工作單元5實現網際互聯在默認情況下，使用二層交換機連接的所有計算機屬于一個廣播域，網絡規模不能太大。雖然通過VLAN技術可以實現廣播域的隔離，但不同VLAN的主機之間并不能進行通信。隨著計算機網絡規模的不斷擴大，在組建網絡時必須實現不同廣播域之間的互聯。而網際互聯必須在OSI參考模型的網絡層，借助IP協議實現。常用的可用于實現網際互聯的設備主要有路由器和三層交換機。本單元的主要目標是理解IP路由的概念，學會查看和閱讀路由表；認識路由器和三層交換機并了解其基本配置方法。本單元主要內容任務5.1查看計算機路由表任務5.2認識和配置路由器任務5.3認識和配置三層交換機任務5.1查看計算機路由表【任務目的】（1）理解路由的基本原理；（2）理解路由表的結構和作用；（3）熟悉在Windows系統中查看和設置計算機路由表的方法；（4）熟悉在Windows系統中測試計算機之間的路由的方法。【工作環境與條件】

（1）安裝Windows操作系統的計算機；（2）能夠接入Internet的網絡環境。5.1.1路由的基本原理當一個網段中的主機發送IP數據包給同一網段的另一臺主機時，它直接把IP數據包送到網絡上，對方就能收到。但當要送給不同網段的主機時，發送方需要選擇一個能夠到達目的網段的路由器，把IP數據包發送給該路由器，由路由器負責完成數據包的轉發。如果沒有找到這樣的路由器，主機就要把IP數據包送給一個被稱為默認網關（defaultgateway）的路由上。默認網關是每臺主機上的一個配置參數，它是與主機連接在同一網段的某路由器接口的IP地址。5.1.1路由的基本原理路由器通常會有多個接口，不同的接口會連接不同的網段。路由器在轉發IP數據包時，會根據IP數據包的目的IP地址的網絡標識部分，選擇合適的轉發接口。同主機一樣，路由器也要判斷該轉發接口所連接的是否是目的網段，如果是，就直接把數據包通過接口送到目的主機，否則，也要選擇下一個路由器來轉發數據包。路由器也有自己的默認網關，用來傳送不知道該由哪個接口轉發的IP數據包。通過這樣不斷的轉發傳送，IP數據包最終將送到目的主機，送不到目的地的IP數據包將被網絡丟棄。5.1.1路由的基本原理在圖5-1所示的網絡中，主機A和主機B連接在相同的網段，它們之間可以直接通信。而如果主機A要與主機C通信的話，那么主機A就必須將IP數據包傳送到最近的路由器或者主機A的默認網關上，然后由路由器將IP數據包轉發給另一臺路由器，直到到達與主機C連接在同一網段的路由器，最后由該路由器將IP數據包交給主機C。5.1.2路由表路由器的主要工作是為經過路由器的每個數據包尋找一條最佳傳輸路徑，并將該數據有效地傳送到目的站點。由此可見，選擇最佳路徑的策略即路由算法是路由器的關鍵所在。為了完成這項工作，在路由器中保存著載有各種傳輸路徑相關數據的路由表（RoutingTable），供路由選擇時使用，表中包含的信息決定了數據轉發的策略。路由表可以是由管理員固定設置好的，也可以由系統動態修改。5.1.2路由表路由表由多個路由表項組成，路由表中的每一項都被看作是一條路由，路由表項可以分為以下幾種類型：網絡路由：提供到IP網絡中特定網段（特定網絡標識）的路由。主機路由：提供到特定IP地址（包括網絡標識和主機標識）的路由，通常用于將自定義路由創建到特定主機以控制或優化網絡通信。默認路由：如果在路由表中沒有找到其他路由，則使用默認路由。5.1.2路由表路由表中的每個路由表項主要由以下信息字段組成：目的地址：目標網段的網絡標識或目的主機的IP地址。網絡掩碼：與目的地址相對應的網絡掩碼。下一跳IP地址：數據包轉發的地址，即數據包應傳送的下一個路由器的IP地址。對于主機或路由器直接連接的網絡，該字段可能是本主機或路由器連接到該網絡的接口地址。轉發接口：將數據包轉發到目的地址時所使用的路由器接口，該字段可以是一個接口號或其他類型的邏輯標識符。5.1.2路由表

