【正文】 第 8章 IP網(wǎng)絡(luò)路由 （講師用 PPT） 中國網(wǎng)通（集團(tuán)）有限公司 2022年 12月 22日 中國網(wǎng)通運(yùn)維人員崗位培訓(xùn)叢書－數(shù)據(jù)專業(yè) 內(nèi)部資料 注意保密 目標(biāo) ? 了解路由選擇的基礎(chǔ)知識，了解分級路由，可變長子網(wǎng)掩碼和路由過濾的原理 ? 掌握路由重發(fā)布和策略路由的原理，掌握靜態(tài)路由和動態(tài)路由的基礎(chǔ)知識 ? 了解路由表，掌握路由聚合的原理。 ? 掌握 RIP路由協(xié)議的基本原理 ? 熟悉 RIP路由選擇的過程 ? 了解 RIP路由協(xié)議的各種特性 ? 掌握 OSPF的基本概念和基本原理 ? 了解 OSPF的特點，掌握在單區(qū)域和多區(qū)域中 OSPF的工作過程 目標(biāo) ? 熟悉 ISIS路由協(xié)議的基本原理 ? 熟悉 ISIS路由協(xié)議的各項基本概念 ? 掌握 BGP協(xié)議原理和特點 ? 了解域間選路原理 ? 熟悉 BGP協(xié)議主要屬性及其應(yīng)用 ? 掌握 BGP選路決策過程以及路由聚合 ? 了解 BGP對域內(nèi)路由選擇控制 ? 熟悉大規(guī)模自治系統(tǒng)的設(shè)計和優(yōu)化 IP網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議基礎(chǔ) RIP協(xié)議原理 3 OSPF協(xié)議原理 ISIS協(xié)議原理 目錄 BGP路由協(xié)議基礎(chǔ) 路由選擇的定義 : 路由選擇 (routing)是將數(shù)據(jù)包從一個地方轉(zhuǎn)發(fā)到另一個地方的 一個中繼過程。 路由選擇的前提 : n 路由器必須確定它是否已激活了對該協(xié)議組的支持； 路由器必須知道目的地網(wǎng)絡(luò)； 路由器必須知道哪個外出接口是到達(dá)目的地的最佳路徑。 路由選擇信息 : 了解該路由所用的機(jī)制 。邏輯目的地 。管理距離 。度量值 。下一跳地址 。 路由信息的新舊程度 。與要去往目的地網(wǎng)絡(luò)相關(guān)聯(lián)的接口 …… IP網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議基礎(chǔ) IP網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議基礎(chǔ) 管理距離 : 是指 IP路由選擇協(xié)議的選擇方法。小的管理距離值要比大的好 . 路由選擇度量值 : 路由器用度量值這個參數(shù)來通告它到一個網(wǎng)絡(luò)的路徑成本 . 相鄰關(guān)系 : 在路由器啟動之后，它立刻試圖與其相鄰路由設(shè)備建立路由關(guān)系 ,并 且開始進(jìn)行通信并學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。 IP網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議基礎(chǔ) IP尋址方案 在 TCP/IP網(wǎng)絡(luò)中，網(wǎng)絡(luò)層的主要功能是將數(shù)據(jù)分組從源地址路由到目的地址。 路由（即確定該使用哪一條路徑）和轉(zhuǎn)發(fā)（即當(dāng)分組到達(dá)的時候所采取的動作 )的不同。 路由算法可以分成兩大類：非自適應(yīng)的和自適應(yīng)的。 IP網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議基礎(chǔ) 分級路由 隨著網(wǎng)絡(luò)的增大，路由表不斷增長，為節(jié)省路由器的性能資源， 路由 選擇過程必須分級進(jìn)行。 可變長子網(wǎng)掩碼 對 IP地址更為有效的使用 應(yīng)用路由歸納的能力更強(qiáng) 路由過濾 路由過濾可以使網(wǎng)絡(luò)管理員對路由通告施加嚴(yán)格的控制。 