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前言

? ? ?日常生活中，路由器已然成為大家上網(wǎng)的重要的設(shè)備之一，接下來(lái)通過(guò)下面這篇文章來(lái)詳細(xì)了解一下路由器工作！

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一.路由器簡(jiǎn)介

? ? ? ?路由器是一種網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，用于將數(shù)據(jù)包從一個(gè)網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到另一個(gè)網(wǎng)絡(luò)。它連接到多個(gè)計(jì)算機(jī)、智能手機(jī)、平板電腦等設(shè)備，并通過(guò)無(wú)線或有線連接使這些設(shè)備能夠相互通信。路由器通常接收來(lái)自互聯(lián)網(wǎng)或其他網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)包，并根據(jù)其目的地址將其路由到正確的目標(biāo)設(shè)備。此外，路由器還可以提供網(wǎng)絡(luò)安全和其他高級(jí)功能，例如家長(zhǎng)控制、質(zhì)量服務(wù)（QoS）和虛擬專用網(wǎng)絡(luò)（VPN）。

二.路由器轉(zhuǎn)發(fā)原理

路由器轉(zhuǎn)發(fā)原理是指當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備需要相互通信時(shí)，路由器通過(guò)將網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包從源地址轉(zhuǎn)發(fā)到目標(biāo)地址，實(shí)現(xiàn)不同網(wǎng)絡(luò)之間的數(shù)據(jù)傳輸。其具體原理如下：

1. 路由表：路由器中存儲(chǔ)有一個(gè)路由表，其中記錄了所有與該路由器連接的網(wǎng)絡(luò)的信息，包括網(wǎng)絡(luò)地址、子網(wǎng)掩碼、下一跳地址等。
2. 數(shù)據(jù)包傳輸：當(dāng)一個(gè)數(shù)據(jù)包進(jìn)入路由器時(shí)，路由器通過(guò)查找路由表中的信息來(lái)確定該數(shù)據(jù)包的最終目的地，即下一跳地址。
3. ?下一跳地址：路由器將數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)到下一跳地址，這個(gè)地址可以是另一臺(tái)路由器、一臺(tái)計(jì)算機(jī)或者是網(wǎng)絡(luò)上的其他設(shè)備。
4. ?轉(zhuǎn)發(fā)策略：路由器還可以根據(jù)預(yù)設(shè)的轉(zhuǎn)發(fā)策略對(duì)數(shù)據(jù)包進(jìn)行過(guò)濾和處理，例如根據(jù)源地址或目的地址進(jìn)行限制或者優(yōu)先級(jí)排序等。
5. ARP協(xié)議：在轉(zhuǎn)發(fā)過(guò)程中，路由器還需要用ARP協(xié)議獲取到下一跳地址的MAC地址，以便正確地發(fā)送數(shù)據(jù)包。ARP工作原理

總之，路由器轉(zhuǎn)發(fā)原理是通過(guò)路由表、下一跳地址和轉(zhuǎn)發(fā)策略來(lái)實(shí)現(xiàn)不同網(wǎng)絡(luò)之間的數(shù)據(jù)傳輸。

#查看路由表
[r1]display ip routing-table

三.骨干鏈路

?骨干鏈路：路由器和路由器之間的鏈路

路由器默認(rèn)產(chǎn)生直連路由即骨干鏈路，上圖可知PC1網(wǎng)段PC2網(wǎng)段均為直連網(wǎng)段，按照路由器的轉(zhuǎn)發(fā)原理，PC1可以ping通PC2進(jìn)行正常的信息交流

直連路由產(chǎn)生的條件：直連網(wǎng)段的對(duì)應(yīng)接口需要配置IP地址，對(duì)應(yīng)接口需要雙UP?

四.路由分類?

