3网络互联-3.4【实验】【计算机网络】

3网络互联-3.4【实验】【计算机网络】

• 前言
• 推荐
• 3网络互联

• 3.4 IP分组转发与静态路由

• 实验目的
• 实验内容及实验环境
• 实验原理

• 1.路由器
• 2.路由(Routing)
• 3.IP分组的转发
• 4.路由的构建
• 5.静态路由设计原则

• 实验过程

• 1．搭建一个仅包含直连路由的网络拓扑，观察路由器的初始路由表
• 2．观察并分析路由器对IP分组的处理流程
• 3．搭建一个包含需要间接推导路由的网络拓扑，观察路由表在IP分组转发中的作用
• 4．在网络中设置默认路由，观察默认路由的工作方式
• 5．在网络中设置主机路由，观察主机路由的工作方式

• 实验过程演示

• 1．搭建一个仅包含直连路由的网络拓扑，观察路由器的初始路由表
• 2．观察并分析路由器对IP分组的处理流程
• 3．搭建一个包含需要间接推导路由的网络拓扑，观察路由表在IP分组转发中的作用
• 4．在网络中设置默认路由，观察默认路由的工作方式
• 5．在网络中设置主机路由，观察主机路由的工作方式

• 3.4.1实验章节测验

• 一.单选题（共4题,40.0分）
• 二.阅读理解（共1题,50.0分）
• 三.多选题（共1题,10.0分）

• 最后

前言

2023-5-14 13:55:20

以下内容源自《【实验】【计算机网络】》
仅供学习交流使用

推荐

2直接连接的网络与VLAN划分-2.3【实验】【计算机网络】

3网络互联

3.4 IP分组转发与静态路由

实验目的

1.理解并观察路由器及路由表在IP分组传递过程中的作用;
2.理解并掌握静态路由的设计原则;
3.理解直连路由﹑间接推导路由﹑默认路由和主机路由，掌握四种路由的构建方式及表示形式。

实验内容及实验环境

1.搭建一个仅包含直连路由的网络拓扑，观察路由器的初始路由表;
2在上述网络中观察并分析路由器对IP分组的处理流程;
3.搭建一个包含需要间接推导路由的网络拓扑，观察路由表在IP分组转发中的作用;
4.在上述网络中设置默认路由，观察默认路由的工作方式;
5.在上逑网络中设置主机路由，观察主机路由的工作方式。

实验原理

1.路由器

路由器是互联网最主要的网络设备，具有2个核心功能部件

• 控制层:运行各种路由策略(BGP、OSPF ·RIP)，学习并生成去往不同目的的转发路径（路由表)
• 数据层:根据路由表生成转发表，并依据转发表将收到的IP分组转发到正确的下一跳链路

2.路由(Routing)

• 路由是从一个网络到另一个网络的方向信息
• 路由管理根据路由策略，选择最佳路由，形成核心路由表
• 控制层将核心路由表下发到数据层，形成转发表

3.IP分组的转发

• 路由计算:

• 推导出IP分组从源端到目的端的路径
• 核心:路由算法或策略

• 转发:

• 将IP分组从路由器的输入接口传送到正确的输出接口
• 依据是转发表

4.路由的构建

• 初始化阶段——路由发现

• 推导初始路由
  直连网络→直连路由
• 无法推导部分
  手工设置→静态路由
  路由器间交换选路信息动态路由

• 维护阶段——路由更新(网络拓扑改变时)

• 静态:手工更新
• 动态:路由协议自动更新

• Cisco特快交换（Cisco Express Forwarding ,CEF）是一种高级的第三层交换技术，为高性能﹑高伸缩性的第三层IP骨干网交换而设计
• 两个主要部件:

• 转发信息库（Forwarding Information base , FIB )
• 邻接表（ Adjacency Table , AT )
• FIB与IP路由表条目之间一一对应
• 邻接表提供数据包在MAC层封帧所需的信息

5.静态路由设计原则

• 直接交付路由:从节点端口地址参数生成，不用管理员干预，其下一跳是路由器的物理接口
• 间接交付路由:需要管理员根据网络拓扑推断，其下一跳必须是去往目的网络路线上的与当前路由器直接相连的邻居路由器接口IP地址(必须是当前路由器的直接交付地址
• 默认路由:桩网络用于缩减路由表，为避免分组在网络中兜圈子，对于不是只有一个出口的桩网络的网关，路由器上不建议使用默认路由，子网掩码和目标网络均为“0.0.0.0”
• 主机路由:用于快速达服务器，目标网络是主机地址，子网掩码为“255.255.255.255”

