數據通信技術

本次和各位小夥伴分享的是靜態路由的原理和配置,接下來我會從以下幾個方面來和大家進行解析:
1.路由器的工作原理
2.路由表的形成
3.靜態路由和默認路由
4.路由器轉發數據包的封裝過程
5.靜態路由和默認路由的配置
首先我們講講路由的原理:
路由器工作在OSI參考模型的網絡層,它的重要作用是爲數據包選擇最佳路徑,最終送達目的地。
以下圖爲例來說明以下路由的技術是怎麼樣的:

在只有一個網段的網絡中,數據包可以很容易的從源主機到達目標主機。但是如果一臺計算機要和非本網段的計算機通信,數據包就要經過很多路由器。如上圖所示,主機A和主機B所在的網段被許多路由器隔開,這時如果兩臺 主機需要通信的話就要通過中間這些路由器,這時候最重要的問題就是如何選擇到達目的地的路徑。數據包從主機A到主機B有多條路徑可供選擇,但是很顯然這些路徑中總有一條是最好最快的。因此,爲了能夠提高網絡的訪問速度就需要有一種方法來判斷從源主機到目標主機所經過的最佳路徑從而進行轉發,這就是路由的技術!
一.路由器的工作原理:
根據路由錶轉發數據:

具體過程如下:
1.主機1.1要發送數據到主機4.1
2.Data到達路由器A,查看路由表匹配路由條目,4.0網段從S0出口出
3.Data到達路由器B,查看路由表匹配路由條目,4.0網段從E0出口出
4.主機4.1從E0端口接收到數據包
核心:傳輸過程中查看路由表匹配正確對應的接口
二.路由表的形成:
路由表的定義:
1.路由器中維護的路由條目的集合
2.路由器根據路由表做路徑選擇
路由表的形成
直連網段:配置IP地址,端口爲UP狀態,形成直連路由
非直連網段:自己身上的是直連網段,別人身上的是非直連網段
具體如下圖:

三.靜態路由:
1.由管理員手工配置的,是單向的
2.缺乏靈活性
綜上所述:靜態路由用於網絡規模不大、拓撲結構相對固定的網絡中

如上圖所示:如果路由器A需要將數據發送到非直連網段192.168.1.0,就需要在路由器A上添加靜態路由。
四.默認路由:
當路由器在路由表中找不到目標網絡的路由條目時,路由器把請求轉發到默認路由接口(例如我們在網頁無法連接時會跳轉到404頁面)

如上圖所示:路由器B右側的192.168.1.0位末梢網絡,這個網絡中的主機要訪問其他網絡必須要通過路由器B和路由器A,沒有第二條路徑,這樣就可以在路由器B上配置一條默認路由。只要是192.168.1.0中的主機要訪問其他網絡,這樣的數據包發送到路由器B之後,路由器B就會按照默認路由來轉發(轉發到路由器A的S0接口),而不管該數據包的目的地址到底是哪個網絡。
綜上對於靜態和動態路由的描述得到如下結論:靜態路由優先級高於默認路由!
五.路由器轉發數據包的分裝過程:
首先我們大體瞭解一下:
路由器上兩個接口分別是兩個不同網段
路由器連接交換機,交換機連接多臺PC機
路由器的兩個不同的端口出去到交換機的就爲兩個不同的廣播域
路由器起到物理隔絕廣播的設備
此時一個廣播域發生廣播,另一個廣播域是收不到的

下面我們就上圖進行詳細說明:
1.首先我們要清楚的是源IP是HOST A的192.168.1.2,目標IP是HOST B的192.168.2.2
2.此時HOST A會發出ARP廣播,到達E0口,到達之後網關會對其進行解析,解析完成之後會回饋自己的MAC地址給HOST A
3.接下來此處爲第一次封裝:HOST A在接到回饋之後將自己的 00-11-12-21-11-11作爲源MAC,將A的回饋00-11-12-21-22-22作爲目標MAC發送至A的E0端口
4.路由器A從E0收到數據包之後檢查目標MAC是否爲自己,確認此數據包是要通過自己的路由轉發,所以路由器A會查找自己的路由表,尋找與目標192.168.2.2相匹配的路由表項,然後根據路由表的下一跳地址將數據包轉發到E1接口
5.在E1接口路由器A重新封裝,此時源MAC地址爲E1接口的00-11-12-21-33-33,目標MAC地址爲與之相連的路由器B的E1接口的00-11-12-21-44-44
6.路由器B從E1接口接收到數據幀之後同樣會把數據鏈路層的封裝去掉對目的IP地址進行檢查,並與路由表進行匹配,然後根據路由表的下一跳信息將數據包轉發到E0接口
7.此時路由器B發現目標網段與自己的E0接口直接相連,通過ARP廣播,得到HOST B的回饋得知其MAC地址爲00-11-12-21-66-66
8.此時路由器B再將自己E0端口的00-11-12-21-55-55作爲源MAC地址,將回饋得到的HOST B的00-11-12-21-66-66作爲目標MAC地址進行封裝之後由E0端口發至HOST B,此時就完成了數據包的轉發。
綜合上述案例我們可以記住以下口訣:IP始終不變,MAC始終在變(經過一個接口改變一次)
交換與路由對比:
路由工作在網絡層
根據“路由表”轉發數據
路由選擇
路由轉發
交換工作在數據鏈路層
根據“MAC地址表”轉發數據
硬件轉發
六.靜態路由和默認路由的配置:
靜態路由的配置
Router(config)#ip route network mask {affress | interface}
其中各個參數的含義如下:
network:目的網絡地址
mask:子網掩碼
address:到達目的網絡經過的下一跳路由器的接口地址
interface:到達目的網絡的本地接口地址
默認路由的配置
Router(config)# ip route 0.0.0.0 0.0.0.0 address
其中各個參數的含義如下:
“0.0.0.0 0.0.0.0”:代表任何網絡,也就是說發往任何網絡的數據包都轉發到命令指定的下一個路由器接口地址
*address:到達目的網段經過的下一跳路由器的接口地址

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