Heute werden wir anfangen, Router zu studieren. Wenn Sie meinen Videokurs von der ersten bis zur 17. Lektion durchlaufen haben, haben Sie bereits die Grundlagen der Schalter gelernt. Jetzt wechseln wir zum nächsten Gerät - dem Router. Wie Sie aus dem vorherigen Video-Tutorial wissen, heißt eines der Themen des CCNA-Kurses Cisco Switching & Routing.
In dieser Serie werden wir uns nicht mit Cisco-Routern befassen, sondern das Konzept des Routings als Ganzes betrachten. Wir werden drei Themen haben. Der erste ist eine Überprüfung dessen, was Sie bereits über Router wissen, und ein Gespräch darüber, wie dies in Verbindung mit dem Wissen angewendet werden kann, das Sie beim Studium von Switches erworben haben. Wir müssen verstehen, woraus die gemeinsame Arbeit von Switches und Routern besteht.
Als nächstes schauen wir uns an, was Routing ist, was es bedeutet und wie es funktioniert, und fahren dann mit den Arten von Routing-Protokollen fort. Heute verwende ich die Topologie, die Sie bereits in früheren Lektionen gesehen haben.
Wir haben untersucht, wie Daten über das Netzwerk übertragen werden und wie ein dreistufiger TCP-Handshake durchgeführt wird. Die erste über das Netzwerk gesendete Nachricht ist ein SYN-Paket. Mal sehen, wie ein dreistufiger Handshake auftritt, wenn ein Computer mit einer IP-Adresse von 10.1.1.10 den Server 30.1.1.10 kontaktieren möchte, dh versucht, eine FTP-Verbindung herzustellen.
Um die Verbindung herzustellen, erstellt der Computer einen Quellport mit der Zufallszahl 25113. Wenn Sie vergessen, wie dies geschieht, empfehlen wir Ihnen, die vorherigen Video-Tutorials zu lesen, in denen dieses Problem behoben wurde.
Dann fügt er die Zielportnummer in den Frame ein, da er weiß, dass er eine Verbindung zu Port 21 herstellen muss, und fügt dann die OSI-Informationen der dritten Ebene hinzu, dh seine eigene IP-Adresse und die IP-Adresse des Ziels. Gepunktete Daten ändern sich erst, wenn der Endpunkt erreicht ist. Nachdem sie den Server erreicht haben, ändern sie sich ebenfalls nicht, aber der Server fügt den Rahmeninformationen der zweiten Ebene, dh der MAC-Adresse, hinzu. Dies liegt an der Tatsache, dass Switches nur OSI-Informationen der zweiten Ebene akzeptieren. In diesem Szenario ist der Router das einzige Netzwerkgerät, das Informationen der 3. Ebene berücksichtigt. Natürlich arbeitet der Computer auch mit diesen Informationen. Der Switch funktioniert also nur mit Informationen der 2. Ebene und des Routers - der 3. Ebene.
Der Switch kennt die Quell-MAC-Adresse XXXX: XXXX: 1111 und möchte die MAC-Adresse des Servers kennen, auf den der Computer zugreift. Er vergleicht die Quell-IP-Adresse mit der Zieladresse, versteht, dass sich diese Geräte in verschiedenen Subnetzen befinden, und beschließt, ein Gateway zu verwenden, um zu einem anderen Subnetz zu wechseln.
Ich werde oft gefragt, wer entscheidet, wie die IP-Adresse des Gateways lauten soll. Zunächst muss der Netzwerkadministrator das Netzwerk erstellen und für jedes Gerät eine IP-Adresse angeben. Als Administrator können Sie dem Router jede Adresse zuweisen, die im Bereich der zulässigen Adressen Ihres Subnetzes liegt. Normalerweise ist dies die erste oder letzte gültige Adresse, es gibt jedoch keine strengen Regeln für deren Zweck. In unserem Fall hat der Administrator die Adresse des Gateways oder Routers 10.1.1.1 zugewiesen und sie Port F0 / 0 zugewiesen.
