一、实验目的
- 深入理解路由器的工作原理
- 掌握静态路由的配置及其原理
- 掌握路由备份，设置默认路由配置及其原理
二、实验原理
1.路由器工作原理
当一个数据包经过路由器，路由器会根据目的IP地址去查找路由表，根据路由表的配置，寻找转发数据的出口。
2.路由表的形成
路由表：
路由器转发数据包的关键是路由表和FIB表，每个路由器都至少保存着一张路由表和一张FIB（Forwarding Information Base）表。路由器通过路由表选择路由，通过FIB表指导报文进行转发。路由表建立的主要目标是为了实现路由协议和静态路由的选择。
路由表中包含下列关键项：
- Destination：表示此路由的目的地址。用来标识IP包的目的地址或目的网络。
- Mask：表示此目的地址的子网掩码长度。
- Proto：表示学习此路由的路由协议。
- Pre：表示此路由的路由协议优先级。
- Cost：路由开销。当到达同一目的地的多条路由具有相同的路由优先级时，路由开销最小的将成为当前的最优路由。
- NextHop：表示此路由的下一跳地址。指明数据转发的下一个设备。
- Interface：表示此路由的出接口。指明数据将从本地路由器哪个接口转发出去。
当路由器收到一条数据报文时，会查看该报文的源IP地址所在网段和目的IP地址所在网段，表中包含的信息决定了数据转发的策略。先查询本地路由数据库（路由表），若该数据包的源IP地址网段和目的IP地址网段在路由表中有匹配项，则按路由表进行数据转发。反之，则将该数据包丢弃。有些路由器也会将该数据包的源和目的地址记录到本地路由数据库当中。
2.路由表的形成：
- 直连路由：本地接口配置IP地址和子网掩码，端口开启后，形成的路由
- 非直连路由：不是本地接口配置IP地址和子网掩码，接口开启后形成的路由
对于非直连的网段，需要静态路由或者动态路由。
3.静态路由
由管理员手工配置
优点：稳定且可以对路由的行为进行精准控制。
缺点：是单向的，如果想实现双向通信，必须在通信双方配置双向的静态路由，同时因为控制精确因此导致灵活性不足，
适用环境：一般用于网络规模很小、拓扑结构固定的网络中
4.缺省路由
当路由器在自身的路由表中无法找到目标网络时，令路由器不要丢弃数据包，而是将数据包转发到一个默认的路由器上，这条路由称之为缺省（默认）路由。
特点：在所有的路由类型中，默认路由的优先级最低
适用环境：一般应用在只用一个出口的末端网络中，或者作为其他路由的补充
5.负载分担
路由器支持多路由模式，即允许配置多条目的地相同且优先级也相同的路由。当到达同一目的地存在同一路由协议发现的多条路由时，且这几条路由的开销值也相同，那么就满足负载分担的条件。
当实现负载分担时，路由器根据五元组（源地址、目的地址、源端口、目的端口、协议）进行转发，当五元组相同时，路由器总是选择与上一次相同的下一跳地址发送报文。当五元组不同时，路由器会选取相对空闲的路径进行转发。
6.路由备份
路由备份功能，可以提高网络的可靠性。用户可以根据实际情况，配置到同一目的地的多条路由，其中一条路由的优先级最高，作为主路由，其余的路由优先级较低，作为备份路由。
正常情况下，路由器采用主路由转发数据。当主链路出现故障时，路由器选择备份路由中优先级最高的路由转发数据。这样，也就实现了主路由到备份路由的切换。当主链路恢复正常时，由于主路由的优先级最高，路由器重新选择主路由来发送数据，实现了从备份路由回切到主路由。
三、实验分析
这次实验的任务主要分为两部分：
- 根据需求绘制拓扑图，并正确设置目的网络、子网掩码、下一跳地址等等，完成网络的构建
- 进行连通式测试检查静态路由的有效性，确保正确配置路由
四、实验设计
- 绘制网络拓扑图，给路由器、交换机、计算机各端口标注网络号及其IP地址
- 根据拓扑图物理连接路由器、交换机和计算机
- 给路由器个端口配置IP地址、掩码，配置各网络下的计算机IP、网关
- 验证同一网络下，不同计算机能互联
- 配置路由器静态路由，并进行配置验证
- 配置路由器负载分担，并进行配置验证
- 配置路由器路由备份，并进行配置验证
- 配置路由器缺省路由，并进行配置验证
五、实验过程
画出网络拓扑图进行连接
同一网络内进行连通式测试，验证连接成功
PC4 ping PC3
PC6 ping PC5
对路由器2进行操作：
RTB配置
对路由器2进行静态路由配置
配置验证
此时验证左侧部分连接成功
PC3/4能ping到PC1/2
对路由器1进行相同操作：
进行静态路由配置
配置验证
两个路由器都完成配置后
PC3\4能ping到PC5\6
反过来也可以
负载分担
路由器1：
路由器2：
路由备份
画出网络拓扑结构，进行连接
设置备份路由
路由器1：
路由器2：
配置验证：
断开主链路，启动备用链路
Ping PC2成功
缺省路由
路由器1：
路由器2：
验证配置成功
Ping 路由表中不存在的目的地址
PC5
PC3