IP網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議基礎(chǔ) 路由重發(fā)布 IP網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議基礎(chǔ) 廣播路由 同時給所有的目標(biāo)發(fā)送一個分組，這稱為廣播，五種方法實現(xiàn)廣播路由。 組播路由 給一個組發(fā)送消息稱為組播 (multicasting)， 它的路由算法稱為組播路 由 (multicast routing)。 為了實現(xiàn)組播路由 ， 每個路由器計算一棵生成 樹 ， 該生成樹覆蓋所有其他的路由器 。 IP網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議基礎(chǔ) 策略路由即根據(jù)網(wǎng)絡(luò)管理者制定的標(biāo)準(zhǔn)來進(jìn)行報文的轉(zhuǎn)發(fā)，而不是路由表。 基于策略的路由有： ? 基于源 IP地址的策略路由 。 ? 基于數(shù)據(jù)包大小的策略路由 。 ? 基于應(yīng)用的策略路由 。 ? 通過缺省路由平衡負(fù)載 IP網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議基礎(chǔ) 典型的路由選擇協(xié)議有兩種，即：靜態(tài)路由和動態(tài)路由。 實現(xiàn)動態(tài)路由選擇策略有 3種廣義上的動態(tài)路由選擇協(xié)議，即 距離矢量路由選擇協(xié)議； 鏈路狀態(tài)路由選擇協(xié)議； 混合路由選擇協(xié)議。 IP網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議基礎(chǔ) 靜態(tài)路由選擇策略 最簡單的路由選擇策略是由系統(tǒng)自己配置和手工配置就可以實現(xiàn)的靜 態(tài)路由 。 靜態(tài)路由的優(yōu)點與缺點。 距離矢量路由選擇協(xié)議 這種算法周期地發(fā)送它們的路由選擇表給直接連接的路由器。每一個 接受者都增加表中的距離矢量，并向它自己的鄰居直接轉(zhuǎn)發(fā)。 IP網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議基礎(chǔ) 鏈路狀態(tài)路由選擇協(xié)議 采用這種協(xié)議的路由器都要維護(hù)一個復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋽?shù)據(jù)庫，這個數(shù) 據(jù)庫可以反映整個網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。鏈路狀態(tài) (Link State)是指一個路 由器與哪些網(wǎng)絡(luò)或路由器相鄰，以及到這些網(wǎng)絡(luò)或路由器的度量 。 ?混合路由選擇協(xié)議 混合路由選擇協(xié)議使用距離矢量度量，但比傳統(tǒng)的距離矢量協(xié)議更強(qiáng) 調(diào)精確的度量。它們比距離矢量協(xié)議匯聚得要快，而且可以減少路由 更新的開銷。 IP網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議基礎(chǔ) 幾種路由選擇協(xié)議的比較 RIP OSPF ISIS BGP 協(xié)議類型 距離矢量 鏈路狀態(tài) 鏈路狀態(tài) － 是否能聚合路由 否 是 是 是 缺省管理距離 120 110 115 EBGP:20 IBGP:200 最大跳數(shù)限制 有 無 無 無 是否用區(qū)域來組建層次化拓?fù)? 否 是 是 是 收斂速度 慢 快 快 快 適用網(wǎng)絡(luò)規(guī)模 小型 中型 大型 大型 應(yīng)用范圍 自治域內(nèi) 自治域內(nèi) 自治域內(nèi) 自治域內(nèi) 間 IP網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議基礎(chǔ) 在路由器中保存著各種傳輸路徑的相關(guān)數(shù)據(jù) —— 路由表（ Routing Table），供路由選擇時使用。 