HCIA---路由器--静态路由

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前言

     日常生活中，路由器已然成为大家上网的重要的设备之一，接下来通过下面这篇文章来详细了解一下路由器工作！

一.路由器简介

       路由器是一种网络设备，用于将数据包从一个网络发送到另一个网络。它连接到多个计算机、智能手机、平板电脑等设备，并通过无线或有线连接使这些设备能够相互通信。路由器通常接收来自互联网或其他网络的数据包，并根据其目的地址将其路由到正确的目标设备。此外，路由器还可以提供网络安全和其他高级功能，例如家长控制、质量服务（QoS）和虚拟专用网络（VPN）。

二.路由器转发原理

路由器转发原理是指当网络中的设备需要相互通信时，路由器通过将网络数据包从源地址转发到目标地址，实现不同网络之间的数据传输。其具体原理如下：

1. 路由表：路由器中存储有一个路由表，其中记录了所有与该路由器连接的网络的信息，包括网络地址、子网掩码、下一跳地址等。
2. 数据包传输：当一个数据包进入路由器时，路由器通过查找路由表中的信息来确定该数据包的最终目的地，即下一跳地址。
3.  下一跳地址：路由器将数据包转发到下一跳地址，这个地址可以是另一台路由器、一台计算机或者是网络上的其他设备。
4.  转发策略：路由器还可以根据预设的转发策略对数据包进行过滤和处理，例如根据源地址或目的地址进行限制或者优先级排序等。
5. ARP协议：在转发过程中，路由器还需要用ARP协议获取到下一跳地址的MAC地址，以便正确地发送数据包。ARP工作原理

总之，路由器转发原理是通过路由表、下一跳地址和转发策略来实现不同网络之间的数据传输。

#查看路由表
[r1]display ip routing-table

三.骨干链路

 骨干链路：路由器和路由器之间的链路

路由器默认产生直连路由即骨干链路，上图可知PC1网段PC2网段均为直连网段，按照路由器的转发原理，PC1可以ping通PC2进行正常的信息交流

直连路由产生的条件：直连网段的对应接口需要配置IP地址，对应接口需要双UP 

四.路由分类 

1.动态路由
IGP内部网关协议：企业内部使用、比较容易使用的、原理比较难。rip、ospf、isis、eigrp。
EGP外部网关协议：EGP（淘汰）、BGP、不容易使用，原理难。
2.静态路由
网络管理员手动指定的，网络变化不会跟着变化。

五.静态路由

     在骨干链路图中，PC1可以ping通PC2进行正常的信息交流，而在上图中仅仅添加了一台路由器，PC1与PC2就无法ping通进行正常的信息交流，PC1甚至无法ping通172.168.2.2，为何会出现这种原因？

抓包分析原因：

     R1的路由表中含有直连路由的信息包括172.16.1.0和172.1.2.0，当PC1发送的信息到达R1之后，R1查看路由表信息发现含有去往172.2.0网段的信息，就将此数据转发给R2，上图抓包可知，R2的0/0/0接口端口确实有收到源IP=172.16.1.11目标IP=172.16.2.2的ICMP报文，但是没有响应的报文，这是由于R2路由表中的直连网段不包含172.16.1.0，因此无法响应，PC1也就无法ping通172.168.2.2。

     当PC1pingPC2时，数据包来到R1时，R1解包发现源IP为172.168.1.11，目标IP为172.168.3.11，R1查看本地路由表之后发现没有去往172.168.3.0网段的信息，R1不知道该数据包转发到哪里，因此数据包到达R1后不会被转发，PC1也就无法ping通PC2

解决办法：静态路由/动态路由--本片着重讲解静态路由

        静态路由是一种手动配置的路由。它是在路由表中手动为每个目的地指定下一跳路径。

只需要在R2的路由表中手动添加一条去往PC2网段的路由信息，PC1即可正常与PC2转发信息。

手动添加路由信息的命令：

#R1手动添加路由表信息 
[r1]ip route-static 172.16.3.0 24 172.16.2.2
#R2手动添加路由表信息
[r2]ip route-static 172.16.1.0 24 172.16.2.1

