路由基础

• 路由器用于互联两个或多个网络，具有两项功能：为要转发的数据包选择最佳路径以及将数据包交换到正确的端口，概括为路由选择和分组转发。

路由选择

• 路由选择就是路由器根据目的IP地址的网络地址部分，通过路由选择算法确定一条从源节点到目的节点的最佳路径。
• 在实际网络中，任意两个主机之间的传输链路上可能会经过多个路由器，它们之间也可以有多条传输路由。因而，所经过的每一个路由器都必须知道，它应该往哪儿转发数据才能把数据传送到目的主机。为此，路由器需要确定它的下一跳路由器的IP地址，即选择到达下一跳的路由器的路由。然后再按照选定的下一跳路由器的IP地址，将数据包转发给下一跳路由器。通过这样一跳一跳地沿着选好的路由转发数据分组,最终把分组传送到目的主机。由此可见，路由选择的核心就是确定下一跳路由器的IP地址。
• 在确定最佳路径的过程中，路由选择算法需要初始化和维护路由表（routing table）。路由表中包含的路由选择信息根据路由选择算法的不同而不同。一般在路由表中包括这样一些信息：目的网络地址、下一跳路由器地址和目的端口等信息。另外，每一台路由器的路由表中还包含缺省路由的信息。路由表是路由器进行路由选择的核心，建立和维护一个稳定、正确的路由表对路由器来说十分关键。
• 路由选择实现的方法：路由器使用路由选择协议，根据实际网络连接情况和网络的性能建立网络拓扑结构图，从而建立路由选择和转发的基础。同时，路由选择算法根据各自的判断原则，如网络带宽、时延、负载、路由器跳数等因素，为网络上的路由产生一个权值。一般来说权值越小，路由越佳,然后路由器将最佳路由的信息保存在一个路由表中，当网络拓扑发生变化时，路由协议会重新计算最佳路由，并更新路由表。路由表中的信息告诉每一台路由器应该把数据包往哪儿转发，转发给谁。因此，路由表指出的是路由器转发数据的最佳路由，所以路由表的路由选择功能极为重要，它决定着数据分组能否正确地从源主机传送到目的主机。因此路由表是路由选择的核心。

分组转发

• 分组转发即沿找好的最佳路径传送信息分组。路由器在接收到一个数据分组时，首先查看数据分组头中的目的IP地址字段，根据目的IP地址的网络地址部分去查询路由表。如果表中给出的是到达目的网络地址的下一跳路由器的IP地址，则按路由表给出的路径，将数据分组转发给下一跳路由器。由下一跳路由器继续转发，这样一跳一跳地转发下去，最终将数据分组转发到目的端。如果目的网络是与路由器的一个端口直接相连的，那么在对应于目的网络地址的路由表表项中，给出的是目的端口。在这种情况下，路由器就将数据分组直接发往目的端口。但是当路由表中既没有下一跳路由地址，也没有目的端口时，路由器则将数据分组转发给默认路由，由默认路由所连的路由器继续转发，最终将数据分组转发到目的端口。如果量终还是没有到达该目的网络的路由信息，就将该分组丢弃。

路由表

• 建立和维护路由表有两种方式，一是静态方式，即由网络管理员手工配置和修改；二是动态模式，由动态路由协议自动计算和维护。
  

路由器工作模式

在IOS系统下，路由器的工作模式主要有：用户模式、特权模式、设置模式、全局配置模式、其他配置模式和RXBOOT模式。不同的工作模式提供不同的操作命令，使路由器完成不同的操作。

用户模式：router>

当通过Console或Telnet方式登录到路由器时，只要输入的密码正确，路由器就直接进入了用户模式。在该模式下，系统提示符为一个尖括号(>)。如果用户以前为路由器输入过名称，则该名称将会显示在尖括号的前面。否则，在尖括号之前将显示默认的名称“router”。当进入用户模式之后，输人间号(?)命令将导致系统显示一个用户级EXEC命令的列表，该列中的命令都是路由器当前所支持的命令。在该模式下，用户只能运行少数的命令（如 ping、show version 、telnet等)，有限度地查看路由器的相关信息，但不能对路由器的配置做任何修改也不能查看路由器的配置信息，只能对路由器做一些简单的操作，因而它是一个只读模式