IP路由選擇主要完成以下功能： 搜索路由表，尋找能與目的IP地址完全匹配的表項，如果找到，則把IP數據包由該表項指定的接口轉發，發送給指定的下一個路由器或直接連接的網絡接口。搜索路由表，尋找能與目的IP地址網絡標識匹配的表項，如果找到，則把IP數據包由該表項指定的接口轉發，發送給指定的下一個路由器或直接連接的網絡接口。若存在多個表項，則選用網絡掩碼最長的那條路由。按照路由表的默認路由轉發數據。5.1.2路由表5.1.3路由的生成方式1.直連路由直連路由是路由器自動添加的直連網段的路由。由于直連路由反映的是路由器各接口直接連接的網段，因此具有較高的可信度。2.靜態路由靜態路由是由管理員手工配置的路由信息。當網絡的拓撲結構或鏈路的狀態發生變化時，管理員需要手工修改路由表中相關的靜態路由。靜態路由在默認情況下是私有的，不會傳遞給其他的路由器。當然，管理員也可以通過對路由器進行設置使之共享。靜態路由一般適用于比較簡單的網絡環境5.1.3路由的生成方式3.動態路由動態路由是各個路由器之間通過相互連接的網段，利用路由協議動態的相互交換各自的路由信息，然后按照一定的算法優化出來的路由。而且這些路由信息可以在一定時間間隙里不斷更新，以適應不斷變化的網絡，隨時獲得最優的路由效果。例如當網絡拓撲結構發生變化，或網絡某個節點或鏈路發生故障時，與之相鄰的路由器會重新計算路由，并向外發送新的路由更新新息，這些信息會發送至其他的路由器，引發所有路由器重新計算路由，調整其路由表，以適應網絡的變化。動態路由可以大大減輕大型網絡的管理負擔，但其對路由器的性能要求較高，會占用網絡的帶寬，可能產生路由循環，也存在一定的安全隱患。5.1.4路由協議1.RIP

RIP是一種分布式的基于距離矢量的路由選擇協議，是Internet的標準內部網關協議，最大優點是簡單。RIP要求網絡中的每個路由器都要維護從它自己到每個目的網絡的距離記錄。對于距離，RIP有如下定義：路由器到與其直接連接的網絡距離定義為1；路由器到與其非直接連接的網絡距離定義為所經過的路由器數加1。RIP認為好的路由就是距離最短的路由。RIP允許一條路由最多包含15個路由器，即距離最大值為16，由此可見RIP只適合于小型互聯網絡。5.1.4路由協議5.1.4路由協議2.OSPF

OSPF路由協議是一種典型的鏈路狀態路由協議，一般用于一個自治系統內。自治系統是指一組通過統一的路由政策或路由協議互相交換路由信息的網絡。在自治系統內，所有的OSPF路由器都維護一個相同的描述自治系統結構的數據庫，該數據庫中存放的是自治系統相應鏈路的狀態信息，OSPF路由器正是通過這個數據庫計算出其OSPF路由表的。

OSPF將鏈路狀態廣播數據包傳送給在某一區域內的所有路由器，這一點與RIP不同。運行RIP的路由器是將部分或全部的路由表傳遞給與其相鄰的路由器。OSPF的鏈路狀態數據庫能較快地進行更新，使各個路由器能及時更新其路由表，這是OSPF的主要優點。【任務實施】

實訓1查看Windows路由表計算機本身也存在著路由表，根據路由表進行IP數據包的傳輸。在Windows系統中可以使用“routeprint命令查看計算機的路由表。實訓2測試主機之間的路由在Windows系統中可以使用tracert命令測試計算機之間的路由。tracert是路由跟蹤實用程序，可以探測顯示數據包從本地計算機傳遞到目標主機經過了哪些路由器的中轉，以及經過每個路由器所需的時間。如果數據包不能傳遞到目標主機，tracert命令將顯示成功轉發數據包的最后一個路由器。任務5.2認識和配置路由器【任務目的】（1）理解路由器的作用；（2）熟悉路由器的類型和用途；（3）了解路由器的基本配置操作與相關的配置命令。【工作環境與條件】

