一、专业术语
最长匹配
路由优先级
度量值(metric/cost)
路由递归
等价路由
浮动路由
CIDR
路由汇总
二、路由概述
1.路由基本概念
路由是指导报文转发的路径信息,通过路由可以确认转发IP报文的路径。
路由设备是依据路由转发报文到目的网段的网络设备,最常见的路由设备:路由器。
路由设备维护着一张路由表,保存着路由信息。
路由信息:
目的网络:标识目的网段
掩码:与目的地址共同标识一个网段
出接口:数据包被路由后离开本路由器的接口
下一跳:路由器转发到达目的网段的数据包所使用的下一跳地址
路由表:
1)路由器通过各种方式发现路由
2)路由器选择最优的路由条目放入路由表中
3)路由表指导设备对IP报文的转发
4)路由器通过对路由表的管理实现对路径信息的管理
2.路由条目生成
路由信息获取方式(3种)
3.最优路由条目优选
IP路由表:
Destination/Mask:表示此路由的目的网络地址与网络掩码。
Proto(Protocol):该路由的协议类型,也即路由器是通过什么协议获知该路由的。
Pre(Preference):表示此路由的路由协议优先级。
Cost:路由开销。当到达同一目的地的多条路由具有相同的路由优先级时,路由开销最小的将成为当前的最优路由。
NextHop:表示对于本路由器而言,到达该路由指向的目的网络的下一跳地址。该字段指明了数据转发的下一个设备。
Interface:表示此路由的出接口。指明数据将从本路由器的哪个接口转发出去。
注:Preference用于不同路由协议间路由优先级的比较,Cost用于同一种路由协议内部不同路由的优先级的比较。
优选过程:
1)比较优先级
常见路由类型的默认优先级:
路由来源 |
路由类型 |
默认优先级 |
直连 |
直连路由 |
0 |
静态 |
静态路由 |
60 |
动态路由 |
OSPF内部路由 |
10 |
|
OSPF外部路由 |
150 |
2)比较度量值
4.路由转发
遵循原则:最长匹配
当路由器收到一个IP数据包时,会将数据包的目的IP地址与自己本地路由表中的所有路由表项进行逐位(Bit-By-Bit)比对,直到找到匹配度最长的条目,这就是最长前缀匹配机制。
路由转发流程:
来自10.0.1.0/24网段的IP报文想要去往40.0.1.0/24网段,首先到达网关,网关查找路由表项,确定转发的下一跳、出接口,之后报文转发给R2。报文到达R2之后,R2通过查找路由表项转发给R3,R3收到后查找路由表项,发现IP报文目的IP属于本地接口所在网段,直接本地转发。
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三、静态路由
1.什么是静态路由?
由管理员手动配置和维护的路由。
静态路由有五个主要的参数:目的地址和掩码、出接口和下一跳地址、优先级。
目的地址和掩码
出接口和下一跳地址
在配置静态路由时,根据不同的出接口类型,指定出接口和下一跳地址。
对于点到点类型的接口,只需指定出接口。因为指定发送接口即隐含指定了下一跳地址,这时认为与该接口相连的对端接口地址就是路由的下一跳地址。
对于NBMA(NonBroadcast MultipleAccess)类型的接口(如ATM接口),配置下一跳IP地址。因为这类接口支持点到多点网络,除了配置静态路由外,还需在链路层建立IP地址到链路层地址的映射,这种情况下,不需要指定出接口。
对于广播类型的接口(如以太网接口),必须指定通过该接口发送时对应的下一跳地址。因为以太网接口是广播类型的接口,会导致出现多个下一跳,无法唯一确定下一跳。
静态路由优先级
对于不同的静态路由,可以为它们配置不同的优先级,优先级数字越小优先级越高。配置到达相同目的地的多条静态路由,如果指定相同优先级,则可实现负载分担;如果指定不同优先级,则可实现路由备份。
2.静态路由相比动态路由的优缺点和应用场景:
与动态路由相比,具有如下的优势:
1)节省带宽。
2)更加灵活,安全性更高。
3)提高路由器的性能。
缺点:
1)管理的工作量比较大。
2)不够灵活。
3)网络管理员的技能有更高的要求。
从这个优点与缺陷的对比中,我们可以看到,静态路由与动态路由有不同适用的场合。作为静态路由来说,往往是用在规模比较小的网络中,或者说对安全有特别要求的应用中。在这些场合中,主要的一个特点就是即时手工维护路由信息,其工作量也不是很大。或者说能够被用户所接受。
而对于大型网络,或者静态在变化的网络来说,不适宜采用静态路由工作模式。因为此时工作量会变得很大。此时采用动态路由可能会更加合适。
特殊的静态路由:缺省路由
在通信网络中,缺省路由(DefaultRoute)是路由表中一种特殊的静态路由,当网络中报文的路由无法匹配到当前路由表中的路由记录时,缺省路由用来指示路由器或网络主机将该报文发往指定的位置。缺省路由在路由表中目的地址为0.0.0.0、子网掩码为0.0.0.0,显示为Gateway of last resort is (IP Address)to network 0.0.0.0 。换言之,如果数据报文的目的地址无法与路由表中的路由记录相匹配,则路由器或网络主机中将使用缺省路由转发该报文 。
3.配置静态路由
1.关联下一跳IP的方式
[Huawei] ip route-static ip-address { mask | mask-length} nexthop-address
2.关联出接口的方式
[Huawei] ip route-static ip-address { mask | mask-length} interface-type interface-number
3.关联出接口和下一跳IP方式
