论路由器的工作原理及应用_路由器及其工作原理
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论路由器的工作原理及应用
自从20世纪90年代以来，网络技术得到了空前快速的发展，同时网络也使得世界越来越紧密地联系在一起。作为架构局域网，城域网，甚至Internet的基础，路由器、交换机等网络设备的使用也越来越广泛，随之，对掌握路由、交换知识的人才的需求也呈上升趋势，要求学习这方面网络知识的人也越来越多。
计算机互联网络是网络连接设备和传输介质将处于不同地理位置的，功能独特的计算机系统互连起来，通过功能完善的网络软件，实现位于不同地理位置的资源有效共享和信息传递的系统。那么路由器就在网络中起到了一个非常重要的作用。路由器的结构简介
路由器一般由以下几种芯片：
1、RAM
2、ROM3、FLASH4、NVRAM5、Interfaces
路由器的启动过程
设备启动时首先进行加电自检（POST），只有当设备的各个硬件都没有问题的时候，设备才能正常进入启动顺序中的下面步骤。
当设备的加电自检完成，硬件没有发现故障的时候，设备会查找配置注册码，依据其中的配置寻找IOS。一般的，IOS保存在设备的Flash芯片里。
找到IOS之后，设备将IOS提取到内存运行。然后设备会到NVRAM芯片中寻找启动配置。如果找到启动配置，则将其提取到内存运行，设备启动完毕；如果找不到启动配置，设备将提示用户是否进入Setup模式进行配置，同时设备启动完成。
路由器的工作原理
路由器是工作在IOS的第三层上，它是基于IP的基础上进行工作的。假如有两台不在同一网段中的主机想要通信，该怎么办呢？那么我们的路由器就发挥出它强大的功能了。首先，在主机1的应用层上向主机2发出一个数据流，该数据流在主机1的传输层上被分成了数据段，然后这些数据段从传输层向下进入网络层，准备在这里封装成为数据包。这个数据包就是为数据段加上IP包头，而IP包头中主要的一部分就是源IP和目的IP地址。这个IP地址是逻辑地址，能够表示设备在网络中的逻辑位置，路由器就是通过检查IP包头的源IP地址和目的IP地址，从而知道这个包从哪里来，到那里去。在数据包封装完成后，主机1将数据包向下发送到数据链路层上进行帧的封装，在这一层里要为数据包封装帧头部和尾部的校验码。帧头部主要就是源MAC地址和目的MAC地址，我们知道MAC地址也叫物理地址，它是表示网络设备物理存在的地址，数据包的传输归根结底就是依赖于MAC地址的。那么这两个主机由于不在同一网段，他们之间就要必须经过路由器。当主机1发送数据包时发现不在当前网段，就会将数据包发送到默认网关，由默认网关把这个数据包由路由发送到目的IP网段。
假如默认网关不知道的情况下，主机1可以通过ARP地址解析得到自己的默认网关的MAC地址，并将它缓存起来以备使用。
当数据帧到达路由器的接口之后，首先被存放在接口的缓存里进行校验以确定数据帧在传输过程中有没有损坏，然后路由器会把数据帧的二层封装拆掉，取出其中的数据包，之后，主机1所封装的帧头部的使命就完成了，然后就被丢弃。
路由器将数据包中的包头送往路由处理器，路由处理器读取其中的目的IP地址，然后在自己的路由表里查找是否存在它所在网段的路由。
在路由器的路由表中记载了所知道的所有的网段路由，路由器之所以能够把数据包传递到目的地就是依靠路由表来实现的。只有数据包想要去的目的网段存在于路由器的路由表中，这个数据包才能够被发送到目的地去。
如果路由表中没有查找到相关的路由信息，路由器就会丢弃这个数据包，并向它的源设备——也就是主机1发送“destination network unavaiable”的ICMP的信息，告知这台设备——目的网络不可达。
假如路由器的路由表中有目的网络的路由信息，路由处理器根据路由表里的信息，对数据包重新进行帧封装，由于这次的数据包是由路由器的另外一个接口发送出去的，那么这里的源MAC地址就是这个接口的MAC地址，目的MAC地址就是主机2的MAC地址，当然主机2的MAC地址是由路由器用ARP协议解析得来存放在缓存里的。如果ARP缓存里没有主机2的MAC地址，路由器就会发出ARP解析广播来得到它。
当数据帧到达主机2后，主机2首先对帧封装的目的MAC地址与自己的MAC地址进行查验，看看是否与自己的MAC地址是否一样。当发现不一致时，主机2就会把该帧丢弃。当主机2检查无误后，主机2会检查帧尾的校验码，看看数据是由有损坏。如果数据是完整的之后，主机2会拆掉帧的封装，把里面的数据包拿出来，向上传送给网络层处理。网络层核对目的IP地址无误后会拆掉IP包头，将数据段向上传送给传输层处理，到此，数据包的路由过程就结束了。
路由器和二层交换机的区别
上面讲解了路由器的工作原理，下面来讲一下交换机的工作原理以对于路由器进行比较。路由器的使用使用数据包，而一般的二层交换机使用二层交换转发数据帧。
二层交换机是工作在二层的设备，所以他们是根据查询MAC地址来实现互相通信的设备。它是在一个接口上收到数据帧并且从另一个接口上将数据帧发送出去的过程。
而路由器是工作在三层的设备，他们的不同在于：用来确定数据帧将被发送到哪个接口的信息类型不同。
二层交换是基于MAC地址的，而路由器是基于网络层地址的。
二层交换机通过读取封装在数据帧里头的目的MAC地址，了解该数据帧所要去的物理位置，然后通过和MAC表里的条目对比，找到该数据帧所要被发送出去的端口或接口，将它转发。如果该目的MAC地址在MAC地址表里没有记录，则向除了接收到数据帧的端口以外的交换机的所有其他端口发送数据帧。这种交换机向所有端口发送相同数据帧的动作叫做“洪泛” 而路由器是通过读取封装在数据包头部的目的IP地址，了解该数据包所要去的逻辑位置，然后通过和路由表里面的条目进行比对，找到该数据包所要被发送出去的接口，并将它转发。如果这个数据包的目的IP地址在路由表里面没有，那么路由器则会丢弃该数据包。
路由器的基础命令和步骤
