路由器考研讲解
一、路由器的基本概念
1. 定义与定位
-
OSI模型归属：网络层设备（第三层），负责连接不同网络，实现跨网段通信。
-
核心功能：
-
路由选择：根据路由表选择最佳路径转发数据包。
-
分组转发：基于目标IP地址将数据包从输入接口转发到输出接口。
-
网络隔离：隔离广播域（每个接口属于不同广播域）。
-
2. 与交换机的区别
| 特性 | 路由器 | 交换机 |
|---|---|---|
| 工作层级 | 网络层（基于IP地址） | 数据链路层（基于MAC地址） |
| 广播域 | 隔离广播域（每个接口独立） | 不隔离广播域（同一VLAN内） |
| 主要功能 | 跨网络通信 | 局域网内部高速转发 |
| 典型协议 | RIP、OSPF、BGP | STP、VTP、802.1Q |
二、路由器的核心功能详解
1. 路由表（Routing Table）
-
定义：存储网络路径信息的数据库，包含目标网络、下一跳地址、出接口、度量值等。
-
表项来源：
-
直连路由：自动生成（接口配置IP并启用后）。
-
静态路由：手动配置（如
ip route 192.168.2.0 255.255.255.0 10.0.0.2）。 -
动态路由：通过路由协议（RIP、OSPF等）学习。
-
2. 路由选择过程
-
最长前缀匹配：选择子网掩码最长的路由条目（更精确）。
-
管理距离（AD）：优先级排序（直连路由AD=0，静态路由AD=1，OSPF AD=110，RIP AD=120）。
-
度量值（Metric）：同协议下选择最优路径（如RIP的跳数、OSPF的链路成本）。
3. NAT（网络地址转换）
-
作用：将私有IP转换为公网IP，解决IPv4地址短缺问题。
-
类型：
-
静态NAT：一对一映射（如将内网服务器映射到公网IP）。
-
动态NAT：多对多地址池映射。
-
PAT（端口复用）：多对一，通过端口号区分内网主机（最常见）。
-
-
配置示例（Cisco）：
cisco
interface GigabitEthernet0/0 ip nat inside // 定义内网接口 interface GigabitEthernet0/1 ip nat outside // 定义外网接口 ip access-list standard NAT_POOL permit 192.168.1.0 0.0.0.255 // 允许转换的内网地址 ip nat inside source list NAT_POOL interface GigabitEthernet0/1 overload
三、路由协议
1. 静态路由 vs 动态路由
| 特性 | 静态路由 | 动态路由 |
|---|---|---|
| 配置方式 | 手动配置 | 自动学习 |
| 适用场景 | 小型网络、拓扑稳定 | 中大型网络、拓扑复杂 |
| 优点 | 无带宽占用、安全性高 | 自适应网络变化 |
| 缺点 | 维护成本高 | 占用带宽、可能收敛慢 |
2. 动态路由协议分类
-
距离向量协议（如RIP）：
-
基于跳数，定期广播整个路由表。
-
问题：路由环路（通过水平分割、毒性逆转解决）。
-
-
链路状态协议（如OSPF）：
-
基于链路成本（带宽、延迟），使用Dijkstra算法计算最短路径。
-
特点：分层设计（Area 0为骨干区域），触发更新。
-
-
路径向量协议（如BGP）：
-
用于自治系统（AS）间路由，基于路径属性（AS-Path、Next Hop）选择最优路径。
-
特点：策略路由（可人为干预路径选择）。
-
3. 典型协议对比
| 协议 | 类型 | 算法 | 更新方式 | 适用场景 |
|---|---|---|---|---|
| RIP | 距离向量 | Bellman-Ford | 定期广播 | 小型网络（≤15跳） |
| OSPF | 链路状态 | Dijkstra | 触发更新 | 中大型网络 |
| BGP | 路径向量 | 路径属性优选 | 增量更新 | 互联网（AS之间） |
四、路由器安全与管理
1. ACL（访问控制列表）
-
功能：过滤流量（基于IP、端口、协议等），实现安全策略。
-
类型：
-
标准ACL：仅基于源IP地址（编号1-99）。
-
扩展ACL：基于源/目标IP、端口、协议（编号100-199）。
-
-
配置示例（禁止192.168.1.0网段访问HTTP）：
cisco
复制
access-list 101 deny tcp 192.168.1.0 0.0.0.255 any eq 80 access-list 101 permit ip any any interface GigabitEthernet0/0 ip access-group 101 in
2. VPN（虚拟专用网络）
-
作用：通过加密隧道在公共网络上建立私有连接。
-
类型：
-
IPSec VPN：网络层加密，支持站点到站点（Site-to-Site）和远程访问。
-
SSL VPN：基于应用层，通过浏览器即可访问内网资源。
-
五、典型应用场景与配置
1. 静态路由配置
场景：连接两个子网（192.168.1.0/24 和 192.168.2.0/24），通过路由器R1和R2互联。
配置命令（R1）：
cisco
ip route 192.168.2.0 255.255.255.0 10.0.0.2 // 目标网络→下一跳地址
2. OSPF多区域配置
场景：企业网络分为Area 0（骨干）和Area 1。
配置命令（路由器R1）：
cisco
router ospf 1 network 192.168.1.0 0.0.0.255 area 0 network 10.0.0.0 0.0.0.3 area 1
3. BGP邻居配置
场景：AS 100与AS 200建立BGP对等体。
配置命令（AS 100路由器）：
cisco
router bgp 100 neighbor 200.1.1.1 remote-as 200 network 192.168.0.0 mask 255.255.0.0
六、考研核心考点
-
路由表匹配原则：最长前缀匹配、管理距离与度量值优先级。
-
NAT类型与配置：区分静态NAT、动态NAT、PAT的适用场景。
-
动态路由协议对比：RIP的跳数限制、OSPF的Area设计、BGP的路径属性。
-
ACL应用：标准ACL与扩展ACL的配置差异。
-
路由器与交换机的区别：工作层级、广播域隔离能力。
七、总结
路由器是跨网络通信的核心设备，需重点掌握：
-
路由表构建与转发机制
-
静态路由与动态路由协议
-
NAT与ACL的配置
-
安全功能（VPN、IPSec）
结合实验（如Packet Tracer模拟器）练习配置命令，理解路由协议交互过程，是应对考研实操题的关键 🔑。