淺析路由表原理在網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用

張慶紅 程國(guó)建

1西安航空技術(shù)高等專科學(xué)校計(jì)算機(jī)工程系 陜西 710077 2西安石油大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院 陜西 710065

0 引言

路由器的主要用途是連接多個(gè)網(wǎng)絡(luò)，并將數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)到目的地網(wǎng)絡(luò)或其它網(wǎng)絡(luò)。由于路由器的主要轉(zhuǎn)發(fā)決定是根據(jù)目的IP地址做出的，因此路由器被視為第3層設(shè)備。作出決定的過(guò)程稱為路由。而路由器要完成路由的過(guò)程，則需要搜索存儲(chǔ)在路由表中的路由信息。

1 構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及地址分配

從一臺(tái)路由器到另一臺(tái)路由器的數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)是通過(guò)網(wǎng)絡(luò)逐跳進(jìn)行的。每臺(tái)路由器根據(jù)自身獲知的目的路徑單獨(dú)做出轉(zhuǎn)發(fā)決定。為了分析數(shù)據(jù)包如何根據(jù)路由器中的路由表被轉(zhuǎn)發(fā)到目的地，本文構(gòu)建一個(gè)簡(jiǎn)單的互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D，基于此圖進(jìn)行分析研究。

在模擬器 Packet Tracer 中構(gòu)建一個(gè)包含四個(gè)路由器和三個(gè)交換機(jī)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖，末端網(wǎng)絡(luò)可連接一到兩臺(tái)計(jì)算機(jī)代表一個(gè)局域網(wǎng)絡(luò)。使用私有地址段 192.168.0.0/21進(jìn)行子網(wǎng)劃分，然后將劃分后的子網(wǎng)段分別分配給網(wǎng)絡(luò)中的7個(gè)子網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D如圖1所示。

圖1 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D

圖中包含7個(gè)局域網(wǎng)，所使用的子網(wǎng)段分別為192.168.1.0/24-192.168.7.0/24。用子網(wǎng)中的地址給圖中路由器接口及PC網(wǎng)卡分配地址。分配結(jié)果如表1所示。

表1 IP地址分配表

2 配置路由表并分析連通性

2.1 路由表原理1應(yīng)用到網(wǎng)絡(luò)

根據(jù)路由表原理 1：路由器根據(jù)其路由表中的信息做出路由決定，所以首先在構(gòu)建好的網(wǎng)絡(luò)配置路由。由于此網(wǎng)絡(luò)中路由器數(shù)量較少，所以用靜態(tài)路由來(lái)配置。在 R1路由器上用命令

R1#configure terminal

R1(config)#ip route 192.168.3.0 255.255.255.0 192.168.2.2

R1(config)#end

配置一條到達(dá)網(wǎng)絡(luò)192.168.3.0的路由，同理用相似的命令分別配置一條到達(dá)192.168.5.0、192.168.6.0、192.168.7.0 的靜態(tài)路由。這樣R1局域網(wǎng)192.168.1.0/24就可發(fā)送數(shù)據(jù)包到達(dá) 192.168.5.0/24、192.168.6.0/24、192.168.7.0/24目的網(wǎng)絡(luò)了。

對(duì)R1使用測(cè)試命令ping，分別ping網(wǎng)絡(luò)中不同網(wǎng)段中的設(shè)備地址，測(cè)試結(jié)果發(fā)現(xiàn)R1路由器在ping 192.168.4.1時(shí)沒(méi)有成功。根據(jù)原理 1，路由器是根據(jù)路由表做出路由決定的，所以如果Ping不成功，說(shuō)明R1路由表中到達(dá)目的網(wǎng)絡(luò)192.168.4.0/24的路由有問(wèn)題。所以接著用測(cè)試命令show ip route察看R1上的路由表，結(jié)果發(fā)現(xiàn)R1上確實(shí)沒(méi)有到達(dá)目的網(wǎng)絡(luò)192.168.4.0/24的路由。于是給R1路由器上配置了一條到達(dá)192.168.4.0/24的靜態(tài)路由，然后再使用Ping命令，結(jié)果發(fā)現(xiàn)Ping仍然沒(méi)有成功。按照原理1，路由器上已經(jīng)有了網(wǎng)絡(luò)中各個(gè)網(wǎng)段的路由，可是還是不連通，為什么呢？接著用路由表原理2來(lái)分析產(chǎn)生此結(jié)果的原因。

2.2 路由表原理2應(yīng)用到網(wǎng)絡(luò)

根據(jù)原理 2：一臺(tái)路由器包含完整的路由表并不表示其它路由器也包含相同的信息。在2.1節(jié)中已經(jīng)給R1路由器配置了路由表且已完整，所以根據(jù)原理 2，用靜態(tài)路由配置命令給 R2、R3、R4分別配置到達(dá)目的網(wǎng)絡(luò) 192.168.4.0/24的靜態(tài)路由，并用show ip route檢測(cè)三個(gè)路由器，發(fā)現(xiàn)分別已存在到達(dá)目的網(wǎng)絡(luò)的路由，接著用Ping命令進(jìn)行測(cè)試，結(jié)果發(fā)現(xiàn)R1仍然不能到達(dá)目的網(wǎng)絡(luò)192.168.4.0/24。

