CCNA图文-7-静态路由与默认路由

文章目录

• 1.交换机互连与路由器互连的区别
• a.交换机互连网络
• b.路由器互连网络
• 2.路由原理
• 3.路由协议
• a.直连路由
• b.静态路由
• c.静态路由总汇
• d.默认路由

1.交换机互连与路由器互连的区别

a.交换机互连网络

交换机工作在OSI参考模型的第二层，完成数据帧（Frame）的转发，帧中的地址为MAC地址，交换机可以将多个相同类型的网络（拥有相似的帧结构）互连起来，但是对于帧结构不同的网络无能为力。

交换机存在以下几点不足：

1）广播风暴。当网络的规模较大时，可能引起广播风暴，网络中广播信息量巨大，导致网络拥塞，或瘫痪；
2）不同网段互连。普通的二层交换机无法满足不同网段间的通信；
3）网络安全。无法进行不同网段间互相通信，就意味着，需要通信时，要将不同网段合并成一个，这增加了安全风险；

b.路由器互连网络

路由器工作在OSI参考模型的第三层网络层，利用网络层定义的"逻辑地址"（IP地址）来区别不同网络，它不转发广播消息，并将广播消息限制在每个网络内部；发往其他网段的数据根据路由表转发。

目前在Internet网络中采用子网掩码来确定IP地址中的网络号和主机号；并规定，子网掩码（二进制形式）中数字"1"对应的IP地址中的部分为网络号，子网掩码中数字"0"所对应的IP地址中的部分为主机号，相同网络号的主机可以直接通信，不同网络号的主机需要通过网络中某个路由（网关）使他们能够通信。

路由上不同端口对应不同IP子网，不同端口的网络号必须不同。

2.路由原理

路由器的工作就是接收信息分组，根据路由表将分组发送出去，这是路由器的两个基本功能，寻址和转发。

路由器也被称作转存设备，因为它在内存中储存接收到的信息分组，直到它被传送出去；路由的转发是基于目标的网络地址的，而不是目标的IP地址。

当一台主机将信息发送给处于同一子网的另外一台主机时（它们也许是连接在同一台交换机上），不需要经过路由器，只需要交换机中转数据；但是，如果这台主机想要给不同子网的一台主机发信息，就必须通过路由器中转数据，而一般主机商都配置有默认网关（default gateway），这个默认网关就是出口路由连接这个网段的接口的IP地址。

下图是Windows系统配置了默认网关(192.168.1.1)后的路由表：

Ps：在这里不得不说一下，Windows系统根据自身路由表转发数据，如果存在一个恶意进程，直接使用下面的命令删除了默认路由，效果就是发往其他网段的数据全部丢弃，也就是上不了网了；

/*执行后查看route print可以看到默认路由消失了，并且在本地网卡里面的默认路由设置也被清空了*/
C:\Users\Administrator>route delete 0.0.0.0
操作完成!

不仅仅操作系统中存在默认路由这个概念，路由器本身也有默认路由，路由器将不知道往哪发的IP分组发给默认路由。

3.路由协议

路由协议分类如下图所示：

注：EIGRP是一个高级距离矢量协议，同时具有距离矢量和链路状态路由协议的特征，Cisco私有协议之一。

下面通过一个实例来演示直连路由协议、静态路由协议以及默认路由，实验在GNS3中进行，使用的路由IOS为c3640，设备连接以及IP分配如下图所示，R1、R2、R3互相连接，他们上面分别开启了一个回环接口，注意R1和R3之间使用了以太网接口：

a.直连路由

三台路由相同的配置部分：

R1配置:

R2配置:

R3配置:

配置完成后，在R1上查看当前路由表：

下面是R2和R3的路由表：

测试网络连通性：

为什么所有直连能够ping通，但是非直连IP全部ping失败呢？这要从路由器中数据的流动来分析，当路由器从局域网中收到一个帧时，在进入RAM之前，首先检查它的二层帧头，如果是发往本路由，则去掉二层帧头；在RAM里，路由检测第三层报头信息，同时搜索路由表匹配包头信息中的地址应该怎么转发。

