第 6 章： 网络层 Cisco Networking Academy 计划 网络简介 第 6 章：网络层 网络简介

第 6 章：目标 学生将能够： 解释网络层协议和服务如何支持数据网络间的通信。 解释在中小型企业网络中如何使用路由器进行端到端连接。 在中小型企业网络中确定适当的设备以路由流量。 配置路由器基本配置。 2

第 6 章 6.1 网络层协议 6.2 路由 6.3 路由器 6.4 配置思科路由器 6.5 单元小结 第 6 章各节

网络层 网络层 第 6.0 部分

网络层协议 通信中的网络层 第 6.1.1 小节

通信中的网络层 网络层 端到端传输过程 终端设备编址 封装 路由 解封 第 6.1.1.1 小节

Novell 互联网分组交换协议 (IPX) AppleTalk 无连接网络服务 (CLNS/DECNet) 通信中的网络层 网络层协议 常用网络层协议 Internet 协议第四版 (IPv4) Internet 协议第六版 (IPv6) 传统网络层协议 Novell 互联网分组交换协议 (IPX) AppleTalk 无连接网络服务 (CLNS/DECNet) 第 6.1.1.2 小节

IP 协议的特征 IP 的特征 第 6.1.2.1 小节

IP 协议的特征 IP - 无连接协议 第 6.1.2.2 小节

IP 协议的特征 IP - 尽力交付 第 6.1.2.3 小节

IP 协议的特征 IP - 介质无关性 第 6.1.2.4 小节

IPv4 数据包 封装 IP 第 6.1.2.5 小节

版本、区分服务 (DS)、生存时间 (TTL)、协议、源 IP 地址和目的 IP 地址 IPv4 数据包 IPv4 数据包报头 版本、区分服务 (DS)、生存时间 (TTL)、协议、源 IP 地址和目的 IP 地址 第 6.1.3.2 小节

Internet 报头长度 (IHL)、总长度、报头校验和、身份验证、 标志和段偏移量 IPv4 数据包 IPv4 报头字段 Internet 报头长度 (IHL)、总长度、报头校验和、身份验证、 标志和段偏移量 版本 IP 报头长度 区分服务 总长度 DSCP ECN 标识 标志 段偏移量 生存时间 协议 报头校验和 源 IP 地址 目的 IP 地址 选项（可选） 填充 第 1 字节 第 2 字节 第 3 字节 第 4 字节 第 6.1.3.3 小节

IPv4 数据包 IPv4 报头示例 第 6.1.3.4 小节

通信中的网络层 IPv4 的局限性 IP 地址耗尽 Internet 路由表扩展 缺少端到端连接 第 6.1.4.1 小节

更大的地址空间 改进数据包处理过程 消除对 NAT 的需求 集成安全性 40 亿个 IPv4 地址 4,000,000,000 第 6.1.4.2 小节

IPv6 数据包 封装 IPv6 第 6.1.4.3 小节

IPv6 数据包 IPv6 数据包报头 第 6.1.4.4 小节

IPv6 数据包 IPv6 报头示例 第 6.1.4.3 小节

路由 主机路由表 第 6.2.1 小节

主机路由表 主机数据包转发决策 第 6.2.1.1 小节

主机必须维护自己的本地路由表才能确保网络层数据包转发到正确的目的网络。主机的本地路由表通常包含： 直接连接 本地网络路由 本地默认路由 主机路由表 默认网关 主机必须维护自己的本地路由表才能确保网络层数据包转发到正确的目的网络。主机的本地路由表通常包含： 直接连接 本地网络路由 本地默认路由 R 第 6.2.1.2 小节