由于測(cè)試命令不能找出具體出故障的設(shè)備點(diǎn)，所以使用數(shù)據(jù)包捕獲方式察看數(shù)據(jù)包在哪個(gè)設(shè)備處發(fā)生故障了。在Packer Tracer中的模擬模式下進(jìn)行數(shù)據(jù)包捕獲，用 ADD simple PDU 添加簡(jiǎn)單的PDU，并且將PC1指定為ICMP流量的源設(shè)備，將PC3指定為目的主機(jī)，啟動(dòng)PC間用ICMP通信的ping。然后用Auto Capture / Play來(lái)捕獲ICMP數(shù)據(jù)包。于是R1 發(fā)送 ICMP 通信給 R3。R3 將 ICMP 通信轉(zhuǎn)發(fā)給PC3。PC3 將 ICMP 應(yīng)答通信返回給 R3。結(jié)果發(fā)現(xiàn)R3 將這些數(shù)據(jù)包丟棄，也就是說(shuō) R3處存在故障，以至于不能將數(shù)據(jù)包返回到R1。是什么原因?qū)е翽ing 在 R3 處失敗？用原理3來(lái)繼續(xù)分析出現(xiàn)的情況。

2.3 路由表原理3應(yīng)用到網(wǎng)絡(luò)

根據(jù)原理3：兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)之間路徑的路由信息并不能提供反向路徑(即返回路徑)的路由信息。接著分析Ping在R3處失敗的原因，從原理3得知，在路由器R1上有能夠到達(dá)R3的路由，即R1可以通過(guò)這條路由將數(shù)據(jù)包傳遞給R3，但并不表示R3就能夠用這條路由將數(shù)據(jù)包傳給R1，所以導(dǎo)致Ping在R3失敗的原因有可能就是在R3上沒(méi)有到達(dá)R1的路由。

用show ip route察看R3路由信息發(fā)現(xiàn)在R3上沒(méi)有任何路由條目到達(dá)R1。要使Ping在R3不失敗，根據(jù)原理3，在R3路由器上必須再配置一條到達(dá)R1的靜態(tài)路由，配置好之后，可以同樣使用2.2節(jié)中ICMP數(shù)據(jù)包捕獲方法來(lái)檢測(cè)R1和R3是否連通，檢測(cè)結(jié)果發(fā)現(xiàn)Ping在R3處并沒(méi)失敗而是R3 將 ICMP 應(yīng)答通信返回給 R1，即R3故障解決，數(shù)據(jù)包順利返回，R1上的PC1和R3上的PC3互相連通了。

通過(guò)使用3個(gè)路由表原理對(duì)網(wǎng)絡(luò)的分析，最后得到的結(jié)果是：整個(gè)ICMP通信的Ping過(guò)程為R1 發(fā)送 ICMP 通信給 R3，R3 將 ICMP 通信轉(zhuǎn)發(fā)給 PC3。PC3 將 ICMP 應(yīng)答通信返回給 R3，R3 將 ICMP 應(yīng)答通信返回給 R1，R1將應(yīng)答轉(zhuǎn)發(fā)給 PC1，即PC1和PC3能夠互相聯(lián)通，網(wǎng)絡(luò)路由問(wèn)題從而得到解決。

3 結(jié)論

本文構(gòu)建一個(gè)簡(jiǎn)單的互連網(wǎng)絡(luò)，并給其包含的中間設(shè)備及主機(jī)配置路由，用測(cè)試命令、捕獲數(shù)據(jù)包方法測(cè)試連通性，同時(shí)將三個(gè)路由表原理應(yīng)用到網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行分析，綜合分析網(wǎng)絡(luò)不連通的原因，以及通過(guò)原理分析該如何解決這種路由問(wèn)題。

[1]專業(yè)論文.路由器測(cè)試技術(shù)的介紹以及測(cè)試類型和方法[OL].中國(guó)工業(yè)電器網(wǎng).2010.

[2]思科網(wǎng)絡(luò)學(xué)院譯.網(wǎng)絡(luò)技術(shù)基礎(chǔ)[M].北京郵電大學(xué).2008.

[3]思科網(wǎng)絡(luò)學(xué)院.路由協(xié)議與概念[M].北京郵電大學(xué).2008.

[4]思科網(wǎng)絡(luò)學(xué)院譯.廣域網(wǎng)技術(shù)[M].北京郵電大學(xué).2009.

[5]方桂彬,李洋.IMS路由相關(guān)問(wèn)題及安全分析[J].中興通訊技術(shù).2009.