路由选择和路由选择协议

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1、第15章 路由选择和路由选择协议主要内容n路由选择基础n静态路由n动态路由n路由选择协议一、路由选择基础n路由选择是路由器用来将数据分组转发到 目的地网络的过程。n路由器根据分组的目的IP地址做出决定。n路由器为了能对分组的去向做出正确的决 定，必须获知远程网络的方向。n当路由器使用动态路由选择协议时，可以 从其他的路由器学习到远程网络的方向。n当路由器使用静态路由选择时，需要网络 管理员手工配置远程网络的信息。二、静态路由n1、路由介绍n2、静态路由的目的和操作n3、路由器的工作过程n4、配置静态路由n5、配置缺省路由n6、检查静态路由的配置n7、诊断静态路由1、路由介绍n路由：根据数据包的

2、目的ip地址决定下一 跳如何转发。n静态路由：由网络管理员手工输入。只要 网络拓扑发生改变，管理员必须手工更新 这些静态路由条目。n动态路由：通过路由选择协议自动适应网 络拓扑或流量的变化。启动动态路由后， 只要从互联网收到新的信息，路由选择进 程就会自动更新路由，不必管理员干预。2、静态路由的目的和操作n静态路由一般适用于比较简单的网络环境 ，在这样的环境中，网络管理员易于清楚 地了解网络的拓扑结构，便于设置正确的 路由信息。 n使用静态路由的另一个好处是网络安全保 密性高。动态路由因为需要路由器之间频 繁地交换各自的路由表，而对路由表的分 析可以揭示网络的拓扑结构和网络地址等 信息。因此，

3、网络出于安全方面的考虑也 可以采用静态路由。 n大型和复杂的网络环境通常不宜采用静态 路由。n一方面，网络管理员难以全面地了解整个 网络的拓扑结构；n另一方面，当网络的拓扑结构和链路状态 发生变化时，路由器中的静态路由信息需 要大范围地调整，这一工作的难度和复杂 程度非常高。 n静态路由的优点是简单、高效、可靠。n在所有的路由中，静态路由优先级最高。n当动态路由与静态路由发生冲突时，以静 态路由为准。 与动态路由进行对比n动态路由是网络中的路由器之间相互通信，传递路 由信息，利用收到的路由信息更新路由器表的过程 。它能实时地适应网络结构的变化。如果路由更新 信息表明发生了网络变化，路由选择软件

4、就会重新 计算路由，并发出新的路由更新信息。这些信息通 过各个网络，引起各路由器重新启动其路由算法， 并更新各自的路由表以动态地反映网络拓扑变化。n动态路由适用于网络规模大、网络拓扑复杂的网络 。n当然，各种动态路由协议会不同程度地占用网络带 宽和CPU资源。 n静态路由的操作步骤：n网络管理员配置静态路由。n静态路由进入路由器的路由表。n根据静态路由对数据包进行路由转发。3、路由器的工作过程n我们先来分析一下数据包（报文）到达路由器端口时，路由器 需要干什么。首先路由器会检查数据帧目的地址字段中的数据链路标识（ MAC地址）。 如果数据链路标识是路由器自己的端口标识或者广播标识，那 么路由器

5、将从帧中剥离出报文并传给上面的网络层。在网络层 ，将检查报文的目的地址（IP地址）。 如果目的地址是路由器端口的IP地址或者是所有主机的广播地 址，那么需要再检查报文的协议字段，然后再向上层传送。除 此之外的其他目的地址都要进行路由选择。 （也可以理解为这些是需要路由器转发到其它网络上的数据包 ） （这些数据包里的数据链路标识（MAC地址）应该是路由器的 端口地址或者广播地址，报文的目的地址（IP地址）是其它网 络中的主机地址。）那路由器究竟凭什么来进行路由选择呢？就是下面要说的路由 选择表。通过一个例子来理解路由选择表n我们可以这样来理解：每个路由器都是一 个交通管制员，数据链路就是公路，数

