静态路由原理与配置 理论浅析

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引言：静态路由是网络基础中第一个入门的协议

​ 我们需要摸清楚来龙去脉，了解路由网段

讲述内容：

1.路由器的工作原理

2.路由表的形成

3.静态路由和默认路由（重点）

4.路由器转发数据包的封装过程

5.静态路由和默认路由的配置

1.路由的工作原理

1.1路由概述

指的是数据从源主机到目标主机的转发过程，即是逻辑地址的寻址的过程；路由可以帮你选择最捷径的路程。

能够将数据包转发到正确的目的地，并在转发过程中选择最佳路径的设备，就是路由器

1.2路由器的工作原理

根据路由表转发数据

其中，路由表是关键

2.路由表的形成

1.路由表是路由器中维护的路由条目的集合；路由器根据路由表做路径选择

2.路由表中有直连网段和非直连网段。

直连网段：路由器的端口配置IP地址，端口UP状态，由此产生直连路由

非直连网段：没有跟路由器直接连接的网段，就是非直连网段

（路由器的每一个端口，都代表一个网段；有多少个端口，就有多少个不同网段，即多少个直连网段）

可以这么理解：对每一个路由器而言，长在路由器自己身上的，就是直连网段，没有长在自己身上，就是非直连网段

3.对于非直连的网段，就需要静态路由或者动态路由，将网段添加到路由表中

手动配上去的就是静态路由

3.静态路由和默认路由（重点）

1）静态路由：由管理员手工配置，是单向的，所以需要在别的路由器上也要配置静态路由；因此缺乏灵活性，只能用在小型网络中

2）默认路由：

B就是有默认路由，默认路由的条目中对应的接口是192.168.2.2的S0接口

当有且仅有一条通往其他路由起的路径，就是默认路由

3）路由的优先级

当路由表中同时存在静态路由和默认路由的时候，静态路由优先级最高，匹配上了就立刻进行转发；

如果没有匹配上静态路由，则按照默认路由进行转发

4.路由器转发数据包的封装过程

广播过不去路由器，设置路由器也算是广播的物理分割方法之一

在路由器转发数据包的解封装过程中，遵循着<u>源目地址变化，ip变，mac始终在变</u>**不同网段之间的主机之间第一次互连互通的三层转发原理**：（环境：设备都是第一次连接，路由表已配置）

.主机A去ping主机B，知道主机B的ip地址为192.168.2.2，数据分成数据段，数据段变成数据包，数据包封装数据帧，数据帧的源IP是192.168.1.2，源MAC是00-11-12-21-11-11（以下简称11），目标IP是192.168.2.2，目标MAC是路由A的E0端口网卡；

2.因为是第一次连接，主机A不知道路由器A的E0端口网卡号，数据无法封装，所以此时主机A发送ARP广播帧给路由A的E0接口（广播帧的源IP和源MAC都是主机A，目标IP是路由A的E0端口的IP，目标MAC是FF-FF-FF-FF-FF-FF）;

3.路由A通过E0端口接收到广播帧，发现目标MAC是FF-FF-FF--FF-FF-FF，便会拆开MAC头部，发现目标IP是自己，便会对这个广播帧进行反馈，即以单播的形式发单播帧（源IP地址是192.168.1.1，源MAC地址：00-11-12-21-22-22（以下简称22）目标IP地址192.168.1.2，目标MAC是11）给主机A，并且把主机A的MAC地址记录在自己的MAC表中，主机A接受到了MAC地址，便满足四要素，把路由A的E0MAC地址记录在自己的MAC表中，可以开始进行数据帧的传输。主机A把目标MAC地址补上，发送给路由A；

4.路由A从E0端口接收到这个数据帧，查看目标MAC发现是自己，便会拆开MAC头部，露出IP地址，查看目标IP所在网段，与自己的路由表对比，找到对应的接口E1，开始进行MAC封转发，源IP地址主机A，源MAC地址是路由A的E1端口的MAC地址00-11-12-21-33-33（以下简称33），目标IP是主机B，目标MAC是路由B的E1端口的MAC地址；但是因为第一次连接，路由A的mac地址表并没有路由B的E1端口的MAC地址，也就没有相应的目标地址，所以会丢弃这次的数据；

5.路由A此时察觉到自己没有路由B的E1接口的MAC地址，便会主动对其发送ARP广播，广播帧中源IP和源MAC地址是自己，目标IP是路由B的E1接口的IP地址，目标MAC是FF-FF-FF-FF-FF-FF。路由B收到这个广播帧，发现目标MAC是FF-FF-FF-FF-FF-FF，便会对MAC头部进行拆开，并学习记录源MAC地址（即路由A的E1端口的MAC地址），发现里面的目标IP地址是自己，便会对这个广播帧进行反馈，即以单播的形式发单播帧（源IP地址是10.1.1.2，源MAC地址：00-11-12-21-33-33（以下简称33）目标IP地址10.1.1.1，目标MAC是00-11-12-21-33-33）发给路由A的E1端口；

6.路由A此时查看广播帧，得到了路由B的E1接口的MAC地址，便会记录在自己的MAC表中。这时主机A发送的第二个PING包又发了过来，因为此时路由A知道了路由B的E1接口的MAC地址，满足四要素，会很顺畅的发送到路由B的E1端口。路由B的E1接口查看目标MAC是自己，便会拆开，露出目标IP地址。路由B将IP地址192.168.2.2对照自己的路由表得出对应得网段接口为E0，变会对数据进行封装处理；因为是第一次连接，所以路由B并不知道主机B的MAC地址，所以操作无法执行，第二个PING包便会在这里被丢弃；

7.路由B为了以后可以正常通信便会发送广播帧（源IP地址是192.168.2.1，源MAC地址：00-11-12-21-55-55,目标IP地址192.168.2.2，目标MAC地址FF-FF-FF-FF-FF-FF）给主机B,主机B接收到这个广播帧，记录源MAC地址，还会把MAC头部拆掉，发现目标IP地址是自己，便会单播发出一个单薄帧（源IP地址是192.168.2.2，源MAC地址：00-11-12-21-66-66目标IP地址192.168.2.1，目标MAC是00-11-12-21-55-55）回应。

8.路由B此时接收到单播帧，便会记录源MAC地址，即主机B的MAC地址，此时第三个PING也到了，路由B此时满足四要素，便可以把PING包转发给主机B，主机B接收到在发回去，便互联互通了。

配置网卡要谨记三要素：ip,子网掩码，网关

DA指目标ip，SA指 源IP

交换与路由对比

ARP是广播的一种，静态路由是协议，DHCP也是广播

交换机转发效率高于路由，路由表条路越多，转发效率越低

路由器当中还有地址转换表

5.静态路由和默认路由的配置

默认路由是直连网段，直连网段不一定是默认路由

静态路由：添加非直连网段 IP route network（网络号，指的是该网段的标识） mask（子网掩码） {}++下一跳地址（即对应的接口地址）

路由器上的每个接口是一个广播域，交换机上每个接口是一个冲突域

路由器上的每个接口是一个广播域

交换机上每个接口是一个冲突域

静态路由是单向的，需要双向配置

配置实例一

配置实例二

此时R1就是默认路由

下一篇博客是用四台路由器实现三台主机在不同网段互联互通的小实验，可跟做。