网络工程设计与实践(第二版)第3章路由器设置与互连课件.ppt
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1、第3章 路由器设置与互连 第3章 路由器设置与互连 3.1 基本原理基本原理 3.2 WAN协议协议 3.3 路由器的互连路由器的互连 3.4 路由器的配置方式路由器的配置方式 3.5 路由器的设置路由器的设置 第3章 路由器设置与互连 3.1 基基 本本 原原 理理路由器是一种典型的网络层设备。它在两个局域网之间按帧传输数据,转发帧时改变帧中的地址。在OSI/RM中被称为中介系统,可以完成网络层中继或第三层中继的任务。路由器原理示意图如图3.1所示。第3章 路由器设置与互连 图3.1 路由器原理示意图第3章 路由器设置与互连 3.1.1 路由器的基本组成路由器的基本组成1.外观与接口外观与接
2、口典型的路由器的外观如图3.2所示,其面板上有若干接口。图3.2 路由器的外观第3章 路由器设置与互连 路由器接口提供了路由器与特定类型的网络介质之间的物理连接。根据接口的配置情况,路由器可分为固定式路由器和模块化路由器两大类。每种固定式路由器采用不同的接口组合,这些接口不能升级,也不能进行局部变动。模块化路由器上有若干插槽,可插不同的接口卡,可根据实际需要灵活地进行升级或变动。固定式路由器上通常有下述全部或部分接口。低端产品的接口数较高端产品的接口数一般要少一些。第3章 路由器设置与互连(1)局域网接口:包括以太网口、令牌环网口和光纤分布式数据接口(FDDI,Fiber Distribute
3、d Data Interface)等,用于连接局域网。以太网口的数据传输速率通常为10 Mb/s或10/100 Mb/s自适应,千兆位光纤接入网络中使用的核心路由器,其Ethernet接口的速率为1 Gb/s。许多路由器的以太网的接口个数通常为12个。(2)广域网接口:在同步串行连接时,要求使用时钟设备来提供收发之间传输的精确时钟;异步连接时,使用起始位来保证数据被目的接口完整准确地接收。第3章 路由器设置与互连(3)同/异步串口:使用不同的接口标准,在不同的工作方式下,具有不同的数据传输速率。在同步模式下,如果使用V.35接口标准,路由器可作为DTE(Data Termination Equ
4、ipment)设备,最大速率为4.096 Mb/s;在异步模式下,如果使用V.24接口,其最大速率为114.2 kb/s。(4)ISDN的BRI口与CE1/PRI口:BRI(2B+D)数据传输速率为264 kb/s+16 kb/s,CE1/PRI口可配置成支持ISDN PRI(30B+D)或分时隙E1,其最大数据传输速率为2.048 Mb/s。(5)备份口或辅助口(AUX口):通过MODEM连接广域网,用作专线连接的备份或实现对路由器的远程管理。在异步模式下,其最大数据传输速率为114.2 kb/s。第3章 路由器设置与互连(6)配置口:使用Console线缆通过该接口对路由器进行本地配置,或
5、使用MODEM,通过电话线对路由器进行远程配置。工作在异步模式下,数据传输速率为9600 b/s。高端路由器通常做成插槽/模块的结构,这样扩展更灵活,方便用户使用。第3章 路由器设置与互连 2.构成构成路由器内部由以下部件组成:(1)CPU:路由器的中央处理器。(2)RAM/DRAM:路由器的主存储器,存储当前配置文件(Running-Config)、路由表、ARP缓存、数据报文等。(3)NVRAM(非易失性RAM):存储启动配置文件(Startup-Config)等。(4)FlashROM(快闪存储器):存储系统软件映像(路由器当前运行的操作系统),启动配置文件等,是可擦可编程的ROM。第3
6、章 路由器设置与互连(5)ROM:存储开机诊断程序、引导程序和操作系统软件的备份。(6)Shared Packet Memory(共享式内存):存储缓冲的数据包。(7)接口电路:路由器的各种接口的内部电路。第3章 路由器设置与互连 3.操作系统操作系统路由器是一种专用的计算机,正如计算机必须有操作系统才能使用一样,路由器也必须有操作系统,例如Cisco公司的路由器(和交换机)专用的操作系统为Inter-network Operating System,简称IOS。Cisco IOS软件运行于80%以上的Internet骨干网络路由器中。它提供全面的网络服务,实现丰富的网络功能,具体包括:(1)
