静态路由、DHCP、帧中继
静态路由
- 静态路由的相关概念
路由：网络信息从信源到信宿的路径。
路由器：路由器的作用就是将各个网络彼此连接起来。
路由器主要负责将数据包传送到本地和远程目的网络，其方法是：
1.确定发送数据包的最佳路径
2.将数据包转发到目的地
图 1‑1 数据流向图
路由表简介：
路由器的主要功能是将数据包转发到目的网络，即转发到数据包目的 IP
地址。为此，路由器需要搜索存储在路由表中的路由信息。
路由表是保存在 RAM
中的数据文件，其中存储了与直连网络以及远程网络相关的信息。路由表包含网络与下一跳的关联信息。这些关联告知路由器：要以最佳方式到达某一目的地，可以将数据包发送到特定路由器（下一跳）或指定从某个接口发出（出接口）。
图 1‑2 路由表截图
路由表的组成：
表 1‑1 路由表内容描述
| 序号 | 截图内容 | 相关描述 |
|---|---|---|
| 1 | 172.16.0.0/24 | 主类网络是172.16.0.0，划分成了24位的子网 |
| 2 | is subnetted,3 subnets | 被划分了子网，总共有3个子网 |
| 3 | S | 代表路由类型：static，静态路由 |
| 4 | 172.16.1.0 | 目标子网网络号（目标网段） |
| 5 | 172.16.2.2 | 下一跳地址 |
图 1‑3 数据包字段截图图
路由器收到数据包，查看IP数据包头部的目的地址，匹配路由表中的路由条目，找到下一跳或出接口，通过相应接口转发。
静态路由的方式
- 静态路由的配置方式：
- 指定下一跳：
ip route .0 255.255.255.0 12.1.1.2
- 指定出接口：
ip route .0 255.255.255.0 fastethernet 0/0
两种方式是否一样呢？
静态路由实验
图 1‑4 静态路由实验拓扑图
实验一 指定下一跳
图 1‑5 静态路由配置及查看截图
R1 ping .3，数据包要发给下一跳12.1.1.2，R1
将ip包头封装到icmp包（ping包），继续封装以太网头部，发现不知道12.1.1.2的mac地址，无法完成封装，由于12.1.1.2和自己是同一网段，发出arp请求12.1.1.2的mac地址，R2收到arp广播后将F0/0的mac地址回复给R1，R1完成数据封装，发给R2，R2以同样方式发送给R3。
图 1‑6 查看arp截图
图 1‑7 查看接口截图
实验二 指定出接口
首先比较下路由表的不同，我们会发现一个现象：.0 is directly
connected，fastethernet0/0，路由器竟然认为3.3.3.0是直连路由。同样R1 ping
3.3.3.3，仍然无法完成二层目标mac的封装，因此发送arp请求，但是，由于R1认为3.3.3.0是直连网络，会直接请求3.3.3.3的mac地址！问题出现了，12.1.1.0网段有3.3.3.3这个主机吗？谁来回应R1？如果没有人来回应R1，那么就无法完成二层封装，数据无法发送出去，可是为什么会ping通？
图 1‑8 查看arp截图
图 1‑9 查看接口截图
我们发现R1请求到的.3的mac地址竟然是R2的F0/0的mac地址，说明R2欺骗了R1，但是这是一个善意的谎言，因为R2知道如何去3.3.3.3，因此只要R1把数据包交给R2,R2可以帮R1转发出去，此技术叫做代理ARP，R2知道如何去往目的地，因此代理目标主机回复ARP请求，将主机的mac回复给请求者。
实验总结
- 使用下一跳：
R1只会请求下一跳的mac地址
图 1‑10 查看arp截图
- 使用出接口：
由于R1认为目标与自己是直连的，所以会对每个目标发送arp请求，R2就得代理多次。
图 1‑11 查看arp截图
由此看出，使用出接口，不仅对同一网段不同目标访问都需要一次arp请求，占用arp缓存空间，并且需要R2开启代理arp功能。
cisco路由器默认开启代理arp
关闭代理arp的配置方法：
1 | R2(config)#int f0/0 |
静态指定arp
arp是一种动态请求目标ip地址对应mac地址的协议，上面我们关闭了代理arp，动态无法进行地址解析，我们可以使用静态指定arp的方式进行地址解析。
R1(config)#ar.3 cc01.0b4c.0000 arpa
图 1‑12 查看arp截图
静态默认路由
- 默认路由的概念
默认路由的表现形式为0.0.0.0
0.0.0.0，即目标网络号为0.0.0.0，子网掩码为0.0.0.0，在ip地址中0.0.0.0表示任意，那么任意网络号加上任意掩码表示为任意路由。通常用于互联网出口设备，用于表示互联网路由。
默认路由的配置
1 | Router(config)#ip route .0 0.0.0.0 12.1.1.2 |
DHCP（Dynamic Host Configuration Protocol）
- DHCP的用途及工作机制
如果没有一个动态的分配ip地址的机制，所有人都需要手动指定ip地址，并且要记住网关和DNS服务器的地址，除此之外，非常容易造成地址冲突！ip地址分配，管理工作十分繁琐。
DHCP主要用途：动态的为网络中的主机分配IP地址
DHCP使用udp报文，client使用udp 68，server使用udp 67
图 2‑1 DHCP工作机制图
第一个包discover：用于客户端寻找dhcp服务器
第二个包offer:用于服务器分配ip，子网掩码，dns，租期等信息
