认识路由器

2024-01-08 杨亦涛浏览量: 48

认识路由器

一、路由器的定义与功能

（一）定义

路由器是网络上的选经器，为 IP 数据选择传送的路径。它是一种网络设备，连接不同的物理网络，根据数据包的目的地址，将数据包从一个网络转发到另一个网络，实现不同网络之间的通信。

（二）功能

数据转发：路由器根据路由表将数据包从一个网络接口转发到另一个网络接口，实现不同网络之间的数据传输。
路由选择：路由器通过路由协议计算和选择最佳的传输路径，确保数据包能够高效、准确地到达目的地。
地址转换：在不同网络之间进行网络地址转换（NAT），实现私有 IP 地址与公网 IP 地址之间的转换，提高网络的灵活性和安全性。
流量控制：对网络流量进行管理和控制，防止网络拥塞，保证网络的稳定运行。
安全防护：提供防火墙、访问控制等功能，防止未经授权的访问和网络攻击，保护网络的安全。

二、路由器的接口类型

（一）以太网接口

以太网接口用于连接局域网（LAN），如办公室、家庭等局域网络。它支持以太网通信协议，可以连接交换机、计算机等设备，实现局域网内的数据传输和通信。

（二）串行接口

串行接口用于连接广域网（WAN），如电话网、帧中继网、DDN 等。它支持串行通信协议，可以连接网络适配器（如 MODEM）等设备，实现广域网之间的数据传输和通信。串行接口通常用于长距离的网络连接，如连接不同城市的网络。

三、路由器的连接方式

（一）与局域网连接

路由器与局域网连接时，使用直通网线连接交换机。直通网线是一种标准的网络连接线，用于连接不同设备的网络接口。通过连接交换机，路由器可以将局域网内的多个设备连接到一起，实现局域网内的数据传输和通信。

（二）与广域网连接

路由器与广域网连接时，通过网络适配器（如 MODEM）等设备。路由器可以通过局域网接口或串行口连接适配器，根据广域网的类型来决定采用局域网接口还是采用串行口。例如，连接电话网时，通常使用串行接口和 MODEM；连接光纤网络时，通常使用局域网接口和光纤适配器。

四、路由器的组成

（一）硬件部分

主板：是路由器的核心部件，连接和支撑其他硬件设备，提供数据传输和处理的平台。
CPU：是路由器的中央处理器，负责处理数据包、执行路由协议、管理设备等任务。
FLASH 存储器：一种可读可写存储器，主要用于存放路由器的操作系统。操作系统是一个压缩的二进制文件，用于控制和管理路由器的工作。
NVRAM 存储器：用于存放起始配置文件（startup-config），保存路由器的初始配置信息。
RAM 存储器：用于存放运行数据和运行配置（running-config），保存路由器在运行过程中的临时数据和配置信息。
ROM 存储器：用于自检和操作系统引导。路由器开机时，会由引导程序引导启动操作系统，对操作系统进行解压。

（二）软件部分

操作系统：是路由器的核心软件，负责控制和管理路由器的工作。它包括路由协议、地址转换、流量控制等功能模块，实现路由器的各种功能。
配置文件：包括起始配置文件和运行配置文件。起始配置文件用于初始化配置路由器，运行配置文件用于保存路由器在运行过程中的配置信息。

五、路由器的配置文件

（一）起始配置文件与运行配置文件的区别

起始配置文件（startup-config）：操作系统启动时，会调用初始配置文件对路由器进行初始化配置。它保存在 NVRAM 存储器中，用于保存路由器的初始配置信息。
运行配置文件（running-config）：路由器运行过程中，管理员会对配置进行修改，修改后的配置在 RAM 中保存，称为运行配置。关机会丢失。如果管理员对运行配置进行了保存，就保存到起始配置文件中。这时运行配置和起始配置的内容相同。

（二）查看运行配置和起始配置的方法

查看运行配置：在特权模式下使用命令 show running-config，这个命令可以缩写为 sh run。
查看起始配置：在特权模式下使用命令 show startup-config，这个命令可以缩写为 sh start。

