文。

2. 檢查IP報(bào)文的目的IP地址，在路由表中查找最佳路由。

3. 如果路由器找到一條最佳路徑，則將三層報(bào)文封裝到新的二層幀中，并將幀轉(zhuǎn)發(fā)到輸出端口。

如下圖所示：設(shè)備有三層IPv4地址，以太網(wǎng)接口有二層數(shù)據(jù)鏈路地址。例如PC 1的IPv4地址192.168.1.10，示例MAC地址0A-10。在報(bào)文從原設(shè)備傳輸至目的設(shè)備的過程中，三層IP地址不會(huì)改變。但是，每一跳隨著報(bào)文在路由器中被解封裝和重新封裝，二層數(shù)據(jù)鏈路地址都會(huì)改變。很可能報(bào)文被封裝成與接收時(shí)不同的另一種類型的二層幀。

發(fā)送報(bào)文：

PC 1發(fā)送報(bào)文給PC 2時(shí)，首先必須確定目的IPv4地址是否位于同一網(wǎng)絡(luò)。PC 1通過將自己的IPv4地址與子網(wǎng)掩碼做與操作，來判斷PC 1所屬的網(wǎng)段。接下來，PC 1對(duì)目的IPv4地址與PC 1的子網(wǎng)掩碼做同樣的與操作。如果目的網(wǎng)絡(luò)地址與PC 1網(wǎng)絡(luò)相同，則PC 1不使用默認(rèn)網(wǎng)關(guān)，而是在ARP緩存中查找目的IPv4地址的設(shè)備MAC地址。如果MAC地址不在緩存中，則PC 1產(chǎn)生一個(gè)ARP請(qǐng)求來獲取地址并將報(bào)文發(fā)給目的地址。如果目的網(wǎng)絡(luò)地址位于另一網(wǎng)絡(luò)，則PC 1將報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)至默認(rèn)網(wǎng)關(guān)。

要確定默認(rèn)網(wǎng)關(guān)的MAC地址，PC 1在它的ARP表中查找默認(rèn)網(wǎng)關(guān)的IPv4地址以及相應(yīng)的MAC地址。如果ARP表中沒有默認(rèn)網(wǎng)關(guān)的對(duì)應(yīng)表項(xiàng)，則PC 1發(fā)送ARP請(qǐng)求。路由器R1回復(fù)ARP響應(yīng)。之后PC 1將報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)至默認(rèn)網(wǎng)關(guān)的MAC地址，即路由器R1的Fa0/0接口。

轉(zhuǎn)發(fā)至下一跳：

R1從PC 1接收到以太網(wǎng)幀后執(zhí)行以下步驟：

1. R1檢查目的MAC地址，與接收端口FastEthernet 0/0相匹配，因此，將幀復(fù)制到buffer。

2. R1識(shí)別以太網(wǎng)類型為0x800，意味著以太網(wǎng)幀的數(shù)據(jù)部分包含IPv4報(bào)文。

3. R1解封裝該以太網(wǎng)幀。

4. 由于目的IPv4地址與R1直連的任何網(wǎng)絡(luò)都不相符，R1在路由表中查找包含該目的IPv4地址主機(jī)的網(wǎng)絡(luò)地址。本例中，路由表中有192.168.4.0/24網(wǎng)絡(luò)的路由。目的IPv4地址為192.168.4.10，即該網(wǎng)絡(luò)上的主機(jī)IPv4地址。

R1找到192.168.4.0/24路由的下一條IPv4地址為192.168.2.2以及輸出端口FastEthernet 0/1，這意味著IPv4報(bào)文封裝到一個(gè)新的以太網(wǎng)幀中，目標(biāo)MAC地址是下一跳路由器的MAC地址。

由于下一個(gè)接口是在以太網(wǎng)上，所以R1必須用ARP解析出下一跳IPv4地址的MAC地址。

1. R1在ARP cache中查找下一跳IPv4地址192.168.2.2。如果表項(xiàng)不在ARP cache中，R1會(huì)從FastEthernet 0/1 接口發(fā)送ARP請(qǐng)求，R2會(huì)返回ARP響應(yīng)。R1之后在ARP cache中更新192.168.2.2的MAC地址。

2. IPv4報(bào)文封裝到新的以太網(wǎng)幀中并從R1的FastEthernet 0/1 接口轉(zhuǎn)發(fā)出去。

到達(dá)目的地：

當(dāng)幀到達(dá)R3時(shí)執(zhí)行以下步驟：

1. R3將數(shù)據(jù)鏈路幀復(fù)制到它的buffer。

2. R3解封裝該數(shù)據(jù)鏈路幀。

3. R3在路由表中查找該目的IPv4地址。R3路由表中有直接連接到該網(wǎng)絡(luò)的路由。這表示報(bào)文可直接發(fā)送到目的設(shè)備而無需發(fā)送至路由器。

由于輸出接口是一個(gè)直連以太網(wǎng)，所以R3必須用ARP解析出目的IPv4地址的MAC地址。

1. R3在它的ARP cache中查找目的IPv4地址，如果此ARP cache中沒有此表項(xiàng)，R3會(huì)從FastEthernet 0/0 接口發(fā)送ARP請(qǐng)求。PC 2回復(fù)ARP響應(yīng)告知它的MAC地址。R3之后在ARP cache中更新192.168.4.10的MAC地址。