7、连接多种网络。通过IOS,Cisco路由器可以连接IP、IPX、IBM和AppleTalk等网络。第3章 路由器设置与互连(2)提供安全服务。Cisco IOS安全服务为Internet、Intranet及远程访问网络提供安全解决方案,进而提供端到端的网络安全。(3)提供多种内嵌功能。Cisco IOS技术提供了多媒体、安全性、网络管理、拨号和Internet应用等许多内嵌功能。Cisco IOS采用模块化结构,可移植性及扩展性较好。目前,Cisco IOS软件的定制已经简化为对特性集的要求。一般来说,所有路由器共享相同的特性集。也就是说,对于IOS的大多数配置命令,在整个Cisco系列产品(
8、包括交换机和路由器)中都是共通的。特性集可分为以下三类:(1)基本特性集:硬件平台使用的基本软件特性集。第3章 路由器设置与互连(2)加强特性集:基本特性集再加上与硬件平台相关的一些特性。(3)加密特性集:40 bit或56 bit的数据加密特性集。不同公司的路由器,其操作系统软件有不同的命名,不过都可笼统地称为路由器操作系统、路由器系统软件或路由器网络操作系统。目前,Cisco公司是网络互连领域的领导者,其IOS也成为许多公司开发路由器系统软件的学习、模仿对象。本章依据Cisco IOS的基本特性集,对BDCOM的2620系列路由器作一简单介绍。第3章 路由器设置与互连 3.1.2 路由器的
9、基本功能路由器的基本功能路由器的基本功能是把数据报(Packets,IP报文)正确、高效地传送到目标网络,具体包括:(1)IP数据报的转发,包括数据报传送的路径选择和传送数据报。(2)与其他路由器交换路由信息,维护路由表。(3)子网隔离,抑制广播风暴。(4)IP数据报的差错处理及简单的拥塞控制。(5)实现对IP数据报的过滤和记帐等。第3章 路由器设置与互连 3.1.3 路由器的分类路由器的分类路由器按性能和作用可以简单分为核心级路由器、分布级路由器和接入级(访问级)路由器。(1)核心级路由器。在主干网上,路由器的主要作用是路由选择。在主干网的路由器上,必须有能到达所有下层网络的路径。这就需要维
10、护庞大的路由表,而且对连接状态的变化要尽可能迅速作出反应。路由器的故障将会导致信息传输的严重问题。这类路由器被称为核心级路由器。(2)分布级路由器。在地区网中,路由器的主要作用是网络连接和路由选择,即连接下层各个基层网络单位(如园区网),同时负责下层网络之间的数据转发。本层的路由器称为分布级路由器,一般用作小型LAN和远程站点的中央连接点。第3章 路由器设置与互连(3)接入级(访问级)路由器。在园区网内部,路由器的主要作用是分隔子网。早期的互联网基层单位是局域网(LAN),其中所有主机处于同一个逻辑网络中。随着网络规模的不断扩大,局域网逐步演变成和高速主干路由器连接的多个子网所组成的园区网。在
11、园区网中,各个子网在逻辑上独立,而路由器就是惟一能够分隔和连接它们的设备,它负责子网间的报文转发和广播隔离。该层级的路由器称为接入级(或访问级)路由器。第3章 路由器设置与互连 3.1.4 路由器的接口信息及其配置环境的搭建路由器的接口信息及其配置环境的搭建本节将以BDCOM系列路由器为例来讨论路由器的接口编号方式。路由器接口分为物理接口与逻辑接口。路由器的物理接口见3.1.1节内容。固定式路由器的接口由连接类型和编号进行标识。例如,BDCOM 2000系列路由器上第一个Ethernet接口标识为Ethernet0,简称E0;第二个Ethernet接口的编号为Ethernet1,简称E1,依次
12、类推。串口也以相同的方式编号,如第一个高速同步串口的编号由0开始,标识为Serial0,简称S0。第3章 路由器设置与互连 模块化路由器的各种接口通常由接口类型加上插槽号和单元号进行标识。以BDCOM 2620路由器为例,每个独立的物理接口由一个插槽号和单元号进行标识。该系列路由器是模块化路由器,其上配置有一个以太网LAN接口,两至三个WAN接口卡插槽。BDCOM 2620模块化路由器标配端口由三个部分组成:一个快速以太网口,一个Console口,一个AUX口。详细说明如表3.1所示。表表3.1 标配端口特性标配端口特性第3章 路由器设置与互连 路由器物理端口的编号按照/的形式标识,类型与名称
