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1、第9章 实现园区网络通信【单元背景】园区网由多个互不相连子网构成，使用多台三层交换机实现，实现非直连子网之间联通，通过路由技术实现通讯。因为涉及多个不同子网之间互联，因此对于如此复杂的网络，园区网必须充分考虑网络的容量、网络的安全性、冗余性和网络的扩展性。【学习目标】n了解直连路由技术通信原理n使用静态路由实现网络连通n使用RIP路由实现网络连通n学习NAT地址转换技术9.1路由类型传统的交换发生在网络第二层，即数据链路层；而路由则发生在第三层的网络层。一般来说，在路由过程中，数据至少经过一个或多个中间节点，如图9-1所示。网络中的数据包通过路由器转发到目的网络，依据路由表，从一个网络转发到下
2、一个网络中。路由协议 直连路由直连路由 静态路由静态路由 动态路由动态路由典型的路由表产生方式有三种：直连路由和非直连路由。其中：直连路由是三层设备接口配置IP地址激活生成路由；非直连路由是通过人工配置静态路由或通过路由协议学习获得动态路由。9.2直连路由技术1.什么是直连路由什么是直连路由和交换机工作不同的是，路由器在接口配置地址后，激活后生成直连路由，直连路由就是直接和路由器连接的网络信息。一般把这种在路由器接口配置地址生成路由方式称为直连路由，如图9-2所示直连路由场景。9.2直连路由技术2.直连路由信息直连路由信息在图9-2所示的直连网络，每个接口必须独占一个网段，配置表9-1中地址，
3、实现这些网段之间的连接。Red-Giant#configureterminal!进入全局配置模式Red-Giant(config)#Red-Giant(config)#interfacefastethernet1/0!进入路由器F1/0接口模式Red-Giant(config-if)#ipaddress192.168.1.1255.255.255.0!配置接口地址Red-Giant(config-if)#noshutdownRed-Giant(config)#interfacefastethernet1/1!进入路由器F1/1接口模式Red-Giant(config-if)#ipaddress
4、192.168.3.1255.255.255.0!配置接口地址Red-Giant(config-if)#noshutdownRed-Giant(config)#interfaceSerial1/2!进入路由器Serial1/2接口模式Red-Giant(config-if)#ipaddress192.168.2.1255.255.255.0!配置接口地址Red-Giant(config-if)#noshutdownRouter#show ip route！查看路由器设备的路由表信息配置配置直连路由直连路由9.39.3静态路由技术静态路由技术路由器中的路由表共有两种类型：直连路由和非直连路由。1
5、.什么是非直连路由什么是非直连路由路由器接口直连网络之间使用直连路由通信；多台路由器非直连的网络之间，使用非直连路由方式通信。其中：非直连路由有动态路由和静态路由二种通信方式。2.什么是静态路由什么是静态路由静态路由是在路由器中设置的固定的路由表。除非网络管理员干预，否则静态路由不会发生变化。由于静态路由不能对网络的改变作出反应，一般用于网络规模不大、拓扑结构固定的网络中，如图9-3所示静态路由场景。静态路由静态路由静态路由是在路由器中设置的固定的路由表。除非网络管理员干预，否则静态路由不会发生变化。由于静态路由不能对网络的改变作出反映，一般用于网络规模不大、拓扑结构固定的网络中。静态路由优点
6、是简单、高效、可靠。在所有路由中，静态路由优先级最高（管理距离为0或1）。当动态路由与静态路由冲突时，以静态路由为准。l静态路由是指由网络管理员手工配置的路由信息。l静态路由除了具有简单、高效、可靠的优点外，它的另一个好处是网络安全保密性高。172.16.2.2S0172.16.2.1BABS0192.168.10.1202.99.8.1F0F0192.168.10.5202.99.8.3RAC 192.168.10.0 F0C 172.16.2.0 S0RBC 202.99.8.0 F0C 172.16.2.0 S0RA 去往202.99.8.0？手工添加告诉路由器去往202.99.8.0走