2023-5-14 14:08:27

实验过程

1．搭建一个仅包含直连路由的网络拓扑，观察路由器的初始路由表

2．观察并分析路由器对IP分组的处理流程

3．搭建一个包含需要间接推导路由的网络拓扑，观察路由表在IP分组转发中的作用

4．在网络中设置默认路由，观察默认路由的工作方式

5．在网络中设置主机路由，观察主机路由的工作方式

实验过程演示

2023-5-14 14:27:12

1．搭建一个仅包含直连路由的网络拓扑，观察路由器的初始路由表

PC的IP配置如下：
PC0:192.168.0.254
PC1:192.168.1.254
PC2:192.168.0.253

记得配置默认网关：
192.168.0.1
192.168.1.1
否则路由器两端的主机ping不通

配置默认网关

下面配置路由器端口

配置完成后，网络连通

设置过滤器：ARP、ICMP

查看路由表

在实际情况中，没有可视化界面

需要在终端中输入命令查看
输入enable，进入特权模式
输入show ip route，查看路由表

Code编码说明：
C - connected,直连生成
S - static, 静态配置生成
I - IGRP，IGRP生成
R – RIP，RIP生成
M - mobile，移动生成
B – BGP，BGP生成

2．观察并分析路由器对IP分组的处理流程

PC0给PC1发送一个数据包

不能直接交付
需要间接交付，需要发送到默认网关

ARP进程，发送ARP请求报文，广播

PC2不会响应

ARP回应是单播

加入到ARP表中

对ICMP进行封帧

第一个ICMP报文没有办法进行封帧的

ICMP报文发送到路由器

首先，我们看这个×是什么意思？

ARP请求与响应和前面一次类似

添加到ARP表中

在进行封帧

此处：软件bug，第一次发不出去，将不再发送

第二次就可以了
重新：PC0给PC1发送数据

进行封帧

发送出去

返回响应

3．搭建一个包含需要间接推导路由的网络拓扑，观察路由表在IP分组转发中的作用

观察：直接路由与间接推导路由有何不同？

增加一个路由器

复制一份，进行操作

搭建拓扑

配置路由器0

配置路由器1

根据，前面的实验
Route0与Route1可以直接推导直连路由

首先，PC0给Route0发送数据

直接交付

PC0给2.1发送数据

到路由器时

可以，看到PC0给S2/0接口虽然是间接交付，依然是可以通行的

思考：PC0能不能通行Route1的S2/0接口

路由器是没有默认网关的

丢弃包

出现超时

超时重传

依然超时

为什么超时？
虽然，我们Route0的报文交付给Route1的S2/0接口
但是，Route1不认识192.168.0.0这个网络，所以发不出来

如果，我们要完成这个操作，怎么办？
我们需要，Route1认识192.168.0.0这个网络，就没有问题了

我们在PC0上再次ping 192.168.2.2

Route1找到了

PC0收到响应

但是PC0所在网络能不能与PC1所在网络实现互联互通呢？

PC0给PC1发送数据

因为Route0的路由表中没有1.0的网络

也就是说，虽然我们在Route1中添加静态路由，可以使Route1与PC0通行
但是，无法完成PC0与PC1的通行
因为，Route0不认识PC1的网络

得出结论：
如果让网络拓扑中的主机进行通行
需要每一个路由器认识所有的网络

给网络拓扑中有三个网络，0.0、1.0、2.0
Route1路由表中有三个网络，
Route0路由表中有两个网络

所以，没有办法完成这两个网络的互联互通

那么，要完成互联互通，需要Route0认识PC1的网络

给Route0添加静态路由

可以看到：

再次，PC0通行PC1

因为，Route1与PC1没有通行过
所以，启用ARP进行封帧

因为，Route与主机不一样，不会连续发报

所以，下一次成功了

PC0给PC1发包
PC0得到响应

得出结论：
虽然，路由器可以推导出直接交付
但是，为了完成间接交付，路由器必须通过手工或其他方式，增加间接推导路由
而，间接推导路由需要网络管理员根据间接路由和下一跳来指定

