第4章路由器工作原理和技术.
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第4章 路由器工作原理和技术
网络系统集成技术 Networks System Integrating
莆田学院现代教育技术中心
2010年7月第3版
第四章 路由器工作原理和技术
2018/11/17
莆田学院现代教育技术中心
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本章主要内容
4.1 路由器的概念 4.2 路由器的分类 4.3 路由器的功能 4.4 路由器工作原理 4.5 路由器性能指标 4.6 路由表及静态路由表 4.7 动态路由协议及动态路由 4.8 Windows环境下常用路由操作命令 4.9 路由器接口的连接 4.10 路由器的配置 4.11 路由汇聚 4.12 路由器产品及技术参数
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8
按性能档次分类
高端路由器
背板交换能力强，一般上百Gbps以上 CISCO12000/7500/7200系列
中端路由器
背板交换能力较强
CISCO4000/3600系列
低端路由器
背板交换能力一般
CISCO3600系列以下
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莆田学院现代教育技术中心 3
2018/11/17
学习重点
路由器的转发过程 路由表的信息来源 静态路由表 动态路由协议
学习难点
动态路由协议
ห้องสมุดไป่ตู้
2018/11/17
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4.1 路由器的概念
工作在OSI参考模型第三层(网络层)的数据 包转发网络设备，用于网络互连的设备。 具有判断网络地址和选择路径的功能 根据收到的数据包中的网络层地址和路由 器内部维护的路由表决定输出端口和下一 跳地址 通过动态维护路由表来反映当前的网络拓 扑,并通过与网络上其他路由器交换路由和 链路信息来维护路由表
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路由的基本概念：路由的工作过程
转发数据包： 拆掉收到的第二层的帧头 不改变第三层的包头，根据包头信息转发数据包 根据目标网络的数据链路层类型重新封装第二层的帧
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4.5 路由器典型性能指标
1. 全双工线速转发能力 重要性能指标。是指以最小帧长(64B)和最小包间隔在路 由器端口上的双向传输。 2. 设备吞吐量 重要性能指标。单位：转发包数量每秒。设备吞吐量通常 小于等于路由器所有端口吞吐量之和。 3. 端口吞吐量 单位：包/秒，端口包转发能力 4. 路由表能力 指路由表内所容纳路由表项数量的极限。核心路由器的重 要指标。与内存、CPU和路由协议计算能力有关。 5. 转发表能力 路由器对数据包的转发主要依据路由表，取决于专用资源， 例如网络处理器芯片等。
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路由器的作用
路由器的核心作用是实现网络互连 分组数据转发 路由（寻径）：路由表建立、刷新、查找 子网间的速率适配 隔离网络，防止网络风暴，制定访问规则 （防火墙），实现网络的逻辑划分。 路由器所连的网络必定属于不同的冲突域和广播 域 异种网络互连
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4.2 路由器的分类
形形色色的路由器
Cisco 837 ADSL Broadband Router
Cisco 12000 Series Routers
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莆田学院现代教育技术中心
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4.4 路由器的工作原理
路由器的核心作用是实现网络互连，路由器的主要工作就 是为经过路由器的每个数据包寻找一条最佳传输路径，并 将该数据包有效地传送到目的站点。选择最佳路径的策略 即路由算法是路由器工作的关键。所以路由器中保存着各 种传输路径的相关数据到路由表，每个路由器中都存有一 个路由表，通过路由算法，为每个路由器生成一个路由表。 路由表为路由器存储了到达网络上任一目的地所需要的一 切必要的信息。路由器根据路由表和数据包中的目的地址， 决定数据包转发的下一个节点。 路由表信息：目的网络或主机地址、掩码、网关(IP)、接 口(IP或物理接口名称)、跳数或度量值、标志
专门优化（如拨号、VPN）
线速路由器
以线路速率高速转发数据（高端路由器）
非线速路由器
转发时有一定间断和延时（中低端路由器）
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4.3 路由器的功能
路由器在网络层互连中应具有如下功能： 地址映射 协议转换 异种网络的互联 在物理上，路由器可以提供多种网络的接口，正是路由 器强大的支持异构网络互连的能力才使其成为因特网中的核 心设备。几乎所有的路由器都可以完成连接不同的网络 网络地址判断、最佳路由选择和数据处理(加密/优先级/过 滤等） 支持复杂的网络拓扑结构 网络互联和路由选择（中间节点路由器） 分隔子网和隔离广播（边界路由器），划分子网和流量控制， 路由器能够过滤网络中的广播信息，从而避免发生网络拥塞， 优化网络环境。
按结构分类
模块化路由器（下图）
通常为中高端路由器
非模块化路由器（右图）
通常为低端路由器
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按网络位置分类
核心层（骨干级）路由器
位于网络中心，要求高速可靠（热备份/双电源/双数据
通路等），用于实现企业级网络的互联。
分发层（企业级）路由器
中大型企业和因特网服务供应商（ISP）或分级系统中
的中级系统
访问层（接入级）路由器
位于网络边缘，应用最广泛，主要用于中小企业和大
型企业分支机构中。目前最常用的接入路由器是宽带 路由器。
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按功能分类
通用路由器 专用路由器
为实现某种特定功能对路由器接口、硬件等做
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4.4 路由器典型性能指标