六.静态路由拓展配置

一.负载均衡

      当数据有多条可选路径前往同一目的网络，可以通过配置相同优先级和开销的静态路由来实现负载均衡，使得数据的传输均衡的分配到多条路径上，从而可以实现数据分流、减少单条路径负载过重的情况。然而当其中某一条路径失效时，其他的路径仍然是可以正常的传输数据的，同时也起到了冗余的作用。

Pre：优先级：当多路由条目的目标网段相同时，仅加载优先级最高的路由条目到路由表中

                       静态路由的默认优先级为60，直连路由的默认优先级为0

                       优先级的数值越小，优先级更高

二.环回接口

      环回接口（Loopback interface）是一种虚拟的接口，可用于本地主机通信测试和配置路由器。它是网络设备中的一个虚拟接口，可以模拟一个真实的物理接口，但实际上它并不连接任何外部设备

配置命令：

#创建环回接口
[r1]interface loopback 0 # 0为环回接口号
#指定源IP发送Ping包
[r1]ping -a 192.168.1.1 192.168.4.1

三.手工汇总

      静态路由手工汇总是一种网络路由策略，通过手动配置网络设备之间的路由，实现数据包转发和网络连接的管理。

      当路由器可以访问多个连续的子网时，若均通过相同的下一跳，可以将这些网段进行汇总计算，之后仅需要编辑到达总网段的静态路由即可，可以减少路由条目的数量，提高转发效率。

手工汇总的规则：取相同，去不同

192.168.1.0/24---转化为二进制为---192.168.00000001.0/24

192.168.2.0/24---转化为二进制为---192.168.00000010.0/24

根据取相同，去不同原则，上下对称化简为192.168.000000 00.0/22--192.168.0.0/22

前6位相同保留为网络位，后两位不同变为0转化为主机位，子网掩码由24位变为22位

 四.路由黑洞

• 在手工汇总时，可能会包含一些网络中实际不存在的网段，造成流量有去无回的现象，浪费了链路资源；
• 例如：上述手工汇总出的网段192.168.0.0/22不仅可以通过上述的1.0和2.0网段手工汇总获得

        192.168.0.0/24和192.168.3.0/24同样可以手工汇总获得192.168.0.0/22

当一个访问192.168.3.0/24（黑洞路由）数据包来到R2后， R2查看本地路由表发现有一条去往

192.168.0.0/22汇总网段的信息，由于3.0/24网段包含在0.0/22网段中，R2会将数据包转发给R1

R1收到数据包后，基于IP查看路由表，由于R1中不包含3.0/24网段的路由信息，会将数据包丢掉

对于R2来说发出的数据包有去无回造成一种黑洞的感觉，这种现象称为路由黑洞。

五.缺省路由

      缺省路由（Default Route）是指当路由器无法匹配到任何路由表中的目的地址时，会将数据包发送到缺省路由所指定的下一跳地址，从而实现数据包的转发。

配置命令：

[r1]ip route-static 0.0.0.0 0 12.0.0.2 #12.0.0.2 为缺省路由下一跳地址

当路由黑洞和缺省路由相遇100%出环

六.空接口路由

    防止黑洞和缺省相遇出现环路，在黑东路由器上配置一条到达汇总网段指向空接口的静态路由。

空接口路由简称垃圾桶，当数据包访问黑洞路由时，路由器会将数据包转发给空接口，以此防止路由黑洞和缺省路由相遇。

配置命令：

[r1]ip route-static 192.168.0.0 22 NULL 0

七.浮动静态路由 

      浮动静态路由是指在网络中，设置多条相同的静态路由，并对其中一条静态路由设置较高的开销值，使得当优先静态路由失效时，备份的浮动静态路由能够替代主要的静态路由成为新的路由路径，保证网络的连通性和可靠性。因为浮动静态路由以静态路由的形式出现在路由表中，因此也称为静态备份路由。

配置命令：

#修改静态路由的优先级
[r1]ip route-static 192.168.2.0 24 21.0.0.2 preference 70
#过滤路由表中的静态路由
[r1]display ip routing-table protocol static

思维导图

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