六、路由器的工作原理

（一）数据转发过程

接收数据包：路由器从一个物理接口收到数据包后，会去掉数据链路层封装，处理 IP 数据。
查找路由表：根据 IP 数据包的目的地址查找路由表，确定数据包的传输路径。
选择路由：如果在路由表中找到唯一的匹配路由表项，则根据这个匹配路由进行发送；如果路由表中有多条匹配项，则根据最长子网掩码匹配原则，采用最长子网掩码路由；如果没有具体路由，则最后采用默认路由。没有默认路由则丢弃数据包。

（二）路由表的来源

直连路由：从直连路由来。只要路由器的接口满足两个条件就会学到直连路由：首先网络连接正常，其次接口通信协议正常。也就是常说的接口出现两个“up”。
静态路由：来自网络管理员手工配置的路由器。管理员根据网络需求，手动设置路由表项，指定数据包的传输路径。
动态路由：来自于动态路由协议自动计算的路由。动态路由协议包含内部路由协议和外部路由协议，通过协议算法自动计算和更新路由表项。

七、路由协议

（一）内部路由协议（IGP）

定义：内部路由协议是指同一个网络自治系统内所使用的路由协议。
常用协议：RIP、OSPF、EIGRP 等。
- RIP（路由信息协议）：是一种距离矢量协议，通过交换路由信息来计算路由。
- OSPF（最短路径优先协议）：是一种链路状态协议，通过构建网络拓扑图来计算最短路径。

（二）外部路由协议（EGP）

定义：是指自制系统之间互联所使用的路由协议。
常用协议：BGP4。BGP（边界网关协议）用于自治系统之间的路由选择和信息交换。

八、路由器的配置与管理

（一）查看路由表

在特权模式下使用命令 show ip route 查看路由表。通过查看路由表，可以了解路由器的路由信息，包括直连路由、静态路由和动态路由等。

（二）路由器里路由的共存

共存情况：路由器里不仅可以既有静态路由又有动态路由，还可以同时运行多种动态路由协议。
路由优先级：每种路由协议都会产生从源到目的网络的路由，但路由表中只显示路由优先级最高的路由。CISCO 为每种路由协议产生的路由设置了优先级，如直连“0”，静态“1”，RIP 为“120”，OSPF 为“110”。

（三）解读路由条目

C 表示直连路由：表示该路由是路由器直接连接的网络。
O 表示 OSPF 路由：表示该路由是通过 OSPF 协议学到的。
【110/2】：110 表示优先级，2 表示度量值。
等价路由：具有相同距离的路由称为等价路由，同时显示。

九、路由器与交换机的区别

（一）功能区别

交换机：用于组建一个物理网络，如局域网。它根据 MAC 地址，把数据帧从一台计算机转发到另一台计算机。
路由器：用于不同物理网络之间的互联。它根据路由表将 IP 数据包从一个网络送往另一个网络。

（二）接口配置区别

交换机：物理接口不允许配置 IP 地址，对交换机配置管理地址只能用 VLAN 虚拟接口来配置。
路由器：每一个接口在接入网络时都必须配置一个所连网段的 IP 地址，且每个接口 IP 地址都可以用于管理这台路由器。

（三）地址配置区别

交换机：不能有两个接口配置同一网段的地址，会产生地址冲突。
路由器：可以有不同的接口配置不同网段的地址，实现不同网络之间的连接和通信。

十、家用无线路由器的特点

（一）配置简单

家用无线路由器的配置相对简单，用户只需按照说明书的步骤进行设置即可。通常包括设置宽带账号、无线网络名称和密码等。

（二）功能集成

家用无线路由器集成了交换机或 HUB 功能，提供一个广域网接口（光纤接口或以太网接口）和多个有线局域网接口。这些有线局域网接口是交换机或 HUB 接口，用于连接计算机等设备。

（三）地址设置

广域网口地址：设置为服务商分配的地址，用于连接互联网。
局域网网关地址：是家用无线路由器的管理地址，厂商已经设置好，因此家用无线路由器的局域网接口不能配置 IP 地址。

（四）路由表设置

路由表无需用户设置，厂家已经设置好。用户只需设置服务商提供的宽带账号和自己的无线网络的接入账号，其他默认设置就可以。

（五）自动分配 IP 地址

计算机自动获取 IP 参数，因为无线路由器里已经设置好了 DHCP 服务，可以自动分配地址。这样用户在连接无线路由器时，无需手动设置 IP 地址，方便了用户的使用。