路由表可以是由系統(tǒng)管理員固定設(shè)置好的 ， 也可以由系統(tǒng)動態(tài)修改 ， 可以由路由器自動調(diào)整 ， 也可以由主機(jī)控制 。 路由選擇進(jìn)程必須保持到各目的地網(wǎng)絡(luò)的一條無環(huán)路路徑 。 IP網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議基礎(chǔ) 路由的聚合 路由聚合 (route aggregation)可以減少路由器必須保存的路由條目數(shù)量 IP網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議基礎(chǔ) 路由聚合 (route aggregation)可以減少路由器必須保存的路由條目數(shù)量，因為它是在一個聚合地址中代表系列網(wǎng)絡(luò)號的一種方法 在采用 VLSM設(shè)計的網(wǎng)絡(luò)中聚合地址 在地址不連續(xù)的網(wǎng)絡(luò)中聚合路由 IP網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議基礎(chǔ) RIP協(xié)議原理 3 OSPF協(xié)議原理 ISIS協(xié)議原理 目錄 BGP路由協(xié)議基礎(chǔ) RIP概述 : RIP（ Routing Information Protocols，路由信息協(xié)議）是使用最早最廣泛的距離矢量路由協(xié)議，它使用 metric來衡量到達(dá)目標(biāo)地址的路由距離。 RIP協(xié)議的處理是通過 UDP520端口來操作的。 RIP定義了兩種消息類型：請求消息（ Request Message）和響應(yīng)消息（ Response Message）。 RIP使用的計時器：更新計時器、限時計時器、刷新計時器 RIP使用帶毒性逆轉(zhuǎn)（ Poison Reverse）的水平分隔（ Split Horizon）和觸發(fā)更新（ Triggered Updates）。 RIP消息格式： RIP消息格式（消息分組）如上圖所示。 32位 8 8 8 8 命令 版本 未使用（設(shè)置為全 0） 地址族標(biāo)識 路由標(biāo)記（版本 1未使用設(shè)置為全 0） IP地址 子網(wǎng)掩碼（版本 1未使用設(shè)置為全 0） 下一跳（版本 1未使用設(shè)置為全 0） 度量 多個字段，最大為 25 地址族標(biāo)識 路由標(biāo)記（版本 1未使用設(shè)置為全 0） IP地址 子網(wǎng)掩碼（版本 1未使用設(shè)置為全 0） 下一跳（版本 1未使用設(shè)置為全 0） 度量 RIPv1和 RIPv2的兼容性 ： RFC1723定義了 RIPv2與 RIPv1之間 4種兼容性交換設(shè)置，使得它們之間可以共同工作。這些設(shè)置如下： RIPv1只傳送 RIPv1消息； RIPv1兼容性： RIPv2將以廣播而非組播的形式來傳送它的消息，以便 RIPv1能接收到； RIPv2： RIPv2通過組播地址 ； None：不發(fā)送更新信息。 RIPv1和 RIPv2的比較： RIPv2的新特性 ： ?RIPv2節(jié)點間所傳送信息的認(rèn)證 ?子網(wǎng)掩碼 ?下一跳地址 ?組播 RIPv2消息 RIP的局限性 ： ? 缺乏可替代的路由 網(wǎng)絡(luò) A不可到達(dá) R2 R3 R4 R1 R5 可替代路由 到達(dá)網(wǎng)絡(luò) A的距離為 3 網(wǎng)絡(luò) A失敗 A 可替代路由：通過路由器R1到達(dá)網(wǎng)絡(luò) A的距離為 4 RIP的局限性 ： ? 計數(shù)到無窮大 R2 R3 R4 R1 R5 網(wǎng)絡(luò) A失敗 A 到達(dá)網(wǎng)絡(luò) A的距離為 4 到達(dá)網(wǎng)絡(luò) A的距離為 5 到達(dá)網(wǎng)絡(luò) A的距離為 6 到達(dá)網(wǎng)絡(luò) A的距離為 7 RIP的局限性 ： ? 