路由器(Router)是在网络层实现网络互联的设备,路由器能根据分组类型对数据报进行过滤和选择路由,即根据IP数据报中的目的地址,决定将数据报直接发送到本地的某个主机或选择某个相邻的路由器进行转发。路由器用于连接多个逻辑上分开了的网络,所谓的逻辑网络其实就是一个单独的网络或者是一个子网,当数据从一个子网传输到另外一个不同的子网的时候,路由器就充当它们之间的桥梁。因此,路由器有判断网络地址和选择路径的功能,能够在多个不同的网络互相连接的情况下建立灵活、有效、稳定的连接。即使是不同的数据分组方式和不同的传输介质的网络之间传输数据也没有问题。
1.路由器的分类
根据路由器的技术特点和应用领域,路由器可分为:骨干级路由器、企业级路由器以及接入级路由器。
① 骨干级路由器。这类路由器是功能最强、价格最贵、设计最复杂的一类。这种路由器支持的终端系统一般不允许直接被访问,但是他的报文处理能力和转发能力以及稳定性远高于一般的路由器,是为用于数据通信主干上的寻径而设计的。这种路由器的数据吞吐量非常大,而且为了得到网络上的高可靠性和高稳定性一般还要采用象双数据通路、双电源、以及热储存备份之类的冗余技术。这种路由器的唯一的瓶颈就是由于路由表的体积过大而导致查询时间长。为了解决这个问题,现在的骨干路由器都采用将经常被访问的目的端口存放到路由器的高速缓存中,从而提高查找的效率。
② 企业级路由器。企业路由器一般用于企业网或者校园网内部,用来连接多个终端系统(PC机或者是工作站)。这种情况虽然连接对象比较多,但是系统相对来说比较简单,而且需要传输的数据量并不是很大。通过这种路由器连接网络可以将整个网络划分成几个不同的子网,而且还可以允许将网络划分为多个优先级别。所以这种路由器提供的是尽可能便宜的每端口造价,在能够提供较多端口的同时保持整体价格不会太高,并能很容易的进行配置以及支持QoS和广播、组播功能。
③接入路由器。接入型的路由器具有路由器的最基本的功能,仅用于将终端或一个局域网接如另一个网络。例如一台计算机(或LAN)和Internet之间的连接起。
在广域网范围内的路由器按照它转发报文的性能又可以分为中间节点路由器和边界路由器。中间节点路由器的作用是在网络中传输数据时,提供报文存储和转发服务。同时根据当前的路由表所保持的路由情况,寻找最佳路径将数据传送出去。边界路由器则是从外界(WAN或者是Internet)收取目的地址为本地网络的数据报,然后分发到各个相应的目的地。从表面上看这两类的路由器的名称有差别,但是实际上他们的作用却是极为相似的。
2.路由器的工作原理
根据TCP/IP协议,路由器转发数据报的具体过程是:路由器网络接口电路把接收到的数据信号还原为数据信号交给数据链路层,链路层功能模块解释处理此数据报的链路层协议报头,比如对数据进行CRC校验、帧长度检查等完整性验证,然后将其交给网络层,路由器就真正的开始发挥它的作用了。路由器根据数据帧中IP报头的目的IP地址,在它的路由表中查找到达该目的地要经过的下一个的IP地址,同时将IP数据报头的生存时间(Time To Live)域减去一个规定值数。再重新计算新的校验和后,根据在路由表中所查到的下一个IP地址,将IP数据报发送往相应输出链路,被封装上相应的链路层报头后,通过网络物理接口发送出去。简单的说,路由器的主要工作就是为经过路由器的每一个数据帧寻找一条最好的传输路径,并且用u盘装win7将该数据报快捷有效的发送到目的地。所以,路由器最重要的是必需要有一个科学的路由计算方法。
路由器当中最为重要的信息就是路由表。路由表是供路由器进行转发选径而提供参考和对照的一个表状结构的数据库,其中保存着各种传输路径。表中的每一项含有子网的标志和IP地址信息、下一个路由器的标识以及IP地址和按此转发将在网络中经历的路由器个数等内容。不管数据报下一个要到达的是什么类型的网络,只要在路由表中有它的记录,路由器就可以将相应的数据报发送到该地址。
根据路由表的生成算法,路由表有是静态路由表和动态路由表两种。静态路由表是由网管理员事先设置好固定的路由数据库。这种路由表一旦设置好了就不会自动的更改和变动。一般是在网络最初建设的时候就对网络进行了很好的规划,然后将各个网络间的通信的情况总结起设置到路由器中的一个路由数据库,它不会随着未来网络结构的改变而自动改变。动态路由表可以随网络通信运行情况的改变而自动对这个路由表数据库进行调整。当网络管理员利用配置命令启动动态路由后,路由器可以通过自身的学习功能,一旦收到互联的网络中有新的路由信息,便利用路由管理进程自动更新路由表,并能根据网络运行情况,自动选择数据的传输最佳路径。
1.网络规划
为了便于讲解和制作,我们以一个小型单位的网络应用为例,规划一个比较简单的应用方案,使该单位办公计算机和宿舍的计算机连接网络,实现资源共享和接入Internet。
⑴ 该方案的主要内容
① 将办公用的计算机组成办公局域网;
② 申请ADSL线路,采用虚拟拨号方式将办公局域网接入Internet;
③ 将家属区的电脑通过内部程控电话网接入局域网,通过拨号访问局域网的资源及共享Internet接入。
