华为网络工程师认证课程HCNA实验指南:路由器工作原理

跟兔哥学计算机

发布时间:03-3016:48

01前言

在计算机网络中,路由器是必不可少的。其原因有二,第一是路由器具有地址转换NAT功能;第二是路由器具备基本的三层路由功能。尤其是在规模化网络中,比如省级银行网络、省级烟草网络、省级电力网络等等,都离不开路由器的组网。即时在一些园区网,比如高校的园区网、企业办公网等等,也离不开三层网络设备,这种三层设备以交换机居多。

面对大中型规模的网络,网络工程师如何进行路由设计、网络管理员如何进行三层运维,这些都离不开“网络技术”中的路由知识。从本章开始,由我带领大家一起学习路由模块的内容。

2020 HCNA认证考试实验指南

02路由的概念

“路由”这个词语有两种理解,第一种理解是名词,理解为“路由表”,它相当于是计算机网络中指导IP报文从源地到目的地的“地图”;第二种理解是动词,理解为“指导或规范数据转发”,好比是十字路口的指挥交通的“警察”。

无论从哪个角度解读“路由”这个名词,它的本质是路由器严格遵循其自身的“路由表”进行IP报文的转发,这个过程就是“路由”的过程。

03路由表建立的来源

华为路由器中路由表的来源有三种,第一是通过数据链路层自动发现,这种类型的路由就是直连路由;第二是手工配置的路由条目,这种类型的路由就是静态路由;第三是通过动态路由选择协议学习,这种类型的路由就是动态路由。在华为路由器中,通过命令display ip routing-table可以查看路由器中的路由表内容,如下图所示:

通过命令display ip routing-table查看

04路由表中的内容

华为路由器路由表中包含有六个关键字段,分别是目标网络/掩码、协议类型、优先级、开销值、下一跳、出接口。

目标网络/掩码字段:两者结合在一起,表示目的网络,比如上图中的8.0.0.0/8。

协议类型:表明该路由条目的来源,direct表示直连路由、static表示静态路由、rip/ospf等表示动态路由协议中某一种;

优先级:在计算机网络中,从源到目的可能存在多条路径,这多条路径可能是由不同的协议发现的。不同的协议发现的路径具有不同的优先级,当路由器中存在多个不同协议发现的从源到目的的相同路径时,路由器就通告路由优先级进行区别,选择优先级较高的路径放置在路由表中。

开销:表示从源到目标的路径花费。用于同一个协议发现的从源到目标的多条路径的比较。

下一跳:表示路由器通过哪台设备能够到达目标,一般用路由器的某个接口IP地址表示。通过该IP地址,借助ARP协议,路由器能够获得其对应的MAC地址。获得了下一跳的MAC地址后,路由器用其在数据链路层进行封装。

出接口:表示路由器通过自身的哪个端口能够把数据转发到目的地;

05华为路由器路由的过程

其实无论是华为路由器,还是其它品牌的路由:H3C、cisco、锐捷、神州数码等,路由器的路由转发过程都是一样的。

比较经典的就是“网络掩码最长匹配原则”,这是目前通过的路由表的匹配过程。华为路由器接收到IP报文后,首先进行解封装、露出IP报文头部后,进行目标IP地址的发现,然后用目标IP地址与路由表中网络掩码进行“与运算”、与路由表中的“destination”网络地址进行对比。如果匹配,则按照该条目进行IP数据转发;如果不匹配,则继续往下比较。如果存在多个条目匹配,则选择“网络掩码”最长的条目进行转发。具体路由过程如下图所示:

华为路由器路由过程

06寄语

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