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交换机路由器的工作原理以及路由的获取

 黄元章3355 2019-08-06

交换机与路由器的主要的功能:

  二层交换机实现同网段的通信,

  路由器:实现不同网段的通信。

交换机的工作原理:

  1:学习,2:泛宏,3:转发

学习动作:学习源mac地址与接口与的关系放入mac地址表,

泛宏动作:收到广播帧的时候,会将帧从各个接口发出去(收到消息的接口除外),如果收到的是单播回复消息,则学习改信息并加入到mac地址表中。

:根据目的mac地址,查mac地址表,然后转发。

在这里需要在了解一个东西,ARP(地址解析协议),其解决的问题是:不知道目的ip对应的mac地址情况下,消息无法封装。主要作用是:根据ip查找mac。

ARP的工作原理(这里就不配图文了,以下自己总结的,希望可以更容易理解)

主机A发送一个请求消息,ARP工作在网络层,直接从网络层封装,数据链层的目的mac为全FF(广播),经过交换机的学习泛洪之后,主机B得到消息并且学习到主机A的ip和mac,并添加到自己的ARP表项。然后向主机A发送ARP回复消息(单播)。该消息封装有源/目的mac,源目的ip,将信息发送之后,交换机会首先学习主机B的端口号所对应mac,建立自己的mac地址表,之后会根据信息中的目的mac查表进行转发。主机A收到之后拆封,然后完善自己的ARP表,之后开始进行正常的数据封装

通过以上咱们也看到了交换机的主要作用,就是学习,转发,和泛宏。

路由器的工作原理

1:解封装,2:转发动作,3:重新封装

解封装:将帧头帧尾去掉(路由器是三层设备,必须要是被ip头部,所以将帧头部分解掉)

转发动作:根据目的ip地址查路由表转发(路由表:路由器默认会将直连网段放入路由表)

重新封装:封装新的真头和帧尾

ARP请求时,主机首先会做判断,判断目的ip于自己ip是否在同一网段,

如果在同一网段,直接请求目的mac,

如果不在同一网段,请求网关mac,

路由器的路由获取

1,静态路由(网络管理员手动添加)

2,动态路由(路由器之间相互学习)

手动添加就没什么说的,咱们看一下动态路路由

要研究动态路由就要先看一下动态路由协议了。以下是最经常用的动态路由协议,主要是分为两种,(不同厂商协议的优先级不同,这里就暂时不说优先级了)

1,距离矢量:RIP  , BGP

2,链路状态:OSPF , IS-IS

距离矢量的特点:只关心距离与方向,传递的是路由表

链路状态:传递的是链路信息,形成拓扑,得出最优路由(也是产生环路的根本原因)

动态路由:以下以OSPF为例!!!

. 特点:传递链路状态信息,最终形成拓扑

工作原理:

1相互发送hello消息,建立邻居关系(确定邻居位置,泛洪LSA

2进行 LSA(链路状态通告)泛洪 ,形成相同的 LSDB(链路状态数据库)

3运行 SPF(最短路径优先)算法得出最优路径

. 区域  (路由器基于接口划分,两个接口在同一区域)

作用:减少路由表的大小

骨干:area 0

非骨干区域:area 123……

区域部署原则:

非骨干区域之间通信必须与骨干区域相连

  .  配置(以华为设备为例)

1. 进入OSPF OSPF

2.进入区域: area 0

3.宣告区域内的直连网段:netework192.168.1.0  0.0.0.255  (四个255—掩码)

度量:开销(带宽越大,开销越小) 

 路由接口开销之和,

 计算:带宽参考值(100m/s/接口带宽=cost  (每个接口值,开销没有小数,不足1的自动为1

更改带宽参考值:

OSPF

1Bandwidth-reference  更改参考值(OSPF进程下的所有都会改)

2:进接口,

OSPF COST _X_  (该接口的开销为X

更改优先级:进入接口

Ospf sr-priority 100

更新方式:组播更新(224.0.0.5  224.0.0.6

基于IP封装,协议号89

OSPF的报文:

           名称  

                                                                    作用

Hello:     

   建立邻居关系,维护邻居关系,10s一次hello40s没有收到对端的hello,则认为邻居不存在

DBD:数据库描述报文

描述本地数据库

LSR:链路状态请求报文

请求缺少的 LSA

LSU:链路状态更新报文

更新所请求的 LSA

Lsack:链路状态确认报文

确认 LSA

建立邻居关系的条件:

OSPF头部字段


Ospf version :版本(v2,ipv4,v3 ,ipv6 )


Message type :消息类型


Packet length:数据包长度


Source ospf router : router- id字段

Router-id必须唯一

Area id :区域id

必须相同

Packet checksum:包校验和


Auth type :认证类型

必须相同

Auth data:认证数据

必须相同

认证方式:

区域认证 (区域内所有的路由器都要做认证)

接口认证   (进接口)

认证类型:

空认证 null

明文认证        aut-mode simple 1234

密文认证       aut-modemd5 1 1234

如果认证方式不同(一个区域认证,一个接口认证),但是认证类型相同(都是明文或都是密文认证,认证密码相同)能够建立起邻居关系

原因:协议认证字段包括Authtype和 Auth data,报头中没有认证方式该字段

DRBDR的选举

LSA泛洪过多

R11泛红一条消息发送给交换机,交换机收到一个广播消息之后会将该消息从其他端口发送出去,此时,R9收到一个来自R11的LSA消息,R10收到一个来自R11的LSA,R9收到之后吗,也会发送R11的消息,,导致降低带宽的利用率。

为什么会有DRDBR

DR的存在是为了解决链路中LSA泛洪过多,而BDR是为了保证可靠,避免DR down机之后带来的不便。

DR:指定路由器   DR不能被抢占)

  作用:解决LSA泛洪过多的问题

BDR:备份指定路由器

  作用     :保证可靠

Drother:设备

比较规则:

1   优先级 (priority):优先级越大越优先(默认值为1优先级为0的时候,标识该路由器无选举条件。

2,router-id:越大越优先

设备中存在两种关系

邻居:只发送hello消息,建立邻居关系

临接:发送hello消息,建立邻居关系,进行LSA泛洪。

DRother和DRother是邻居关系

Drother 和 DR,BDR都是邻接关系

以太网环境中都会选举DR,BDR

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