⑵ 需要的设备和器材
① 组建局域网需要的全部设备、材料和工具。
② 单位已有的内部程控电话线路、家庭接入需要的Modem,带一个8异步口模块的路由器(本例选DCR-1750)、接入异步口需要的Modem(8个)。
⑶ 绘制网络的拓扑结构
在动手组建网络前,应该首先画出网络的拓扑结构,规划出各网段的IP地址分配情况,并将其表示在拓扑结构图上,以便连接布线、配置路由时使用。用路由器互连网络时,可以只画出逻辑结构图,但如果要从组建局域网开始,还应画出网络的物理结构图。本例的局域网和共享接入Internet部分以如本章前4节所述,在此给出网络的逻辑拓扑结构如图9.23所示。
图9.23 用路由器联网的结构
结合网络结构图,规划IP地址如下:
① 局域网的IP地址:192.9.200.2至192.9.200.254,服务器(含WWW代理服务)的IP地址为192.9.200.201。
② 路由器的以太网端口IP地址:192.9.200.1。
③ 路由器8异步口模块的IP地址:192.9.1.10至192.9.1.17。
④ 子网掩码:本例中的服务器也相当于是一个路由器,它是局域网到广域网的通道,而DCR-1750路由器则是远程网段192.9.1.0进入局域网段192.9.200.0的通道。因为各网段没有进一步划分子网,所以子网掩码均为C类地址的标准掩码255.255.255.0。
2.配置路由器
路由信息协议( RIP )的配置过程
首先用随机器配置的电缆将路由器的Console端口与控制台电脑的串口相连接,建立一个超级终端连接,通讯参数为:波特率9600;数据位8;停止位1;奇偶校验无;流控无。
⑴ 进入路由器配置
① 打开专为路由器建立的超级终端连接,按回车键后出现提示符:Route >。
② 输入进入特权修改状态的命令:Eentet,出现提示符Password输入口令后出现特权状态提示符:Route#。
③ 输入进入配置状态的命令u盘装xp:Config,出现配置状态提示符:Route_config#。
以上操作过程如图9.24所示。对于一些全局性的设置,就在配置状态下输入相应的配置命令进行设置,对于各种端口的设置,要在配置状态下输入命令:Interface。
图9.24 进入路由器的配置状态
进入到端口设置状态后,再输入相应的端口配置命令进行配置。从下一级状态退回到上一级状态的命令是输入“Exit”或“!”后按回车。输入命令时可不区分大小写字母。
⑵ 配置以太网口IP地址
因为路由器以太网口直接连接到局域网交换机上,所以我们给它规划的IP地址为192.9.200.1。以下是配置步骤:
① 输入进入以太网端口配置的命令:Interface fastethernet 0/0
② 输入配置IP地址及子网掩码的命令:
IP address 192.9.200.1 255.255.255.0
③ 输入“Exit”命令,返回上一级配置状态。
以上操作见图9.25
图9.25 配置以太网口的IP地址
⑶ 配置8异步口IP地址及使用的协议等
因为8异步口模块是插在路由器背板的3号插槽,所以8个异步口的标识分别为Async 3/0、Async 3/1……Async 3/7。下面以Async 3/0为例,介绍需要配置的内容和方法步骤。
① 进入端口配置状态,输入命令:Interface async 3/0
② 配置PPP协议,输入命令:Encapsulation ppp
③ 启动IP处理,输入命令:IP unnumbered Fastethernet 0/0
④ 设置对拨入用户的认证方式,输入命令:PPP authentication chap
⑤ 启用PPP多路链接,输入命令:PPP multilink
⑥ 为拨入端指定IP地址,输入命令:Peer default ip address 192.9.1.10
⑦ 线路模式为拨号模式,输入命令:Line dial
⑧ 配置异步模式为专用模式,输入命令:Async mode dedicated
⑨ 返回上一级配置状态,输入命令:Exit
⑩ 将当前配置信息写入路由器,输入命令:Write
以上操作过程如图9.26所示。其余各异步口的配置与此相同,写入配置信息的命令可以在完成全部配置,断开超级终端连接前执行Write命令一次写入并运行。
图9.26 配置异步口
(4) 配置默认路由和拨入用户账号
配置默认路由和拨入用户账号直接在配置状态下输入命令完成。
① 用配置静态路由的命令:
IP route default 192.9.200.201
② 配置拨入用户账号的名字和口令的命令:
Username ylz Password ylz
其中,192.9.200.201为默认路由IP地址,ylz为赃户名和密码。参见图9.24。
图9.24配置默认路由和拨入用户账号
3.测试网络
路由器配置完成后,可以将远程网段的某台计算机拨号上网,在局域网上的某台计算机上运行Ping 命令,如果收到回送报文,则网络连通。
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