7、S0接口这条路S 202.99.8.0 S0 RB 去往192.168.10.0？手工添加告诉路由器去往192.168.10.0走S0接口这条路S 192.168.10.0 S0 静态路由配置命令静态路由配置命令配置静态路由用命令配置静态路由用命令iprouteiprouterouter(config)#iprouterouter(config)#iproute网络编号网络编号子网掩码子网掩码转发路由器转发路由器的的IPIP地址地址/本地接口本地接口 例：例：iproute192.168.10.0255.255.255.0serial0iproute192.168.10.0255.255.25
8、5.0serial0 静态路由描述转发路径的方式有两种静态路由描述转发路径的方式有两种指向本地接口（即从本地某接口发出）指向本地接口（即从本地某接口发出）指向下一跳路由器直连接口的指向下一跳路由器直连接口的IPIP地址（即将数据包交给地址（即将数据包交给X.X.X.XX.X.X.X）静态路由静态路由 静态路由一般配置步骤静态路由一般配置步骤1.1.为路由器每个接口配置为路由器每个接口配置IPIP地址地址2.2.确定本路由器有哪些直连网段的路由信息确定本路由器有哪些直连网段的路由信息3.3.确定网络中有哪些属于本路由器的非直连网段确定网络中有哪些属于本路由器的非直连网段4.4.添加本路由器的非直
9、连网段相关的路由信息添加本路由器的非直连网段相关的路由信息静态路由配置实例静态路由配置实例routerA(config)#ip route 172.16.1.0 255.255.255.0 172.16.2.1或或 routerA(config)#ip route 172.16.1.0 255.255.255.0 serial 0172.16.2.1S0172.16.1.0172.16.2.2网络网络B10.0.0.0AB缺省路由缺省路由 缺省路由一般使用在缺省路由一般使用在stubstub网络中（称末端或存根网络），网络中（称末端或存根网络），stubstub网络是只网络是只有有1 1条出口
10、路径的网络。使用默认路由来发送那些目标网络没有包含在条出口路径的网络。使用默认路由来发送那些目标网络没有包含在路由表中的数据包。路由表中的数据包。缺省路由可以看作是静态路由的一种特殊情况。缺省路由可以看作是静态路由的一种特殊情况。配置缺省路由用如下命令：配置缺省路由用如下命令：router(config)#iproute0.0.0.00.0.0.0router(config)#iproute0.0.0.00.0.0.0转发路由器转发路由器IPIP地址地址/本地接口本地接口 缺省路由缺省路由 172.16.2.1SO172.16.1.0172.16.2.2网络网络B0.0.0.0routerB(
11、config)#ip route 0.0.0.0 0.0.0.0 172.16.2.2routerB(config)#ip route 0.0.0.0 0.0.0.0 172.16.2.2Internet 上上 大约大约99.99%的路由器上都的路由器上都存在一条缺省路由存在一条缺省路由!AB9.49.4动态路由协议动态路由协议 1.1.静态路由的特点静态路由的特点 静态路由适用于简单网络，网络管理员通过手动方式添加静态路由适用于简单网络，网络管理员通过手动方式添加路由，其优点是没有额外路由，其优点是没有额外CPUCPU负担；节约带宽；保障路由负担；节约带宽；保障路由表安全。表安全。但在大型网
12、络中，通常不宜采用静态路由：一方面网络管但在大型网络中，通常不宜采用静态路由：一方面网络管理员难以全面了解整个网络结构；另一方面当网络变化时，理员难以全面了解整个网络结构；另一方面当网络变化时，需要大范围调整，手动修改路由表，工作的难度和复杂程需要大范围调整，手动修改路由表，工作的难度和复杂程度高。因此在大型网络中就需要启用动态路由技术。度高。因此在大型网络中就需要启用动态路由技术。9.49.4动态路由协议动态路由协议 2.2.什么是动态路由什么是动态路由 动态路由是由路由器通过动态路由协议，在路由器之间相动态路由是由路由器通过动态路由协议，在路由器之间相互通信，互相学习，传递路由信息，利用收
13、到的路由信息互通信，互相学习，传递路由信息，利用收到的路由信息更新路由器表过程，如图更新路由器表过程，如图9-69-6所示。所示。9.49.4动态路由协议动态路由协议 3.3.动态路由协议动态路由协议 动态路由协议（动态路由协议（RoutingProtocolRoutingProtocol）用于路由器动态寻找）用于路由器动态寻找网络最佳路径，保证所有路由器拥有相同的路由表，这类网络最佳路径，保证所有路由器拥有相同的路由表，这类协议有协议有OSPFOSPF，RIPRIP等。动态路由协议的主要功能是与其它等。动态路由协议的主要功能是与其它路由器通信，生成、更新和维护路由选择表。路由器通信，生成、更