6、据 包就是行人，路由器在交叉道口管理交通 运行。n行人都不认识路，但都知道自己要到哪里 去，交警（路由器）负责告诉行人当前该 往哪个路口走。n当一个数据包来到路由器1，它需要去 10.1.6.0 的网络（也就是路由器3的S1端口接的网络）， 那路由器1就告诉它应该从自己的S0端口出去先 到 10.1.2.2 这个地址，具体下面怎么走，自己再 去问人吧。这就是一条路由选择项了：只要是要去 10.1.6.0 网络的，那就全部走S0端口先去10.1.2.2如果在路由器1的数据包是要去 10.1.1.0 网络呢 ，那就走E0端口，直接连线的。所以根据这个我们就可以写出路由器1需要的路 由选择表了：n路

7、由器1：网络 下一跳 10.1.1.0 直连 10.1.2.0 直连 10.1.3.0 10.1.2.2 10.1.4.0 10.1.2.2 10.1.5.0 10.1.2.2 10.1.6.0 10.1.2.2 10.1.7.0 10.1.2.2n路由器2：网络 下一跳 10.1.1.0 10.1.2.1 10.1.2.0 直连 10.1.3.0 直连 10.1.4.0 直连 10.1.5.0 10.1.4.2 10.1.6.0 10.1.4.2 10.1.7.0 10.1.4.2由此可以看出：在路由表中每个路由表项最少必须包括 下面两个项目： n目的地址：路由器可以到达的网络地址 n指向目

8、的地的指针：就是将告诉路由器把 数据包从哪个端口转发出去。（可以是路 由器直接连接的网络或下一台路由器）也 叫“下一跳”。n注意：路由器只认网络号，并不关心主机 号。n比如：一个数据包到达路由器2，路由器 检查到它的源地址为10.1.2.97、目的地址 为10.1.7.35、自带的子网掩码为 255.255.255.0，那它会通过目的地址与子 网掩码得出要到达的网络号10.1.7.0，查找 路由表，然后将其转发到下一跳（10.1.4.1 ）。n如果路由器无法在自己的路由表中查到相 关路由表项，将会丢弃此数据包。4、配置静态路由步骤： n确定目的网络的地址和掩码，确定下一跳 地址或转发数据包的本

9、地接口。 n进入全局配置模式。 n使用ip route 命令添加路由。n退出全局配置模式。 n使用copy running-config startup-config 将配 置保存到nvram里面。ip route命令n格式： ip route 目的网络 目的网络的子网掩码 下一跳地 址 n例如： ip route 10.4.6.0 255.255.255.0 192.168.1.66n静态路由配置举例（使用模拟软件）5、配置缺省路由n缺省路由是一种特殊的静态路由。n缺省路由作用：当路由表中不存在到 某一目的网络的条目时，路由器使用 缺省路由对数据包进行转发。n命令格式如下：ip route

10、0.0.0.0 0.0.0.0 next-hop-address | outgoing interface nip route 0.0.0.0 0.0.0.0 192.1.0.65n即只要没有在路由表里找到去特定目的地 址的路径,则数据均被路由到地址为 192.1.0.65的相邻路由器。缺省路由举例6、检查静态路由的配置可使用以下命令来检查：nShow running-confignShow ip route7、诊断静态路由使用命令：nShow interface查看接口的状态nShow ip route 查看路由表nPing 下一条路由器接口地址nPing 远端路由器或主机nTracerou

11、te远端路由器或主机三、动态路由n1、路由选择协议介绍n2、自治系统n3、动态路由选择的操作n4、路由器的度量标准n5、路由选择协议分类n6、距离矢量路由选择协议n7、链路状态路由选择协议n8、混合路由选择协议1、路由选择协议介绍n被路由协议和路由选择协议的区别：n被路由协议：以寻址方案为基础，为分组 从一个主机发送到另一个主机提供充分的 第3层地址信息的任何网络协议。n被路由协议定义了分组所包含的字段格式 。n被路由协议使用路由选择表来转发分组。n例如IP、DECnet、AppleTalk、Novell NetWare、Banyan VINES和Xerox Network System(XN

