计算机通信网——路由基本概念及静态路由配置（西安电子科技大学）

一、实验目的

1.了解路由器的定义与作用

2.了解基本概念

3.了解路由器工作原理

4.了解IP路由过程

二、实验原理

2.1路由器的定义和作用

路由器——用于网络互连的计算机设备。路由器的核心作用是实现网络互连，数据转发路由器需要具备以下功能：

1. 路由(寻径)：路由表建立、刷新 2. 交换：在网络之间转发分组数据 3. 隔离广播，指定访问规则 4. 异种网络互连

2.2 基本概念

2.2.1路由表

1) 路由器为执行数据转发路径选择所需要的信息被包含在路由器的一个表项中，称为“路由表”。

2) 当路由器检查到包的目的IP地址时，它就可以根据路由表的内容决定包应该转发到哪个下一跳地址上去。

3) 路由表被存放在路由器的RAM上。

2.2.1.2路由表的构成

1) 目的网络地址(Dest)：目的地逻辑网络或子网络地址 2) 掩码(Mask)：目的逻辑网络或子网的掩护码 3) 下一跳地址(Gw)：与之相连的路由器的端口地址 4) 发送的物理端口(interface)：学习到该路由条目的接口，也是数据包离开路由器去往目的地将经过的接口

5) 路由信息的来源(Owner)：表示该路由信息是怎样学习到的 6) 路由优先级(pri)：决定了来自不同路由表源端的路由信息的优先权 7) 度量值(metric)：度量值用于表示每条可能路由的代价，度量值最小的路由就是最佳路由.

2.2.1.3路由表构成示例

172.16.8.0 -- 目的逻辑网络地址或子网地址

255.255.255.0 -- 目的逻辑网络地址或子网地址的网络掩码 1.1.1.1 -- 下一跳逻辑地址

fei_0/1 -- 学习到这条路由的接口和数据的转发接口 static -- 路由器学习到这条路由的方式 1 -- 路由优先级 0 -- Metric 值

2.2.2路由分类

1) 直连路由

当接口配置了网络协议地址并状态正常时，接口上配置的网段地址自动出现在路由表中并与接口关联，并随接口的状态变化在路由表中自动出现或消失

2) 静态路由

系统管理员手工设置的路由称之为静态(static)路由，一般是在系统安装时就根据网络的配置情况预先设定的，它不会随未来网络拓扑结构的改变自动改变。其优点是不占用网络、系统资源、安全；其缺点是需网络管理员手工逐条配置，不能自动对网络状态变化做出调整。无冗余连接网络中，静态路由可能是最佳选择。静态路由是否出现在路由表中取决于下一跳是否可达静态路由在路由表中中产生方式(onwer)为静态(static)，路由优先级为1，其metric值为0。静态路由设置

这是单向路由，还需要在对方的路由器上配置一条相反的路由

3) 路由优先级

从路由优先级最高(优先级数值最小)的协议获取的路由被优先选择加入路由表中

各种路由协议缺省优先级

2.3 路由器工作原理

2.3.1. 路由功能：

学习和维持网络拓扑结构知识的机制被认为是路由功能。完成路由功能需要的几个基本信息：

路由的是什么协议？目的地址是否已存在? 从哪个端口发送出去？下一跳地址是什么？

2.3.2交换/转发功能：

数据在路由器内部移动与处理的过程(从路由器一个接口输入，然后选择合适接口输出、做帧的解封装与封装，并对包做相应处理)

2.3.3 路由器工作过程总结

2.4 IP路由过程

1. 不同网络之间的通信

我们来看不同网络之间的通信。假设“IP层眼中的网络”一图中，网络A中有一台主机想要和网络B中一台主机通信，而网络A是一个以太网，网络B是一个X.25网络：

不同网段的工作过程：

2. NETSTAT

NETSTAT的主要功能是显示路由表的信息 NETSTAT应用举例一

NETSTAT应用举例二

3. ROUTE

ROUTE 的主要功能是显示、修改、删除、添加路由表.