特权模式：router#

在用户模式下，输入“enable”命令后按回车键，即可进入超级权限模式（如果设置了口令还需要在回车后按提示输入口令）。在默认状态下，特权模式可以使用比用户模式下多得多的命令，其中绝大多数用于测试网络、检查系统查看和保存配置等，但不能对端口及网络协议进行配置。该模式下，最常用的操作包括管理系统时钟、进行错误检测、查看和保存配置文件清除闪存、处理并完成路由器的冷启动等操作。
进入特权模式的提示符是：
Router > enable
Password:
Router #

全局配置模式：router(config)#

在特权模式下，输入“config terminal”命令后回车，即可以进入全局配置模式。在该模式下，有功能强大的单行命令，用户可以配置路由器的主机名、TFTP 服务器、超级用户口令、静态路由、访问控制列表、P 记账和多点广播等。在全局配置模式下，可以配置子模式、接口配子模式等其他配置模式。

RXBOOT模式：>

在路由器开机60s内，在超级终端下，同时按Ctrl + Break键3~5s可进入此状态，这时路由器不能完成正常的功能，只能进行软件升级和手工引导。当密码丢失时，可以从该模式下恢复，因此该模式是路由器的维护模式。

设置（SETUP）模式

该模式采用对话方式，即一问一答的方式实现对路由器的配置，利用该对话过程可以避免手工输入命令的繁琐，但它只能对路由器进行一些简单的配置，一些特殊的配置还必须通过手工输入的方式完成。
新路由器第一次进行配置时，系统会自动进入设置模式，并询问是否采用该方式进行配置。在任何时候，要进入设置模式，在特权模式下，输入setup即可。

路由器相关配置命令

路由器基本信息的配置

• 路由器的基本信息主要包括配置路由器主机名和超级用户口令。
  ①进入特权用户模式。

Router > enable
Router#

②进入全局配置模式。

Router#configure terminal

③配置主机名。

Router(config)#hostname router-test
router-test( conlig)#

④配置系统时钟。

命令格式：calendar set hh: mm: ss <1-31> MONTH <1993-2035>
router-test# calendar set 21: 07: 00 24 may 2023

⑤配置超级用户口令。

router-test# conigure terminal
router-test(config)#enable secret 111111 (设置超级用户明码密码) router-test(config)#enable password 7111111 (设置超级用户加密密码)
router-test( config)#

常用命令

1. 配置保存
   对路由器进行初始配置或修改配置后，应及时保存配置，否则路由器重启后会丢失配置。此时，可以在特权用户模式下，使用write命令完成保存配置。

router-test>en（进入特权用户模式）
router-test#write memory（保存路由器配置到NVRAM中）

若要删除路由器的全部配置，也可以在特权用户模式下，使用write命令。

router-test #write erase（清除配置文件）

2. 退出
   在路由器中从高一级配置模式退出到低一级配置模式，使用exit命令，也可以使用end命令直接退回到特权用户模式。
   ①从接口配置模式逐级退出到特权用户模式。

router-test(config-if) # exit
router-test(config)# exit
router-test #

②从接口配置模式直接退出到特权用户模式

rouler-test ( config-if) # end
router-test #

3. ping命令
   ping使用echo协议，通过向目标主机发送数据包，根据目标主机的应答情况，来了解路径的可靠性、链路的延迟时间和目的主机是否可以到达，从而判别到目标网络的连通情况。
   ping路由器的命令和ping主机的命令一样，即ping后面加路由器的IP地址

4. traceroute(可简写为trace)。
   trace命令是一个实用的网络诊断工具，它不仅能诊断到目的网络的连通性，还能跟踪到目标网络转发路径上每一级路由器的工作状况、延迟时间(最多30跳，超过则视为不可达）等。如果在过程中有路由器不可达，会反馈出现三个*号，trace命令运行过程中可使用Ctrl+Shift +6退出。该命令可在用户模式或特权模式下使用。

router-test >trace www.baidu.com（也可直接使用IP地址）

5. telnet命令
   在进行网络诊断时，需要经常登录到不同路由器上进行查看，这就需要使用telnet命令。一般路由器可支持5个telnet同时连接。该命令可在用户模式或特权用户模式下使用。

