[工学]IP路由基础知识

IP路由基础知识交流传统的、单播的IP路由基础知识，不包括Multicast、Qos、TE、安全和二层内容交流内容IPv4编址传统单播IP转发过程路由概述路由优化有类别编址——IPv4地址的类别第一个字节第二个字节第三个字节第四个字节A类地址——0B类地址——10C类地址——110D类地址——1110E类地址——11110地址类别第一个字节范围可能的网络数可能的主机数A类0-127128（2个保留）16777214B类128-1911638465534C类192-2232097152254有类别编址——子网掩码B类IP地址：172.24.100.45点分十进制1722410045二进制10101100000110000110010000101101子网掩码：255.255.255.0二进制11111111111111111111111111100000点分十进制2552552550几点说明：1、灰色部分是B类地点的正常网络部分，蓝色部分是子网部分2、子网划分使得网络更加高效，更加容易扩展，更加容易管理3、子网划分会丢失一部分宝贵的IP地址资源4、子网划分提供了一个对外部世界隐蔽起来的逻辑结构IPv4地址危机即使采用了子网划分技术，IP编址的有类别系统也不能满足Internet的需要。1992年，IETF就开始考虑下面两个问题：IPv4地址耗尽问题——当时B类地址已经处在耗尽的边缘Internet路由表快速增长，随着更多的C类地址被连接到Internet，太多的网络地址信息大量充斥威胁了Internet路由器的处理能力IPv4编址的主要扩展技术无类别域间路由私有IP空间和NAT升级版本到IPv6IPv4CIDR（无类别域间路由）CIDR不考虑地址类别，只根据比特掩码判断一个地址的网络部分和主机部分（1994年）路由聚合和超网172.24.0.0/16-172.24.31.0/16这个8个B类地址能够聚合成一个超网——172.24.24.0/13提高路由效率降低计算路由表和路由的代价减少路由器内存占用IPv6简介地址空间128位地址空间，几乎无穷无尽3层结构化地址空间，确保可管理性注：IPv4有类别的地址空间是扁平的，子网划分、CIDR和VLSM都是结构化的编址技术服务质量地址自动配置认证安全IPv4VLSM（可变长子网掩码）子网号子网地址子网0207.21.24.0/27子网1207.21.24.32/27子网2207.21.24.64/27子网3207.21.24.96/27子网4207.21.24.128/27子网5207.21.24.160/27子网6207.21.24.192/27子网7207.21.24.224/27子网号子网地址子网0207.21.24.192/30子网1207.21.24.196/30子网2207.21.24.200/30子网3207.21.24.204/30子网4207.21.24.208/30子网5207.21.24.212/30子网6207.21.24.216/30子网7207.21.24.220/30注：VLSM可以提高编址效率私有IP地址和NAT类别RFC1918内部地址范围CIDR前缀A10.0.0.0到10.255.255.25510.0.0.0/8B172.16.0.0到172.31.255.255172.16.0.0/12C192.168.0.0到192.168.255.255192.168.0.0/16注：私有地址和NAT配合使用，可以有效的节约宝贵的IP地址资源交流内容IPv4编址传统单播IP转发过程路由概述路由优化传统单播IP转发过程IP层（根据目的地址查询路由表，决定下一跳）链路层链路层物理层物理层交流内容IPv4编址传统单播IP转发过程路由概述路由优化什么是路由路由是指导IP报文发送的路径信息（DIP,SIP）R1目标网络N其它网络路由的花费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静态路由的花费值为0。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，也不存在换算关系路由的优先级注：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。RIPOSPF10.0.0.0R010.0.0.0R110.0.0.0R1路由表路由收敛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收敛速度网络变化导致的该信息在网络上传播加上网络上所有路由器重新计算最佳路径所花费的时间路由聚合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，可以根据需要配置不同的聚合方式路由迭代路由迭代原理在路由器中，每个路由项均必须有其对应的下一跳地址，对于普通的路由来说，其下一跳地址在路由器直连的网段内。对于需要迭代的路由，其下一跳不在路由器直连的网段内，在转发时，必须将此非直连下一跳地址做一次或多次迭代处理，以找出一个直连的下一跳地址，从而进行二层寻径使用迭代的路由可以是静态路由、BGP路由路由迭代的优/缺点优点是路由项不依赖于特定的接口，缺点是路由器处理起来稍微麻烦缺点是路由器处理起来稍微麻烦负载分担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不支持该特性路由器工作过程IPETHPPP以太口串口IPETHPPP以太口串口协议封装路由选择协议转换路由器路由器WAN传送拆包LAN1LAN2接收发送工作过程路由表示例[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......路由生成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129.1.0.0/16E0QuidwayBS010.0.0.2QuidwayA10.0.0.1S0在路由器QuidwayA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QuidwayA10.0.0.1S010.0.0.2S0QuidwayB企业网络Internet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浮动静态路由浮动静态路由去往同一目的网络的多条静态路由，它们有不同的优先级每条静态路由有不同的优先级，优先级最高的为主链路，其他依次备份当主链路down掉，会自动切换备用链路路由协议的基本原理动态路由协议是做什么的计算路由的．计算本地路由器到网络中其它网段的路由如何做到这一点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，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．然后运行某种算法，计算出最终的路由来．（实际上需要计算的是该条路由的下一跳和花费）IGP和EGP内部路由协议：RIPOSPFIS-IS……自治系统：AS100自治系统：AS200外部路由协议：BGP路由协议分类距离矢量算法RIPBGP链路状态算法OSPFIS-IS衡量路由协议优劣的标准正确性能够正确找到最优的路由，且无自环。快收敛当网络的拓朴结构发生变化之后，能够迅速在自治系统中作相应的路由改变低开销协议自身的开销（内存、CPU、网络带宽）最小安全性协议自身不易受攻击，有安全机制普适性适应各种拓朴结构和规模的网络交流内容IPv4编址传统单播IP转发过程路由概述路由优化策略路由策略路由技术：不仅根据目的地址，还可以根据源地址来选择路由策略路由技术产生的原因：动态路由建立起来的路由不能满足实际需要（例如财务成本、安全和组织权限等）策略路由技术的应用：网络管理员可以控制特别流的路由，这个路由不同于动态路由协议建立起来的路由被动接口注：被动接口可以控制路由信息的发布，不向没有连接路由器的端口发送路由信息报文路由过滤RIP2更新：subnet10.1.1.0subnet10.2.2.0subnet10.3.3.0subnet10.4.4.0注：路由过滤可以精确的控制路由信息的发布和接收，是实现路由策略的技术基础之一使用多种路由协议1、路由协议的管理距离（负载均衡）2、路由再发布（可以进行再发布过滤）RoutingtableRIP2OSPFIS-ISBGPRM总结路由优化的技术基础策略路由被动接口路由过滤使用多种路由协议路由优化的应用控制路由信息的传播，进而控制路由策略主备倒换，对称，负载均衡，流量控制等等总结IPv4编址传统单播IP转发过程路由概述路由优化