三层交换机与动态路由，单臂路由相结合实验（OSPF，RIP协议）

单臂路由&＃xff1a;单臂路由&＃xff08;router-on-a-stick&＃xff09;是指在路由器的一个接口上通过配置子接口&＃xff08;或“逻辑接口”&＃xff0c;并不存在真正物理接口&＃xff09;的方式&＃xff0c;实现原来相互隔离的不同VLAN&＃xff08;虚拟局域网&＃xff09;之间的互联互通。

路由器的物理接口可以被划分成多个逻辑接口&＃xff0c;这些被划分后的逻辑接口被形象的称为子接口。值得注意的是这些逻辑子接口不能被单独的开启或关闭&＃xff0c;也就是说&＃xff0c;当物理接口被开启或关闭时&＃xff0c;所有的该接口的子接口也随之被开启或关闭。

三层交换机工作原理&＃xff1a;三层交换是在网络交换机中引入路由模块而取代传统路由器实现交换与路由相结合的网络技术。它根据实际应用时的情况&＃xff0c;灵活地在网络第二层或者第三层进行网络分段。具有三层交换功能的设备是一个带有第三层路由功能的第二层交换机

第三层交换机的设计基于对IP路由的仔细分析&＃xff0c;把IP路由中每个报文都必须经过的过程提取出来&＃xff0c;这个过程是十分简化的过程。IP路由中绝大多数报文是不包含选项的报文&＃xff0c;因此在多数情况下处理报文IP选项的工作是多余的。不同网络的报文长度是不同的&＃xff0c;为了适应不同的网络&＃xff0c;IP要实现报文分片的功能&＃xff0c;但是在全以太网的环境中&＃xff0c;网络的帧长度是固定的&＃xff0c;因此报文分片也是一个可以省略的工作。

RIP协议&＃xff1a;RIP是应用层协议。使用UDP&＃xff08;520端口&＃xff09;数据报传送。

动态协议是根据度量值选择相应的路由路径&＃xff0c;常见的度量值有跳数、带宽、负载、时延、可靠性、成本
而RIP是只根据距离矢量&＃xff0c;也就是跳数&＃xff08;因为每经过一个路由器,跳数就加 1。这里的“距离”实际上指的是“最短距离”&＃xff09;来作为度量选择路径
RIP 允许一条路径最多只能包含 15 个路由器。“距离”的最大值为16 时即相当于不可达。可见 RIP 只适用于小型互联网
距离矢量路由协议&＃xff0c;缺乏灵活性

OSPF协议&＃xff1a;OSPF协议是一种链路状态协议。每个路由器负责发现、维护与邻居的关系&＃xff0c;并将已知的邻居列表和链路费用LSU(Link State Update)报文描述&＃xff0c;通过可靠的泛洪与自治系统AS(Autonomous System)内的其他路由器周期性交互&＃xff0c;学习到整个自治系统的网络拓扑结构;并通过自治系统边界的路由器注入其他AS的路由信息&＃xff0c;从而得到整个Internet的路由信息。每隔一个特定时间或当链路状态发生变化时&＃xff0c;重新生成LSA&＃xff0c;路由器通过泛洪机制将新LSA通告出去&＃xff0c;以便实现路由的实时更新

工作过程

1、初始化形成端口初始信息&＃xff1a;在路由器初始化或网络结构发生变化(如链路发生变化&＃xff0c;路由器新增或损坏)时&＃xff0c;相关路由器会产生链路状态广播数据包LSA&＃xff0c;该数据包里包含路由器上所有相连链路&＃xff0c;也即为所有端口的状态信息。
2、路由器间通过泛洪(Floodingl机制交换链路状态信息&＃xff1a;各路由器一方面将其LSA数据包传送给所有与其相邻的OSPF路由器&＃xff0c;另一方面接收其相邻的OSPF路由器传来的LSA数据包&＃xff0c;根据其更新自己的数据库
3、形成稳定的区域拓扑结构数据库&＃xff1a;OSPF路由协议通过泛洪法逐渐收敛&＃xff0c;形成该区域拓扑结构的数据库&＃xff0c;这时所有的路由器均保留了该数据库的一个副本。
4、形成路由表&＃xff1a;所有的路由器根据其区域拓扑结构数据库副本采用最短路径法计算形成各自的路由表。
在OSPF协议中主要有5中包和7个状态

5种包&＃xff1a;