14、新和维护路由选择表。如果网络发生了变化，路由协议通过定期学习，重新计算如果网络发生了变化，路由协议通过定期学习，重新计算路由，发出新的路由更新信息，引起路由器重新启动路由路由，发出新的路由更新信息，引起路由器重新启动路由算法，更新各自路由表，动态反映网络变化。算法，更新各自路由表，动态反映网络变化。路由信息协议路由信息协议RIPRIP lRIP（RoutingInformationProtocols，路由信息协议）它是由施乐（Xerox）在70年代开发的。是应用较早、使用较普遍的内部网关协议(InteriorGatewayProtocol,简称IGP)，适用于小型同类网络，是典型的距离矢量(d
15、istance-vector)协议lRIP协议假定如果从网络的一个终端到另一个终端的路由跳数超过15个，那么一定牵涉到了循环，因此当一个路径达到16跳，将被认为是达不到。lRIP协议每隔30秒定期向外发送一次更新报文。如果路由器经过180秒没有收到来自某一路由器的路由更新报文，则将所有来自此路由器的路由信息标志为不可达，若在其后240秒内仍未收到更新报文，就将这些路由从路由表中删除。RIP协议的路由学习过程10.1.0.010.2.0.010.3.0.0E0S0S0S1S0E010.3.0.0S0E0S0S01210.1.0.010.2.0.010.4.0.00010.1.0.0E0S0S0S
16、01210.4.0.010.3.0.010.2.0.00010.2.0.0S0S1S1S11110.1.0.010.4.0.010.3.0.000A AB BC C10.4.0.0RIP协议是以跳数来衡量到达目的网络的度量值（metric）RIP路由信息的更新1 1、RIPRIP协议每隔协议每隔3030秒定期向外发送一次更新报文。秒定期向外发送一次更新报文。2 2、如果路由器经过、如果路由器经过180180秒没有收到来自某一路由器的路由更新报秒没有收到来自某一路由器的路由更新报文，则将所有来自此路由器的路由信息标志为不可达。文，则将所有来自此路由器的路由信息标志为不可达。3 3、若在其后、若在
17、其后240240秒内仍未收到更新报文，就将这些路由从路由表秒内仍未收到更新报文，就将这些路由从路由表中删除。中删除。配置RIP协议 1 1、开启、开启RIPRIP路由协议进程路由协议进程Router(Router(configconfig)#routerrip)#routerrip 2 2、申请本路由器参与、申请本路由器参与RIPRIP协议的直连网段信息协议的直连网段信息Router(Router(configconfig-router)#network192.168.1.0-router)#network192.168.1.0 3 3、指定、指定RIPRIP协议的版本协议的版本2(2(默认是
18、默认是version1)version1)Router(Router(configconfig-router)#version2-router)#version2 4 4、在、在RIPv2RIPv2版本中关闭自动汇总版本中关闭自动汇总Router(Router(configconfig-router)#noauto-summary-router)#noauto-summary172.16.2.2172.16.2.1BAB192.168.10.1202.99.8.1F0/1192.168.10.5202.99.8.3RAC 192.168.10.0 F0/1C 172.16.2.0 F0/0RB
19、C 202.99.8.0 F0/1C 172.16.2.0 F0/0RA 去往202.99.8.0？配置RIP动态路由，互相学习，获取其他网络路由信息R 202.99.8.0 F0/0 RB 去往192.168.10.0？配置RIP动态路由，互相学习，获取其他网络路由信息R 192.168.10.0 F0/0 F0/1F0/0F0/0RIP路由协议的版本 RIPv1RIPv1有类路由协议，不支持有类路由协议，不支持VLSMVLSM以广播的形式发送更新报文以广播的形式发送更新报文不支持认证不支持认证 RIPv2RIPv2无类路由协议，支持无类路由协议，支持VLSMVLSM以组播的形式发送更新报文
20、以组播的形式发送更新报文支持明文和支持明文和MD5MD5的认证的认证网络实践网络实践1 1：使用静态路由实现网络连通：使用静态路由实现网络连通【任务场景任务场景】XX学校由2个校区组成，为统一管理共享资源，决定把2个校区网络连为一个整体。希望在不改变另一个校区网络现状情况下，通过静态路由实现两个校园网络连通。如图9-9所示两个校园网络场景，通过静态路由把2个校区网络连为一个整体。【设备清单设备清单】路由器（RSR20，2台）、计算机（=2台）、双绞线（若干根）。【工作过程工作过程】(省略）省略）网络实践网络实践2 2：使用：使用RIPRIP路由实现网络连通路由实现网络连通【任务场景任务场景】X
