第四章 路由技术

第四章 路由技术

静态路由

静态路由

第一代路由技术，由网络管理员手工/静态编写路由/路径

ip route ip地址 子网掩码 下一跳
ip route ip地址 子网掩码 接口

测试连通性

R1> ping 192.168.2.1 source 192.168.1.1
R2> ping 192.168.1.1 source 192.168.2.1

show

show run int f0/0   //查看接口配置
show run | include ip route     //查看静态路由的配置
show ip route   //查看路由表
show ip route static   //查看静态路由

默认路由

• 一般用于网络出口，用于指向互联网主机能够跟外网通信
• 一般放在路由表的最底层，只有当常规的路由条目没有匹配时，才会查看/调用默认路由，所以我们也将默认路由称为“最后一根稻草”
• 默认路由不能做相互指定（只能单向），否则容易造成环路

ip route 0.0.0.0 0.0.0.0 端口或下一跳

跨网段转发包头部变化

源目ip地址不变，mac地址逐跳改变，ttl逐条递减，校验和也随即改变

浮动路由

（floating route)用于实现多出口环境下的路径选择，通过浮动路由技术，可以将所有流量指向主路径，当主路径发生故障后，流量能够自动切换到备用路径。

优先级/管理距离：0-255 越小越优先

R1> ip route 0.0.0.0 0.0.0.0 f0/0 100

debug ip icmp    //调试icmp协议
debug ip packet    // 调试ip协议
undebug all       //关闭所哟调试

代理ARP

ip route 23.1.1.0 255.255.255.0 f0/0
// ping 23.1.1.3 ==> arp 请求：who is 23.1.1.3？ 跟谁通信，就问谁 触发代理arp
ip route 23.1.1.0 255.255.255.0 12.1.1.1
// ping 23.1.1.3 ==> arp请求：who is 12.1.1.2？ 无论跟谁通信，都问下一跳

proxy-arp,当出现跨网段的arp请求时，本地路由将自己本身的mac地址给arp询问着，实现mac地址的代理（善意的欺骗），最终能使主机通信

触发条件

• 当路由/主机的路由条目指向出接口时，触发了代理arp
• 当路由/主机的路由条目指向下一跳代理时，则采用正常/常规arp

动态路由

协议分类

RIP/EIGRP/OSPF/ISIS/BGP  SDN/Openflow

算法特征

• 距离矢量：RIP、EIGRP、BGP
• 链路状态：OSPF、ISIS

运行范围

• IGP:internal gateway protocol 内部网关协议 RIP/EIGRP/OSPF/ISIS

• EGP:external gateway protocol 外部网关协议 BGP

• 有类/无类

  • 类别：A/B/C class
  • 有类classful：IP子网只能识别/8/16/24，自动汇总
  • 无类classless：IP子网能识别任意掩码
  • 有类classful：RIPv1，IGRP
  • 无类classless：RIPv2，EIGRP，OSPF，ISIS，BGP

通用路由选择算法

• 最长匹配原则

  • 当路由器访问目的地并且有多路径时，将目的IP地址跟本地路由条目进行对比，从左到右匹配的比特位越多，则越精准，优先级越高。

• 管理距离

  • Administrator Distance，也称优先级，越小越优先，管理距离可以用于衡量不同路由协议直接的路径优劣
  • 常见的AD值

  • connect	0
    static	0或1
    RIP	120
    EIGRP	90或170
    OSPF	110
    ISIS	115
    BGP	20或200

• 度量值

  • metric，用于衡量同一路由协议的路径优劣，度量值是路由协议用于计算路径的方式/参数，例如带宽、距离、MTU、延迟等

  • RIP	距离/跳数（路由器的个数）
    EIGRP	混合度量值（带宽、延迟、负载、可信度、MTU）
    OSPF	开销（带宽）
    ISIS	固定值
    BGP	选路原则

RIP路由信息协议

routing information protocol，所属距离矢量协议，最多支持15跳，管理距离120

R1> route rip
R1> network 1.0.0.0

RIP路由分组

• Request分组

  • 定义：RIP请求分组，用于初始化路由器向邻居请求路由条目
  • 广播请求，单播回应

• Response分组

  • 定义：RIP回复分组，用于更新/发送本地路由信息
  • 特征：周期更新（25.5-30s),广播更新（255.255.255.255)