Wenn Sie das Netzwerk auf einem Computer mit einer statischen IP-Adresse von 10.1.1.10 konfigurieren, weisen Sie eine Subnetzmaske von 255.255.255.0 und ein Standard-Gateway von 10.1.1.1 zu. Wenn Sie keine statische Adresse verwenden, verwendet der Computer DHCP, das eine dynamische Adresse zuweist. Unabhängig davon, welche IP-Adresse der Computer verwendet, statisch oder dynamisch, muss eine Gateway-Adresse vorhanden sein, um auf ein anderes Netzwerk zugreifen zu können.
Somit weiß der Computer 10.1.1.10, dass er den Frame an den Router 10.1.1.1 senden muss. Diese Übertragung findet innerhalb des lokalen Netzwerks statt, wobei die IP-Adresse keine Rolle spielt, hier ist nur die MAC-Adresse wichtig. Angenommen, der Computer hat den Router nie kontaktiert und seine MAC-Adresse nicht gekannt. Daher muss er zuerst eine ARP-Anfrage senden, in der alle Geräte im Subnetz gefragt werden: „Hey, wer von Ihnen hat die Adresse 10.1.1.1? Bitte sag mir deine MAC-Adresse! " Da ARP eine Broadcast-Nachricht ist, kommt sie an allen Ports aller Geräte an, einschließlich des Routers.
Der Computer 10.1.1.12, der das ARP erhalten hat, denkt: "Nein, meine Adresse ist nicht 10.1.1.1" und lehnt die Anforderung ab, der Computer 10.1.1.13 tut dasselbe. Der Router, der die Anforderung erhalten hat, versteht, dass er danach fragt, und sendet die MAC-Adresse des Ports F0 / 0 - und alle Ports haben eine andere MAC-Adresse - an den Computer 10.1.1.10. Wenn der Computer nun die Gateway-Adresse XXXX: AAAA kennt, die in diesem Fall die Zieladresse ist, fügt er sie am Ende des an den Server adressierten Frames hinzu. Gleichzeitig wird der Header des FCS / CRC-Rahmens festgelegt, der ein Mechanismus zum Überprüfen von Übertragungsfehlern ist.
Danach wird der Frame des Computers 10.1.1.10 per Kabel an den Router 10.1.1.1 gesendet. Nach dem Empfang des Frames löscht der Router FCS / CRC unter Verwendung des gleichen Algorithmus wie der Computer zur Überprüfung. Daten sind nichts anderes als eine Sammlung von Nullen und Einsen. Wenn die Daten beschädigt sind, dh 1 zu 0 oder 0 zu Eins wird oder ein Datenleck auftritt, das häufig bei Verwendung des Hubs auftritt, muss das Gerät den Frame erneut weiterleiten.
Wenn die FCS / CRC-Prüfung erfolgreich ist, überprüft der Router die Quell- und Ziel-MAC-Adressen und löscht sie, da es sich um Informationen der Ebene 2 handelt, und geht zum Hauptteil des Frames, der Informationen der Ebene 3 enthält. Daraus erfährt er, dass die Informationen, die der Frame enthält, für ein Gerät mit einer IP-Adresse vom 30.1.1.10 gelten.
Der Router weiß irgendwie, wo sich dieses Gerät befindet. Wir haben dieses Problem nicht erörtert, als wir den Betrieb von Schaltern in Betracht gezogen haben, daher werden wir es jetzt betrachten. Der Router hat 4 Ports, daher habe ich ein paar weitere Verbindungen hinzugefügt. Woher weiß der Router, dass die Daten für das Gerät mit der IP-Adresse 30.1.1.10 über Port F0 / 1 gesendet werden müssen? Warum sendet er sie nicht über Port F0 / 3 oder F0 / 2?
Tatsache ist, dass der Router mit einer Routing-Tabelle arbeitet. Jeder Router verfügt über eine Tabelle, in der Sie entscheiden können, über welchen Port ein bestimmter Frame übertragen werden soll.
In diesem Fall ist Port F0 / 0 auf die IP-Adresse 10.1.1.1 konfiguriert und bedeutet, dass er mit dem Netzwerk 10.1.1.10/24 verbunden ist. In ähnlicher Weise ist Port F0 / 1 für die Adresse 20.1.1.1 konfiguriert, dh er ist mit dem Netzwerk 20.1.1.0/24 verbunden. Der Router kennt beide Netzwerke, da sie direkt mit seinen Ports verbunden sind. Daher ist die Information, dass der Datenverkehr für das 10.1.10 / 24-Netzwerk über den F0 / 0-Port und für das 20.1.1.0/24-Netzwerk über den F0 / 1-Port erfolgen soll, standardmäßig bekannt. Woher weiß der Router, über welche Ports er mit anderen Netzwerken arbeiten kann?