21、X学校由2个校区组成，为统一管理共享资源，决定把2个校区连接为一个整体。网络中心希望在不改变另一校区网络现状情况下，通过RIP动态路由实现两个校园网络连通。如图9-10所示网络拓扑，通过RIP动态路由把2个校区网络连接为一个整体,实现网络连通。【设备清单设备清单】路由器（RSR20，2台）、计算机（=2台）、双绞线（若干根）。【工作过程工作过程】(省略）省略）9.6 NAT9.6 NAT地址转换技术地址转换技术1.IP私有地址私有地址由于Internet飞速增长，可供使用的地址几乎已耗尽，因此，互联网组织委员会专门在每一类地址中，规划一些私有地址段，应用在不能直接与Internet连通的私有网
22、络中。IP地址中规划的私有地址如下：A类：10.X.X.XB类：172.16.X.X-172.31.X.XC类：192.168.X.XNAT/NAPT带来的好处 解决解决IPv4IPv4地址空间不足的问题；地址空间不足的问题；私有私有IPIP地址网络与公网互联；地址网络与公网互联；10.0.0.0/810.0.0.0/8，172.16.0.0/12172.16.0.0/12，192.168.0.0/16192.168.0.0/16 非注册非注册IPIP地址网络与公网互联；地址网络与公网互联；建网时分配了全局建网时分配了全局IPIP地址但没注册地址但没注册 网络改造中，避免更改地址带来的风险；网
23、络改造中，避免更改地址带来的风险；什么是NAT/NAPT NATNAT将网络地址将网络地址,从一个地址空间从一个地址空间,转换到另外一个地址转换到另外一个地址空间的一个行为。空间的一个行为。NATNAT的类型的类型 NATNAT（NetworkAddressTranslationNetworkAddressTranslation）转换后，一个本地转换后，一个本地IPIP地址对应一个全局地址对应一个全局IPIP地址地址 NAPTNAPT（NetworkAddressPortTranslationNetworkAddressPortTranslation）转换后，多个本地地址对应一个全局转换后，多
24、个本地地址对应一个全局IPIP地址地址NAT/NAPT的术语 内部网络内部网络 InsideInside 外部网络外部网络 OutsideOutside 内部本地地址内部本地地址InsideLocalAddressInsideLocalAddress 内部全局地址内部全局地址InsideGlobalAddressInsideGlobalAddress 外部本地地址外部本地地址OutsideLocalAddressOutsideLocalAddress 外部全局地址外部全局地址OutsideGlobalAddressOutsideGlobalAddress互联网OutsideInside企业内部
25、网外部网NATNAT NATNATNATNAT（网络地址转换），局域网主机访问互联网时，网络出口设（网络地址转换），局域网主机访问互联网时，网络出口设（网络地址转换），局域网主机访问互联网时，网络出口设（网络地址转换），局域网主机访问互联网时，网络出口设备根据特定的规则，将局域网备根据特定的规则，将局域网备根据特定的规则，将局域网备根据特定的规则，将局域网IPIPIPIP地址转换为公网地址转换为公网地址转换为公网地址转换为公网IP,IP,IP,IP,从而实现局域网多从而实现局域网多从而实现局域网多从而实现局域网多台主机利用台主机利用台主机利用台主机利用NATNATNATNAT共享一条线路访问互
26、联网。共享一条线路访问互联网。共享一条线路访问互联网。共享一条线路访问互联网。IP：AInternetInternetInternetInternetIP：BIP：C（公网）（公网）IP：D（公网）（公网）server局域网局域网A A的数据到路由器后，的数据到路由器后，路由器将路由器将A A的的IPIP转换为公网转换为公网IP(C)IP(C)，发送给服务器，发送给服务器服务器返回数据到路由器服务器返回数据到路由器后，路由器将公网后，路由器将公网IP(C)IP(C)转转换为换为A A的的IP,IP,转发给主机转发给主机A ANAT工作原理200.8.7.3/24200.8.7.4/2463.5