1.動(dòng)態(tài)路由
IGP內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議：企業(yè)內(nèi)部使用、比較容易使用的、原理比較難。rip、ospf、isis、eigrp。
EGP外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議：EGP（淘汰）、BGP、不容易使用，原理難。
2.靜態(tài)路由
網(wǎng)絡(luò)管理員手動(dòng)指定的，網(wǎng)絡(luò)變化不會(huì)跟著變化。

五.靜態(tài)路由

? ? ?在骨干鏈路圖中，PC1可以ping通PC2進(jìn)行正常的信息交流，而在上圖中僅僅添加了一臺(tái)路由器，PC1與PC2就無(wú)法ping通進(jìn)行正常的信息交流，PC1甚至無(wú)法ping通172.168.2.2，為何會(huì)出現(xiàn)這種原因？

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抓包分析原因：

? ? ?R1的路由表中含有直連路由的信息包括172.16.1.0和172.1.2.0，當(dāng)PC1發(fā)送的信息到達(dá)R1之后，R1查看路由表信息發(fā)現(xiàn)含有去往172.2.0網(wǎng)段的信息，就將此數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給R2，上圖抓包可知，R2的0/0/0接口端口確實(shí)有收到源IP=172.16.1.11目標(biāo)IP=172.16.2.2的ICMP報(bào)文，但是沒(méi)有響應(yīng)的報(bào)文，這是由于R2路由表中的直連網(wǎng)段不包含172.16.1.0，因此無(wú)法響應(yīng)，PC1也就無(wú)法ping通172.168.2.2。

? ? ?當(dāng)PC1pingPC2時(shí)，數(shù)據(jù)包來(lái)到R1時(shí)，R1解包發(fā)現(xiàn)源IP為172.168.1.11，目標(biāo)IP為172.168.3.11，R1查看本地路由表之后發(fā)現(xiàn)沒(méi)有去往172.168.3.0網(wǎng)段的信息，R1不知道該數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)到哪里，因此數(shù)據(jù)包到達(dá)R1后不會(huì)被轉(zhuǎn)發(fā)，PC1也就無(wú)法ping通PC2

解決辦法：靜態(tài)路由/動(dòng)態(tài)路由--本片著重講解靜態(tài)路由

? ? ? ? 靜態(tài)路由是一種手動(dòng)配置的路由。它是在路由表中手動(dòng)為每個(gè)目的地指定下一跳路徑。

只需要在R2的路由表中手動(dòng)添加一條去往PC2網(wǎng)段的路由信息，PC1即可正常與PC2轉(zhuǎn)發(fā)信息。

手動(dòng)添加路由信息的命令：

#R1手動(dòng)添加路由表信息 
[r1]ip route-static 172.16.3.0 24 172.16.2.2
#R2手動(dòng)添加路由表信息
[r2]ip route-static 172.16.1.0 24 172.16.2.1

六.靜態(tài)路由拓展配置

一.負(fù)載均衡

? ? ? 當(dāng)數(shù)據(jù)有多條可選路徑前往同一目的網(wǎng)絡(luò)，可以通過(guò)配置相同優(yōu)先級(jí)和開(kāi)銷的靜態(tài)路由來(lái)實(shí)現(xiàn)負(fù)載均衡，使得數(shù)據(jù)的傳輸均衡的分配到多條路徑上，從而可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)分流、減少單條路徑負(fù)載過(guò)重的情況。然而當(dāng)其中某一條路徑失效時(shí)，其他的路徑仍然是可以正常的傳輸數(shù)據(jù)的，同時(shí)也起到了冗余的作用。

Pre：優(yōu)先級(jí)：當(dāng)多路由條目的目標(biāo)網(wǎng)段相同時(shí)，僅加載優(yōu)先級(jí)最高的路由條目到路由表中

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?靜態(tài)路由的默認(rèn)優(yōu)先級(jí)為60，直連路由的默認(rèn)優(yōu)先級(jí)為0

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?優(yōu)先級(jí)的數(shù)值越小，優(yōu)先級(jí)更高

二.環(huán)回接口

? ? ? 環(huán)回接口（Loopback interface）是一種虛擬的接口，可用于本地主機(jī)通信測(cè)試和配置路由器。它是網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中的一個(gè)虛擬接口，可以模擬一個(gè)真實(shí)的物理接口，但實(shí)際上它并不連接任何外部設(shè)備

配置命令：

#創(chuàng)建環(huán)回接口
[r1]interface loopback 0 # 0為環(huán)回接口號(hào)
#指定源IP發(fā)送Ping包
[r1]ping -a 192.168.1.1 192.168.4.1

三.手工匯總

? ? ? 靜態(tài)路由手工匯總是一種網(wǎng)絡(luò)路由策略，通過(guò)手動(dòng)配置網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間的路由，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)和網(wǎng)絡(luò)連接的管理。

