第三章：3.1路由选择基础与子网机制

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1、 路由选择基础与子网机制路由器工作原理：路由器是一种典型的网络层设备（有时也称为网关），基于IP进行寻址。在两个局域网之间按帧传送数据。路由器可以划分冲突域和广播域。路由器是用于连接多个逻辑上分开的网络。路由器的主要工作就是为经过路由器的每个数据帧分配一条最佳专输路径，并将该数据有效地传送到目的站点。为了完成这项工作，在路由器中保存着各种传输路径的相关数据-路由表。3.1路由协议与路由表路由器必须具备网络上的路由信息，才能做出正确的路由选择。路由表是路由器通过路由协议发现或交换的众多路由信息的集合。路由器能够相互交换动态路由信息，是通过路由器上配置的相关路由协议来实现的。典型的路由协议分静态和

2、动态两种：静态路由是手工配置的，适合点对点连接或小型网络，配置简单，动态路由是通过动态路由协议发现的，适合结构复杂的大中型网络。3.1.1 路由协议简介（1）可路由协议是指网络上可以被路由的第三层网络协议，如TCP/IP协议族中的IP协议等。并非所有的网络通信协议都是可实现路由的，如局域网中常见的netBEUI协议，就属于不可路由的协议。因此，在一个可实现路由的网络中，要求相关的设备，如路由器、第三层交换机、计算机等必须配置一种可实现路由选择的可路由协议，如IP路由协议。对于可路由协议来说，它必须有为每一个设备分配网络号、主机号的能力。3.1.1 路由协议简介（2）路由选择协议分类：路由选择协

3、议是执行路由选择算法，让被可路由协议封装的数据包能够通过网络进行传输的协议，如OSPF协议，RIP协议等。3.1.1 路由协议简介典型的路由选择协议有两种：A.静态路由：在路由器中设置的固定路由。除非管理员 干预，否则静态路由不会发会变化。特点：简单，高效，可靠。用于网络系统规模不大，拓扑结构固定的网络中，静态路由优先级最高，当动态路由与静态路由同时存在时，以静态路由为淮。B.动态路由：是网络中的路由器之间相互通信、传递路由信息、利用收到的路由信息更新路由表的路由协议特点：能实时地适应网络结构的变化。适用于网络规模较大，网络拓扑结构复杂的网络。说明：一般情况下，网络中的静态路由通常作为动态路由

4、的补充。3.1.1 路由协议简介（3）动态路由协议的分类：根据是否在一个自治域内部使用，可划分如下：内部网关协议（IGP）：主要用于自治域内部。常见的内部网关路由协议有：RIP（路由信息协议）、OSPF（开放最短路径优先）、IGRP（内部网关路由协议）、EIGRP（增强型内部网关路由协议）。其中RIP、OSPF是被众多路由器厂家所支持的标准协议。IGRP、EIGRP是cisco所专有的路由协议。外部网关协议（EGP）：主要用于多个自治域之间，可以在不同的自治域交换路由信息、典型的有BGP（边界网关协议）：本协议较少用。3.1.1 路由协议简介说明：自治域系统是在单一实体管理控制下的一个或者多个

5、网络的集合。一个自治域系统由在外部世界看来享有一致路由选择的路由器组成。（4）动态路由协议要求：A简单，高效，B健壮性：C快速收敛：所谓收敛速度是指当网络结构发生变化时，一组路由器的路由表更新与网络拓扑保持一致所需的时间。动态路由协议的收敛速度越快越好。如OSPF的收敛速度就比RIP快。D灵活性：如当某一网段出现帮障不通时，动态路由协议要能快速地为所有路由选择另一最佳路径。3.1.2 路由表网络中的每一个路由器内都有一个路由表，路由表是通过静态指定和动态路由协议生成的众多路由的信息。路由表中的每一条路由都包含了一个通往目的网络的下一跳的IP地址，其下一跳 地址往往是它直接相连的一个路由器的ip

6、地址（或端口名称）3.1.2 路由表为了建立路由表，路由器必须通过使用动态路由协议来接受或传递相互的路由信息，以达到建立、更新、维护路由表的根本目的。每条路由信息一般包括以下基本信息：目标网络地址、下一跳地址、路由的优先级、到达目标网络的代价、到达目标网络所经过路由的次数。下一跳：下一跳：告诉路由器特定的目的是直接连接在路由器上还是通过另一个路由器到达，这个位于最终目的途中的路由器叫做下一跳。3.2子网划分的机制3.2.1子网划分介绍及原因引入：网络为什么要分子网？网络掩码可以将连续的IP地址组当成单一的单元来看侍。如果不允许多组的话，就要在路由选择表里为每个单个主机映射一个路由条目。对于In