Wir sehen, dass das Netzwerk 40.1.1.0/24 mit Port F0 / 2 verbunden ist, das Netzwerk 50.1.1.0/24 mit Port F0 / 3 verbunden ist und das Netzwerk 30.1.1.0/24 den zweiten Router mit dem Server verbindet. Der zweite Router hat auch eine Routing-Tabelle, die besagt, dass das Netzwerk 30 mit seinem Port verbunden ist, wir bezeichnen es als 0/1 und es ist über Port 0/0 mit dem ersten Router verbunden. Dieser Router weiß, dass sein Port 0/0 mit Netzwerk 20 und Port 0/1 mit Netzwerk 30 verbunden ist, und weiß nichts mehr.
In ähnlicher Weise kennt der erste Router die Netzwerke 40. und 50., die mit den Ports 0/2 und 0/3 verbunden sind, weiß jedoch nichts über das Netzwerk 30. Das Routing-Protokoll stellt Routern Informationen zur Verfügung, die sie standardmäßig nicht besitzen. Der Mechanismus, durch den diese Router miteinander interagieren, ist die Grundlage des Routings, und es gibt dynamisches und statisches Routing.
Beim statischen Routing erhält der erste Router Informationen: Wenn Sie eine Verbindung zum Netzwerk 30.1.1.0/24 herstellen müssen, müssen Sie Port F0 / 1 verwenden. Wenn der zweite Router jedoch Datenverkehr von einem Server empfängt, der für Computer 10.1.1.10 ausgelegt ist, weiß er nicht, was er damit tun soll, da in seiner Routing-Tabelle nur Informationen zu Netzwerk 30 und 20 enthalten sind. Daher muss dieser Router auch statisches Routing registrieren : Wenn es Datenverkehr für Netzwerk 10 empfängt, sollte er ihn über Port 0/0 senden.
Das Problem beim statischen Routing besteht darin, dass ich den ersten Router für die Arbeit mit Netzwerk 30 und den zweiten Router für die Arbeit mit Netzwerk 10 manuell konfigurieren muss. Dies ist einfach, wenn ich nur 2 Router habe, aber wenn ich 10 Router habe, muss ich statisch einrichten Das Routing nimmt viel Zeit in Anspruch. In diesem Fall ist es sinnvoll, dynamisches Routing zu verwenden.
Nachdem der Frame den Frame vom Computer empfangen hat, überprüft er seine Routing-Tabelle und beschließt, ihn über Port F0 / 1 zu senden. Gleichzeitig werden dem Frame die Quell-MAC-Adresse XXXX.BBBB und die Ziel-MAC-Adresse XXXX.SSCC hinzugefügt.
Nachdem der zweite Router diesen Rahmen empfangen hat, "schneidet" er die MAC-Adressen ab, die sich auf die zweite Ebene von OSI beziehen, und fährt mit den Informationen der dritten Ebene fort. Er sieht, dass die Ziel-IP-Adresse 30.1.1.10 zum selben Netzwerk gehört wie der Port 0/1 des Routers, fügt dem Frame die Quell-MAC-Adresse und die MAC-Adresse des Zielgeräts hinzu und sendet den Frame an den Server.
Wie ich bereits sagte, wird dann ein ähnlicher Vorgang in die entgegengesetzte Richtung wiederholt, dh die zweite Handshake-Stufe wird ausgeführt, in der der Server eine SYN ACK-Nachricht zurücksendet. Zuvor werden alle unnötigen Informationen verworfen und nur das SYN-Paket belassen.
Nachdem der zweite Router dieses Paket empfangen hat, berücksichtigt er die empfangenen Informationen, ergänzt sie und sendet sie weiter.
In den vorherigen Lektionen haben wir untersucht, wie der Switch funktioniert, und jetzt haben wir gelernt, wie Router funktionieren. Beantworten wir die Frage, was Routing im globalen Sinne ist. Angenommen, Sie stoßen auf einen Wegweiser, der an einem Kreisverkehr installiert ist. Sie sehen, dass der erste Zweig zur Royal Air Force Fairfax-Basis führt, der zweite zum Flughafen, der dritte nach Süden. Wenn Sie die vierte Ausfahrt wählen, geraten Sie in eine Sackgasse und nach der fünften können Sie durch die Innenstadt zum Braxby Castle fahren.