27、.8.1192.168.1.5192.168.1.7源源IP:192.168.1.7 目的目的IP:63.5.8.1内部本地地址内部本地地址内部全局地址内部全局地址192.168.1.7192.168.1.7200.8.7.3200.8.7.3192.168.1.5192.168.1.5200.8.7.4200.8.7.4 源源IP:200.8.7.3 目的目的IP:63.5.8.1 源源IP:63.5.8.1 目的目的IP:200.8.7.3 源源IP:63.5.8.1 目的目的IP:192.168.1.7NAPT工作原理200.8.7.3/2463.5.8.1192.168.1.5192.
28、168.1.7源源IP:192.168.1.7:1024 目的目的IP:63.5.8.1:80内部本地地址：端口内部本地地址：端口内部全局地址内部全局地址:端口端口外部全局地址外部全局地址:端口端口192.168.1.7:1024192.168.1.7:1024200.8.7.3:1024200.8.7.3:102463.5.8.163.5.8.1：8080192.168.1.5:1136192.168.1.5:1136200.8.7.3:1136200.8.7.3:113663.5.8.163.5.8.1：8080 源源IP:200.8.7.3:1023 目的目的IP:63.5.8.1:80
29、 源源IP:63.5.8.1:80 目的目的IP:200.8.7.3:1024 源源IP:63.5.8.1:80 目的目的IP:192.168.1.7:1024Web服务服务什么时候使用NAPT 缺乏全局缺乏全局IPIP地址地址 只有一个连接只有一个连接ISPISP的全局的全局IPIP地址地址 内部网要求上网的主机数很多内部网要求上网的主机数很多 提高内网的安全性提高内网的安全性静态NAT1 1、定义内网接口和外网接口、定义内网接口和外网接口Router(config)#interfacefastethernet0Router(config)#interfacefastethernet0Rou
30、ter(config-if)#ipnatoutsideRouter(config-if)#ipnatoutsideRouter(config)#interfacefastethernet1Router(config)#interfacefastethernet1Router(config-if)#ipnatinsideRouter(config-if)#ipnatinside2 2、建立静态的映射关系、建立静态的映射关系Router(config)#ipnatinsidesourcestatic192.168.1.7Router(config)#ipnatinsidesourcestatic1
31、92.168.1.7200.8.7.3200.8.7.3动态NAT配置1 1、定义内网接口和外网接口、定义内网接口和外网接口Router(config-if)#ipnatoutsideRouter(config-if)#ipnatoutsideRouter(config-if)#ipnatinsideRouter(config-if)#ipnatinside2 2、定义内部本地地址范围、定义内部本地地址范围Router(config)#access-list10permit192.168.1.0Router(config)#access-list10permit192.168.1.00.0.0
32、.2550.0.0.2553 3、定义内部全局地址池、定义内部全局地址池Router(config)#ipnatpoolabc200.8.7.3200.8.7.10Router(config)#ipnatpoolabc200.8.7.3200.8.7.10netmask255.255.255.0netmask255.255.255.04 4、建立映射关系、建立映射关系Router(config)#ipnatinsidesourcelist10poolabcRouter(config)#ipnatinsidesourcelist10poolabc静态NAPT1 1、定义内网接口和外网接口、定义内
33、网接口和外网接口Router(config)#interfacefastethernet0Router(config)#interfacefastethernet0Router(config-if)#ipnatoutsideRouter(config-if)#ipnatoutsideRouter(config)#interfacefastethernet1Router(config)#interfacefastethernet1Router(config-if)#ipnatinsideRouter(config-if)#ipnatinside2 2、建立静态的映射关系、建立静态的映射关系Rou