当R1上ping 12.1.1.2时，R1检查自己的路由表，发现有一条匹配的直连路由告诉它，应该将数据从s0/0发出(12.1.1.0 is directly connected, Serial0/0)，R1和R2之间是串行点对点线路，R2收到这个ping（Echo request）包后，知道是12.1.1.1发来的，同时查询自己的路由表，也找到了直连的路由条目，所以它将ping的应答包从自己的s0/1接口发回去，这样R1 ping R2成功。

而当R1 ping 2.2.2.2时，R1查询自己的路由表，发现里面根本没有去往2.2.2.2的路由条目，所以R1丢弃ping包，ping失败。

b.静态路由

可以通过手动添加静态路由的方法让R1、R2、R3相互之间能够ping通非直连网段；分别在R1、R2、R3上添加下面的静态路由条目：

* 在静态路由设置中，接口是多路访问网络（以太网或帧中继等）使用"本路由外出接口"能够ping通目标的条件：

条件一：ARP请求的源IP和路由接口IP在同一个子网中；
条件二：路由器有ARP请求的IP地址的路由；

在上面的例子第二个方法中，现在假设R1 ping R3的3.3.3.3，根据R1的路由表，R1知道这个ICMP包要从fa1/0接口发出，而fa1/0是以太网接口，所以R1首先发送一个ARP查询包，询问3.3.3.3的MAC地址，R3从自己的fa1/0接口接收到这个ARP查询，R3发现，自己这个接口默认开启了ARP proxy（Cisco路由接口默认是开启的），而且ARP请求的源地址（13.1.1.1）与R3接收到的ARP请求的接口IP（13.1.1.3）处于同一个子网（13.1.1.0/24），并且R3上面有3.3.3.0/24的路由（因为是R3的直连路由），这样就满足了代理ARP执行的这两个条件，R3使用自己fa1/0接口的MAC封装ARP应答包发回给R1，R1接到这个应答包后，直接封装ICMP包，发送给R3，R3收到这个ICMP包后，发现目的MAC是自己的MAC，目的IP是本路由的直连IP，然后应答这个ICMP包，ping成功了。

* 在静态路由设置中，使用"下一跳路由器与本路由直连接口的IP"和使用"本路由外出接口"的区别：

区别一：使用下一跳路由器和本路由器相连的IP地址，默认的管理距离是1；使用本路由外出接口，管理距离默认是0；
区别二：下一跳使用本路由外出接口，这种用法仅能使用在点对点线路上（PPP或HDLC）；如果是以太网或帧中继网络，建议指定下一跳路由器与本路由直连接口的IP地址；

我们来做一个实验就能明白为什么必须开启ARP proxy，使用上面的第二种方法添加静态路由，然后在R3的fa1/0接口上关闭ARP proxy。清空R1 ARP缓存，再用R1去ping 3.3.3.3以及23.1.1.3和23.1.1.2,就会发现ping不通了；开启R3的ARP代理，立刻就能ping通这三个地址了：

c.静态路由总汇

在R2上面有三个回环接口，IP如下图所示，如果使用静态路由配置，在R1上需要设置三条静态路由分别指向这三个回环接口，但为了减小路由表大小，可以使用一条路由汇总来代替：

关于路由汇总的基础知识在[[CCNA图文]-3-IP地址详解]第二节实例四中已经介绍过，这里不再赘述。

d.默认路由

使用no ip route命令删除R1、R2、R3上面的所有静态路由条目，使用默认路由代替它们：

下面用高级ping命令来看看数据是走的什么路径达到的目的地：

Ps：不知道大家发现了没有traceroute命令记录的是数据流动方向，接收设备接收这个数据时的接收接口IP；而ping命令记录的是数据流动方向上，发送设备发送这个数据时的发送接口IP。