1.问候(Hello)包
OSPF使用Hello分组建立和维护邻接关系。在一个路由器能够给其他路由器分发它的邻居信息前&＃xff0c;必须先问候它的邻居们。
2.数据库描述(Data base Description&＃xff0c;DBD)包
DBD分组不包含完整的“链路状态数据库”信息&＃xff0c;只包含数据库中每个条目的概要。当一个路由器首次连入网络&＃xff0c;或者刚刚从故障中恢复时&＃xff0c;它需要完整的“链路状态数据库”信息。此时&＃xff0c;该路由器首先通过hello分组与邻居们建立双向通信关系&＃xff0c;然后将会收到每个邻居反馈的DBD分组。新连入的这个路由器会检查所有概要&＃xff0c;然后发送一个或多个链路状态请求分组&＃xff0c;取回完整的条目信息。
3.链路状态请求(Link State Request&＃xff0c;LSR)包
LSR分组用来请求邻居发送其链路状态数据库中某些条目的详细信息。当一个路由器与邻居交换了数据库描述分组后&＃xff0c;如果发现它的链路状态数据库缺少某些条目或某些条目已过期&＃xff0c;就使用LSR分组来取得邻居链路状态数据库中较新的部分。
4.链路状态更新(Link State Update&＃xff0c;LSU)包
LSU分组被用来应答链路状态请求分组&＃xff0c;也可以在链路状态发生变化时实现洪泛(flooding)。在网络运行过程中&＃xff0c;只要一个路由器的链路状态发生变化&＃xff0c;该路由器就要使用LSU&＃xff0c;用洪泛法向全网更新链路状态。
5.链路状态确认(Link State Acknowledgment&＃xff0c;LSAck)包
LSAck分组被用来应答链路状态更新分组&＃xff0c;对其进行确认&＃xff0c;从而使得链路状态更新分组采用的洪泛法变得可靠。

路由重分发在大型的企业中&＃xff0c;可能在同一网内使用到多种路由协议&＃xff0c;为了实现多种路由协议的协同工作&＃xff0c;路由器可以使用路由重分发&＃xff08;route redistribution&＃xff09;将其学习到的一种路由协议的路由通过另一种路由协议广播出去&＃xff0c;这样网络的所有部分都可以连通了。 为了实现重分发&＃xff0c;路由器必须同时运行多种路由协议&＃xff0c;这样&＃xff0c;每种路由协议才可以取路由表中的所有或部分其他协议的路由来进行广播。

路由重分发语法&＃xff1a;

试验拓扑图如下
对于sw交换机&＃xff0c;它将网络划分为两个VLAN分别为VALN10和VLAN20&＃xff0c;它的F1/1接口与F1/2接口分别与两台PC主机相连&＃xff0c;所以要选择接入模式&＃xff08;access&＃xff09;&＃xff0c;为了能使PC1主机与PC2主机相互通讯&＃xff0c;它的F1/0接口要选择中继模式&＃xff08;trunk&＃xff09;&＃xff0c;通过F1/0转发出去的数据都会贴上标签&＃xff0c;vlan10或者vlan20&＃xff0c;而R1作为单臂路由会将标签转换&＃xff0c;通过F0/1接口传输到交换机&＃xff0c;交换机又会识别标签&＃xff0c;选好接口后&＃xff0c;将标签脱下&＃xff0c;传输到指定接口后发给PC机。
sw配置&＃xff1a;
1创建vlan10和vlan20&＃xff0c;并将f1/1接口与f1/2接口选择接入模式&＃xff08;access&＃xff09;&＃xff0c;其中f1/1接口划分在vlan10中&＃xff0c;f1/2接口划分在vlan20中

查看vlan信息

f1/0接口选择中继模式&＃xff0c;

2.R1路由器它既作为单臂路由&＃xff0c;负责vlan标签的转换&＃xff0c;其中f0/0接口又身处在area 1区域中&＃xff0c;所以要开启OSPF协议&＃xff0c;宣告网段12.0.0.0在area1中。
在f0/1中创建两个逻辑子接口f0/1.1与f0/1.2&＃xff0c;f0/1.1接口IP地址为192.168.10.1划分为vlan10&＃xff0c;封装类型属于dot1q&＃xff0c;f0/1.2接口IP地址192.168.20.1划分为vlan20&＃xff0c;封装类型dot1q。

f0/0接口配置IP地址12.0.0.1&＃xff0c;启用OSPF协议&＃xff0c;宣告网段12.0.0.0在area1区域中&＃xff0c;


3.R3路由器作为区域间的ABR&＃xff0c;他要开启OSPF协议&＃xff0c;要将学习到的区域间网段宣告给R1路由器与R3路由器&＃xff0c;而他为了可以访问14.0.0.0网段&＃xff0c;要设置静态路由器&＃xff0c;
首先接口IP地址配置

