第21章 IP路由原理
无线路由的工作原理
无线路由的工作原理无线路由器的工作原理是通过无线局域网（WLAN）技术将互联网信号传输到连接在同一网络下的多个设备上。
下面将详细介绍无线路由器的工作原理。
1. 无线信号传输：无线路由器通过内置的天线将无线信号发射出去，设备上的电子器件（例如手机、电脑、平板电脑等）可以通过无线网卡接收到这个信号。
路由器将从互联网服务提供商（ISP）处接收到的数据转换为无线信号，然后通过天线发射出去。
2. 网络地址转换（NAT）：当数据通过无线路由器传输时，路由器使用网络地址转换（NAT）技术分配IP地址。
NAT将局域网内设备的私有IP地址映射到公共IP地址上，以便与互联网进行通信。
这使得多个设备可以共享一个公共IP地址，并且在互联网上似乎只有一个IP地址。
3. 数据分组和路由：无线路由器还负责将收到的数据分组并将其路由到目标设备。
数据包括源IP地址、目标IP地址和要传输的数据。
路由器会根据目标IP地址来判断数据是发送到本地设备还是发送到互联网上。
4. 无线加密和安全性：无线路由器通常提供无线加密功能，例如WEP（有线等效隐私）、WPA（Wi-Fi保护访问）或WPA2（Wi-Fi保护访问第二代）等加密协议。
这些协议用于保护无线信号的安全性，以防止未经授权的设备接入网络。
5. 频段选择和信道管理：无线路由器可以在不同的频段（如2.4GHz和5GHz）之间进行切换，以避免干扰和拥堵。
同时，它还可以管理和调整信道，以提供更好的无线连接质量。
总之，无线路由器通过将互联网信号转换为无线信号并使用NAT技术进行路由和地址分配，实现了多个设备之间的互联和无线上网功能。
IP路由概念和工作原理
路由表查找的例子
路由器的路由表中存有三条网络的路由信息，
当目的地址为194.24.17.4的分组到达时应怎样 处理？
S1: 194.24.0.0/21
Packet: Destination IP address: 194.24.17.4
路由器
S2: 194.24.16.0/20
S3: 194.24.8.0/22
链路状态路由选择算法的步骤
1. 找出所有可达的相邻节点及它们的网络地 址；
2. 测定到这些相邻节点的代价； 3. 将以上信息构成链路状态分组（link state
packet）； 4. 向网上所有节点发送链路状态分组； 5. 利用收到的链路状态分组计算到各目的节
点的最短通路。
1. 了解相邻节点
每个路由器启动后，首先在所有与之相 连的点-点线路上发送一个特殊的询问分 组（HELLO分组），线路另一端的路由器 收到后必须发回一个响应来告知它是谁 （其网络地址）。
无类域间路由选择CIDR
地址分配问题：很多B类地址都已分配，且浪费严重；若 剩余的C类地址（数量多，192.0.0.0~223.255.255.255）的 分配方式不当，会对路由表的管理造成严重后果。
CIDR（Classless Interdomain Routing）是用可变长分块（多 个连续的IP地址，具有相同的掩码）的方式分配网络地址。
1：请求 2：响应 版本为1
缺省为全0
AFI (2B) 保留(2B)
IP的地址簇标识符为2
IP地址(4B) 保留(2×4B)
路由表项（≤25）
度量(4B) 1~15
RIP的操作模式
主动模式：路由器即公告自己的距离矢量 信息，也接收邻居的路由信息。
IP技术基本原理
IP技术基本原理IP（Internet Protocol）是一种在计算机网络中进行数据传输的协议，它是因特网的核心协议之一、IP技术主要通过将数据包进行路由和传输，实现不同网络之间的相互连接和通信。
本文将详细介绍IP技术的基本原理。
IP技术是一种面向无连接的协议，它不会维护临时的会话状态，也不会为每一个数据包建立专门的连接。
相反，IP将数据包划分为一系列的数据包发送，每个包都包含发送和接收主机的IP地址以及其他控制信息。
IP协议的核心功能就是将数据包从源主机发送到目标主机。
为了实现这个功能，IP使用了两个重要的协议：IPv4和IPv6IPv4是最早的版本，通过32位的IP地址来唯一标识每一个主机。
IPv4的格式是X.X.X.X，其中每一个X表示一个8位的二进制数，即一个字节。
IPv4的地址空间有限，总共只有2的32次方个地址，远远不够支持当前的互联网。
为了解决地址空间不足的问题，IPv6被提出。