主机路由表 IPv4 主机路由表 第 6.2.1.3/6.2.1.4 小节

主机路由表 IPv4 主机路由表示例 第 6.2.1.5 小节

主机路由表 IPv6 主机路由表示例 第 6.2.1.6 小节

路由器路由表 路由器数据包转发决策 第 6.2.2.1 小节

路由器路由表 IPv4 路由器路由表 192.168.10.0/24 10.1.1.0/24 .10 G0/0 .1 .10 PC1 209.165.200.224 /30 .1 .225 S0/0/0 .226 R1 R2 .1 G0/1 .10 .1 .10 PC2 192.168.11.0/24 10.1.2.0/24 R1#show ip route Codes: L - local, C - connected, S - static, R - RIP, M - mobile, B - BGP D - EIGRP, EX - EIGRP external, O - OSPF, IA - OSPF inter area N1 - OSPF NSSA external type 1, N2 - OSPF NSSA external type 2 E1 - OSPF external type 1, E2 - OSPF external type 2, E - EGP i - IS-IS, L1 - IS-IS level-1, L2 - IS-IS level-2, ia - IS-IS inter area * - candidate default, U - per-user static route, o - ODR P - periodic downloaded static route Gateway of last resort is not set 10.0.0.0/8 is variably subnetted, 2 subnets, 2 masks D 10.1.1.0/24 [90/2170112] via 209.165.200.226, 00:00:05, Serial0/0/0 D 10.1.2.0/24 [90/2170112] via 209.165.200.226, 00:00:05, Serial0/0/0 192.168.10.0/24 is variably subnetted, 2 subnets, 3 masks C 192.168.10.0/24 is directly connected, GigabitEthernet0/0 L 192.168.10.1/32 is directly connected, GigabitEthernet0/0 192.168.11.0/24 is variably subnetted, 2 subnets, 3 masks C 192.168.11.0/24 is directly connected, GigabitEthernet0/1 L 192.168.11.1/32 is directly connected, GigabitEthernet0/1 209.165.200.0/24 is variably subnetted, 2 subnets, 3 masks C 209.165.200.224/30 is directly connected, Serial0/0/0 L 209.165.200.225/32 is directly connected, Serial0/0/0 R1# 第 6.2.2.2 小节

路由器路由表 直连网络路由表条目 第 6.2.2.3 小节

路由器路由表 远程网络路由表条目 第 6.2.2.4 小节

路由器路由表 下一跳地址 192.168.10.0/24 64.100.0.1 10.1.1.0/24 .10 G0/0 .1 .10 PC1 209.165.200.224 /30 .1 .225 S0/0/0 .226 R1 R2 .1 G0/1 .10 .1 .10 PC2 192.168.11.0/24 10.1.2.0/24 R1# show ip route Codes: L - local, C - connected, S - static, R - RIP, M - mobile, B - BGP D - EIGRP, EX - EIGRP external, O - OSPF, IA - OSPF inter area N1 - OSPF NSSA external type 1, N2 - OSPF NSSA external type 2 E1 - OSPF external type 1, E2 - OSPF external type 2, E - EGP i - IS-IS, L1 - IS-IS level-1, L2 - IS-IS level-2, ia - IS-IS inter area * - candidate default, U - per-user static route, o - ODR P - periodic downloaded static route Gateway of last resort is not set 10.0.0.0/8 is variably subnetted, 2 subnets, 2 masks D 10.1.1.0/24 [90/2170112] via 209.165.200.226, 00:00:05, Serial0/0/0 D 10.1.2.0/24 [90/2170112] via 209.165.200.226, 00:00:05, Serial0/0/0 192.168.10.0/24 is variably subnetted, 2 subnets, 3 masks C 192.168.10.0/24 is directly connected, GigabitEthernet0/0 L 192.168.10.1/32 is directly connected, GigabitEthernet0/0 192.168.11.0/24 is variably subnetted, 2 subnets, 3 masks C 192.168.11.0/24 is directly connected, GigabitEthernet0/1 L 192.168.11.1/32 is directly connected, GigabitEthernet0/1 209.165.200.0/24 is variably subnetted, 2 subnets, 3 masks C 209.165.200.224/30 is directly connected, Serial0/0/0 L 209.165.200.225/32 is directly connected, Serial0/0/0 R1# 第 6.2.2.5 小节

路由器 路由器的特点 第 6.3.1 小节

路由器的特点 路由器是计算机 第 6.3.1.1 小节

路由器的特点 路由器 CPU 和操作系统 第 6.3.1.2 小节

路由器的特点 路由器内存 内存 易失性/ 非易失性 零售店 RAM 易失性 运行的 IOS 运行配置文件 IP 路由和 ARP 表 数据包缓冲区 ROM 启动说明 基本诊断软件 受限 IOS NVRAM 启动配置文件 闪存 IOS 其他系统文件 第 6.3.1.3 小节

路由器的特点 路由器内部 第 6.3.1.4 小节

路由器的特点 路由器背板 双宽 eHWIC 插槽 eHWIC 0 AUX 端口 LAN 接口 控制台 RJ45 USB 端口 第 6.3.1.5 小节 控制台 RJ45 USB 端口 两个 4 GB 闪存卡插槽 控制台 USB B 型