[Huawei] ip route-static ip-address { mask /mask-length } interface-type interface -number [ nexthop-address ]
在创建静态路由时,可以同时指定出接口和下一跳。对于不同的出接口类型,也可以只指定出接口或只指定下一跳。
对于点到点接口(如串口),只需指定出接口。
对于广播接口(如以太网接口)和VT (Virtual-template) 接口,必须指定下一跳。
实例:
1)配置IP地址
2)测试网络连通性:R1访问R2 R2访问R3
3)在R1和R3上添加静态路由
R1的配置:
[R1]iproute-static 23.1.1.0 255.255.255.0 12.1.1.2 //配置静态路由目录网络为23.1.1.0,下一跳为12.1.1.2
[R3]iproute-static 12.1.1.0 24 23.1.1.2
4)R1 pingR3
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四、动态路由
1.概述
动态路由协议能够自动发现和生成路由,并在拓扑变化时及时更新路由,可以有效减少管理人员工作量,更适用于大规模网络。
2.分类
根据路由信息传递的内容、计算路由的算法,可以将动态路由协议分为两大类:
距离矢量协议(Distance-VectorProtocol)RIP
链路状态协议(Link-StateProtocol)OSPF、IS-IS
根据工作范围不同,又可以分为:
内部网关协议IGP(Interior Gateway Protocol):在一个自治系统内部运行。RIP、OSPF、ISIS为常见的IGP协议。
外部网关协议EGP(Exterior Gateway Protocol):运行于不同自治系统之间。BGP是目前最常用的EGP协议。
注:BGP使用一种基于距离矢量算法修改后的算法,该算法被称为路径矢量(Path Vector)算法。因此在某些场合下,BGP也被称为路径矢量路由协议。
五、路由高级特性
1.路由递归
路由必须有直连的下一跳才能够指导转发,但是路由生成时下一跳可能不是直连的,因此需要计算出一个直连的下一跳和对应的出接口,这个过程就叫做路由递归,又称路由迭代
思考:去往30.1.2.0/24的路由,下一跳为20.1.1.3,非本地直连网络,如果路由表中没有去往20.1.1.3的路由,该静态路由将不会生效,无法作为有效路由条目,并不会出现在路由表。
做法:添加一条去往20.1.1.3的路由,下一跳为直连网络内的IP地址10.0.0.2。去往30.1.2.0/24的路由通过递归查询得到一个直连的下一跳,该路由因此生效。
2.等价路由
来源相同、开销相同的路由都会被加入路由表,形成的路由为等价路由,路由表中存在等价路由之后,前往该目的网段的IP报文路由器会通过所有有效的接口、下一跳转发,这种转发行为被称为负载分担。
3.浮动路由
静态路由支持配置时手动指定优先级,可以通过配置目的地址/掩码相同、优先级不同、下一跳不同的静态路由,实现转发路径的备份,浮动路由是主用路由的备份,保证链路故障时提供备份路由。主用路由下一跳可达时该备份路由不会出现在路由表。
例子:
在RTA上配置浮动路由
[RTA] ip route-static 20.0.0.0 3010.1.1.2
[RTA] ip route-static 20.0.0.0 3010.1.2.2 preference 70
RTA-RTB之间的链路正常时,20.0.0.0/30的两条路由条目都是有效的条目,此时比较优先级,下一跳为10.1.1.2的优先级60,下一跳
为10.1.2.2的优先级70,因此下一跳为10.1.1.2的加入路由表。
RTA-RTB之间的链路故障时,10.1.1.2不可达,因此下一跳为10.1.1.2的路由失效,此时前往20.0.0.0/30的路由就只存在一条,该条路
由将会被选入路由表。前往20.0.0.1的流量将会被转发到10.1.2.2。
4.CIDR
Classless inter-domainrouting,无类别域间路由:采用IP地址加掩码长度来标识网络和子网,而不是按照传统A、B、C等类型对网络地址进行划分。容许任意长度的掩码长度,将IP地址看成连续的地址空间,可以使用任意长度的前缀分配,多个连续的前缀可以聚合成一个网络。
优点:有效减少路由表条目数量。
5.路由汇总
1)背景:子网划分、VLSM解决了地址空间浪费的问题,但同时也带了新的问题:路由表中的路由条目数量增加。为减少路由条目数量可以使用路由汇总。
2) 概述:路由汇总将一组具有相同前缀的路由汇聚成一条路由,从而达到减小路由表规模以及优化设备资源利用率的目的,路由汇总将一组具有相同前缀的路由汇聚成一条路由,从而达到减小路由表规模以及优化设备资源利用率的目的。
3)计算:基于一系列连续的、有规律的IP网段,如果需计算相应的汇总路由,且确保得出的汇总路由刚好“囊括”上述IP网段,则需保证汇总路由的掩码长度尽可能长。
诀窍:将明细路由的目的网络地址都换算成二进制,然后排列起来,找出所有目的网络地址中“相同的比特位”。
4)汇总带来的问题:产生环路
解决方案:
[RTB] ip route-static 10.1.0.0 16 0NULL0
Null(无效)接口:这种类型的接口只有一个编号,也就是0。Null0是一个系统保留的逻辑接口,当网络设备在转发某些数据包时,如果使用出接口为Null0的路由,那么这些报文将被直接丢弃,就像被扔进了一个黑洞里,因此出接口为Null0的路由又被称为黑洞路由。
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