一般来说，可以用5种方式来进行路由器设置：
1、Console口接终端或运行终端仿真软件的计算机
2、AUX口接MODEM，通过电话线与远方的终端或运行终端仿真软件的计算机相连
3、通过Ethernet上的TFTP服务器
4、通过Ethernet上的TELNET程序
5、通过Ethernet上的SNMP网管工作站
命令状态
1.router>
路由器处于用户命令状态，这时用户可以看路由器的连接状态，访问其它网络和主机，但不能看到和设置路由器的设置内容。
2.router#
路由器处于特权命令状态，这时不但可以执行所有的用户命令，还可以看到和设置路由器的设置内容。
3.router(config)#
路由器处于全局设置状态，这时可以设置路由器的全局参数。
4.router(config-if)#;router(config-line)#;router(config-router)#„„
路由器处于局部设置状态，这时可以设置路由器某个局部的参数。
5.只有路由器处于RXBOOT状态，在开机后60秒内按ctrl-break可进入此状态，这时路由器不能完成正常的功能，只能进行软件升级和手工引导。
6.设置对话状态这是一台新路由器开机时自动进入的状态，在特权命令状态使用SETUP命令也可进入此状态。这时可通过对话方式设置路由器。
设置对话过程
利用设置对话过程可以避免手工输入命令的烦琐，但它还不能完全代替手工设置，一些特殊的设置还必须通过手工输入的方式完成。进入设置对话过程后，路由器首先会显示一些提示信息：
---SystemConfigurationDialog---
Atanypointyoumayenteraquestionmark'?'forhelp.Usectrlctoabortconfigurationdialogatanyprompt.Defaultsettingsareinsquarebrackets'[]'.Status Protocol
Ethernet0 unaigned NO unset up up
Serial0 unaigned NO unset up up
„„ „„ „ „„ „ „
1.设置路由器名：
Enterhostname[Router]:
2.设置进入特权状态的密文（secret），此密文在设置以后不会以明文方式显示：Theenablesecretisaone-waycryptographicsecretusedinsteadoftheenablepawordwhenitexists.--Enterenablesecret:cisco
3.设置进入特权状态的密码(paword)，此密码只在没有密文时起作用，并且在设置以后会以明文方式显示：Theenablepawordisusedwhenthereisnoenablesecretandwhenusingoldersoftwareandsomebootimages.--Enterenablepaword:pa 4.设置虚拟终端访问叶的密码：--Entervirtualterminalpaword:cisco
5.询问是否要设置路由器支持的各种网络协议：
--ConfigureSNMPNetworkManagement?[yes]:
--ConfigureDECnet?[no]:--ConfigureAppleTalk?[no]:
--ConfigureIPX?[no]:--ConfigureIP?[yes]:
--ConfigureIGRProuting?[yes]:--ConfigureRIProuting?[no]:
两个校区之间通过路由实现互相通信
假如北校区有两台主机，南校区有两台主机，他们之间不在同一网段，而且想要互相通信，我们应该怎么办呢？
我们先将北校区的PC1的IP地址设置为192.168.1.10 255.255.255.0和PC0的IP地址设置为192.168.1.20 255.255.255.0。
然后将南校区的PC2的IP地址设置为192.168.2.10
255.255.255.0和PC3的IP地址设置为192.168.2.20
255.255.255.0。
然后将北校区的网关地址设置为192.168.1.1
南校区的网关地址设置为192.168.2.1 下面我们来设置路由器的接口（网关地址），北校区的接口的网关地址设置为192.168.1.1。南校区的接口的网关地址设置为192.168.2.1。接下来我们来设置路由器的配置：
Router> Router>en Router#conf Router#configure ter Router#configure terminal
Enter configuration commands, one per line.End with CNTL/Z.Router(config)#in Router(config)#interface fa0/0 Router(config-if)#no s Router(config-if)#no shu Router(config-if)#no shutdown Router(config-if)#exit Router(config)#inte fa0/0 Router(config-if)#ip addr 192.168.1.1 255.255.255.0 Router(config-if)#exit Router(config)#int fa0/1 Router(config-if)#ip addr 192.168.2.1 255.255.255.0 Router(config-if)#no shu Router(config-if)#exit Router(config)#ip route 192.168.1.0 255.255.255.0 192.168.2.0 Router(config)#exit 这样就可以使两个校区进行通信了。
