*(长期更新)软考网络工程师学习笔记——Section 20 路由技术原理

一、路由器的概念

  • 路由器是连接各类局域网和广域网(连接多个网络之间)的硬件设备,起到连通不同的网络、信息传输等功能,它根据IP地址进行寻址,该设备工作在网络层

路由器和网桥的比较,网桥只能连通数据链路层相同或类似的网络,而路由器可以连接任意两种不同的网络。

松散源路由只给出IP数据报必须经过源站指定的路由器,并不给出完全的一条路径,而严格源路由规定IP数据报经过路径上的每一个路由器。

二、路由器的功能

路由器的主要功能是路由处理包转发,通过路由协议学习网络的拓扑结构建立路由表,然后依据路由表决定最佳路径,同时它对不同网络之间的数据包进行存储、分组转发处理。

三、路由器的端口

(一)RJ-45端口

RJ-45端口也称为“水晶头”,它有8个引针接口,用于双绞线两端端口,用于以太网网卡、路由器以太网接口等的DTE(数据终端设备)类型和用于交换机等的DCE(数字通信设备)类型。

(二)Console端口、AUX端口

通过Console线连接Console口至计算机PC的串行口,然后利用终端仿真程序(一般使用Windows自带的“超级终端”)在本地配置路由器,路由器的Console接口多为RJ-45端口,一般常将Console端口与AUX端口放在一起,但它们所适用的配置环境不一样,如下:在这里插入图片描述
AUX端口(异步端口)与Console端口的内部电路不同,其实现的功能不一样,它主要用于远程连接配置,也可用于拔号连接,也可以通过收发器与Modem连接。

(四)WAN/LAN端口

WAN是广域网,LAN是局域网(本地网),前者主要连接外部网络,它是与上级网络的连接口,如以太网、ADSL等;而后者用于连接内部网络,常与内部网络中的交换机、PC等连接,如下:
在这里插入图片描述

(五)E1/T1端口

E1/T1端口用于连接运营商网络,如下是路由器的2端口-非通道化E1/T1 WAN接口:
在这里插入图片描述

(六)光纤端口

光纤端口也称为光口,用于连接光纤,提供千兆速率,如下:
在这里插入图片描述

(七)异步/同步端口

异步/同步端口提供串行异步/同步连接,如下:
在这里插入图片描述

(八)高速同步端口

常用于路由器的广域网(外部网络)连接中,主要适用于帧中继、DDN(数字数据网)、X.25等网络中,由于一般要求端口连接两端的网络实时同步,所以这种要求的端口速率非常高。

四、路由表

(一)静态/动态路由表

路由表是存储在路由器或计算机的信息表,它存储着指向特定网络地址的路径,另外路由表分为静态和动态路由表,动态路由表会随着网络拓扑结构的变化而变化,而静态路由表是一开始由管理员设定好的且不会随着而变化。

路由表
静态路由表
动态路由表

动态路由表是路由器根据网络系统的运行情况而自动调整的路由表。路由器根据路由选择协议提供的功能,自动学习和记忆网络运行情况,在需要时自动计算数据传输的最佳路径。

(二)查看路由表信息

例如,在华为eNSP中一个路由器的CLI中通过display ip routing-table命令查看全局路由表信息(其中栏目代表的信息如下,其中NextHop表示IP包所经过的下一个路由器或地址):
在这里插入图片描述
其中Proto所代表的协议如下:

参数 含义
Direct 直连路由
OSPF OSPF路由
Static 静态路由
EBGP EBGP路由
IBGP IBGP路由
ISIS IS-IS路由
RIP RIP路由

五、边界网关协议(BGP)

(一)边界网关协议的概念

  • BGP是一种距离矢量路由协议,应用在不同自治系统(AS)的路由器之间,它基于TCP,端口为179,通过BGP可以使用户了解具体去向目的网络的通路信息,另外BGP不需要所有路由更新报文中传送完整的路由数据库信息,而是在后续的更新报文中只通告网络拓扑的变化信息。

(二)对等体

在BGP中,两个路由器之间的连接称为对等体连接,其互为对等体,若路由器对等体在同一个自治系统(AS)中,则称为IBGP对等体。

(三)BGP报文分类

BGP报文分为四种:

BGP报文
open报文
keepalive报文
update报文
notification报文

1、open报文:建立邻居(BGP对等体)之间的关系;
2、keepalive报文:保持活动状态,周期性确定邻居关系,路由器通过该报文将正常工作信息告知邻居;
3、update报文:发送新的路由信息,也可以撤销不可到达的路由信息;
4、notification报文:报告检测到的错误,然后BGP连接就会中断。

六、网络地址转换(NAT)

通过带有NAT软件的路由器,即NAT路由器,其实现方法是在内部网中连接到Internet的路由器上安装NAT软件,从而实现网络地址转换,其作用是将IP数据报中的IP地址转换为另一个IP地址,并通过转换端口号的方式达到地址重用,这种方式从而可以减缓IPv4地址空间不足的问题。

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