命令格式为：router-test # telnet ip 地址（或主机名）

6. show命令
   show命令同样是网络管理人员经常使用的命令，通过它可以查看到路由器的配置情况接口的工作状态、路由表信息、路由器软硬件版本、路由器资源的利用情况和各种协议工作信息等，这些信息对网络管理人员排查和定位网络故障非常有用。该命令可以在用户模式下或特权用户模式下运行，但不同模式下可以查看的信息不同，在用户模式下可以查看路由器系统的软硬件版本、系统时钟、lash的使用情况等，在特权用户模式下，则能够查看路由器配置、路由表、IP的相关信息以及IP协议的统计信息等。
   ①查看flash存储器信息及存储器中的文件

router-test > show flash

②查看软、硬件版本

router-test > show version

③查看系统时钟

router-test > show clock

④查看路由器配置文件

router-test#show configuration

⑤查看路由器表

router-test#show ip route

⑥查看IP路由器协议信息

router-test#show ip protocols

路由器接口配置

路由器通过提供的各种接口，来连接不同类型的网络，从而实现不同网络间的互联。通过路由器接口配置命令，可以配置接口的描述信息、接口的通信方式和接口带宽、接口的IP地址、给接口封装协议设置接口的MAC地址和最大传输单元、配置HSRP协议的备份路由和配置接口的QoS策略等。因而路由器的接口配置是路由器投入应用的基础配置之一。在进行路由器接口配置前，需要进行详细的网络互联拓扑规划、接口使用规划、接口地址规划等工作。

路由器接口基本配置

1. 配置接口描述信息
   router-test > en
   router-test# configure terminal
   router-test(config)#interface f0/1
   router-test(conig-if) #

2. 配置接口带宽。
   进入接口配置模式，使用bandwidth命令设置接口带宽，带宽单位是 kbit/s。
   router-test( config-if) # bandwidth 100000

3. 配置接口描述信息。
   配置接口描述信息使用description命令
   router-test(config-if) #description link-to-lab

4. 配置接口地址。
   进入接口配置模式，使用ip address命令配置接口的IP地址
   命令格式：ip address <IP地址> <子网掩码>。
   rouler-test( config-if) #ip address 192.168.1.254 255.255.255.0

5. 接口的开启与关闭。
   进入接口配置模式，使用shutdown、no shutdown命令关闭和开启接口。
   router-test( config-if) #shutdown (关闭接口)
   router-test(contig-if) #no shutdown (打开接口)
   router-test( config-if)#

环回接口的配置

出于管理的需要，路由器提供了一种虚拟的环回（loopback）接口，这类接口在路由器上找不到实际物理存在的接口与其对应，也不用于网络互连。它主要用于网络管理，因为这类接口没有实际物理接口，因而不受网络故障的影响，一旦配置后，总处于活动状态，便于网络管理人员进行路由器配置和管理；另外它还可以作为动态路由协议OSPF和BCP的rouler ID，增强路由功能的稳定性和可靠性。
一般在进行路由器配置时，在每台路由器上都配置一个环回接口，由于其总是处于激活状态，不会被关闭（down），因此当路由器上其他接口出现故障时，网络管理员仍然可以通过它进行远程登录，对路由器进行诊断，从而方便管理，具体配置如下。

router-test(config )#interface loopback0（在全局配置模式下，敲入命令，loopback接口号的范围为0 ~2147483647）
router-test(config-il) #ip address 192.18.100. 255.255.255.255（配置接口IP地址和掩码，注意环回接口地址的掩码一般为4个255)
router-test(config-if) #no ip route-cache（禁用route-cache功能）
router-test(config-if) #no ip mroute-cache
router-test(config-if)#

局域网接口配置

路由器上可提供包括FDDI、ATM和Token Ring以及以太网在内的各种局域网接口，其中以太网接口应用最为广泛，因此这里只介绍几种以太网标准的接口配置方法。以太网接口配置的主要任务包括：配置接口的IP地址、接口传输速率、通信(双工)方式、MTU值，以及禁用ARP代理等安全选项配置。

1. 标准以太网接口配置实例。
   标准以太网接口的接口类型为Ethernet，可简写为e。
   router-test(config) # interface Ethernet1
   router-test(config-if) #description To-lab1
   router-test(config-if) #ip address 192.168.1.1 255.255.255.0
   router-test(config-if) #bandwidth 10000
   router-test(config-if) #no shutdown
   ronter-test(config-if) #exit
   rouler-test(config) #exit
   ronter-test #