（1）路由器和交換機（本部分以Cisco系列產品為例，也可選用其他品牌型號的產品或使用CiscoPacketTracer等網絡模擬和建模工具）；（2）Console線纜和相應的適配器；（3）安裝Windows操作系統的計算機；（4）組建網絡所需的其他設備。5.2.1路由器的作用1.網絡的互聯2.路徑選擇3.轉發驗證4.拆包/打包5.網絡隔離6.流量控制5.2.2路由器的分類1.按功能分類路由器從功能上可以分為通用路由器和專用路由器。通用路由器在網絡系統中最為常見，以實現一般的路由和轉發功能為主，通過選配相應的模塊和軟件，也可以實現專用路由器的功能。專用路由器是為了實現某些特定的功能而對其軟件、硬件、接口等作了專門設計。其中較常用的有VPN路由器、訪問路由器、語音網關路由器等。2.按結構分類從結構上，路由器可以分為模塊化和固定配置兩類。模塊化路由器的特點是功能強大、支持的模塊多樣、配置靈活，可以通過配置不同的模塊滿足不同規模的要求，此類產品價格較貴。5.2.2路由器的分類3.按在網絡中所處的位置分類接入路由器：也稱寬帶路由器，是指處于分支機構處的路由器，用于連接家庭或ISP內的小型企業客戶。企業級路由器：處于用戶的網絡中心位置，對外接入公共網絡，對下連接各分支機構。該類路由器能夠提供大量的接口且支持QoS，能有效地支持廣播和組播，支持IP、IPX等多種協議，還支持防火墻、包過濾、VLAN以及大量的管理和安全策略。電信骨干路由器：一般常用于城域網，承擔大吞吐量的網絡服務。骨干路由器必須保證其速度和可靠性，通常都支持熱備份、雙電源、雙數據通路等技術。【任務實施】

在圖5-8所示的網絡中，交換機Switch0和Switch1分別與路由器Router0的F0/0、F0/1快速以太網接口相連，請為該網絡中的設備分配IP地址信息并進行基本配置，實現網絡的連通。【任務實施】

實訓1認識路由器實訓2配置路由器基本信息實訓3配置以太網接口實訓4利用單臂路由實現VLAN互聯任務5.3認識和配置三層交換機【任務目的】（1）理解三層交換機的作用；（2）了解三層交換機的基本配置操作與相關配置命令。【工作環境與條件】

（1）交換機（本部分以Cisco系列產品為例，也可選用其他品牌型號的產品或使用CiscoPacketTracer等網絡模擬和建模工具）；（2）Console線纜和相應的適配器；（3）安裝Windows操作系統的計算機；（4）組建網絡所需的其他設備。5.3.1三層交換機的作用三層交換機的主要作用是加快大型局域網內部的數據交換，其所具有的路由功能也是為這一目的服務的。三層交換機在對第一個數據包進行路由后，將會產生MAC地址與IP地址的映射表，當同樣的數據包再次通過時，將根據該映射表直接進行交換，從而消除了路由器進行路由選擇而造成的網絡延遲，提高了數據包的轉發效率。為了執行三層交換，交換機必須具備三層交換處理器，并運行三層IOS操作系統。交換機的三層交換處理器可以是一個獨立的模塊或功能卡，也可以直接集成到交換機的硬件中。5.3.1三層交換機的作用三層交換機可以實現路由器的部分功能。但是路由器一般是通過微處理器執行數據包交換（軟件實現路由），而三層交換機主要通過硬件執行數據包交換，因此與三層交換機相比，路由器的功能更強大，像NAT、VPN等功能仍無法被三層交換機完全替代。而且三層交換機還不具備同時處理多個協議的能力，不能實現異構網絡的互聯。另外，路由器通常還具有傳輸層網絡管理能力，這也是三層交換機所不具備的。因此三層交換機并不等于路由器，也不可能完全取代路由器。在企業網絡的構建中，通常處于同一網絡中的各網段的互聯，可以使用三層交換機來代替路由器，但若要實現企業網絡與城域網或Internet的互聯，則路由器是不可缺少的。5.3.2三層交換機的分類1.純硬件的三層交換機純硬件的三層交換機采用ASIC芯片，利用硬件方式進行路由表的查找和刷新。這種類型的交換機技術復雜、成本高，但是性能好，帶負載能力強。其基本工作過程為：交換機接收數據后，將