路由器的特点 连接到路由器 WAN 接口 AUX 端口 LAN 接口 第 6.3.1.6 小节 控制台 RJ45 控制台 USB B 型

路由器的特点 LAN 和 WAN 接口 串行接口 第 6.3.1.7 小节 LAN 接口

路由器启动 Cisco IOS 第 6.3.2.1 小节

路由器启动 Bootset 文件 第 6.3.2.2 小节

路由器启动 路由器启动过程 执行 POST 并加载 bootstrap 程序 查找并加载 Cisco IOS 软件 查找并加载启动配置文件或进入设置模式 第 6.3.2.3 小节 System Bootstrap, Version 15.0(1r)M15, RELEASE SOFTWARE (fc1) 技术支持：http://www.cisco.com/techsupport <省略部分输出>

路由器启动 Show Version 输出 第 6.3.2.4 小节 Router# show version Cisco IOS Software, C1900 Software (C1900-UNIVERSALK9-M), Version 15.2(4)M1, RELEASE SOFTWARE (fc1) 技术支持：http://www.cisco.com/techsupport Copyright (c) 1986-2012 by Cisco Systems, Inc. Compiled Thu 26-Jul-12 19:34 by prod_rel_team ROM: System Bootstrap, Version 15.0(1r)M15, RELEASE SOFTWARE (fc1) Router uptime is 10 hours, 9 minutes System returned to ROM by power-on System image file is "flash0:c1900-universalk9-mz.SPA.152-4.M1.bin" Last reload type: Normal Reload Last reload reason: power-on <省略部分输出> Cisco CISCO1941/K9 (revision 1.0) with 446464K/77824K bytes of memory. Processor board ID FTX1636848Z 2 Gigabit Ethernet interfaces 2 Serial(sync/async) interfaces 1 terminal line DRAM configuration is 64 bits wide with parity disabled. 255K bytes of non-volatile configuration memory. 250880K bytes of ATA System CompactFlash 0 (Read/Write) Technology Package License Information for Module:'c1900' ----------------------------------------------------------------- Technology Technology-package Technology-package Current Type Next reboot ------------------------------------------------------------------ ipbase ipbasek9 Permanent ipbasek9 security None None None data None None None Configuration register is 0x2142 (will be 0x2102 at next reload) Router# 第 6.3.2.4 小节

网络层 配置思科路由器 第 6.4 部分

配置初始设置 路由器配置步骤 192.168.10.0/24 10.1.1.0/24 .10 G0/0 .1 .10 PC1 209.165.200.224 /30 .1 .226 .225 S0/0/0 R1 R2 .1 G0/1 .10 .1 .10 PC2 192.168.11.0/24 10.1.2.0/24 Router> enable Router# configure terminal Enter configuration commands, one per line. End with CNTL/Z. Router(config)# hostname R1 R1(config)# Router> en Router# conf t Enter configuration commands, one per line. End with CNTL/Z. Router(config)# ho R1 R2(config)# 或 R1(config)# enable secret class R1(config)# R1(config)# line console 0 R1(config-line)# password cisco R1(config-line)# login R1(config-line)# exit R1(config)# line vty 0 4 R1(config)# service password-encryption R1(config)# banner motd # Enter TEXT message. End with the character '#'. *********************************************** WARNING: Unauthorized access is prohibited! 编号 R1(config)# 第 6.4.1.1 小节 R1# copy running-config startup-config Destination filename [startup-config]? Building configuration... [OK] R1#

配置接口 配置 LAN 接口 192.168.10.0/24 10.1.1.0/24 .10 G0/0 .1 .10 PC1 209.165.200.224 /30 .1 .225 S0/0/0 .226 R1 R2 .1 G0/1 .10 .1 .10 PC2 192.168.11.0/24 10.1.2.0/24 R1# conf t Enter configuration commands, one per line. End with CNTL/Z. R1(config)# R1(config)# interface gigabitethernet 0/0 R1(config-if)# ip address 192.168.10.1 255.255.255.0 R1(config-if)# description Link to LAN-10 R1(config-if)# no shutdown %LINK-5-CHANGED: Interface GigabitEthernet0/0, changed state to up %LINEPROTO-5-UPDOWN: Line protocol on Interface GigabitEthernet0/0, changed state to up R1(config-if)# exit R1(config)# int g0/1 R1(config-if)# ip add 192.168.11.1 255.255.255.0 R1(config-if)# des Link to LAN-11 R1(config-if)# no shut %LINK-5-CHANGED: Interface GigabitEthernet0/1, changed state to up %LINEPROTO-5-UPDOWN: Line protocol on Interface GigabitEthernet0/1, changed state to up 第 6.4.2.1 小节