IPv6采用了128位的IP地址，地址空间极大，可以提供足够的地址来支持未来互联网的发展。
IP数据包传输的过程可以简单描述为以下几个步骤：首先，源主机将数据分割成一系列小的IP数据包；然后，每个数据包被赋予一个目标主机的IP地址，并通过网络传输。
在传输过程中，每个数据包可以选择不同的路径，这依赖于路由协议和路由器的选择；最后，数据包到达目标主机后，再根据IP地址将数据包重新组装成原始数据。
IP数据包的传输依赖于路由协议和路由器的支持。
路由协议可以帮助路由器选择传输数据包的最优路径，并且根据网络拓扑和流量情况进行适当的调整。
常见的路由协议有OSPF（开放最短路径优先）、BGP（边界网关协议）等。
在IP数据包传输的过程中，可能会面临一些问题，如数据包丢失、延迟和拥堵等。
IP通过检验和机制来确保数据包的正确传输，对数据包进行校验和计算后再发送，并在目标主机进行校验和比较。
此外，IP还通过重发机制来解决数据包丢失的问题。
ip路由寻址原理
ip路由寻址原理IP routing is the process of forwarding data packets from one network to another network based on their destination IP addresses. IP路由是根据数据包的目标IP地址，将数据包从一个网络转发到另一个网络的过程。
It is a crucial function of the Internet and all other networks that use the Internet Protocol for communication. 这是互联网和所有其他使用互联网协议进行通信的网络的重要功能。
Routing operates at the network layer of the OSI model and uses routing tables to determine the best path for data to travel. 路由操作在OSI模型的网络层运行，并使用路由表来确定数据传输的最佳路径。
IP routing works by using a combination of static and dynamic routing algorithms to determine the most efficient path for data to travel. IP路由通过使用静态和动态路由算法的组合来确定数据传输的最有效路径。
Static routing involves manually configuring the routing table with specific routes, while dynamic routing uses protocols such as OSPF, EIGRP, and BGP to automatically update routing information based on network changes. 静态路由涉及手动配置具有特定路径的路由表，而动态路由使用协议（如OSPF、EIGRP和BGP）根据网络变化自动更新路由信息。
IP 路由基本原理
等价路由 ECMP(续）
3、per flow转发 基于流的转发，一个流基本有五元素来确定（源IP地址、源MAC、目的IP地址、目的MAC、端口）。 如下图，对于访问不同的服务器，流量将在两条路径上负载分担；但是如果其中每个服务的流量大，将导致两条 路径上的负载分担不均匀。 C A RTA 2 2 2 2 RTD 2 2 B WEB SERVE R 2 RTC 2 2 2 2 RTB 2 FTP SERVE R
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第1章 IP路由的基本概念和原理 第2章 IP选路的基本原则和等价路由 第3章 路由协议
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发性能有所提高。
Per flow 1、快速转发，不需要在 CPU中查找路由表，直接 通过接口硬件Fib表项转发， 转发性能高。 2、能够比较的负载分担 1、五元组使用Hash算法，来计算等价的路径，计算复杂，可 能导致某条路径上承载了大量的流量。
