一、路由器的工作原理

首先我们知道路由器是工作在网络层的，那就是三层设备。网络层的功能主要为：不同网段之间通信、最佳路径选择也就是逻辑地址（ip地址）寻址、转发数据。

1、路由器是什么？

●路由器是能将数据包转发到正确的目的地，并且在转发过程中选择最佳路径的设备，用于不同网络之间的通信。（这跟网络层的功能一样)

●它长这样。

2、路由器的工作原理

●整体描述：跨网段通信把数据交给网关，ARP请求目标主机MAC地址，数据封装、解封装后通过路由表选择最佳路径然后转发。

●简介描述：根据路由表转发数据

●步骤：接收数据包-》查看目的地址-》与路由表进行匹配找到端口-》转发到该端口

2.1 图文描述工作过程

●第一步：主机1.1段要发送数据包给主机4.1端，因为IP地址不在同一段，主机会将数据包发送给本网段的网关路由器A。

●第二步：路由器A接收到数据包，查看数据IP首部中的目标地址，再查找自己的路由表，数据包的目标IP地址是4.1端，属于4.0网段，路由器A在路由表中查到4.0网段对应的是S0接口，然后将数据从S0口转发出去。

●第三步：网络中的每一个路由器都是按这样的步骤进行转发数据，直达了路由器B，用同样的转发方法从E0口转发出去，4.1主机就可以收到这个数据。

二、路由表结构

1、路由表是什么？

●它是路由器中维护的路由条目的集合，路由器根据路由表做路径选择，里面记录了网段ip地址和对应下一跳接口的接口地址。

●它长这样。

●直连网段：跟路由器直接相连接的网段，配置IP地址，端口UP状态，形成直连路由

●非直连网段：跟路由器不直连相连的网段，需要静态路由或者动态路由，将网段添加到路由表中。

2、静态路由

2.1 静态路由

●由管理员手工配置，是单向的，并且缺乏灵活性，静态路由需要管理员逐条写入，而且不能对网络的改变做出反应，因此一般来说，静态路由用于规模不大、拓扑图相对固定的网络中，如果拓扑图变了，管理员又要手动配置了。

●注意：它是单方向的，如果要在路由器上配置静态路由，它也是只能往一个方向传输，如果对面需要回访，那就需要在路由器上也配置静态路由。

●但当访问internet时，由于地址条目众多，要配置的静态路由也十分的多，但是对于一些网络出口只有一个，即无论到哪的数据包都需要从这个出口转发出去，这时就需要用更简单的配置方法，默认路由。

2.2 特殊的静态路由（默认路由）

●当路由器在路由表中找不到目标的路由条目时，路由器把请求转发到默认路由接口，它是一种特殊的静态路由，同时它的优先级也是最低的，如果同时存在静态路由，它会优先匹配静态路由。

●使用场景：

这个网络只有一个唯一的路径能够到达其它网络，默认路由在某些时候非常有效，当存在末梢网络（Stub Network）时，默认路由会大大简化路由器的配置减轻管理员的工作负担，提高网络性能

●什么叫末梢网络

就是靠近用户主机的最近的一个路由器，也就是网关。

●适当的使用默认路由还可以减小路由表的大小，网络管理员有时候会这样配置路由表，即在路由表中止添加少数的静态路由，同时添加一条默认路由，这样当收到数据包的目的网络没有包含在路由表中时，就按照默认路由来转发（当然默认路由有可能不是最好的路由）

三、路由器转发数据包的封装过程

1、交换机和路由器的区别

●交换机：先查看MAC地址缓存表是否有MAC地址，有—>转发，没有—>广播（泛洪）

工作在数据链路层，根据“MAC地址表”转发数据，硬件转发。

●路由器：先查看路由表中是否有接口，有—>转发，没有–>丢弃。（路由器封装过程中：IP地址不变，MAC地址随着封装在变动）

工作在网络层，根据“路由表”转发数据，路由选择，路由转发。

2、路由器转发数据包的封装过程

●首先了解：源IP：192.168.1.2 目标IP：192.168.2.2

●前提：当Host A主机ping Host B主机，此时中间因为跨网段了，所以需要通过路由器来进行转发。但是传输的时候需要知道目标的MAC地址，点到点进行传输时就需要通过MAC地址来识别下一个设备的位置。所以上图的步骤如下描述。

●第一步：

Host A首先进行广播，使用ARP协议解析出路由器A的MAC地址，然后将路由器A的MAC地址存在自己的ARP缓存表中，再然后将源IP(192.168.1.2)、源MAC(11-11)，目标IP(192.168.2.2)、目标MAC(22-22)进行封装，然后送到路由器A的E0接口。

