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华为HCIA认证IP地址划分、VlSM算法及VLAN间路由概述

  发布时间：2020-05-26 14:23:57   作者：坏坏-5   我要评论
这篇文章主要介绍了华为HCIA认证IP地址划分、VlSM算法及VLAN间路由,总结分析了华为HCIA认证IP地址划分、VlSM算法及VLAN间路由相关概念、原理、配置命令与注意事项,需要的朋友可以参考下
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本文讲述了华为HCIA认证IP地址划分、VlSM算法及VLAN间路由.分享给大家供大家参考，具体如下：

文章目录

IP地址

  • 定义：网络层地址

格式

  • 32位长度，点分十进制
  • 由网络位+主机位组成
  • 网络长度和数字完全一致的地址属于

分类

  • A类
    • 地址范围：1.X.X.X—126.X.X.X
    • 网络划分：前8位为网络位，后24位为主机位
  • B类
    • 地址范围：128.X.X.X—191.X.X.X
    • 网络划分：前16位为网络位，后16位为主机位
  • C类
    • 地址范围：192.X.X.X—223.X.X.X
    • 网络划分：前24位为网络位，后8位为主机位
  • D类
    • 地址范围：224.X.X.X—239.X.X.X
    • 作用：组播地址，不可用于配置为地址
  • E类
    • 地址范围：240.X.X.X—255.X.X.X
    • 作用：科研用地址，不对外开放
  • 特殊地址
    • 127.X.X.X：本地回环地址，用于标识本机
    • 主机位全0的地址：网络地址，用于标识某个网段
    • 主机位全1的地址：本网段广播地址
    • 255.255.255.255：全网广播地址
    • 0.0.0.0：任意IP地址

公网/私网地址

  • 公网地址
    • 可以在互联网上寻址的地址，全球唯一，需要运营商分配
  • 私网地址
    • 本地随意使用，无法在互联网上寻址

地址范围

  • A类：10.X.X.X
  • B类：172.16.X.X—172.31.X.X
  • C类：172.168.X.X
  • 运营商专用私有地址：100.64.X.X—100.127.X.X

IP子网划分

子网掩码

  • 产生背景：

    • 通过自然分类来划分划分网络规模会造成大量IP地址浪费
    • IPv4地址资源已经全部耗尽

  • 定义：

    • 又连续的1或0组成的32位掩码，用来衡量IP地址网络位的长度
    • 1对应的部分为网络位
    • 0对应的部分为主机位

  • 分类：

    • 主类掩码：和自然分类一致的子网掩码
    • VLSM
      • 可变长子网掩码
      • 通过把子网掩码变长来把一个网段划分为多个子网
    • CIDR
      • 无类域间路由
      • 通过把子网掩码缩短来把多个网段聚合为一个网段

VLSM算法

例：已知192.168.1.0/26
计算：

  1. 划分出了多少个子网
  2. 每个子网可用IP地址数量
  3. 列出每个子网的网络地址、起止范围、广播地址

得出下列参数：

  1. 借位数（子网掩码变长的位数）：26-24=2
  2. 剩余位数：32-26=6

计算：

  1. 划分出的子网数：2借位数=22=4
  2. 每个子网可用地址数量：2剩余位数-2=26 - 2=62
网络地址 起止范围 广播地址
第一个网段 192.168.1.0/26 192.168.1.1—192.168.1.62
第二个网段 192.168.1.64/26 192.168.1.65—192.168.1.127
第三个网段 162.168.1.128/26 192.168.1.129—192.168.1.190
第四个网段 192.168.1.191/26 192.168.1.192—192.168.1.254
  • 常用子网划分对应关系
子网掩码长度 十进制掩码 可用的地址 用途
25 255.255.255.128 126  
26 255.255.255.192 62  
27 255.255.255.224 30  
28 255.255.255.240 14  
29 255.255.255.248 6  
30 255.255.255.252 2 大部分运营商分配的地址
31 255.255.255.254 2 PPP链路可用
32 255.255.255.255 1 设备Loopback接口可用

IP路由原理

  • 定义：
    • 路由器负责将数据报文在IP网段之间进行转发
    • 路由是指导路由器如何进行数据转发的路径信息
  • IP连通的前提：
    • 沿途的每条路由器上都有到达目的网段的路由信息
    • 路由是单向的路径信息，沿途每台路由器都要有往返双向路由信息

路由表

  • 作用：存储路由信息
  • 字段内容：
    • Destination/mask 目的网段/掩码
    • Proto 路由的来源
    • Pre 优先级
    • Cost 度量值
    • Nexthop 下一跳地址,数据报文从接口发出后到达的下一个IP地址
    • Interface 出接口,数据报文发出的接口

路由表查表规则

  • 最长掩码匹配规则：
    • 当数据包在路由表中匹配到多条掩码长度不同的路由，会按照掩码最长的路由进行转发
  • 路由迭代规则：
    • 当路由的下一跳为非直连网段地址，路由器会再次在路由表中查询下一跳地址，直到查询到下一跳是直连地址为止

路由表写表规则

  1. 不同来源的路由优先级高（数字小）的优先
  2. 同一来源的路由Cost小的优先
  3. 同一来源Cost相等的路由会形成等价路由 数据流在等价路由上自动负载均衡