? ? ? 當(dāng)路由器可以訪問(wèn)多個(gè)連續(xù)的子網(wǎng)時(shí)，若均通過(guò)相同的下一跳，可以將這些網(wǎng)段進(jìn)行匯總計(jì)算，之后僅需要編輯到達(dá)總網(wǎng)段的靜態(tài)路由即可，可以減少路由條目的數(shù)量，提高轉(zhuǎn)發(fā)效率。

手工匯總的規(guī)則：取相同，去不同

192.168.1.0/24---轉(zhuǎn)化為二進(jìn)制為---192.168.00000001.0/24

192.168.2.0/24---轉(zhuǎn)化為二進(jìn)制為---192.168.00000010.0/24

根據(jù)取相同，去不同原則，上下對(duì)稱化簡(jiǎn)為192.168.000000 00.0/22--192.168.0.0/22

前6位相同保留為網(wǎng)絡(luò)位，后兩位不同變?yōu)?轉(zhuǎn)化為主機(jī)位，子網(wǎng)掩碼由24位變?yōu)?2位

?四.路由黑洞

• 在手工匯總時(shí)，可能會(huì)包含一些網(wǎng)絡(luò)中實(shí)際不存在的網(wǎng)段，造成流量有去無(wú)回的現(xiàn)象，浪費(fèi)了鏈路資源；
• 例如：上述手工匯總出的網(wǎng)段192.168.0.0/22不僅可以通過(guò)上述的1.0和2.0網(wǎng)段手工匯總獲得

? ? ? ? 192.168.0.0/24和192.168.3.0/24同樣可以手工匯總獲得192.168.0.0/22

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當(dāng)一個(gè)訪問(wèn)192.168.3.0/24（黑洞路由）數(shù)據(jù)包來(lái)到R2后， R2查看本地路由表發(fā)現(xiàn)有一條去往

192.168.0.0/22匯總網(wǎng)段的信息，由于3.0/24網(wǎng)段包含在0.0/22網(wǎng)段中，R2會(huì)將數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)給R1

R1收到數(shù)據(jù)包后，基于IP查看路由表，由于R1中不包含3.0/24網(wǎng)段的路由信息，會(huì)將數(shù)據(jù)包丟掉

對(duì)于R2來(lái)說(shuō)發(fā)出的數(shù)據(jù)包有去無(wú)回造成一種黑洞的感覺(jué)，這種現(xiàn)象稱為路由黑洞。

五.缺省路由

? ? ? 缺省路由（Default Route）是指當(dāng)路由器無(wú)法匹配到任何路由表中的目的地址時(shí)，會(huì)將數(shù)據(jù)包發(fā)送到缺省路由所指定的下一跳地址，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)包的轉(zhuǎn)發(fā)。

配置命令：

[r1]ip route-static 0.0.0.0 0 12.0.0.2 #12.0.0.2 為缺省路由下一跳地址

當(dāng)路由黑洞和缺省路由相遇100%出環(huán)

六.空接口路由

? ? 防止黑洞和缺省相遇出現(xiàn)環(huán)路，在黑東路由器上配置一條到達(dá)匯總網(wǎng)段指向空接口的靜態(tài)路由。

空接口路由簡(jiǎn)稱垃圾桶，當(dāng)數(shù)據(jù)包訪問(wèn)黑洞路由時(shí)，路由器會(huì)將數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)給空接口，以此防止路由黑洞和缺省路由相遇。

配置命令：

[r1]ip route-static 192.168.0.0 22 NULL 0

七.浮動(dòng)靜態(tài)路由?

? ? ? 浮動(dòng)靜態(tài)路由是指在網(wǎng)絡(luò)中，設(shè)置多條相同的靜態(tài)路由，并對(duì)其中一條靜態(tài)路由設(shè)置較高的開(kāi)銷值，使得當(dāng)優(yōu)先靜態(tài)路由失效時(shí)，備份的浮動(dòng)靜態(tài)路由能夠替代主要的靜態(tài)路由成為新的路由路徑，保證網(wǎng)絡(luò)的連通性和可靠性。因?yàn)楦?dòng)靜態(tài)路由以靜態(tài)路由的形式出現(xiàn)在路由表中，因此也稱為靜態(tài)備份路由。

配置命令：

#修改靜態(tài)路由的優(yōu)先級(jí)
[r1]ip route-static 192.168.2.0 24 21.0.0.2 preference 70
#過(guò)濾路由表中的靜態(tài)路由
[r1]display ip routing-table protocol static

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思維導(dǎo)圖

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