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等价路由 ECMP
等价路由ECMP(equal cost multi-path):就是在目的地有多个相同开销的路径，在路由表中同一条路由有两个 不同的下一跳存在。去往该目的地址的报文在这两条路径上分担。
CPU
CPU
交换网
ASIC ASIC
接口 接口
转发路由器
ip基本原理
ip基本原理IP基本原理IP（Internet Protocol）是互联网中最常用的网络协议之一，它负责将数据包从源主机传输到目标主机。
IP基本原理是互联网通信的基础，它采用分组交换的方式，将数据分割成小的数据包，并通过网络传输到目的地。
下面将详细介绍IP的基本原理。
一、IP地址IP地址是IP协议中用于唯一标识网络设备的一串数字。
IPv4使用32位地址，IPv6使用128位地址。
IP地址分为网络地址和主机地址两部分，网络地址用于标识网络，主机地址用于标识网络中的具体设备。
IP地址的分配由互联网号码分配机构负责管理，确保每个设备都拥有一个唯一的IP地址。
二、IP数据包IP协议将数据分割成小的数据包进行传输。
每个数据包中包含了源IP地址、目标IP地址以及其他控制信息。
数据包在传输过程中可能会经过多个网络节点，每个节点根据目标IP地址来决定将数据包传递给下一个节点，直到达到目标主机。
三、IP路由IP路由是指数据包在互联网中传输时，经过多个网络节点的路径选择。
路由器是实现IP路由的关键设备，它根据路由表中的信息来确定数据包的下一个节点，并将数据包传递给相应的节点。
路由表中包含了网络地址和下一跳节点的对应关系。
四、IP协议的可靠性IP协议是一种无连接协议，它不提供数据传输的可靠性保证。
在数据传输过程中，IP协议不会检查数据包是否完整，也不会对数据包进行重发。
这意味着在传输过程中，数据包可能会丢失、损坏或乱序。
为了保证数据传输的可靠性，上层协议通常会使用TCP协议来建立可靠的连接。
五、IP地址的分类为了更好地管理和分配IP地址，IPv4地址被划分为不同的类别：A、B、C、D和E类。
其中A、B和C类地址用于分配给不同规模的网络，D类地址用于多播，E类地址保留未使用。
随着互联网的发展，IPv4地址已经不够用了，因此引入了IPv6地址，它具有更大的地址空间，可以满足互联网的需求。
六、IP地址转换由于IPv4和IPv6是不兼容的，为了实现IPv4到IPv6的过渡，需要进行地址转换。
IP路由原理
RIPv2 Configuration Commands
Router(config)# router rip
Starts the RIP routing process, version 1 by ded that specifies which version of RIP will be sent and received on an individual 在端口上发送V2或 的信息 interface basis 在端口上发送 或V1的信息
Router(config-if)# ip summary-address rip network mask(人工汇总,在端口上做人工汇总; 并且关闭人工汇总)
Creates a static route
core1# config t core1(config)#ip route 10.2.0.0 255.255.0.0 10.1.1.1
Resulting static route entry in the routing table
core1# show ip route <output S omitted>
Router(config-router)# version 2
Defines RIPv2 on the router
Router(config-router)# network network-number
Selects participating attached networks Requires a major classful network number
路由的原理
路由的原理一、什么是路由路由是指在计算机网络中，根据一定的算法和规则选择信息传输的路径，使得数据从源地址传输到目的地址。
二、路由器的作用路由器是计算机网络中的重要设备，它负责将数据包从源主机发送到目的主机。
它具有以下几个主要作用：1. 数据包转发当路由器接收到一个数据包时，它会根据目的地址来选择合适的接口将数据包转发出去。