●第二步：

当路由器A的E0接口收到数据包后，先进行解封装，再查看目标IP地址，然后根据对应自己的路由表，查询到对应的转发路线，转发路由为E1，将数据送到接口E1。

●第三步：

到达路由器A的E1口后再次使用ARP协议解析出路由器B的MAC地址，然后将路由器B的MAC地址存在自己的ARP缓存表中，再然后将源IP(192.168.1.2)、源MAC(33-33)，目标IP(192.168.2.2)、目标MAC(44-44)进行封装，送到路由器B的E1接口。

●第四步：

到达路由器B的E1接口进行解封装，查看源IP地址，再查看自己的路由表，查找到对应的路线为E0，然后将数据转发至路由器的E0接口

●第五步：

到达路由器B的E0接口，再次进行ARP解析出Host B的MAC地址，并将MAC地址存到自己的ARP缓存表中，然后将源IP(192.168.1.2)、源MAC(55-55)，目标IP(192.168.2.2)、目标MAC(66-66)进行封装，封装之后送达到Host B主机中

●小结：路由器的封装过程中，IP地址不变，MAC地址一直在变。

四、路由器的配置

根据以上拓扑图结构，完成PC1、PC2、PC3实现相互通信。

●思路分析：

由拓扑图了解到，PC1和PC2以及PC3的IP都不在同网段，不同网段之间的通信需要通过路由器的转发才能通信，每个路由器都有自己的路由表，参照路由表即可选出数据该往哪个接口转发。路由表需要人工进行配置，且路由器的接口都需要配自己的IP地址。

●命令配置：

PC1,PC2,PC3,三台主机完后IP地址、子网掩码以及网关的配置，（以PC1为例）

AR2路由器的配置：

<Huawei>sys	
<Huawei>system-view             ###进入系统模式
Enter system view, return user view with Ctrl+Z.
[Huawei]sysname AR2             ###修改名称为AR2
[AR2]undo info-center enable    ###去除消息提示
Info: Information center is disabled.
[AR2]int g0/0/0         ###进入g0/0/0接口
[AR2-GigabitEthernet0/0/0]ip add 192.168.20.1 24     ###配置IP地址和掩码
[AR2-GigabitEthernet0/0/0]undo shutdown      ###启动该接口
Info: Interface GigabitEthernet0/0/0 is not shutdown.
[AR2-GigabitEthernet0/0/0]di th      ###  查看该接口状态
[V200R003C00]
#
interface GigabitEthernet0/0/0
 ip address 192.168.20.1 255.255.255.0 
#
return
[AR2-GigabitEthernet0/0/0]int g0/0/1    ### 进入g0/0/1接口
[AR2-GigabitEthernet0/0/1]ip add 10.0.0.1 24     ###配置IP地址和掩码
[AR2-GigabitEthernet0/0/1]undo shutdown      ###启动该接口
Info: Interface GigabitEthernet0/0/1 is not shutdown.

[AR2-GigabitEthernet0/0/1]di th       ###查看该接口状态
[V200R003C00]
#
interface GigabitEthernet0/0/1
 ip address 10.0.0.1 255.255.255.0 
#
return
[AR2-GigabitEthernet0/0/1]q       ###返回上一层模式（系统模式）
[AR2]ip route-static 192.168.10.0 24 10.0.0.2    ###配置到达网段192.168.10.0的静态路由
[AR2]ip route-static 192.168.30.0 24 10.0.0.2    ###配置到达网段192.168.30.0的静态路由
[AR2]dis ip routing-table    ###查看路由表

根据以上配置配置另外两台路由器的的接口IP、子网掩码，以及静态路由

AR1路由器的静态路由配置到达192.168.20.0网段以及到达192.168.30.0 网段的即可

AR3路由器的静态路由配置到达192.168.10.0网段以及到达192.168.20.0 网段的即可

两台路由器配置完成后，即可完成三台主机之间的相互连通。

●注意：在AR2和AR3路由器可能需要配置两个静态路由，可能有点繁琐，所以可这边可以使用默认路由来进行配置。默认路由只需配置一个就可以。

AR2路由器默认路由配置：ip route-static 0.0.0.0 0.0.0.0 10.0.0.2

AR3路由器默认路由配置：ip route-static 0.0.0.0 0.0.0.0 20.0.0.2

●但是AR1不能使用默认路由，为什么呢？

因为如果它配置了默认路由那么PC1的数据传到AR1后，它不知道往哪边去转，如果换给AR2,或者AR3会被它们的默认路由给转回来，等生命周期为0时，数据就被丢弃了。