13、的对照如表3.2所示。表表3.2 端口类型与名称对照表端口类型与名称对照表第3章 路由器设置与互连 slot的值针对WIC/VIC扩展槽进行固定编号,横向从右至左,纵向从下至上。标配模块固定为slot0,其他不论是WIC扩展槽还是VIC扩展槽都依照上述次序从1开始编号。port的值一律从右至左依次从0开始编号。如果只存在一个端口,port号为0。此外,还有三个接口卡插槽、一个电源插孔、一个电源开关、一个接地柱以及通风孔、条形通风孔(有助于形成对流气流,构成良好的路由器散热环境)。路由器前、后面板示意图见图3.3,详细说明见表3.3。网络模块和WAN接口卡的接口标识由接口类型、插槽号加上斜杠“/
14、”以及单元编号组成。例如:Ethernet0/0,即表示第一个Ethernet模块上的第一个接口。第3章 路由器设置与互连 图3.3 路由器前、后面板示意图第3章 路由器设置与互连 表表3.3 路由器部件说明表路由器部件说明表第3章 路由器设置与互连 第3章 路由器设置与互连 3.2 WAN协议协议3.2.1 X.25X.25在20世纪70年代中期成为一个WAN通信标准。X.25是一个可靠的标准,它提供一个WAN上的全双工通信。实际的X.25协议包含三个通信层,并且规定DTE和DCE之间的通信。第一层定义了X.25的物理接口和通信,第二层采用LAPB协议建立及拆卸虚拟连接,第三层保证通信是可靠
15、的,并保证通信通过多路复用能够以一种井然有序的方式进行。X.25的优点是可靠,且能够将不使用的带宽释放出来,使通信设备可用的资源达到最大。它也与早期速度为10 Mb/s或更慢的LAN兼容。X.25的缺点是速率低。第3章 路由器设置与互连 3.2.2 SLIP串行线路互联网协议(SLIP,Serial Line Internet Protocol)最初用于Unix环境中,适用于计算机、服务器以及使用TCP/IP的主机之间的点到点通信。例如,一个用户希望家里的一台远程计算机能够与办公室中的LAN上的一台Unix计算机相互通信,此时就可以使用SLIP。该用户可以采用一个拨号电话线连接到Unix计算机
16、上,然后使用SLIP内部的TCP/IP传输包。第3章 路由器设置与互连 SLIP作为宿主WAN协议,协调电话线和调制解调器上的连接会话。一旦该协议(以及它的数据有效载荷)到达了目的地,SLIP的头和尾会被删除,只留下TCP/IP。SLIP是一个比较陈旧的远程通信协议,比PPP的开销要大。压缩串行线路互联网协议(CSLIP)是一个最新开发的SLIP的扩展,它将在远程链路上发送的每一个包的头信息进行压缩。CSLIP减少了头信息的大小,降低了一个SLIP连接的开销,从而提高了通信的速度。但是,在接收端必须将头信息解压缩。第3章 路由器设置与互连 SLIP和CSLIP的缺陷在于不支持网络连接确认,这样
17、就不能防止他人中途截取通信内容。它们也不支持在同一时间内在多个OSI层上自动建立网络连接,而这样连接也较慢。SLIP和CSLIP的另外一个缺点是,它们进行的是异步通信,它们也不能够创建只通过互联网的连接。因为SLIP和CSLIP协议不提供身份验证,所以许多拨号服务都不支持它们。第3章 路由器设置与互连 3.2.3 PPP在远程通信方面,点到点协议(PPP)比SLIP和CSLIP更常用,因为它的开销更低,能力更强。PPP支持的网络协议比SLIP多,包括IPX/SPX、NetBEUI以及TCP/IP。它可以一次在OSI模型的多个层上自动建立连接,并且支持连接的身份验证。更新的点到点隧道协议(PPT
18、P)对PPP进行了进一步的补充,使得它能够通过互联网与网络、企业内部网以及外部网进行远程通信。在Windows 95或Windows 98上使用PPP,能使家里的计算机和调制解调器连接到互联网上。网络管理员可以使用PPTP通过互联网访问远程主机的管理工具,来管理Windows NT服务器。第3章 路由器设置与互连 PPP和PPTP都支持同步和异步通信,可以通过调制解调器、拨号电话线路、租赁线路、ISDN以及X.25进行连接。当使用PPP或PPTP时,系统能够完成口令验证以及数据加密的功能,而在SLIP或CSLIP中是没有这些功能的。例如,PPP和PPTP支持口令验证协议(PAP),此协议用于验
19、证访问WAN上的一个服务器其输入的口令是否正确。SLIP与PPP的比较见表3.4。第3章 路由器设置与互连 表表3.4 SLIP和和PPP的比较的比较第3章 路由器设置与互连 3.2.4 帧中继帧中继帧中继协议位于物理层和数据链路层之上。帧中继可以容纳IP、IPX、AppleTalk、PPP以及SLIP通信。其优点是能够提供高速通信,但由于其默认连接的LAN协议会进行差错检验,因此该协议所进行的差错检验很少。第3章 路由器设置与互连 3.3 路由器的互连路由器的互连3.3.1 路由器系统特性参数路由器系统特性参数BDCOM 2620模块化路由器(BDCOM 2620、BDCOM 2620-DC