4．在网络中设置默认路由，观察默认路由的工作方式

在刚才的实验基础上，再增加以及路由

PC0和PC1所在的网络变成桩网络

观察：怎么设置默认路由

复制源文件，进行修改

实际上，刚才添加静态路由可以使用添加默认路由来解决

先删除静态路由

2.添加默认路由

这时候，也能完成PC0与PC1之间的通行

如果，我们不知道邻居路由器连的是哪些网络
可以使用默认路由，快速达到连通效果

缺陷：
比如在PC0 ping一个目标未知的网络

ping 192.168.3.2

如果是静态路由，Route0与Route1都不认识这个网络

如果是默认路由，会发生什么情况

会发现，默认路由上一致兜圈子

所以，在核心路由中，不使用默认路由

在桩网络上，可以使用默认路由

当然，使用默认路由可以缩减路由表项

接下来，
我们再增加一个路由器
把刚才的默认路由去掉

我们再增加一个网络4.0

配置Server

配置Route2

配置Route1

观察路由表

根据，上一个实验得到的结论

我们需要使用这些网络的互联互通

需要，所有的路由器认识所有的网络

0.0、1.0、2.0、3.0、4.0

这时，在每个路由器上添加所有的网络是比较麻烦的
观察：
经由Route0到达目标的网络
到达1.0 3.0 4.0只有下一跳2.2

配置Route0

同样，对于Route1也是个桩网络

到达0.0 2.0 4.0的下一条接口都是3.1

配置Route2
Route2不能使用默认网关了
Route2不是桩网络

此时，路由表

PC0给PC1发送数据

ARP表建立起来之后，通信成功

5．在网络中设置主机路由，观察主机路由的工作方式

服务器访问效率比较低
设置服务器的主机路由

配置Route0

删除默认网关

PC0给服务器发送数据

ARP之后，通信成功

主机路由在匹配路由项时，可以快速查找，并不是通信捷径

2023-5-14 17:48:28

3.4.1实验章节测验

一.单选题（共4题,40.0分）

1【单选题】命令IP ROUTE 0.0.0.0 0.0.0.0 192.168.1.1代表的是（ ）（10.0分）
A、默认路由
B、直连路由
C、间接路由
D、以上都不对

我的答案：A得分： 10.0分

2【单选题】以下描述中 正确 的是? ( )（10.0分）
A、路由器的接口收到一一个广播帧后，会把这个广播帧直接丢弃，不进行任何三层处理
B、路由器的接口收到一个广播帧后，会把这个广播帧进行泛洪
C、路由器的接口收到一个单播帧后，可能会把这个帧直接丢弃

我的答案：C得分： 10.0分

3【单选题】以下4条路由都以静态路由的形式存在于某路由器的路由表中，那么 该路由器对于目的IP地址为8.1.1.1的IP数据报将根据哪条路由来进行转发? ( )（10.0分）
A、0.0.0.0/0
B、8.0.0.0/8
C、8.1.0.0/16
D、18.0.0.0/16

我的答案：C得分： 10.0分

4【单选题】以下4条路由都以静态路由的形式存在于某路由器的路由表中，那么 该路由器对于目的IP地址为8.1.1.1的IP数据报将根据哪条路由来进行转发? ( )（10.0分）
A、0.0.0.0/0
B、8.2.0.0/16
C、8.1.2.0/24
D、18.1.0.0/16

我的答案：A得分： 10.0分

二.阅读理解（共1题,50.0分）

1【阅读理解】

一个路由器的路由表如下：

该路由器收到了5个IP数据报，其目的地址分别如下，请根据路由表信息，判断其下一跳（注意：需要路由器间接交付的填写下一跳IP地址x.x.x.x，直接交付的填写具体接口）（50.0分）

(1) [填空题] （10.0分）
IP数据报的目的地址为172.17.1.9

我的答案：得分： 10.0分

第一空： 
S0/1

(2) [填空题] （10.0分）
IP数据报的目的地址为 192.168.2.10

我的答案：得分： 10.0分

第一空： 
172.17.0.2

(3) [填空题] （10.0分）
IP数据报的目的地址为192.168.2.94

我的答案：得分： 10.0分
第一空： 
F0/0

(4) [填空题] （10.0分）
IP数据报的目的地址为172.16.1.8

我的答案：得分： 10.0分
第一空： 
S0/0

(5) [填空题] （10.0分）
IP数据报的目的地址为192.168.1.2

我的答案：得分： 10.0分
第一空： 
172.16.0.1

三.多选题（共1题,10.0分）

1【多选题】路由信息的来源有哪些? ( )
（10.0分）
A、设备自动发现的直连路由
B、手工配置的静态路由
C、路由协议发现的路由
D、以上都不是

我的答案：ABC得分： 10.0分

最后

2023-5-14 18:39:23

你对我百般注视，
并不能构成万分之一的我，
却是一览无余的你。

祝大家逢考必过
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