启用OSPF协议&＃xff0c;宣告网段

为了可以访问14.0.0.0网段&＃xff0c;设置为静态路由器&＃xff0c;并将静态路由重分发到OSPF协议中


4.R4路由器作为ASBR&＃xff0c;既要将内部网络宣告给外部网络&＃xff0c;也要将外部网络宣告给内部网络&＃xff0c;它自身处在OSPF协议与RIP协议中
配置接口IP地址
分别启用OSPF协议与RIP协议


在OSPF协议中分别将RIP协议与静态路由重分发到OSPF协议中

在RIP协议中&＃xff0c;要将OSPF协议重分发到RIP协议中

5.sw3作为三层交换机&＃xff0c;既有部分路由功能又有交换机功能&＃xff0c;其中作为路由器&＃xff0c;它身处在RIP协议中&＃xff0c;所以要开启RIP协议&＃xff0c;并可以将14.0.0.0网段&＃xff0c;192.168.30.0网段&＃xff0c;192.168.40.0网段在RIP协议中宣告
f0/0接口配置IP地址&＃xff0c;并开启RIP协议

f1/0接口创建VLAN10与VLAN20&＃xff0c;选择中继链路模式&＃xff0c;选择封装类型dot1q&＃xff0c;并在vlan10配置192.168.30.1网关地址&＃xff0c;vlan20配置192.168.40.1网关地址

6.sw2交换机作用于sw交换机作用相同&＃xff0c;对于sw交换机&＃xff0c;它将网络划分为两个VLAN分别为VALN10和VLAN20&＃xff0c;它的F1/1接口与F1/2接口分别与两台PC主机相连&＃xff0c;所以要选择接入模式&＃xff08;access&＃xff09;&＃xff0c;为了能使PC3主机与PC4主机相互通讯&＃xff0c;它的F1/0接口要选择中继模式&＃xff08;trunk&＃xff09;&＃xff0c;通过F1/0转发出去的数据都会贴上标签&＃xff0c;vlan10或者vlan20&＃xff0c;而R1作为单臂路由会将标签转换&＃xff0c;通过F0/1接口传输到交换机&＃xff0c;交换机又会识别标签&＃xff0c;选好接口后&＃xff0c;将标签脱下&＃xff0c;传输到指定接口后发给PC机。
f1/0配置

f1/1配置与f1/2配置

7.PC1主机IP地址192.168.10.10网关地址192.168.10.1

PC2主机IP地址192.168.20.20网关地址192.168.20.1

PC3主机IP地址192.168.30.30网关地址192.168.30.1

PC4主机IP地址192.168.40.40网关地址192.168.40.1

现在PC1主机与PC2主机相互ping通&＃xff0c;验证

PC3主机与PC4主机相互ping通&＃xff0c;验证

为了4台主机相互通讯&＃xff0c;我们先查看R1路由表&＃xff0c;可以看到所以网段都在路由表中&＃xff0c;说明R1路由器配置完毕

查看R3路由表和R4路由表和sw3路由表&＃xff0c;可以看到对于它们的路由表而言&＃xff0c;它都缺少192.168.10.0网段和192.168.20.网段&＃xff0c;说明在R1路由器中没有将19.168.10.1网段和192.168.20.网段重分发到OSPF中&＃xff0c;所以&＃xff0c;配置R1路由表&＃xff0c;将直连网段重分发到OSPF中

R1路由器配置&＃xff0c;

查看R3路由表

R4路由表
sw3路由表

现在PC1主机分别ping通PC2,PC3,PC4主机



全网互通
实验总结&＃xff1a;

将OSPF协议重分发到RIP协议中&＃xff0c; 命令&＃xff1a;redistribute ospf 1 metric 5(RIP协议的度量值跳数&＃xff09;

将RIP协议重分发到OSPF协议中, 命令 &＃xff1a;redistribute rip subnets

将静态路由重分发到OSPF协议中&＃xff0c; 命令 &＃xff1a;redistribute connected subnets

将直连网段重分发到OSPF协议中&＃xff0c; 命令&＃xff1a;redistribute static subnets

将默认路由重分发到OSPF协议中&＃xff0c; 命令&＃xff1a;default-information origibate

实验过程中&＃xff0c;要注意的是在R1路由表中要将直连网段重分发到OSPF协议中&＃xff0c;sw3中开启RIP协议后也要将192.168.30.0和192.168.40.0网段宣告在RIP协议中