这个选择过程是通过在路由表中查找匹配的目的地址实现的。
2. 路由表维护路由器会维护一张路由表，用于存储目的地址与下一跳地址之间的映射关系。
这个路由表可以手动配置也可以通过路由协议动态学习得到。
3. 路由选择路由器可以根据一定的算法和策略选择最佳的路径将数据包转发出去。
常用的路由选择算法有最短路径优先（SPF）、距离矢量（DV）等。
4. 分割广播域路由器可以将一个大的网络划分成多个较小的网络，每个网络有独立的广播域。
这样可以提高网络的性能和安全性。
三、路由的原理路由的原理主要涉及以下几个方面：1. IP地址与子网划分在路由器中，IP地址被用于唯一标识网络中的主机或路由器。
IP地址由网络部分和主机部分组成，而子网掩码则用于划分网络部分和主机部分。
子网划分的目的是将一个大的网络划分成多个较小的网络，以便更好地管理和控制。
通过子网划分，可以减少广播传输的范围，提高网络的性能和安全性。
2. 路由表的构建路由器通过路由表来决定数据包的转发路径。
路由表由目的网络地址、子网掩码和下一跳地址组成。
目的网络地址指的是数据包的目的地址所属的网络，子网掩码用于对目的网络地址进行匹配，下一跳地址指的是数据包应该转发到的下一个路由器的地址。
路由表的构建可以手动配置，也可以通过路由协议动态学习得到。
常见的路由协议有RIP、OSPF、BGP等。
3. 路由选择算法路由器通过路由选择算法来选择最佳的路径将数据包转发出去。
最常用的路由选择算法是最短路径优先（SPF）算法，它根据路由表中的开销（例如链路带宽、延迟等）来选择最短的路径。
第21章 IP路由原理知识点汇总
第21章IP路由原理路由是指导IP报文发送的路径信息。
路由的特点是逐跳转发。
路由工作包含两个基本动作：①确定最佳路径；②通过网络传输信息（数据交换）；路由表指的是路由器或者其他互联网网络设备上存储的表，该表中存有到达特定网络终端的路径，在某些情况下，还有一些与这些路径相关的度量。
路由表是路由器转发报文的判断依据。
路由表包含了一下要素：〃目的地址/网络掩码：用来标识IP数据报文的目的地址或目的网络。
〃出接口：指明IP包将从该路由器哪个接口转发。
〃下一跳地址：更接近目的网络的下一个路由器地址。
〃度量值：说明IP包需要花费多大的代价才能到达目标。
根据掩码长度的不同，将路由表中的路由项分为：⑴主机路由：掩码长度是32位的路由，表明此路由匹配单一IP地址；⑵子网路由：掩码长度小于32但大于0，表明此路由匹配一个子网；⑶默认路由：掩码长度为0，表明此路由匹配全部IP地址。
路由器单跳操作：当路由器收到一个数据包时，将数据包解封装，提取出目的IP地址，然后与路由表中的路由项包含目的地址进行对比；若有与路由项中的目的地址相同的，则认为与此路由项匹配，如果没有，则丢弃该数据包。
路由器查看所有匹配路由项的下一跳地址是否在直连路由上，如果在，则进行下一跳操作，如果不在，则路由器还会继续在路由表中再查找此下一跳地址所匹配的路由项。
确定了下一跳后，路由器将报文送往对应接口，接口进行相应的解析，解析出此地址所对应的链路层地址，然后对IP数据包进行封装和转发。
路由表查找规则：①最长掩码原则：当路由表中存在多个路由项可以同时匹配目的IP地址时，路由查找进程会选择其中掩码最长的路由项转发。
举个例子：路由表里有两条路由目的网段分别是172.16.0.0/16和172.16.1.0/24那么当路由器收到一个目的地址为172.16.1.10的地址时，他会优先选择172.16.1.0/24这条路由所匹配的端口转发数据，因为这条路由的掩码较长匹配更精确。
路由器原理 路由器的工作原理详细说明
路由器原理路由器的工作原理详细说明引言概述：路由器是网络中的重要设备，用于在不同网络之间进行数据传输和路由选择。
了解路由器的工作原理对于网络管理和优化至关重要。
本文将详细介绍路由器的工作原理，匡助读者更好地理解和应用路由器设备。
一、路由器的基本功能1.1 数据转发：路由器负责将数据包从源主机传输到目的主机。
1.2 路由选择：路由器根据网络拓扑和路由表选择最佳路径来传输数据。
1.3 数据包过滤：路由器可以根据设定的规则对数据包进行过滤和检查，提高网络安全性。
二、路由器的工作原理2.1 数据包处理：当路由器接收到数据包时，首先会检查目的IP地址，然后根据路由表确定下一跳的路径。