20、)系统特性参数如表3.5所示。第3章 路由器设置与互连 表表3.5 路由器系统特性参数表路由器系统特性参数表第3章 路由器设置与互连 3.3.2 路由器安装要求路由器安装要求1.场所环境要求场所环境要求路由器可以安装在桌面或机架上。机箱放置、机架的布置、房间的布线对系统正常的操作相当重要。设备距离太近、通风不好、难以接近控制板等,将造成维护困难,从而引起系统故障和停机。第3章 路由器设置与互连 2.场所配置预防场所配置预防场所配置可为路由器设计合适的操作环境,避免环境造成的系统失效。具体应注意以下几点:(1)确保工作间空气流通,电器设备散热良好。如果没有充足的气流循环,就不能为设备提供良好的冷
21、却。(2)静电放电会导致系统立即或间断失效,应按照静电放电防护程序进行操作,以避免损坏设备。(3)机箱最好放置在冷空气经常吹过机箱的位置。确保机箱封口是密闭的,因为敞开的机箱会破坏机箱内的气流循环、中断气流或使本来要冷却内部发热元器件的冷空气改变流向。第3章 路由器设置与互连 3.机架配置机架配置机架上每一台设备工作时都会发热,因此封闭的机架必须要有散热口和冷却风扇,而且设备不能密集放置,以确保通风良好。机架配置应注意以下几点:(1)在开放的机架上安装机箱时,注意机架的框架不要挡住路由器机箱的通风孔。所以,机箱安装好后要仔细检查机箱的位置,防止上述情况发生。(2)确保为已经安装在机架底部的设备
22、提供有效的通风措施。(3)为分开废气和吸入的空气,同时帮助冷空气在箱内流动,必须合理放置隔板。隔板的最佳位置取决于机架内的气流形式,最佳位置可通过不同的摆放方式测得。第3章 路由器设置与互连 4.电源考虑电源考虑检查电源,确保供电系统接地良好。路由器输入端电源要稳定可靠,必要时应安装电压调节装置。机房的短路保护措施中应保证相线中有一个240 V、10 A的保险丝或断路器。第3章 路由器设置与互连 3.3.3 路由器的安装路由器的安装1.路由器机箱安装路由器机箱安装路由器机箱可放置在桌面,固定到机架上或其他平面上。(1)安装机箱于桌面。BDCOM 2620模块化路由器可以直接放在光滑、平整、安全
23、的桌面上。(2)安装机箱于机架。路由器机箱是通过支架固定在机架上的。支架安装好以后,把路由器装配到机架上,方法如图3.4所示。第3章 路由器设置与互连 图3.4 路由器安装示意图第3章 路由器设置与互连 2.连接监控口连接监控口BDCOM 2620模块化路由器上有一个监控口和一个远程辅助监控口。本节介绍这两个监控口的特性和使用方法。(1)监控口(Console口):Console口速率为1200115 200 b/s,标准RJ-45插头,奇偶校验可选,带流控。使用专用监控线缆将该端口引至终端(如STAR-510G+终端),或者接至PC机串行口,用终端仿真软件(如Windows的超级终端)即可对
24、路由器进行配置、监控等操作。电缆随主机提供。终端串行口通信参数设置为:9600 b/s、8位数据位、1位停止位、无奇偶校验位、无流控位。Console口使用的RJ-45连接器、RJ-45插头与RJ-45插座相对应。BDCOM 2620模块化路由器Console口和电脑连接如图3.5所示。第3章 路由器设置与互连 图3.5 Console口与控制端连接示意图第3章 路由器设置与互连(2)远程辅助监控口(AUX口):AUX口速率为120057 600 b/s,RJ-45接口,奇偶校验可选,有流控。AUX口可直接接入各种异步终端,也支持通过MODEM远程监控、配置。AUX口通信参数可设置为:9600
25、 b/s、8位数据位、1位停止位、无奇偶校验位、硬件流控位。AUX口专用电缆用于连接AUX端口与外部异步终端设备。其一端为RJ-45 8芯插头;另一端为25针插头(DB25)和9针插头(DB9)。RJ-45头插入BDCOM路由器的AUX口插座,DB25和DB9端可根据异步串行口的具体要求二选一使用。第3章 路由器设置与互连 3.连接快速以太网接口连接快速以太网接口10/100 Mb/s自适应以太网端口提供UTP(RJ-45)接口,带ACT、Link、100 Mb/s指示灯。在使用中,可由路由器UTP口经双绞线引至Hub或交换机。(1)10/100 Mb/s自适应以太网端口和Hub的连接如图3.
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