Im Allgemeinen entscheidet der Router über das Routing, wohin der Datenverkehr geleitet werden soll. In diesem Fall müssen Sie als Fahrer entscheiden, welche Ausfahrt Sie von der Kreuzung nehmen müssen. In Netzwerken müssen Router entscheiden, wohin Pakete oder Frames gesendet werden sollen. Sie müssen verstehen, dass Sie mit Routing Tabellen erstellen können, auf deren Grundlage Router diese Entscheidungen treffen.
Wie gesagt, es gibt statisches und dynamisches Routing. Betrachten Sie statisches Routing, für das ich 3 miteinander verbundene Geräte zeichnen werde, wobei das erste und dritte Gerät mit Netzwerken verbunden sind. Angenommen, ein Netzwerk 10.1.1.0 möchte eine Verbindung zum Netzwerk 40.1.1.0 herstellen, und zwischen Routern befinden sich die Netzwerke 20.1.1.0 und 30.1.1.0.
In diesem Fall sollten die Ports der Router zu verschiedenen Subnetzen gehören. Router 1 kennt standardmäßig nur Netzwerk 10. und 20. und weiß nichts über andere Netzwerke. Router 2 kennt nur die Netzwerke 20. und 30., weil sie mit ihm verbunden sind, und Router 3 kennt nur die Netzwerke 30. und 40. Wenn Netzwerk 10. eine Verbindung zu Netzwerk 40 herstellen möchte, muss ich Router 1 über Netzwerk 30 informieren Wenn er den Frame des Netzwerks 40 übertragen möchte, muss er die Schnittstelle für das Netzwerk 20 verwenden und den Frame über dasselbe Netzwerk 20 senden.
Ich muss dem zweiten Router zwei Routen zuweisen: Wenn er das Paket von Netzwerk 40 zu Netzwerk 10 übertragen möchte, muss ich Netzwerkport 20 verwenden und das Paket von Netzwerk 10 übertragen. Netzwerk 40. - Netzwerkport 30. Ebenso muss ich bereitstellen Router 3 mit Informationen zu den Netzwerken 10. und 20.
Wenn Sie kleine Netzwerke haben, ist das statische Routing sehr einfach einzurichten. Je mehr das Netzwerk wächst, desto mehr Probleme treten beim statischen Routing auf. Stellen Sie sich vor, Sie haben eine neue Verbindung erstellt, die den ersten und dritten Router direkt verbindet. In diesem Fall aktualisiert das dynamische Routing-Protokoll automatisch die Routing-Tabelle von Router 1 und gibt Folgendes an: „Wenn Sie Router 3 kontaktieren müssen, verwenden Sie eine direkte Route“!
Es gibt zwei Arten von Routing-Protokollen: das interne IGP-Gateway-Protokoll und das externe EGP-Gateway-Protokoll. Das erste Protokoll arbeitet mit einem separaten, autonomen System, das als Routing-Domäne bezeichnet wird. Stellen Sie sich vor, Sie haben eine kleine Organisation mit nur 5 Routern. Wenn wir nur über die Verbindung zwischen diesen Routern sprechen, meinen wir IGP. Wenn Sie jedoch Ihr Netzwerk für die Kommunikation mit dem Internet verwenden, wie dies ISP-Anbieter tun, verwenden Sie EGP.
IGP verwendet drei gängige Protokolle: RIP, OSPF und EIGRP. Der CCNA-Lehrplan erwähnt nur die letzten beiden Protokolle, da RIP veraltet ist. Dies ist das einfachste Routing-Protokoll, das in einigen Fällen noch verwendet wird, jedoch nicht die erforderliche Netzwerksicherheit bietet. Dies ist einer der Gründe, warum Cisco RIP vom Kurs ausgeschlossen hat. Ich werde Ihnen jedoch trotzdem davon erzählen, da das Erlernen der Grundlagen des Routings hilfreich ist.
