17.HCNA-HNTD——IP路由基础

以太网交换机工作在数据链路层,用于在网络内进行数据转发。而企业网的拓扑结构一般会比较复杂,不同的部门,或者总部和分支可能处在不同的网络中,此时就需要使用路由器来连接不同的网络,实现网络之间的数据转发。

学习目标:

1. 掌握路由器的基本工作原理

2. 掌握路由器选择最优路由的方法

自治系统

一般地我们可以把一个企业网络认为是一个自治系统AS(Autonomous System)。根据RFC1030的定义,自治系统是由一个单一实体管辖的网络,这个实体可以是一个互联网服务提供商,或一个大型组织机构。 自治系统内部遵循一个单一且明确的路由策略。最初,自治系统内部只考虑运行单个路由协议;然而,随着网络的发展,一个自治系统内现在也可以支持同时运行多种路由协议。

LAN和广播域

一个AS通常由多个不同的局域网组成。以企业网络为例,各个部门可以属于不同的局域网,或者各个分支机构和总部也可以属于不同的局域网。 局域网内的主机可以通过交换机来实现相互通信。不同局域网之间的主机要想相互通信,可以通过路由器来实现。路由器工作在网络层,隔离了广播域,并可以作为每个局域网的网关,发现到达目的网络的最优路径,最终实现报文在不同网络间的转发。

此例中,RTA和RTB把整个网络分成了三个不同的局域网,每个局域网为一个广播域。LAN1内部的主机直接可以通过交换机实现相互通信, LAN2内部的主机之间也是如此。但是,LAN1内部的主机不LAN2内部的主机之间则必须要通过路由器才能实现相互通信。

路由选择

路由器收到数据包后,会根据数据包中的目的IP地址选择一条最优的路径,并将数据包转发到下一个路由器,路径上最后的路由器负责将数据包送交目的主机。数据包在网络上的传输就好像是体育运动中的接力赛一样,每一个路由器负责将数据包按照最优的路径向下一跳路由器进行转发,通过多个路由器一站一站的接力,最终将数据包通过最优路径转发到目的地。当然有时候由于实施了一些特别的路由策略,数据包通过的路径可能并不一定是最佳的。

路由器能够决定数据报文的转发路径。如果有多条路径可以到达目的地 ,则路由器会通过进行计算来决定最佳下一跳。计算的原则会随实际使用的路由协议不同而不同。

IP路由表

路由器转发数据包的关键是路由表。每个路由器中都保存着一张路由表 ,表中每条路由项都指明了数据包要到达某网络或某主机应通过路由器的哪个物理接口发送,以及可到达该路径的哪个下一个路由器,或者不再经过别的路由器而直接可以到达目的地。

路由表中包含了下列关键项:

目的地址(Destination):用来标识IP包的目的地址或目的网络。

网络掩码(Mask):在IP编址课程中已经介绍了网络掩码的结构和作用 。同样,在路由表中网络掩码也具有重要的意义。IP地址和网络掩码进行“逻辑与”便可得到相应的网段信息。如本例中:目的地址为8.0.0.0 ,掩码为255.0.0.0,相与后便可得到一个A类的网段信息(8.0.0.0/8)。网络掩码的另一个作用还表现在当路由表中有多条目的地址相同的路由信息时,路由器将选择其掩码最长的一项作为匹配项。

输出接口(Interface):指明IP包将从该路由器的哪个接口转发出去。 下一跳IP地址(NextHop):指明IP包所经由的下一个路由器的接口地

址。

路由表中优先级、度量值等其他的几个字段我们将在以后进行介绍。

建立路由表

根据来源的不同,路由表中的路由通常可分为以下三类:

1. 链路层协议发现的路由(也称为接口路由或直连路由)。

2. 由网络管理员手工配置的静态路由。

3. 动态路由协议发现的路由。

最长匹配原则

路由器在转发数据时,需要选择路由表中的最优路由。当数据报文到达路由器时,路由器首先提取出报文的目的IP地址,然后查找路由表,将报文的目的IP地址与路由表中某表项的掩码字段做“与”操作,“与” 操作后的结果跟路由表该表项的目的IP地址比较,相同则匹配上,否则就没有匹配上。 当与所有的路由表项都进行匹配后,路由器会选择一个掩码最长的匹配项。