6. 背板能力 背板能力是设备所有端口能力的总和。 7. 丢包率 是指测试中所丢失数据包数量占所发送数据包的比率。 8. 时延 指信息从源点发出到被目的地收到的时间间隔。 9. 时延抖动 指时延变化。每个分组经过设备（或网络）传送后时延一 样，则没有存在时延抖动。 10.VPN能力 支持VPN的数量。 11.无故障工作时间 一般无法测试，指按照统计方式指出设备无故障故障的时 间。
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本章主要内容
4.1 路由器的概念 4.2 路由器的分类 4.3 路由器的功能 4.4 路由器工作原理 4.5 路由器性能指标 4.6 路由表及静态路由表 4.7 动态路由协议及动态路由 4.8 Windows环境下常用路由操作命令 4.9 路由器接口的连接 4.10 路由器的配置 4.11 路由汇聚 4.12 路由器产品及技术参数
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按性能档次分类
高端路由器
背板交换能力强，一般上百Gbps以上 CISCO12000/7500/7200系列
中端路由器
背板交换能力较强
CISCO4000/3600系列
低端路由器
背板交换能力一般
CISCO3600系列以下
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学习重点
路由器的转发过程 路由表的信息来源 静态路由表 动态路由协议
学习难点
动态路由协议
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4.1 路由器的概念
工作在OSI参考模型第三层(网络层)的数据 包转发网络设备，用于网络互连的设备。 具有判断网络地址和选择路径的功能 根据收到的数据包中的网络层地址和路由 器内部维护的路由表决定输出端口和下一 跳地址 通过动态维护路由表来反映当前的网络拓 扑,并通过与网络上其他路由器交换路由和 链路信息来维护路由表
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路由的基本概念：路由的工作过程
转发数据包： 拆掉收到的第二层的帧头 不改变第三层的包头，根据包头信息转发数据包 根据目标网络的数据链路层类型重新封装第二层的帧
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4.5 路由器典型性能指标
1. 全双工线速转发能力 重要性能指标。是指以最小帧长(64B)和最小包间隔在路 由器端口上的双向传输。 2. 设备吞吐量 重要性能指标。单位：转发包数量每秒。设备吞吐量通常 小于等于路由器所有端口吞吐量之和。 3. 端口吞吐量 单位：包/秒，端口包转发能力 4. 路由表能力 指路由表内所容纳路由表项数量的极限。核心路由器的重 要指标。与内存、CPU和路由协议计算能力有关。 5. 转发表能力 路由器对数据包的转发主要依据路由表，取决于专用资源， 例如网络处理器芯片等。
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路由器的作用
路由器的核心作用是实现网络互连 分组数据转发 路由（寻径）：路由表建立、刷新、查找 子网间的速率适配 隔离网络，防止网络风暴，制定访问规则 （防火墙），实现网络的逻辑划分。 路由器所连的网络必定属于不同的冲突域和广播 域 异种网络互连
2018/11/17 莆田学院现代教育技术中心 5
4.2 路由器的分类
形形色色的路由器
Cisco 837 ADSL Broadband Router
Cisco 12000 Series Routers
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4.4 路由器的工作原理
路由器的核心作用是实现网络互连，路由器的主要工作就 是为经过路由器的每个数据包寻找一条最佳传输路径，并 将该数据包有效地传送到目的站点。选择最佳路径的策略 即路由算法是路由器工作的关键。所以路由器中保存着各 种传输路径的相关数据到路由表，每个路由器中都存有一 个路由表，通过路由算法，为每个路由器生成一个路由表。 路由表为路由器存储了到达网络上任一目的地所需要的一 切必要的信息。路由器根据路由表和数据包中的目的地址， 决定数据包转发的下一个节点。 路由表信息：目的网络或主机地址、掩码、网关(IP)、接 口(IP或物理接口名称)、跳数或度量值、标志
专门优化（如拨号、VPN）
线速路由器
以线路速率高速转发数据（高端路由器）
非线速路由器
转发时有一定间断和延时（中低端路由器）
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4.3 路由器的功能
路由器在网络层互连中应具有如下功能： 地址映射 协议转换 异种网络的互联 在物理上，路由器可以提供多种网络的接口，正是路由 器强大的支持异构网络互连的能力才使其成为因特网中的核 心设备。几乎所有的路由器都可以完成连接不同的网络 网络地址判断、最佳路由选择和数据处理(加密/优先级/过 滤等） 支持复杂的网络拓扑结构 网络互联和路由选择（中间节点路由器） 分隔子网和隔离广播（边界路由器），划分子网和流量控制， 路由器能够过滤网络中的广播信息，从而避免发生网络拥塞， 优化网络环境。
按结构分类
模块化路由器（下图）
通常为中高端路由器
非模块化路由器（右图）
通常为低端路由器
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按网络位置分类
核心层（骨干级）路由器
位于网络中心，要求高速可靠（热备份/双电源/双数据
通路等），用于实现企业级网络的互联。
分发层（企业级）路由器
中大型企业和因特网服务供应商（ISP）或分级系统中
的中级系统
访问层（接入级）路由器
位于网络边缘，应用最广泛，主要用于中小企业和大
型企业分支机构中。目前最常用的接入路由器是宽带 路由器。
莆田学院现代教育技术中心 11
2018/11/17
按功能分类
通用路由器 专用路由器
为实现某种特定功能对路由器接口、硬件等做
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4.4 路由器典型性能指标
6. 背板能力 背板能力是设备所有端口能力的总和。 7. 丢包率 是指测试中所丢失数据包数量占所发送数据包的比率。 8. 时延 指信息从源点发出到被目的地收到的时间间隔。 9. 时延抖动 指时延变化。每个分组经过设备（或网络）传送后时延一 样，则没有存在时延抖动。 10.VPN能力 支持VPN的数量。 11.无故障工作时间 一般无法测试，指按照统计方式指出设备无故障故障的时 间。