2. 快速以太网接口配置。
   快速以太网的接口类型为FastEthemet，可简写为f。
   router-test(config) # interface FastEthemet0/1
   router-test(config-if)#description To-lab2
   router-test(config-if)#ip address 192.168.2.1 255. 255. 255.0
   router-test(config-if)#bandwidth 100000
   router-test(config-if)#duplex half （设置工作模式为半双工）
   router-test(config-if)#no ip directed-broadcast
   router-test(config-if)#no ip proxy-arp
   router-test(config-if)#no shutdown
   router-test(config-if) #exit
   router-test(config) #

3. 吉比特以太网接口配置。
   吉比特以太网的接口类型为GigabitEthernet，可简写为g。
   router-test(config)#interface GigabitEthemet0/0
   router-test(config-if)description To-lab3
   router-test(config-if)#ip address 192.168.3.1 255.255.255.0
   router-test(config-if)#bandwidth 1000000
   router-test(config-if)#duplex full
   router-test(config-if)#no ip directed-broadcast
   router-test(config-if)#no ip proxy-arp
   router-test(config-if)#no shutdown
   router-test(config-if)#exit
   router-test(config )#exit
   router-test #

广城网接口配置

1. 异步申行接口配置。
   异步申行接口的接口类型为Asyne，可简写为a。Asyne接口主要用于连接Modem设备为网络用户提供拨号上网服务。如Cieo 2511路由器可以提供16个异步行接口Ethernet接口。Asyne 接口的配置如下;
   router-lent(config)#interface Anynol
   router-test(configif)#ip unnumbered ethernet0
   router-test(config-il)#encapaulation ppp （封装协议为PPP）
   router-test(config-if)#anyne default ip uddress 192, 168. 1.1
   router-test(config-if)#asyne dynimie routing
   router-test(config-if)#asyne mode interactive（配置异步口的PPP工作方式）
   router-test(config-if)#no shutdown
   router-test(config-if)#exit
   router-test(config)#exit
   router-test #

2. 高速同步串行接口配置
   高速同步串行接口的接口类型为Serial，可简写为s。Serial接口主要用于帧中继、DDN专线、卫星、微波等广域网连接。Serial接口需要配置的主要参数有接口带宽、接口协议和接口的IP 地址等。
   router-test(config-if)#description To-lab4
   router-test(config-if) #bandwidth 2048 （配置接口带宽为2M，单位是kbit/s）
   router-test(config-if) #ip address 192.168.4.1 255.255.255.252
   router-test(config-if)#encapsulation ppp （封装HDLC成PPP协议，HDLC为默认值）
   router-test(config-if) #no ip directed-broadcast
   router-test(config-if) #no ip proxy-arp
   router-test(config-if) #no shutdown
   router-test(config-if) #exit
   router-test(config)#exit
   router-test #

3. POS接口的配置。
   POS（Packet over SONET/SDH）是一种利用SONET/SDH提供的高速传输通道直接传送IP数据包的技术，同时它也是一种高速、先进的广域网连接技术。POS使用的链路层协议主要有PPP和HDLC。目前POS可以提供155Mbit/s、622Mbit/s、2.5Gbit/s和10Gbit/s等多种传输率的接口。
   POS接口的配置任务包括：在POS接口模式下设置POS物理端口的类型（sdh或sonet）；在 POS接口模式下设置POS物理端口的协议封装模式（ppp或chdle）；在POS接式下设置POS 物理端口的数据格式中的flag值（0表示SONET帧，2表示sdh帧)；强制POS物理端口数据是否加扰；设置POS物理端口数据的CRC校验位数（16位或32位）等。
   在全局配置模式下，配置操作如下：
   router-test(config)#interface POS0/1
   router-test(config-if)#description To-lab5
   router-test(config-if)#bandwidth 10000000
   router-test(config-if)#ip address 192.168.5.1 255，255.255.252
   rouler-test(conlig-if)#crc16 （可选的crc校验位是16和32）
   router-test(config-if)#pos framing sonet （可选的帧格式是sdh和sonet）
   router-test(config-if)#no ip directed-broadcast
   router-test(config-if)#pos flag s1 s0 0（s1s0=00表示是sonet的数据，s1s0=10(十进制2)表示是sdh帧的数据)
   router-test(config-if)#no shutdown
   router-test(config-if)#exit
   router-test(config)#exit
   router-test #