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1、第7章 常见路由协议及其配置,7.1 路由的基本概念,路由，指的是寻找将IP数据报从源主机传往目的主机的传输路径的过程。路由是对路由器核心工作的概述。路由是把信息从源穿过网络传递到目的的行为，在路上至少遇到一个中间节点。 路由动作包括两项基本内容：寻径和转发。寻径即判定到达目的地的最佳路径，由路由选择算法来实现。转发即沿寻径好的最佳路径传送信息分组。转发由相应的路由转发协议实现。,7.1.1 路由算法概述,1.距离向量算法 距离向量算法（Distance Vector，DV）也称为Bellman Ford算法，使用此算法的路由协议要求路由器将其路由表发送给与其相邻的路由器，相邻路由器在新收到的
2、路由信息以及自身的路由表中找出最优路由，构成路由表的新表项，并用此表项刷新原路由表。 距离矢量路由算法的基本思想是：各节点周期性地向所有相邻节点发送路由刷新报文，报文由一组(V，D)有序数据对组成，其中V表示此节点可以到达的节点，D表示到达此节点的距离。收到路由刷新报文的节点重新计算和修改它的路由表。,2.链路状态算法 链路状态（Link State，LS）算法也被称为最短路径算法，该算法使用链路状态作为度量来选择路由。链路状态算法的基本步骤如下： 首先，每个节点必须找出它的所有邻近接点。当一个节点启动后，通过在每一条点到点的链路上发送一个特殊的Hello报文，并通过链路另一端的节点发送一个应
3、答报文。 接着，链路状态路由选择算法要求每个节点都知道到它的每个邻近节点的时延，因此每个节点都必须测量出到所有邻近节点的时延，测量的方法是：在它们之间的链路上发送一个特殊的Echo响应报文，并要求对方收到后立即再将此响应报文发送回来，将测量得到的来回时间除以2，即可得到一个比较合理的时延估计值。,收集齐了用于交换的信息后，下一步就为每一个节点建立一个包含所有数据的报文。报文以发送者的标识符开始，随后建立顺序号以及其所有邻近节点的列表。对于每一个邻近节点，路由器给出到此节点的时延。 路由器一般每隔一段时间间隔周期性地建立列表，或当节点检测到发生了某些重要事件时建立列表。例如，一条链路或一个邻近节
4、点崩溃或恢复时，建立列表。 然后是分发链路状态报文。基本的分发算法是使用顺序号的洪泛法（Flooding技术）。这种分发算法由于循环使用顺序号、某个节点曾经崩溃或某个顺序号曾经被误用等原因，可能会使不同的节点使用不同版本的拓扑结构，这将导致不稳定、循环、到达不了目的机器及其他问题。为了防止这类错误的发生，需要在每个报文中包含一个生存期域，此域每秒减1，当减到0时，丢弃此报文。 最后是计算新路由。一旦一个节点收集齐了所有来自于其他节点的链路状态报文，它就可以据此构造完整的网络拓扑结构图，然后使用Dijkstra算法在本地构造到所有可能目的地的最短通路。,3.路由算法的设计目标 （1）最优化：指路
5、由算法选择最佳路径的能力。 （2）简洁性：算法设计简洁，利用最少的软件和开销，提供最有效的功能。 （3）坚固性：路由算法处于非正常或不可预料的环境时，如硬件故障、负载过高或操作失误时，都能正确运行。由于路由器分布在网络联接点上，所以在它们出故障时会产生严重后果。最好的路由器算法通常能经受时间的考验，并在各种网络环境下被证实是可靠的。 （4）快速收敛：收敛是在最佳路径的判断上所有路由器达到一致的过程。当某个网络事件引起路由可用或不可用时，路由器就发出更新信息。路由更新信息遍及整个网络，引发重新计算最佳路径，最终达到所有路由器一致公认的最佳路径。收敛慢的路由算法会造成路径循环或网络中断。 （5）灵
6、活性:路由算法可以快速、准确地适应各种网络环境。,4.路由算法的相关参数 （1）跳数（hop count）：分组从源节点到达目的节点经过的路由器的个数。 （2）带宽（bandwidth）：链路的传输速率。 （3）延时（delay）：分组从源节点到达目的节点花费的时间。 （4）负载（load）：通过路由器或线路的单位时间通信量。 （5）可靠性（reliability）：传输过程中的误码率。 （6）开销（overhead）：传输过程中的耗费，与所使用的链路带宽相关。,7.1.2 路由协议,1.被路由协议和路由选择协议 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三层地址
7、信息的任何网络协议。被路由协议通过网络传输数据，通过路由器把数据从一个主机传输到另一个主机的的协议是被路由或可路由协议，用在路由器之间引导用户流量。 IP协议、Novell的网际分组交换（IPX ，Internet work Packet eXchange）和Apple Talk的数据报传送协议（DDP，Datagram Delivery Protocol）等协议都是被路由协议。,路由选择协议通过在网络设备之间提供路由选择信息共享机制，为被路由协议提供支持。路由选择信息在路由器之间传送。路由器使用路由选择协议来交换路由选择表和共享路由选择信息。 常见的路由选择协议包括路由信息协议（RIP）、内
8、部网关路由协议（IGRP）、增强内部网关路由协议（EIGRP）以及开放式最短路径优先（OSPF）等。,2.IGP和EGP 内部网关协议运行在一个自治系统（AS,Autonomous System）中，外部网关协议是运行在各个自治系统之间的路由协议。内部网关协议可以分为距离向量路由协议（Distance Vector，DV）、链路状态路由协议（link state，LS）和混合路由协议。 距离向量路由协议主要有路由信息协议（RIP,Routing Information Protocol）、内部网关路由协议（IGRP，Interior Gateway Routing Protocol）、ISIS