7、ternet上数以百万计的主机说这几乎是不可以的。例如：从192.168.10.1到192.168.10.254顺序排列的254个地址可以用一个网络地址192.168.10.0来表示。这样一来允许只依靠网络地址就可以把数据发送到这些主机中的任何主机。也就是说路由器选择表中只需要用一条192.168.10.0的路由条目就可以代替所有254个单独的条目。为了路由选择能够正常运作，就一定要使用地址分组的方法，即划分子网。3.2.1子网划分介绍及原因划分子网后，在多网络的环境里，每个子网连接到Internet 都要通过一个共同的节点-路由器。内部网络环境对internet来说是无意义的。Interne

8、t只用关心怎么样使数据发送到专用网络的网关路由器就可以了。从总整体的角度我们已经把网络划分为A、B、C类网，地址范围分别是1.0.0.0-127.255.255.255，128.0.0.0-191.255.255.255，192.0.0.0-223.255.255.255，主机位分别是24，16，和8位。针对每类网络，还可以再细分成多个子网。那么子网号要从主机位里借。或叫租。3.2.1子网划分介绍及原因例：在C类网络地址中，如果网号是192.168.10，主机号本来是8位，现划分子网，子网号从主机位里代3位，为010，主机号为 00101，192.168.10.010 00101 网络号网络号

9、 子网号子网号 主机号主机号划分子网之后，这个网络的网络号就是192.168.10.64（将主机位全部置0）,这台主机IP地址为192.168.10.69，外部世界把网络号为192.168.10.64有局域网看作是一个整体的网络，并不知道其内部的网络结构，这样的网络概念保持着路由选择表的小容量和有效性。IP地192.168.10.69（私有地址），只在局域网192.168.10.64内有效，它在其它任何地方都是不起作用的。3.2.2 建立子网掩码地址当对网络再进一步细分进子网时，每个IP地址就变成由 网络号网络号+子网号子网号+主机号主机号 组成我们把网络号和子网号的位全部置1，即为该子网段的

10、子网掩码。如上例的C类地址，子网段借用了3比特，要得到该子网的掩码，须将该子网的网络号和子网号即前27位全部置1，即255.255.255.224，通常一个IP地址带有n位的子网掩码，那么这个IP地址我们可以这样表示：IP地址/n，如可以表示为192.168.10.69/27C类子网划分图表：向主机位借用的位数 1234子网掩码位数/25/26/27/28子网总和 4816可用子网 2614主机总和 643216可用主机 6230143.2.2 建立子网掩码地址注意：可用主机数和主机总数的区别在于：每个子网络使用第一个可用的地址作为网络ID号，最后一个可用地址作为广播地址。所以 （2子网借用位

11、数次幂）-2=可用子网数（2剩余位数次幂）-2=可用主机数3.2.3创建子网例：设计如下C类子网，要求每个子网可容纳26台主机，问应如何，分配子网号的位数，和主机编号的位数。答案：借用3位3.2.4通过运算计算驻留子网络引入：路由器是在不同的网段之间传送消息帧的，那么在路由器的工作过程当中就一定要知道每个网段的网络号，可是先前我们前面的硬件配置我们都只给网络设备配置了IP地址，和子网掩码，并没有给出每个网段的网络号，那么路由器是通过什么方法得到每个子网的网络号呢。通常 的做法是对IP地址和子网掩码进行与运算即可得到子网的网段号3.2.4通过运算计算驻留子网络如：当一些外部网络向IP地址为172.16.2.120的主机发送数据时，为了决定向哪发送数据，路由器检查它的掩码是255.255.255.0，并且将IP地址与掩码进行与运算，从而得到该子网的网络号172.16.2.0再将主机位全部置1则可得到该子网段的广播地址。3.3路由器的外部连接路由器上的三种基本的连接类型为：局域网接口（ethernet fastethernet）；广域网接口（serial）；管理端口：控制台端口（console port）和辅助端 口（AUX port）说明：完成路由器的初始配置时，需要用到管理端口，不建议使用控制台端口，因为不是所有的路由器都有辅助端口。