第三个包request：用于客户确认使用此ip
第四个包ack：被使用服务器端确认
注：linux系统中第一、三个包是广播包；第二、四个包是单播包，cisco系统中四个包全部是广播。
DHCP的配置：
- Server端配置
1 | R1(config)#service dhcp------开启dhcp服务 |
Client端配置：
路由器作为dhcp client端：
1 | R2(config)#interface f0/0 |
DHCP中继
图 2‑2 DHCP中继实验拓扑图
1 | R1: |
DHCP分配特定ip地址
1 | R3(config)#ip dhcp pool cisco |
帧中继
- 帧中继相关概念
帧屮继是一种在20世纪90年代初期形成的包交换技术
,是一个提供高性能的数据链路层和物理层的规范。帧中继比点到点链路更划算,并且可以运行在64Kbs~
45Mb/s(T3)之间。帧中继提供动态分配带宽和拥塞控制特性。
包交换 (Packet
switching)这是一种WAN交换方法,允许和其他公司共享带宽以节省资金。可以将包交换想像为一种看起来像租用线路
,但费用更像电路交换的一种网络。不利因素是,如果需要经常传输数据,则不要考虑这种类型,应当使用租用线路。如果是偶然的突发性的数据传输,那么包交换可以满足需要。
帧中继网络环境
帧中继术语
- 帧中继封装类型
当在Cisco路由器上配置帧中继时,需要在串行接口上将帧中继指定为一种封装。帧中继有两种封装类型：
cisco
IETF(Internet Engineering Task Force)
- 虚电路
帧中继使用虚电路工作方式
,所谓“虚”是相对于租用线路使用的真正电路而言的。这些虚电路是由连接到提供商
“网云”上的几干台设各构成的链路。帧中继为两台DTE设备之间建立的虚电路
,使它们就像通过一条电路连接起来一样,实际上将帧放入一个很大的共享设施里
。有两种虚电路——永久虚电路和交换虚电路。
永久虚电路 (Permanent Virtual
Circuits,PVC)是目前最常用的类型。永久的意思是电信公司在内部创建映射,并且只要你付费,虚电路就一直有效。交换虚电路 (switched Virtual
Circuits,SVC)更像电话呼叫。当数据需要传输时,建立虚电路;数据传输完成后拆除虚电路。- 数据链路连接标识符 (DLCI)
帧中继PVC使用数据链路连接标识符 (Data Link Connection
Identifiers,DICI)标识DTE设备。帧中继服务提供商分配 DLCI值 ,帧中继用
DLCI值区分网络上的不同虚电路。因为在一个多点帧中继接口上可以有多个虚电路,所以这种接口可以有多个DLCI。
本地管理接口(LMI)
本地管理接口(Local Management
Interface,LMI)是路由器和它所连接的第一个帧中继交换机之间使用的信令标准。它允许传递有关服务提供商网络和DTE(路由器)之间虚电路的操作和状态信息。
KeepaIives(保持激活) 验证数据的通畅。
Multicasting(组播)这是一个可选的扩展LMI规范,允许在例如帧中继网络上有效
发布路由信息和ARP请求。组播使用 1019~1022之间的 DLCI保留号码。G1obaI addressing(全局寻址)为 DLCI提供全局意义,允许帧 中继网云像LAN一样 。
Satus of virtual circuits(虚电路状态)提供DLCI状态信息。
当无规律LMI流量发送时,这些状态查询和状态信息用于保持激活。- 帧中继配置
图 3‑1 帧中继实验拓扑
如图3-1，R1需要将数据发送给R2（ip为123.123.123.2）时，R1对数据进行2层封装使用DLCI=102来完成。数据到了帧中继交换机，帧中继交换机根据帧中继交换表进行交换转发：从S1接口收到一个DLCI为102的帧时，交换机把帧从S2接口发出，并且将二层地址改为201，这样R2就会接收R1发来的数据包。
通过以上的转发过程，发送方路由器R1需要知道3层封装目标ip=123.123.123.2时，2层地址应该封装哪一个DLCI。
静态指定映射：
1 | Interface s1 |
帧中继是一个非广播多路访问的环境。如果路由器R1
DLCI=102的PVC上发送一个广播，只有R2可以收到，R3是无法收到的，如果R1发送的广播想让R2和R3都收到，必须分别在PVC
102和PVC 103上各发送一次，这就是非广播的含义。
帧中继配置：
帧中继交换机：
1 | R4(config)#frame-relay switching-------在路由器上开启帧中继交换机功能 |
查看：
Show frame-relay route
DTE端：
1 | R1(config)#interface s0/0 |
查看：
Show frame-relay map
帧中继子接口
帧中继在一个串行接口上有多条虚电路,并且将每条虚电路视为一个单独的接口,它被认为是子接口。将子接口想像为一个由IOS软件定义的逻辑接口。帧中继子接口可分为两种：
点到点子接口（point-to-point）
当一台虚电路连接一台路由器到另一个路由时
,使用点到点子接口。每个点到点子接口需要自己的子网。
配置：
1 | R1(config)#int s2/0 |
多点子接口
当路由器位于星状虚电路的中心时,使用多点子接口。所有连接到帧中继交换机上的路由器接口都使用一个子网。
配置：
1 | R1(config)#int s2/0 |