9、（Intermediate SystemtoIntermediate System）；链路状态路由协议主要有开放式最短路径优先协议（OSPF，Open Shortest Path First）。混合路由协议有增强的内部网关路由协议（EIGRP，Enhanced Interior Gateway Routing Protocol）等。 外部网关协议提供了为外部路由器通信广泛使用的标准。典型的外部网关协议是边界网关协议（BGP，Border Gateway Protocol）。一般的，一个路由器可以同时使用两种路由协议，一个用于到自治系统之外的通信，另一个用于自治系统内部的通信。,3.有类和无类路
10、由协议 有类路由协议不支持可变长度的子网掩码，不能从邻居那里学到子网，所有关于子网的路由在被学到时都会自动变成子网的主类网。包括RIP v1、IGRP等。 无类（Classless）的路由协议支持可变长度的子网掩码，能够从邻居那里学到子网，所有关于子网的路由在被学到时都不用被变成子网的主类网，而以子网的形式直接进入路由表。目前的路由协议基本上都属于无类的路由协议，如OSPF、BGP等。,4.静态路由和动态路由 按照路由路径是否是可变的，可以将路由方式分为静态路由和动态路由两种。 静态路由是在路由器中设置的固定路由表。除非网络管理员干预，否则静态路由不会发生变化。由于静态路由不能对网络的改变作出
11、反映，因此一般用于网络规模不大、拓扑结构固定的网络中。 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。如果路由信息更新，则表明发生了网络变化，路由选择软件就会重新计算路由，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的变化。动态路由适用于规模大、网络拓扑复杂的网络。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。,7.2 静态路由的配置,7.2.1 静态路由的配置 通过配置静态路由，用户可以人为地指定对某一网络访问时所要经过的路径,在网络结构
12、比较简单，且一般到达某一网络所经过的路径唯一的情况下采用静态路由。建立静态路由的命令如下： ip route prefix mask address | interface distance tag tag permanent 相关参数说明如下： Prefix:所要到达的目的网络。 mask:子网掩码。 address:下一个跳的IP地址，即相邻路由器的端口地址。 interface:本地网络接口。 distance:管理距离（可选）。 tag tag:tag值（可选）。 permanent:指定路由的永久性，即使该端口关掉也不被移掉。 配置过程（略）,7.2.2 浮动静态路由,浮动静态路由是
13、cisco的静态路由协议的扩展，它的主要是作备份链路用。实际上网络的路由选择中，通常选择管理距离AD值最小的那个，而静态路由的管理距离AD值为1，一般的动态路由的AD值都比静态路由的AD值大。这样，当网络中存在静态路由项目的时候，路由器则优先选择静态路由。 浮动静态路由的意思就是改变静态路由的AD值，一般的在一个网络中为了实现链路备份，通常设置浮动静态路由，当设置的动态路由失效后，则自动启动浮动静态路由，以保证网络的连通性。 配置过程（略）,7.3 RIP协议,7.3.1 RIP概述 RIP采用距离向量算法，RIP提供跳跃计数(hop count)作为尺度来衡量路由距离，跳跃计数是一个包到达目
14、标所必须经过的路由器的数目。如果到相同目标有二个不等速或不同带宽的路由器，但跳跃计数相同，则RIP认为两个路由是等距离的。RIP最多支持的跳数为15个，即在源和目的网间所要经过的最多路由器的数目为15个，跳数16表示不可达。 RIP通过广播UDP报文来交换路由信息，每30秒发送一次路由信息更新。RIP协议基于跳数计算路由，它简单、可靠，便于配置，但是单纯的以跳数作为选路的依据不能充分描述路径特征，可能导致所选的路径不是最优，因此RIP协议只适用于中小型的网络中。,RIP的核心命令如下： （1）指定使用RIP协议 router rip （2）指定参与RIP路由的子网 network networ
15、k (3)允许在非广播型网络中进行RIP路由广播 neighbor network （4）指定RIP版本 version 1|2,7.3.2 配置RIP,配置RIP（略）,7.4 OSPF协议,7.4.1 OSPF概述 OSPF(Open Shortest Path First)，即最短路径优先协议，它是一个内部网关协议(Interior Gateway Protocol, IGP)，用于在单一自治系统(autonomous system,AS)内决策路由。 1.OSPF相关概念 （1）Router ID 一台路由器如果要运行OSPF协议，必须存在Router ID。如果没有配置ID号，若系统
16、当前配置了Loopback 接口IP 地址，则选择最后配置的Loopback接口的IP地址作为router id；若系统当前没有配置Loopback接口，则选取第一个配置并UP 的物理接口的IP地址作为router id。一般建议选择loopback接口的IP地址作为本机ID号，因为该接口永远是激活的，除非手工关闭。 （2）区域（Area） OSPF协议将自治系统划分成多个区域（Area）来解决网络规模问题。区域在逻辑上将路由器划分为不同的组。不同的区域以区域号（Area ID）标识，其中一个最重要的区域是区域0，也称为骨干区域（backbone area）。骨干区域完成非骨干区域之间的路由信息交换，它必须是连续的，对于物理上不连续的区域，需要配置虚连接（virtual links）来保持骨干区域在逻辑上的连续性。 （3）路由聚合 AS被划分成不同的区域，每一个区域通过OSPF边界路由器（ABR）相连，区域间可以通过路由汇聚来减少路由信息，减小路由表的规模，提高路由器的运算速度。ABR在计算出一个区域的区域内路由之后，查询路由表，将