Die Klassifizierung von EGP-Protokollen verwendet zwei Protokolle: BGP und das tatsächliche EGP-Protokoll. Beim Studium des CCNA-Kurses werden nur BGP, OSPF und EIGRP berücksichtigt. Sie können die Geschichte über RIP-Bonusinformationen betrachten, die in einem der Video-Tutorials wiedergegeben wird.
Es gibt zwei weitere Arten von Routing-Protokollen: Distanzvektor-Distanzvektor-Protokolle und Link State Link State Routing-Protokolle.
Die erste Punktion berücksichtigt die Distanz- und Richtungsvektoren. Zum Beispiel kann ich eine Verbindung direkt zwischen R1 und R4 herstellen und eine Verbindung entlang des Pfades R1-R2-R3-R4 herstellen. Wenn es sich um Routing-Protokolle mit der Remote-Vektor-Methode handelt, wird in diesem Fall die Verbindung immer auf dem kürzesten Weg ausgeführt. Es spielt keine Rolle, dass diese Verbindung eine Mindestgeschwindigkeit hat. In unserem Fall sind es 128 kbit / s, was viel langsamer ist als die Verbindung entlang der Route R1-R2-R3-R4, wo die Geschwindigkeit 100 Mbit / s beträgt.
Betrachten Sie das Distanzvektorprotokoll RIP. Ich beende Netzwerk 10 vor R1 und Netzwerk 40 hinter R4. Angenommen, in diesen Netzwerken befinden sich viele Computer. Wenn ich eine Verbindung zwischen Netzwerk 10 herstellen möchte. R1 und Netzwerk 40. R4, dann werde ich R1 statisches Routing vom Typ zuweisen: "Wenn Sie eine Verbindung zu Netzwerk 40 herstellen müssen, verwenden Sie eine direkte Verbindung mit Router R4". In diesem Fall muss ich auf allen 4 Routern RIP manuell konfigurieren. Die Routing-Tabelle R1 meldet dann automatisch, dass Sie eine direkte Verbindung R1-R4 verwenden müssen, wenn Netzwerk 10 eine Verbindung zu Netzwerk 40 herstellen möchte. Selbst wenn die Problemumgehung schneller ist, wählt das Distanzvektorprotokoll immer noch den kürzesten Pfad mit der kleinsten Übertragungsentfernung aus.
OSPF ist ein Kanalstatus-Routing-Protokoll, das immer den Status von Netzwerkabschnitten betrachtet. In diesem Fall schätzt er die Geschwindigkeit der Kanäle, und wenn er feststellt, dass die Übertragungsrate des Verkehrs auf dem Kanal R1-R4 sehr niedrig ist, wählt er einen Pfad mit einer höheren Geschwindigkeit R1-R2-R3-R4, selbst wenn seine Länge den kürzesten Pfad überschreitet. Wenn ich also das OSPF-Protokoll auf allen Routern konfiguriere und versuche, Netzwerk 40 mit Netzwerk 10 zu verbinden, wird der Datenverkehr entlang der Route R1-R2-R3-R4 gesendet. RIP ist also ein Distanzvektorprotokoll, und OSPF ist ein Kanalzustands-Routing-Protokoll.
Es gibt ein anderes Protokoll - EIGRP, das proprietäre Routing-Protokoll von Cisco. Wenn wir über Netzwerkgeräte anderer Hersteller sprechen, z. B. Juniper, unterstützen sie EIGRP nicht. Dies ist ein ausgezeichnetes Routing-Protokoll, das viel effizienter als RIP und OSPF ist, aber nur in Netzwerken verwendet werden kann, die auf Cisco-Geräten basieren. Später werde ich Ihnen mehr darüber erzählen, warum dieses Protokoll so gut ist. Bisher stelle ich fest, dass EIGRP die Merkmale von Distanzvektorprotokollen und Kanalzustands-Routing-Protokollen kombiniert, die ein Hybridprotokoll darstellen.
Im nächsten Video-Tutorial werden wir uns der Untersuchung von Cisco-Routern nähern. Ich werde Ihnen ein wenig über das Cisco IOS-Betriebssystem erzählen, das sowohl für Switches als auch für Router entwickelt wurde. Ich hoffe, dass wir in den Lektionen des 19. oder 20. Tages eine detaillierte Untersuchung der Routing-Protokolle beginnen und anhand des Beispiels kleiner Netzwerke zeigen werden, wie Cisco-Router konfiguriert werden.
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