2.2 路由表更新：路由器会根据网络拓扑和动态路由协议更新路由表，确保数据包能够按最佳路径传输。
2.3 数据包转发：路由器会根据目的IP地址和路由表信息将数据包发送到下一跳路由器或者目的主机。
三、路由器的路由选择算法3.1 距离矢量算法：路由器通过比较到达目的地的距离来选择最佳路径。
3.2 链路状态算法：路由器通过采集网络拓扑信息和链路状态来选择最佳路径。
3.3 路由表更新：路由器会周期性地更新路由表，以适应网络拓扑的变化。
四、路由器的网络层协议支持4.1 IP协议：路由器支持IP协议，用于在网络层传输数据包。
4.2 ICMP协议：路由器支持ICMP协议，用于网络诊断和错误报告。
4.3 ARP协议：路由器支持ARP协议，用于解析IP地址和MAC地址的映射关系。
五、路由器的性能优化5.1 负载均衡：路由器可以通过负载均衡算法来平衡流量，提高网络性能。
5.2 缓存优化：路由器可以通过缓存技术来加速数据包的转发和处理。
5.3 安全加固：路由器需要及时更新固件和配置安全策略，保护网络免受攻击。
结论：路由器作为网络设备的核心之一，承担着数据传输和路由选择的重要任务。
了解路由器的工作原理对于网络管理员和工程师至关重要，可以匡助他们更好地管理和优化网络。
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度量值 0 0 0 1 3
50.0.0.0/24
40.0.0.2
E0/2
0
转发
路由表查找规则（3）
E0/1 E0/2 20.0.0.2/24 40.0.0.0/24
10.0.0.2/24
目的地址 30.0.0.2的 报文入站
E0/3
目的地址/掩码
下一跳地址
出接口
度量值
0.0.0.0/0
[Router]display ip routing-table Routing Tables: Public Destinations : 7 Routes : 7 Destination/Mask 0.0.0.0/0 1.1.1.0/24 2.2.2.2/32 3.3.3.3/24 10.153.43.0/24 10.153.43.116/32 127.0.0.0/8 Proto Pre Cost 0 0 4 1 0 0 0 NextHop 10.153.43.1 2.2.2.2 10.153.43.10 10.153.43.10 10.153.43.116 127.0.0.1 127.0.0.1 Interface Eth0/0 Eth0/0 Eth0/0 Eth0/0 Eth0/0 InLoop0 InLoop0
E0/3
目的地址/掩码 10.0.0.0/24 20.0.0.0/24 20.0.0.1/32 40.0.0.0/24 40.0.0.0/8
下一跳地址 10.0.0.1 20.0.0.1 127.0.0.1 20.0.0.2 30.0.0.2
出接口 E0/1 E0/2 InLoop0 E0/2 E0/3
路由优先级
如果到相同目的地址有多个路由来源，则：
以Preference（优先级）确定不同类型优先级
Preference越小，优先级越高 优先级最高的路由被相同
添加到路由表 优先级比较 优先级高
各类路由默认优先级
什么是路由
路由是指导IP报文发送的路径信息
（N,RTC） （N,RTD）
（N,RTB）
（N,RTE）
RTC
RTA
RTB PC RTD
RTE 网络N Server
路由表的构成
路由表是路由器转发报文的判断依据。
E0/0 10.0.0.2/24 20.0.0.0/24
目的地址/掩码
10
0 0 0 1 3
50.0.0.0/24
40.0.0.2
E0/2
0
路由器单跳操作
IP报文入站
没有匹配路由 查找路由表 以下一跳作 为目的地址
有匹配路由 查看下 一跳地 址 不在直连链路上
丢弃
在直连链路上 报文封装 送往接口 转发
路由表查找规则（1）
路由类型 直连路由（Direct） OSPF内部路由 静态路由（Static） RIP路由 OSPF外部路由 BGP路由 默认优先级 0 10 60 100 150 256
路由环路
11.1.0.0
E1/0 S0/0 S0/1
权值
RTB
S0/0 S1/0
Routing Table 目标网络 11.4.0.0 接口 S1/0 权值 3
RTA
Routing Table 目标网络 接口
11.4.0.0.