15條上限 R2 R3 R4 R1 R5 網(wǎng)絡(luò) A失敗 A 到達(dá)網(wǎng)絡(luò) A的距離為 15 到達(dá)網(wǎng)絡(luò) A的距離為 12 到達(dá)網(wǎng)絡(luò) A的距離為 13 到達(dá)網(wǎng)絡(luò) A的距離為 14 路由表 最大度量值是 16 網(wǎng)絡(luò) A不可到達(dá) ? 靜態(tài)距離矢量度量值： RIPv2仍然無法適應(yīng)那些需要根據(jù)延遲、負(fù)荷和其他動態(tài)網(wǎng)絡(luò)性能度量值來實時選擇路由的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。 RIP路由選擇 有類別 路由選擇： 有類別路由選擇協(xié)議的一個基本特征，是在通告目的地址時不能隨之一起通告它的地址掩碼。因此，有類別路由選擇協(xié)議首先必須匹配一個與該目的地址對應(yīng)于 A類、B類或 C類的主網(wǎng)絡(luò)號。 無類別 路由選擇： 當(dāng)路由器執(zhí)行無類別路由查找時，它不會注意目的地址的類別，替代的方式是，它在目的地址和所有已知的路由之間執(zhí)行一位一位（ bitbybit）的最佳匹配。當(dāng)和缺省路由一起工作時，這個性能變得非常有用。 RIPv2的路由表更新學(xué)習(xí)過程 ： 路由器 A 路由器 B 路由器 C Metric 1 目的 IP 認(rèn)證密碼 test metric 0 metric 0 Metric 1 如上圖所示，路由器 A將與之直連的網(wǎng)絡(luò)添加進(jìn)路由表中。當(dāng) RIPv2啟用后，它使用 作為目的地址將直連網(wǎng)絡(luò)組播到其他路由器。路由器 A使用“ test”作為它的認(rèn)證密碼。與路由器 A直連的網(wǎng)絡(luò)的度量值（ Metric）為 0。 RIPv2的路由表更新學(xué)習(xí)過程 ： 目的 IP 認(rèn)證密碼 test metric 1 metric 0 metric 0 metric 0 Metric 1 Metric 1 當(dāng)路由器 B收到來自路由器 A的路由信息時，路由器 B就會對自己的路由表進(jìn)行更新，如上圖所示。當(dāng)下一個路由更新時間到來時，路由器 B將路由更新從所有直連的接口傳播出去。注意，在路由表中 1，這就是路由器 A和路由器 B之間鏈路的度量值。路由每經(jīng)過一跳， RIPv2會將度量值加 1。 RIPv2的路由表更新學(xué)習(xí)過程 ： 我所知道的網(wǎng)絡(luò) metric 2 metric 1 metric 1 metric 0 metric 0 路由器 A 路由器 B 路由器 C Metric 1 Metric 1 當(dāng)路由器 C接收到來自路由器 B的路由信息時，路由器 C將對自己的路由表進(jìn)行更新，如上圖所示。在下一個路由更新時間到來時，路由器 C將路由更新從所有直連的接口傳播出去。在路由表中， 2，標(biāo)識路由器 A和路由器 C之間的總跳數(shù)為 2。 RIPv2的路由表更新學(xué)習(xí)過程 ： 目的 IP 認(rèn)證密碼 test 網(wǎng)絡(luò) metric 1 metric 0 metric 0 metric 0 metric 1 Metric 1 Metric 1 當(dāng)路由器 B接收到來自路由器 C的路由信息時，路由器 B將對自己的路由表進(jìn)行更新，如上圖所示。在下一個路由更新時間到來時，路由器 B將路由更新從所有直連的接口傳播出去。在路由表中， 值變?yōu)?1，表示路由器 B和路由器 C之間的跳數(shù)為 1。 RIPv2的路由表更新學(xué)習(xí)過程 ： 目的 IP 認(rèn)證密碼 test 網(wǎng)絡(luò) metric 0 metric 0 metric 1 metric 1 metric 2 Metric 1 Metric 1 當(dāng)路由器 A接收到來自路由器