如图所示,路由表中有两个表项到达目的网段10.1.1.0,下一跳地址都是20.1.1.2。如果要将报文转发至网段10.1.1.1,则10.1.1.0/30符合最长匹配原则。

路由优先级

路由器可以通过多种不同协议学习到去往同一目的网络的路由,当这些路由都符合最长匹配原则时,必须决定哪个路由优先。

每个路由协议都有一个协议优先级(取值越小、优先级越高)。当有多个路由信息时,选择最高优先级的路由作为最佳路由。

如图所示,路由器通过两种路由协议学习到了网段10.1.1.0的路由。虽然RIP协议提供了一条看起来更加直连的路线,但是由于OSPF具有更高的优先级,因而成为优选路由,并被加入路由表中。

路由度量

如果路由器无法用优先级来判断最优路由,则使用度量值(metric)来决定需要加入路由表的路由。

一些常用的度量值有:跳数,带宽,时延,代价,负载,可靠性等。 跳数是指到达目的地所通过的路由器数目。 带宽是指链路的容量,高速链路开销(度量值)较小。

metric值越小,路由越优先;因此,图示中metric=1+1=2的路由是到达目的地的最优路由,其表项可以在路由表中找到。

路由器转发数据包

路由器收到一个数据包后,会检查其目的IP地址,然后查找路由表。查找到匹配的路由表项之后,路由器会根据该表项所指示的出接口信息和下一跳信息将数据包转发出去。

总结:

1. 路由器选择最优路由的顺序是什么?

2. Preference字段在路由表中代表什么含义?

答:

1. 路由器在选择最优路由时,会首先比较相同路由的优先级;如果优先级相同,再比较metric值。如果metric值也相同,多条相同的路由将实现等价负载分担。

2. Preference字段在路由表中代表了路由优先级。设备厂商会在各自的产品中为不同的路由协议规定不同的优先级。

时间: 2024-10-28 13:11:58

17.HCNA-HNTD——IP路由基础的相关文章

【linux基础】17、TCP/IP网络基础(上)

一.计算机网络概述 1.什么是网络? 一群具有独立功能的计算机组成的系统通过通信设备及传输媒体互连起来,在通信软件支持下,实现资源共享.信息交换的整个系统 产生计算机网络的基本条件:通信技术与计算机技术的结合 2.计算机网络的产生与发展 1954年 主机-终端的通信网络  第一代计算机网络 以单个主机为中心.面向终端设备的网络结构.系统中除主计算机具有独立的数据处理功能外,系统中所连接的终端设备均无独立处理数据的功能 1969年 主机-主机的通信网络  ARPANET网  第二代计算机网络 以分

【linux基础】17、TCP/IP网络基础(下)

一.IP地址 1.IANA IANA 就是指(Internet Assigned Numbers Authority) ,Internet号分配的机构.负责对IP地址分配规划以及对TCP/UDP公共服务的端口定义. 2.IP地址的基本格式 IPv4使用32位(4字节)地址,因此整个地址空间中有4,294,967,296(2^32)个地址,也就是近43亿个地址.IPv4地址在计算机内部是以二进制形式表示,是一个32位的二进制数,通常被分割为4个"8位二进制数"(也就是4个字节). IP地

IP路由基础-路由交换原理9-【HCNA笔记】

1.路由原理 数据在网络上传输时,要先查询本机的路由表而后根据路由表的指示,决定是将该包发往交换机进行帧交换还是直接发往路由器进行IP寻址.首先不同的数据在传输层根据不同的协议打包成各种传输报文,报头中记录的内容可以控制传输的过程,如TCP报文.UDP报文等.而后根据目的地不同在网络层被加上了IP报头,其中指明了目的设备的IP地址.将报文递交给网卡之前,设备先查询自己的路由表,如下图所示,这个表中记录着本机的路由策略,即不同类型的IP地址在接下来应当如何被传递.(说明:本机IP是192.168.