12、S)。 n路由选择协议：是实现路由算法的协议， 为被路由协议提供支持。n路由选择协议消息在路由器之间移动。路 由选择协议使路由器之间可以传达路由更 新信息和维护路由选择表。n常见的路由选择协议如：IGRP、EIGRP、 OSPF、EGP、 BGP及RIP等 2、自治系统（AS）n一个自治系统就是处于一个管理机构控制 之下的路由器和网络群组。n它可以是一个路由器直接连接到一个LAN 上，同时也连到Internet上；它可以是一个 由企业骨干网互连的多个局域网。n在一个自治系统中的所有路由器必须相互 连接，运行相同的路由协议，同时分配同 一个自治系统编号。 n自治系统的编号和网络号有关系吗？ 答：

13、这两个号码没什么直接关系，自治系统 号码是用来表示共同使用相同动态路由协 议的一个自治系统区域，而网络号是用来 表示特定网段的。一个自治区域可以跨越 多个网段。 n自治系统（AS）由同一组织管理的网络区域 。3、动态路由选择的操作n路由选择表的维护n给其它路由器发布路由更新信息（例如如 何发送更新、更新中包含什么信息、什么 时候发送这些更新信息、如何定位更新的 接收者等）4、路由器的度量标准n当路由选择算法更新路由选择表时，主要 目标是确定路由选择表中包含的最佳信息 。n每个路由选择算法都有自己的度量标准。n通常，度量标准值越小，路径就越好。n常用的度量标准如下：n带宽（bandwidth）指

14、链路的数据容量。n延迟（delay）指分组沿着从源到目的的每条链 路移动所需的时间。n负载（load）指网络资源的活动量。n可靠性（reliability）指每个网络链路的错误率。n跳数（hop count）指分组到达目的地之前必须 必须经过的路由器个数。n滴答数（ticks）指使用IBM PC时钟滴答计数的 数据链路延迟。n代价（cost）由管理员指派的基于带宽、花费等 的度量值。5、路由选择协议的分类n距离矢量（Distance vector）n链路状态（Link-state ）n平衡混和（Balanced hybrid）根据路由选择算法的不同进行分类。6、距离矢量路由选择协议n距离矢量路

15、由选择协议方法确定互联网络 中任何一条链路的方向（矢量）和距离。n该算法定期地将路由选择表的拷贝从一个 路由器发往另一个路由器。这些在路由器 之间的定期更新交流了网络拓扑的变化。n该算法也称为贝尔曼-福特算法。距离矢量算法示例图说明：n每个路由器收到来自相邻路由器的完整的 路由选择表，并且积累距离矢量。n每个直连网络的接口距离为0，当距离矢 量网络发现进程启动后，路由器根据接收 自每个邻居的信息发现到达目的网络的最 佳路径。n距离矢量算法不向路由器提供互联网络的 确切拓扑结构，因为路由器仅仅知道自己 的邻居路由器。路由选择 表 W -0X -0Y-1Z-2BCAXWYZ路由选择 表X -0Y

16、-0Z-1W-1路由选择 表 Y -0Z -0X-1W-2 算法积累网络距离信息，以便可以维护一个网络拓 扑信息的数据库。7、链路状态路由选择基础n链路状态算法也称为最短路径优先算法。n该算法维护着远端路由器及其互联情况的全 部信息，即重建整个互联网的精确拓扑结构 。n链路状态路由选择使用以下内容：n链路状态通告（LSA） 路由器之间发送的路由 选择信息的小分组n拓扑数据库通过LSA收集到的信息集合n最短路径优先算法（SPF） 基于数据库的计算n路由选择表已知路径和接口的列表链路状态相关概念链路状态路由发现链路状态路由选择的问题n处理器的负荷n内存占用的要求n带宽资源的占用运行链路状态协议的路由器需要更多的存 储容量并执行更多的进程。路由器必须有 足够的内存来存放各种数据库、拓扑树和 路由选择表的所有信息。同时，初始链路 状态分组的泛洪也要消耗一定