IP路由基础.

华为技术IPRoutingFundamental路由之路，永无止境…IP路由基础学习目标•了解路由和路由转发基本原理•了解静态路由和动态路由协议•了解几种常用的路由协议及其应用目录•IP编址基础•路由的一些基本概念•动态路由协议原理•常见的路由算法及协议•推荐读物IP地址分类010110111011110Network(7bit)Network(14bit)Network(21bit)组播地址保留Host(24bit)Host(16bit)Host(8bit)A类地址B类地址C类地址D类地址E类地址特殊的IP地址网络部分主机部分地址类型用途127any全“0”全“1”Any全“0”Any全“1”网络地址代表一个网段广播地址特定网段的所有节点环回地址环回测试广播地址本网段所有节点所有网络华为Quidway路由器用于指定默认路由无子网编址--自然掩码•无子网编址是指使用自然掩码，不对网段进行细分。比如B类网段172.16.0.0，采用255.255.0.0作为掩码。以太网172.16.30.10172.16.30.1172.16.28.1变长子网掩码（VLSM）192.168.1.32/27192.168.1.64/27192.168.1.96/27192.168.1.128/27192.168.1.160/30192.168.1.164/30192.168.1.168/30192.168.1.172/30ISP通告192.168.1.0目录•IP编址基础•路由的一些基本概念•动态路由协议原理•常见的路由算法及协议•推荐读物路由是什么？•路由是指导IP报文转发的路径信息（N1,R1,20）目标网络N1=10.10.10.0/24其它网络R0R1R2交通路标牌--路由表[Quidway]displayiproutingRoutingTables:Destination/MaskprotoprefMetricNexthopInterface0.0.0.0/0Static600120.0.0.2Serial08.0.0.0/8RIP1003120.0.0.2Serial09.0.0.0/8OSPF105020.0.0.2Ethernet09.1.0.0/1RIP1004120.0.0.2Serial011.0.0.0/8Static600120.0.0.2Serial020.0.0.0/8Direct0020.0.0.1Ethernet020.0.0.1/32Direct00127.0.0.1LoopBack0......•路由表：交通路标牌–路由器最核心的表项，指导报文的转发–一般包含如下内容：目的地、得到的途径及开销、下一跳地址、下一跳出接口路由查找•最长匹配原则：longestmatch•基于目的IP地址的转发•IP报文到达路由器后如何路由交换的匹配基本原则•查找路由表时，报文目的地址和路由表中路由条目按位“与”操作，符合则匹配•选择一个最长匹配的路由表项进行转发•例子：参考前页路由表•1.目的地为9.1.2.1的报文进入•2.查找路由表，有三项匹配：0.0.0.0/0匹配长度为0bit；9.0.0.0/8匹配长度为8bit；9.1.0.0/16匹配长度为16bit•3.按最长匹配原则命中9.1.0.0/16的RIP路由，从serial0接口转发•Q：报文7.1.1.1如何转发？路由的花费(Cost)路由的花费标示出了到达这条路由所指的目的地址的代价，通常以下因素会影响到路由的花费值。线路延迟、带宽、线路占有率、线路可信度、跳数、最大传输单元不同的动态路由协议会选择以上的一种或几种因素来计算花费值。该花费值只在同一种路由协议内有比较意义。不同的路由协议之间的路由花费值没有可比性，也不存在换算关系静态路由的花费值为0路由优先级（Preference）RIPOSPF10.0.0.0R010.0.0.0R110.0.0.0R1路由表•从优先级最高的协议获取的路由最先被优先选择加入路由表中。路由优先级（Preference）RouteSourceHuaweiCisco直连接口路由00静态路由601e-BGP25620OSPF10110IS-IS15115RIP100120i-BGP256200•不同设备厂商之间的比较无类域间路由（CIDR）Internet198.168.1.0198.168.2.0198.168.3.0ISP通告路由198.168.0.0/16•CIDR:ClasslessInterDomainRouting无类域间路由•解决问题–B类地址资源枯竭–Internet路由表日益增大•解决方案–将连续的C类地址分配，当做一个“B”类地址–发布的时候就当做一个B类地址块发布路由信息，主要在BGP中使用路由聚合路由聚合为了减小路由表的规模，对于某些属于一个更大网段的子网所对应的路由，可以使用聚合的方法，不发布那些具体的子网路由，代之以发布那个更大网段的路由。自动聚合和手动聚合很多路由协议支持自动聚合，自动聚合是按自然掩码来聚合路由的。少数路由协议支持手动聚合，可以更具需要配置不同的聚合方式。198.168.1.0198.168.2.0AA只通告聚合路由198.168.0.0/16198.168.3.0B路由表198.168.1.0/24198.168.2.0/24198.168.3.0/24负载分担等价路由负载分担到一个目的地有走几个不同链路的相同开销的路径，IP报文在这几个链路上轮流发送提高链路利用率，一般路由协议都支持非等价路由负载分担到一个目的地有走几个不同链路的不同开销的路径，IP报文在这几个链路依据通过给链路的开销按比例轮流发送VRP不支持该特性,思科的EIGRP支持2543RTARTCRTERTDRTB路由收敛路由收敛(Convergence)从一个路由器的观点来看，是对选择到一个新的目的地或由于原来的路径发生变化而需要重新选择路径所采取措施的过程从一个网络的观点来看，网络中所有路由器感知到网络变化，并对此变化通过路由算法在全网内达到对新的网络拓扑结构一致的观点，路由表重新稳定的过程25413RTARTCRTERTDRTB路由环路•路由环路:Routingloop–报文在两个或几个路由器之间循环路由，直到TTL减为0而丢弃–不能正确到目的地，有时引起环路发生的链路拥塞–几乎是路由中最坏的现象RTARTBRTCRTD10.0.0.0/8路由黑洞•路由黑洞:Blackhole–报文转发的过程中，在某一节点的路由表中，查不到对应目的地址的路由，报文丢弃。？