路由优先级

连接方式 优先级
直连路由（Direct） 0
OSPF内部路由 10
静态路由 60
RIP 100
OSPF外部路由 150
BGP 255

来源

  • 直连路由
    • 定义：
      • 根据直连接口所在网段自动产生
    • 产生条件：
      • 接口UP
      • 接口配置IP地址
  • 静态路由
    • 定义：手动配置到达每个目的网段的路由信息
    • 特点：
      • 配置和维护繁琐复杂
      • 没有协议开销，减轻设备和带宽压力
  • 动态路由协议
    • 定义：通过路由协议从邻居自动学习路由信息
    • 特点：
      • 配置简单，维护便捷
      • 协议开销会消耗设备资源和链路资源
  • 常见路由协议：
    • RIP：路由信息协议，年代久远，已经淘汰
    • OSPF：开放式最短路径优先，目前最主流的路由协议
    • BGP：边界网关协议，运营商之间使用的唯一协议

VLAN间路由

  • 定义
    • 指导设备对不同VLAN间进行三层数据转发
  • 实现方式
    • 单臂路由
    • 三层交换
  • 路由器接口是需要配置IP地址的
  • 在二层封装之前检查目的IP和本机IP是否在同一个网段，如果是同一个网段，直接封装对方的MAC地址作为目的MAC地址，如果不在同一个网段，则封装网关的MAC地址作为目的地址

实验：如下拓扑图（04），按图示为PC2、PC3配置IP，PC2属于VLAN10，PC3属于VLAN20。
在这里插入图片描述

实验需求：

  • PC2与PC3可以互通
//首先为PC配置IP地址
//PC2网关为192.168.1.254，PC3网关为192.168.2.254

//配置VLAN
[SW1]vlan 10
[SW1-vlan10]port g1/0/1  //将g1/0/1加入到VLAN10
[SW1-vlan10]vlan 20
[SW1-vlan20]port g1/0/2  //将g1/0/2加入到VLAN20
[SW1]dis vlan bri  //查看VLAN信息

[SW1]interface Vlan 10  //进入VLAN10接口
[SW1-Vlan-interface10]ip address 192.168.1.254 24  //给VLAN10配置IP
[SW1-Vlan-interface10]int vlan 20
[SW1-Vlan-interface20]ip add 192.168.2.254 24  //给VLAN20配置IP
[SW1-Vlan-interface20]qu
[SW1]dis ip int bri  //查看是否配置成功
[SW1]dis ip routing-table  //查看路由表

//测试连通性

静态路由

  • 配置要点
    • 下一跳接口是点到点接口，可以指出接口的方式来配置静态路由
    • 下一跳接口是以太网接口，只能指下一跳来配置静态路由
  • 默认路由
    • 目的网段为0.0.0.0/0
    • 当数据包在路由表匹配不到明细路由时，按照默认路由转发
  • 命令
    • ip route-static 目的网段 掩码 下一跳

实验：如下拓扑图（05）。【参考文档】
在这里插入图片描述

  • 如无特别说明，描述中的 R1 对应拓扑中设备名称末尾数字为 1 的设备，R2 对应拓扑中设备名称末尾数字为 2 的设备，以此类推
  • 如果自己搭建拓扑图，需要将每个连线接口配置上IP地址，主机位为设备编号。如R2的G0/0口IP为10.2.2.2/24，G0/1口IP为10.3.3.2/24。以此类推
  • 直接连接PC的接口配置网关。如R1的G0/2口IP为192.168.1.254/24
  • PC配置IP地址需要加上网关地址。如PC6的网关为192.168.1.254
  • 不允许出现明细路由，而且3.0网段到1.0和2.0网段只有这一条路由，则在R5上配置一条默认路由。即0.0.0.0/0
  • 每台设备的接口IP配好后，使用save保存配置，方便下次练习

实验需求：

  • 按照图示配置 IP 地址
  • 按照如下路径规划配置静态路由，实现连接 PC 的业务网段互通
    1. 192.168.1.0/24 网段到达 192.168.2.0/24 网段经过 R1，R2，R3
    2. 192.168.2.0/24 网段到达 192.168.1.0/24 网段经过 R3，R4，R1
    3. 192.168.1.0/24 网段到达 192.168.3.0/24 网段经过 R1，R4，R5
    4. 192.168.2.0/24 网段到达 192.168.3.0/24 网段经过 R3，R4，R5
    5. 192.168.3.0/24 网段到达 192.168.1.0/24 网段和 192.168.2.0/24 网段的路由来回一致
    6. R5 上不允许出现到达其他业务网段的明细路由（精确说明要到哪个网段去的路由）
    7. 所有经过 R4 和 R5 的流量通过等价路由实现负载分担
//第1题，经过R1、R2、R3就需要在R1、R2上都配置静态路由
[R1]ip route-static 192.168.2.0 24 10.2.2.2
[R1]dis ip routing-table 
[R2]ip route-static 192.168.2.0 24 10.3.3.3
[R2]dis ip routing-table 

//第2题，经过R3、R2、R1就需要在R3、R4上都配置静态路由
[R3]ip route-static 192.168.1.0 24 10.4.4.4
[R4]ip route-static 192.168.1.0 24 10.1.1.1
//连通性测试

//第3题，经过R1、R4、R5就需要在R1、R4上都配置静态路由
[R1]ip route-static 192.168.3.0 24 10.1.1.4
[R4]ip route-static 192.168.3.0 24 10.5.5.5
[R4]ip route-static 192.168.3.0 24 10.6.6.5

//第4题，经过R3、R4、R5就需要在R3配置静态路由，R4到R5的静态路由已经配置了
[R3]ip route-static 192.168.3.0 24 10.4.4.4

//第5题，返回的路径与去的路径保持一致
[R5]ip route-static 0.0.0.0 0 10.6.6.4
[R5]ip route-static 0.0.0.0 0 10.5.5.4

//3.0网段到2.0网段，需要在R4上配置静态路由
[R4]ip route-static 192.168.2.0 24 10.4.4.3
//所有PC进行连通性测试

当路由器通往其他任意网段，都只有一条路走，就需要配置一条默认路由，匹配所有路由。

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