配置接口 检验接口配置 192.168.10.0/24 10.1.1.0/24 .10 G0/0 .1 .10 PC1 209.165.200.224 /30 .1 .225 S0/0/0 .226 R1 R2 .1 G0/1 .10 .1 .10 PC2 192.168.11.0/24 10.1.2.0/24 R1# show ip interface brief Interface IP-Address OK? Method Status Protocol GigabitEthernet0/0 192.168.10.1 YES manual up up GigabitEthernet0/1 192.168.11.1 YES manual up up Serial0/0/0 209.165.200.225 YES manual up up Serial0/0/1 unassigned YES NVRAM administratively down down Vlan1 unassigned YES NVRAM administratively down down R1# R1# ping 209.165.200.226 Type escape sequence to abort. Sending 5, 100-byte ICMP Echos to 209.165.200.226, timeout is 2 seconds: !!!!! Success rate is 100 percent (5/5), round-trip min/avg/max = 1/2/9 ms 第 6.4.2.2 小节

配置思科路由器 配置默认网关 第 6.4.3 小节

配置默认网关 主机默认网关 .10 PC1 192.168.10.0/24 .1 G0/0 .10 PC2 R1 G0/1 .1 .10 PC1 .10 PC4 PC3 192.168.10.0/24 .1 G0/0 .11 PC2 192.168.11.0/24 第 6.4.3.1 小节 R1 G0/1 .1 .11 PC4 .10 PC3 192.168.11.0/24

配置默认网关 交换机默认网关 192.168.11.0/24 .1 G0/1 G0/0 R1 192.168.10.0/24 .10 PC1 .11 PC2 S1#show running-config Building configuration... ! <省略部分输出> service password-encryption hostname S1 Interface Vlan1 ip address 192.168.10.50 ip default-gateway 192.168.10.1 S1 S2 50% 如果 S1 上没有配置默认网关，那么从 S1 发出的响应数据包将无法到达 IP 地址为 192.168.11.10 的管理员处。管理员将无法远程管理设备。 第 6.4.3.2 小节

网络层即 OSI 第 3 层，提供能够让终端设备跨整个网络交换数据的服务。 网络层 总结 在本章中，您学会了： 网络层即 OSI 第 3 层，提供能够让终端设备跨整个网络交换数据的服务。 网络层使用四个基本过程：终端设备的 IP 编址、封装、路由和解封。 Internet 大部分基于 IPv4，IPv4 仍然是使用最广泛的网络层协议。 IPv4 数据包包含 IP 报头和负载。 IPv6 使用简化的报头，比 IPv4 具有更多优势，例如更高的路由效率、简化的扩展报头和单个流处理能力。 第 1.5 节和第 1.5.1 小节

主机需要使用本地路由表才能确保数据包转发到正确的目的网络。 本地默认路由是到默认网关的路由。 网络层 总结 在本章中，您学会了： 除了分层编址外，网络层也负责路由。 主机需要使用本地路由表才能确保数据包转发到正确的目的网络。 本地默认路由是到默认网关的路由。 默认网关是连接本地网络的路由器接口的 IP 地址。 当路由器（例如默认网关）收到数据包时，它会检查目的 IP 地址以确定目的网络。 第 1.5 节和第 1.5.1 小节

可以在每台路由器上手动配置路由表条目来提供静态路由， 路由器相互之间也可以使用路由协议动态交换路由信息。 网络层 总结 在本章中，您学会了： 路由器的路由表存储了有关 IP 网络的直连路由和远程路由的信息。如果路由器的路由表中存在指向目的网络的条目，路由器会转发数据包。如果不存在匹配的路由条目，若已配置了默认路由，路由器可能会将数据包转发到自己的默认路由，否则它会丢弃数据包。 可以在每台路由器上手动配置路由表条目来提供静态路由， 路由器相互之间也可以使用路由协议动态交换路由信息。 为了能够连接路由器，必须配置路由器接口。 第 1.5 节和第 1.5.1 小节