IP路由基础知识总结

路由是什么?路由器转发报文时必须有一个依据,这个依据就是路由:路由是指导IP报文转发的路径信息:路由器的转发特点是逐跳转发: 路由匹配原则路由最长匹配原则.路由迭代查找.缺省路由匹配 路由的来源主要有三种直连路由.手工配置静态路由.动态路由协议发现的路由: 路由度量值路由度量值(metric)表示到达这条路由所指目的地的代价:计算路由度量值通常考量以下几个因素:跳数.链路带宽.链路延时.链路使用率.链路可信度及链路MTU等:RIP使用"跳数"计算度量值.跳数越小,其路由度量值越小:OS

HCNA——IP路由原理、静态路由基本配置

HCNA--IP路由原理.静态路由基本配置 在互联网中进行路由选择所使用的设备,或者说,实现路由的设备,我们称之为路由器. 路由器关键功能 检查数据包的目的地 确定信息源 发现可能的路由 选择最佳路由 验证和维护路由信息 什么是路由? 路由是指导IP报文发送的路径信息 路由表 路由器工作时依赖于路由表进行数据的转发.路由表犹如一张地图,它包含着去往各个目的的路径信息(路由条目).每条信息至少应该包括下面3个内容: 目的网络--表明路由器可以到达的网络的地址,可理解为去哪里. 下一跳--通常情况下

Linux基础命令---IP路由操作

ip ip指令可以显示或操作路由.网路设备,设置路由策略和通道. 此命令的适用范围:RedHat.RHEL.Ubuntu.CentOS.SUSE.openSUSE.Fedora.   1.语法      ip [选项]  OBJECT  COMMAND [help] OBJECT对象可以是:link,网络设备:addr,设备的协议地址:route,路由表:rule,策略:neigh,arp缓存:tunnel,ip通道:maddr,多播地址:mroute,多播路由 COMMAND是操作命令,不同的

IP地址基础知识

IP地址基础知识 网络号:用于识别主机所在的网络:主机号:用于识别该网络中的主机. 一 OSI/RM模型 应用层 表示层 会话层 传输层 网络层 数据链路层 物理层 二 TCP/IP模型 数据链路层(网络接口层):Wi-Fi(IEEE 802.11) · WiMAX(IEEE 802.16) ·ATM · DTM · 令牌环 · 以太网 ·FDDI · 帧中继 · GPRS · EVDO ·HSPA · HDLC · PPP · L2TP ·PPTP · ISDN·STP 等 网络层协议(互联网

交换机的简介及数据通信过程,子网掩码及路由基础

交换机 1.什么是交换机? 交换机(Switch)意为"开关"是一种用于电(光)信号转发的网络设备.它可以为接入交换机的任意两个网络节点提供独享的电信号通路.最常见的交换机是以太网交换机. 简单地说:交换机用来共享一根网线,路由器用来共享一个IP.也就是说,如果一根网线上想接几个电脑,就必须用,交换机:如果你只有一个IP,想几个电脑上网,就要用路由器来解决.比如宽带路由器就可以让家里的几台电脑共享同一个账号上网:在已经共享上网的情况下,某房间只有一根网线,有多台电脑要上网,用交换机.

IP网络基础——传输介质简介

IP网络基础知识 网络产生的主要原因:终端相互传递信息和资源共享的需求. 终端可以产生.发送和接收数据,网络是终端建立通信的媒介,终端通过网络建立连接.用来传输数据的载体称为介质,网络可以使用各种介质进行数据传输,包括物理线缆,无线电波等. 网络就是通过介质把终端互连而成的一个规模大.功能强的系统,从而使得众多的终端可以方便地互相传递信息,共享信息资源. 双绞线和同轴电缆传输数据时使用的是电信号,而光纤传输数据时使用的是光信号.光纤支持的传输速率包括10Mbps,100Mbps,1Gbps,10