计算机组网技术 -刘永华 第5章.pptVIP

第5章 路由技术及配置 本章主要内容 5.1 路由器的作用与构成 5.1.1 路由器的作用 5.1.2 路由器的构成 5.2 路由表 5.2.1 路由表的构成 5.2.2 路由的分类 5.3 路由选择协议 5.3.1 基本概念 5.3.2 内部网关协议RIP 5.3.3 内部网关协议OSPF 5.3.4 外部网关协议BGP 5.4 路由技术综合应用案例 习题与思考题五 5.1 路由器的作用与构成 5.1.1 路由器的作用 路由是把信息从源主机传递到目的主机的行为，在这条路径上至少遇到一个中间节点。路由发生在第三层（网络层）。在网络中承担路由任务的节点，就是路由器，它是完成网络互联的重要设备，这种互联既可以是同种网络的互联，也可以是异种网络的互联，如图5-1所示。 图5-1 路由器完成异种网络互联 图5-2 直接交付与间接交付 路由包含两个基本动作：确定最佳路径和通过网络传输信息，后者也称为数据转发。数据转发相对来说比较简单，而选择路径很复杂。 1．路径选择 度量值（Metric）是路由算法用以确定到达目的地最佳路径的计量标准，如路径长度。为了帮助选路，路由算法初始化并维护包含路径信息的路由表，路径信息根据使用的路由算法不同而不同。 路由表的产生有多种方式，可以是动态的，也可以是静态的，关于路由表将会在5.2节中详细介绍。当数据报到达路由器时，路由器会从数据报的IP头部解析出相关地址信息，与路由表中的信息比对，选出一条可到达目的主机的路径，如有多条路径存在，则选择一条最佳路径。在此环节，通往目的主机的下一跳路由器的IP地址便产生了。 2．数据转发 数据转发算法相对而言较简单，对大多数路由协议是相同的。通过上面的路径选择环节，路由器得出下一跳路由器的IP地址，下一步便是通过ARP协议获取下一跳路由器的MAC地址，随之将数据报打包，将源MAC地址填充上自己的物理地址，将目的MAC地址变换为下一跳路由器的MAC地址，源IP、目的IP保持不变写入数据报头中。继而完成转发动作，整个过程如图5-3所示。 图5-3 数据转发 5.1.2 路由器的构成 路由器系统由路由器硬件系统和路由器软件系统构成。软件系统主要指路由器的操作系统。在此主要讨论路由器的硬件系统的构成。典型的硬件系统如图5-4所示。 图5-4 典型的路由器的结构 5.2 路由表 5.2.1 路由表的构成 路由器是互联网中的中转站，网络中的数据包通过路由器转发到目的网络。在路由器的内部都有一个路由表，正是由于路由表的存在，路由器可以依据它进行数据转发。 每个路由表中都存放着通向网络中任何一台主机或网络的路由信息列表。在支持分类IP地址的网络中，每条路由信息中最主要的是两个字段：目的网络地址和下一跳路由器的地址，通过图5-5可以看到路由器R2中的路由表信息。 图5-5 路由器的路由 当有数据报到达路由器R2时，路由器从数据报的首部提取目的站的IP地址D，得出目的网络地址为N。这时，路由器将N与路由表中“目的主机所在的网络”一列中的数值做一一对比，若匹配，说明路由表中有到达网络N的路由，则将数据报传送给路由表指明的下一跳路由器，如找不到匹配项，而路由表中有一个默认路由，则将数据报传送给路由表中所指明的默认路由器；否则，报告转发分组出错。 在“下一跳路由器的地址”中可以看到两种情况，一种是最普遍的情况，该地址中存放的是另一个路由器的地址，也就是数据需要下一跳路由器继续转发的情况；另一种是“直接交付，接口X”，也就是网络N与此路由器直接相连，数据不需要再进行转发，路由器将数据报从指定接口X发出，直接交付给目的主机。 随着划分子网及无分类编址网络的出现，路由器中的字段又多了一项，变为：目的网络地址，子网掩码，下一跳路由器的地址，如表5-1所示。 这时，在数据报寻址过程中情况发生了变化。当有数据报到达路由器时，从收到的分组的首部提取目的IP地址D。先用各网络的子网掩码和D逐位相“与”，看是否和相应的网络地址匹配。若匹配，则将分组直接交付，否则就是间接交付。对路由表中的每一行的子网掩码和D逐位相“与”，若其结果与该行的目的网络地址匹配，则将分组传送给该行指明的下一跳路由器；否则，若路由表中有一个默认路由，则将分组传送给路由表中所指明的默认路由器；否则，报告转发分组出错。 路由表还可以包括其他信息，如metric（度量值）、管理距离及路由的存活时间等。在不同厂家、不同型号的路由器中，路由表的表述形式有所不同，但信息含义是基本相同的。图5-6是在锐捷路由器上截获的一张路由表的实例，通过它可以看到路由表中的信息状况。 图5-6 路由表实例 现将各表项含义解释如下： R：路由信息的来源（RIP） /8：目标网络（或子网）。 120：管理距离，也就是路由