2. IPv4報(bào)文封裝到新的以太網(wǎng)幀中并從R3的FastEthernet 0/0 接口發(fā)出。

3. 當(dāng)PC 2接收到該幀，檢查幀的目的MAC地址，與網(wǎng)卡接收端口的MAC地址相匹配，PC 2于是將幀的剩余部分復(fù)制到自己的buffer。

4. PC 2識(shí)別到以太網(wǎng)類型為0x800，也就是幀的數(shù)據(jù)部分包含IPv4報(bào)文。

5. PC 2解封裝以太網(wǎng)幀，將IPv4報(bào)文傳遞給操作系統(tǒng)的IPv4進(jìn)程。

路由表:

路由表存儲(chǔ)的信息包括：

直連路徑：來自活動(dòng)路由接口的路徑。當(dāng)接口為活動(dòng)狀態(tài)并配置了IP地址時(shí)，路由器添加一條直連路徑。

遠(yuǎn)端路徑：遠(yuǎn)端的網(wǎng)絡(luò)連接到其他路由。通過靜態(tài)配置或動(dòng)態(tài)路由協(xié)議到達(dá)該網(wǎng)絡(luò)。

路由表是存儲(chǔ)在RAM中的一份數(shù)據(jù)文件，用于存儲(chǔ)直連以及遠(yuǎn)端網(wǎng)絡(luò)的路由信息。路由表中包含網(wǎng)絡(luò)或下一跳地址的信息。這些信息告知路由器可以通過將報(bào)文發(fā)送至代表下一跳地址的路由器以最佳路勁到達(dá)目的地址。下一跳信息也可以是到下一個(gè)目的地的輸出接口。

路由表內(nèi)容：

Cisco IOS路由器可用show IP route命令顯示IPv4路由表。路由器還提供一些額外的路由信息，包括路徑是怎樣學(xué)習(xí)到的，路徑在表中有多長(zhǎng)時(shí)間，使用哪一接口去到達(dá)預(yù)定義的目的地。

路由表中的表項(xiàng)可作為以下內(nèi)容添加：

本地路徑接口：當(dāng)接口配置并激活時(shí)添加。

直連接口：當(dāng)接口配置并激活時(shí)添加。

靜態(tài)路徑：當(dāng)手動(dòng)配置路徑并且輸出接口激活時(shí)。

動(dòng)態(tài)路由協(xié)議：當(dāng)路由協(xié)議動(dòng)態(tài)學(xué)習(xí)到網(wǎng)絡(luò)時(shí)添加，如EIGRP或OSPF。

路由表項(xiàng)的來源通過代碼來標(biāo)識(shí)，代碼表明路徑是怎樣學(xué)習(xí)到的。例如，常用代碼包括：

L：路由器接口地址。當(dāng)路由器接收到報(bào)文時(shí)發(fā)送至本地接口而無需轉(zhuǎn)發(fā)。

C：直連網(wǎng)段。

O：通過OSPF從另一個(gè)路由器動(dòng)態(tài)學(xué)習(xí)到的網(wǎng)絡(luò)。

D：通過EIGRP從另一個(gè)路由器動(dòng)態(tài)學(xué)習(xí)到的網(wǎng)絡(luò)。

下圖顯示了R1的路由表：

遠(yuǎn)端網(wǎng)絡(luò)路由表項(xiàng)：

下圖顯示了R1到遠(yuǎn)端網(wǎng)絡(luò)10.1.1.0的表項(xiàng)：

Route source：路徑是怎樣學(xué)習(xí)到的。

Destination network：遠(yuǎn)端網(wǎng)絡(luò)地址。

Administrative distance：路由來源的可信度。較低值表明優(yōu)先選擇。

Metric：是路由算法用以確定到達(dá)目的地的最佳路徑的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)。較低值表明優(yōu)先選擇。

Next hop：轉(zhuǎn)發(fā)報(bào)文的下一個(gè)路由器的IP地址。

Route timestamp：自學(xué)習(xí)到路徑以來過了多少時(shí)間。

Outgoing interface：用以轉(zhuǎn)發(fā)報(bào)文的輸出接口。

直連路由表項(xiàng)：

下圖顯示了R1到直連網(wǎng)絡(luò)192.168.10.0的路由表項(xiàng)：

在一個(gè)接口狀態(tài)為up/up并添加到IPv4路由表之前，接口必須：

· 指定有效的IPv4或IPv6地址。

· 通過no shutdown命令激活。

· 從另一設(shè)備（路由器，交換機(jī)，主機(jī)等）接收到載體信號(hào)。

當(dāng)接口up之后，該接口的網(wǎng)絡(luò)作為直連網(wǎng)絡(luò)添加到路由表中。

-----END-----

來源：頭條?神龍網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)

版權(quán)歸原作者所有，如有侵權(quán)，請(qǐng)聯(lián)系刪除。