S0/0
4
S0/1 E1/0
S0/0
Routing Table
RTC
目标网络 11.4.0.0
接口 S0/1
权值 2
11.4.0.0
环路产生的原因：配置错误或协议缺陷
查看设备路由表
查看IP路由表摘要信息
[Router] display ip routing-table
Static 60 Static 60 RIP 100 O_ASE 150 Direct 0 Direct 0 Direct 0
路由度量值
路由优先级
本章总结
路由的作用是指导IP报文转发
路由表主要表项有目的地址/掩码、下一跳、出接
口等
路由的来源
路由的度量值、优先级
0
0 1 3 0
转发
路由的来源
直连路由
开销小，配置简单，无需人工维护。只能发现本接口
所属网段的路由。
手工配置的静态路由
无开销，配置简单，需人工维护，适合简单拓扑结构
的网络。
路由协议发现的路由
开销大，配置复杂，无需人工维护，适合复杂拓扑结
构的网络。
下一跳地址
出接口
度量值
0.0.0.0/0
10.0.0.0/24 20.0.0.0/24 20.0.0.1/32 40.0.0.0/24 40.0.0.0/8
20.0.0.2
10.0.0.1 20.0.0.1 127.0.0.1 20.0.0.2 30.0.0.2
E0/2
E0/1 E0/2 InLoop0 E0/2 E0/3
路由度量值（Metric）
路由度量值表示到达这条路由所指目的地址 的代价。 通常影响路由度量值的因素：
线路延迟、带宽、线路使用率、线路可信度、跳数、
最大传输单元
不同路由协议参考的因素不同
路由类型 静态路由（Static） OSPF路由协议 RIP路由协议 度量值参考因素 固定值，0 带宽 跳数
IP路由原理
ISSUE 1.0
引入
路由器负责将数据报文在逻辑网段间进行转发
路由是指导路由器如何进行数据报文发送的路径信息
每台路由器都有路由表，路由存储在路由表中
路由环路是由错误的路由导致的，它会造成IP报文在
网络中循环转发，浪费网络带宽
课程目标
学习完本课程，您应该能够：
描述路由的作用 掌握路由转发原理 掌握路由表的构成及含义 在设备上查看路由表
出接口 E0/1 E0/2 InLoop0 E0/2 E0/3
度量值 0 0 0 1 3
50.0.0.0/24
40.0.0.2
E0/2
0
最长匹配 然后转发
路由表查找规则（2）
E0/1 E0/2 20.0.0.2/24 40.0.0.0/24
10.0.0.2/24
目的地址 50.0.0.2的 报文入站
E0/1 E0/2 20.0.0.2/24 40.0.0.0/24
10.0.0.2/24
目的地址 40.0.0.2的 报文入站
E0/3
目的地址/掩码 10.0.0.0/24 20.0.0.0/24 20.0.0.1/32 40.0.0.0/24 40.0.0.0/8
下一跳地址 10.0.0.1 20.0.0.1 127.0.0.1 20.0.0.2 30.0.0.2
路由环路
在设备上查看路由表信息
杭州华三通信技术有限公司
查看符合指定目的地址的路由信息
[Router] display ip routing-table ip-address [ masklength | mask ]
查看路由表的统计信息
[Router] display ip routing-table statistics
IP路由表摘要信息
10.0.0.0/24
20.0.0.2
10.0.0.1
E0/2
E0/1
10
0
20.0.0.0/24
20.0.0.1/32 40.0.0.0/24 40.0.0.0/8 50.0.0.0/24
20.0.0.1
127.0.0.1 20.0.0.2 30.0.0.2 40.0.0.2
E0/2
InLoop0 E0/2 E0/3 E0/2