三、实验步骤

3.1用路由器构造9节点总线型网络，并配置静态路由。

3.2在仿真器里画出网络拓扑图。

3.3在仿真器里划分各个子网络，并在拓扑图上标出各个子网络配置并截图。

图一：网络拓扑图和子网络配置

3.4设置主机、网关，截图。

图二、主机和网关设置截图

3.5设置每一个路由器的端口地址、下一跳地址，并截图

图三：路由器0端口地址和下一跳地址

图四：路由器1端口地址和下一跳地址

图五：路由器2端口地址和下一跳地址

图六：路由器3端口地址和下一跳地址

图七：路由器4端口地址和下一跳地址

图八：路由器5端口地址和下一跳地址

图九：路由器6端口地址和下一跳地址

图十：路由器7端口地址和下一跳地址

图十一：路由器8端口地址和下一跳地址

3.6测试网络两端主机是否联通。如果成功，请截图。

图十二：网络两端主机联通

3.7如果网络配置完成，请用show ip route 调出每个路由器的路由表，并截图。

图十三：路由器的路由表

图十四：路由器的路由表

四、思考题

4.1路由器有哪几个部分组成？

①电源接口（POWER）：接口连接电源。

②复位键（RESET）：此按键可以还原路由器的出厂设置。

③(MODEM)或者是交换机与路由器连接口（WAN）：此接口用一条网线与家用宽带调制解调器（或者与交换机）进行连接。

④电脑与路由器连接口（LAN1~4）：此接口用一条网线把电脑与路由器进行连接

4.2路由器有哪两个主要功能？

网络互连：路由器支持各种局域网和广域网接口，主要用于互连局域网和广域网，实现不同网络互相通信；

网络管理：路由器提供包括路由器配置管理、性能管理、容错管理和流量控制等功能。

4.3路由表是如何建立的？

由表的建立有静态路由和动态路由，静态的自己人工设置，动态的是路由器自己建立的，所以必须要有一定的原则，就是最短路径优先的原则。

4.4路由器在选择路由时，依据的标准是什么？

1）子网掩码最长匹配：就是说一个目标地址被多个网络目标覆盖的时候，它会优先选择最长的子网掩码的路由。比如到达10.0.0.1网络有两条路由条目:10.0.0.0/24下一条是12.1.1.2,10.0.0.0/16的下一条是13.1.1.3。由于第一条的子网掩码/24大于第二条的/16，所以路由将到达10.0.0.1网络的数据发往12.1.1.2。然而，路由上有发往10.0.1.1的数据，就选择10.0.0.0/16，因为10.0.1.1不包含在10.0.0.0/24网络当中。

（2）管理距离最小优先：指的是在子网掩码长度相同的情况下，路由器会优先选择管理距离最小的路由条目。比如说，到达10.1.1.0/24路由有两条，一条管理距离是120，一条管理距离是110，那么路由器优先选择OSPF学习到的路由条目放进自己的路由表中。

　（3）度量值最小优先：指的是在路由的子网掩码长度相等，管理距离也相等的情况下，接下来比较度量值，度量值最小的将进入路由表。比如说，路由器通过RIP学习到了10.0.0.0/24的两个条目，一个条目的跳数(hop)是2，另一个的跳数是3，那么，路由器选择跳数是2的那个条目

4.5在进行IP包转发的时候，如果路由表中有多条路由都匹配，路由器这时如何进行转发？

若有多条通路，路由器会根据路途经过的节点数，以及网路的繁忙程度智能选择。

4.6简述IP路由过程中，包的解封装和再封装。

封装与拆封指：数据在网络中传输是以数据包形式，计算机在通信时，将数据打成大小形式一致的IP数据包（封装），路由器在链路层接到数据包后在网络层内将其拆开，并且察看路由信息以及其他相关信息（拆封）；路由器读完信息后按照信息重新分组以及寻找路由等后，便重新将数据打成大小形式一致的数据包（封装），然后从网络层发回链路层按照路由进行传输，计算机接收到信息后将数据包拆开（拆封），读取其中数据信息。

五、实验心得体会

了解路由器的定义与作用，基本概念，路由器工作原理，IP路由过程，学会了cisco Packet Tracer的基本使用，锻炼了自学能力，增强了对路由概念的理解。