RTARTCRTBRTD10.0.0.0/8路由的来源（Protocol）链路层协议发现的路由开销小，配置简单，无需人工维护。只能发现本接口所属网段的路由。手工配置静态路由无开销，配置简单，需人工维护，适合简单拓朴结构的网络。动态路由协议发现的路由开销大，配置复杂，无需人工维护，适合复杂拓朴结构的网络。静态路由129.1.0.0/16E0RTBS010.0.0.2RTA10.0.0.1S0在路由器RTA上配置：iproute-static129.1.0.0255.255.0.010.0.0.2或：iproute-static129.1.0.01610.0.0.2或：iproute-static129.1.0.016s0缺省路由QuidwayA10.0.0.1S010.0.0.2S0QuidwayBNetworkNPublicNetwork在路由器QuidwayA上配置：iproute-static0.0.0.00.0.0.010.0.0.2Internet上大约99.99%的路由器上都存在一条缺省路由!缺省路由并不一定都是手工配置的静态路由，有时也可以由动态路由协议产生。目录•IP编址基础•路由的一些基本概念•动态路由协议原理•常见的路由算法及协议•推荐读物动态路由协议•何谓动态–能适应网络动态变化–智能、自动、准确计算出新的路由•如何做到–每台路由器将自己已知的路由相关信息发给相邻的路由器–传送的过程中保证信息正确可靠的传输–由于大家都这样做，最终每台路由器都会收到网络中所有的路由信息–运行特定算法，计算出最终的路由来路由协议的一般原理•Hello!–打招呼，首先自我介绍，每一台新加入的路由器主动发送协议报文–认识后，周期性来往，维护邻居关系；规定时间没有消息，不和你玩了，取消邻居资格•Update!–互通有无，相互告知已知消息（路由或周边的拓扑信息），扩散开–周期性发送所有信息，或只发布变化的信息以保持信息完整可靠动态路由协议：D-V算法•D-V算法–D：distance到目的地距离–V：Vector到目的地的方向（下一跳等信息）–所谓的RoutingbyRumor，也称为Bellman-Ford算法–所有的路由器与邻居交换自己所知的最佳路由信息，然后相互学习并定期通告路由信息其它信息ABCDRoutingTableRoutingTableRoutingTableRoutingTableD-V算法原理•路由算法D(i,i)=0D(i,j)=MIN{d(i,k)+D(k,j)}k为所有与i相邻的路由器•图示距离矢量算法d(i,k)D(k,j)jd(i,k)+D(k,j)=ik1k2动态路由协议—链路状态算法•SPF算法：–ShortestPathFirst最短路径优先算法，也叫Dijkstra(荷兰数学家)算法，在链路状态路由协议中用来计算到网络的最短路径–以路由器为根，依据网络拓扑生成一棵最短路径树(SPT)，计算出到网络中所有目的地的最短路径动态路由协议—链路状态算法ABECDRTARTBRTCRTERTD1651211211•SPF算法举例动态路由协议—链路状态算法lspAlspBlspClspDlspElspAlspBlspClspDlspEA的链路状态数据库lspAlspBlspClspDlspElspAlspBlspClspDlspEB的链路状态数据库lspAlspBlspClspDlspElspAlspBlspClspDlspED的链路状态数据库lspAlspBlspClspDlspElspAlspBlspClspDlspEC的链路状态数据库lspAlspBlspClspDlspElspAlspBlspClspDlspEE的链路状态数据库•链路状态协议路由算法通过可靠的扩散算法各路由器将其它路由器扩散来的拓扑信息收集起来，组成一张一致的、完整的拓扑图，依靠SPF算法来计算出自己的路由表。目录•IP编址基础•路由的一些基本概念•动态路由协议原理•常见的路由协议•推荐读物路由协议的分类--按位置外部网关路由协议自治系统ＡＳ１００自治系统ＡＳ２００ＢＧＰ内部网关路由协议(IGP)IS-IS;OSPF;RIP;EIGRP路由协议的分类—按算法D-V距离矢量算法RIPBGP链路状态算法OSPFIS-IS混合算法:结合D-V和LS算法的特征EIGRP路由协议的协议栈TCPUDPIPOSPFRIPBGP链路层(ARP,PPP…)IS-IS物理层OSPF协议简介OSPF：OpenShortestPathFirst最短路径优先协议链路状态路由协议的杰出代表协议设计精妙，功能强大使用广泛，IETF推荐的IGP协议直接建立在RAWIP之上，端口号为89经过长时间的发展与IETF的推动，协议变得相当成熟。OSPF协议特点可适应大规模网络路由变化收敛速度快无路由自环支持变长子网掩码VLSM支持等值路由支持区域划分提供路由分级管理支持验证支持以组播地址发送协议报文OSPF协议基本原理•RouterID–32bit，用来在整个OSPF域中唯一标识一台路由器•报文封装–直接运行在IP上，协议号89•LSA：LinkStateAdvertisement–链路状态更新，每个路由器发布一条或多条LSAs–LSA的集合构成了链路状态数据库（LSDB）–一共有5种基本类型，描述不同的链