34、ter(config)#ipnatinsidesourcestatictcpRouter(config)#ipnatinsidesourcestatictcp192.168.1.71024200.8.7.31024192.168.1.71024200.8.7.31024Router(config)#ipnatinsidesourcestaticudpRouter(config)#ipnatinsidesourcestaticudp192.168.1.71024200.8.7.31024192.168.1.71024200.8.7.31024动态NAPT配置1 1、定义内网接口和外网接口、定义内
35、网接口和外网接口Router(config-if)#ipnatoutsideRouter(config-if)#ipnatoutsideRouter(config-if)#ipnatinsideRouter(config-if)#ipnatinside2 2、定义内部本地地址范围、定义内部本地地址范围Router(config)#access-list10permit192.168.1.0Router(config)#access-list10permit192.168.1.00.0.0.2550.0.0.2553 3、定义内部全局地址池、定义内部全局地址池Router(config)#ipn
36、atpoolabc200.8.7.3200.8.7.3Router(config)#ipnatpoolabc200.8.7.3200.8.7.3netmask255.255.255.0netmask255.255.255.04 4、建立映射关系、建立映射关系Router(config)#ipnatinsidesourcelist10poolabcRouter(config)#ipnatinsidesourcelist10poolabcoverloadoverloadNAT/NAPT的配置 静态和动态两种静态和动态两种 静态静态1 1、定义、定义insideinside和和outsideouts
37、ide接口接口2 2、建立一对一映射关系、建立一对一映射关系3 3、NATNAT和和NAPTNAPT之间区别在于之间区别在于NAPTNAPT需要指定协议的端口需要指定协议的端口 动态动态1 1、定义、定义insideinside和和outsideoutside接口接口2 2、定义内网本地地址池（利用标准访问列表定义）、定义内网本地地址池（利用标准访问列表定义）3 3、定义内网全局地址池（利用、定义内网全局地址池（利用ipnatpoolipnatpool）4 4、建立内网本地地址池和内网全局地址池的映射关系、建立内网本地地址池和内网全局地址池的映射关系5 5、NATNAT和和NAPTNAPT之间
38、的区别在于之间的区别在于NAPTNAPT在配置命令结尾加在配置命令结尾加overloadoverloadNAT/NAPT的监视和维护命令 显示命令显示命令showipnatstatisticsshowipnatstatistics显示翻译统计显示翻译统计showipnattranslationsverboseshowipnattranslationsverbose显示活动翻译显示活动翻译 清除状态命令清除状态命令clearipnattranslation*clearipnattranslation*从NAT转换表中清除所有动态地址转换项clearipnattranslationinsidecl
39、earipnattranslationinsidelocal-address global-addresslocal-address global-address 清除一个包含指定内部翻译的转换项更多的命令用clearipnat?网络实践3：配置网络地址转换NAPT【任务场景任务场景】锐锋电子商务公司有十几台办公电脑，组建成办公网络如图锐锋电子商务公司有十几台办公电脑，组建成办公网络如图9-139-13所示。所示。其中公司内网的地址范围为其中公司内网的地址范围为172.18.3.0/24172.18.3.0/24，申请一个公网，申请一个公网IPIP地址地址200.24.5.8/24200.24.5.8/24，希望全公司都能通过该公网地址访问互联网。，希望全公司都能通过该公网地址访问互联网。【设备清单设备清单】：路由器（路由器（1 1台）、台）、计算机（计算机（=2=2台）、网线（若干）台）、网线（若干）【工作过程工作过程】（省略）（省略）锐捷网络，锐捷网络，让您的网络尽在掌握让您的网络尽在掌握 !