RIP计时器

• 更新计时器：30s，用于实现对路由条目的周期交互
• 失效计时器：180s，若路由条目180s内没有收到更新，则失效
• 抑制计时器：180s，用于防环
• 刷新计时器：240s，直接从路由表已出，“死透”

show ip protocol  //查看IP协议信息

RIP路由算法---bellman算法（贝尔曼）

• 收到邻居给的路由，若本地没有，则接收
• 收到邻居给的路由，若本地有，根据度量值择优录入
• 收到邻居给的路由，若劣质，但还是原邻居路由学到的，则依然写入

RIP防环机制（route loop）

• 水平分割

  • 定义：从本接口学到的路由，不能再从本接口发送出去

  • int f0/0
    no ip split-horizon
    

• 最大16跳

• 路由毒化

  • 若RIP路由条目发生故障，会将此路路由标记为16跳，并发给邻居

• 毒化逆转

  • 邻居收到标记16跳路由，会返回16跳的中毒路由

• 抑制计时器（180s）

  • 当收到故障路由之后，保持180s之后再删除路由条目

RIP(v2)

v2部署

clear ip route *   //清除路由表
no auto-summary      //不自动汇总

RIPv2路由汇总

• 汇总前

  • 路由表记录多，查询慢

ip summary-address rip IP地址  //进入端口

EIGRP

• 思科私有的
• 收敛之王，速度非常快
• 增强型内部网络路由协议，是一种混合路由协议
• 可靠更新，触发更新，增量更新，组播更新（224.0.0.10）
• 支持大型网络拓扑

特征

• OSI同层，传输层 端口88
• 管理距离90/170

• router eigrp AS自治号 
  

子网掩码与反子网掩码（通配符掩码）

• 反子网掩码=255.255.255.255-子网掩码
• 0表示精准匹配，1表示随意匹配

EIGRP表项（三个代表）

• 邻居表：用于存储邻居信息

  • show ip eigrp neighbor
    

• 拓扑表：用于存储所有路由条目，无论优劣

  • show ip eigrp topology
    

• 路由表：存储最佳路由条目（通过DUAL算法计算）

  • show ip route eigrp
    

eigip路由汇总

int range f0/0， f0/1
ip summary-address eigrp as号 IP地址 子网掩码

NULL0路由解决环路问题

• 解决网段可能不连续的问题
• 优先级高于默认路由

OSPF路由协议

定义

开放最短路经优先；采用SPF算法进行路径计算。

特征

• OSI层次

  • 传输层协议，基于IP协议，协议号89

• 特征

  • 链路状态协议

距离矢量 VS 链路状态

• 前者传递路由条目，后者传递链路信息
• 前者网络能见度只有一跳，后者是整个拓扑
• 前者计算路由基于邻居，后者计算路由基于自己
• 前者可能造成环路，后者基本无环

• 运行范围——IGP内部网关

• 无类协议（支持VISM、CIDR)

• 最佳路径

  • 管理距离（110）
  • 度量值（cost)=100M/带宽（m）
  • cost等于本地到目的地所有出接口的cost累加

OSPF部署

router ospf  进程号  //进程号范围1-65535，邻居之间采用不同进程，可以正常通信
router-id 路由标识号（RID）   
//手工指定（一般指定为环回接口）；选择环回口IP最大；选择物理口IP最大，修改RID需要重置OSPF邻居关系
clear ip ospf process
net ip网段 通配符掩码 area 自治号 

show run | section route ospf  //查看OSPF配置
show ip route ospf   //查看ospf路由
show ip ospf neighbor   //查看ospf邻居
show ip ospf database    //查看ospf数据库
clear ip ospf process     //重置ospf进程

• 区域划分石凳ospf拓扑网络变得更立体更有层次
• 区域划分减少网络震荡带来的影响
• 域间隔离，防环
• ABR（跨域路由）

OSPF邻居建立

• 邻居状态机
• graph LR Down -.-> Init初始态-.->way邻居-.->exstart预启动 -.->exchange预交换 -.-> loading加载-.->full邻接

OSPF路由分组

• Hello分组

  • 建立和维持邻居关系，每10s相互发送hello分组，若40s内没有交换，则邻居关系删除
  • EIGRP：5s/15s RIP:30s/180s OSPF：10s/40s

• DBD分组

  • 数据库描述，用来对OSPF的网络拓扑进行描述

• LSR分组

  • 用于对LSU进行真正的请求

• LSU分组

  • 用于存储和传递路径信息

• LSACK分组

  • 用于对LSU等分组进行可靠确认