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1、第第4章章 5G承载网路由技术及部署承载网路由技术及部署l本章详细介绍5G承载网相关的各种路由协议，包括路由协议的基本概念、路由计算和路由部署方案。l学完本课程后，您将能够：p了解5G承载网路由协议的原理p掌握5G承载网路由协议部署方案1.1.5G5G承载网需求分析承载网需求分析n路由基本概念路由基本概念p路由计算2.OSPF协议及部署3.ISIS协议及部署4.BGP协议及部署路由基本概念路由基本概念基本概念路由器一种典型的网络连接设备，用来进行路由选择和报文转发。路由协议路由器之间进行信息交互的语言，是通信双方共同遵守的规则。路由表由路由器创建的路由信息表。路由器根据路由表转发数据包，同时通
2、过路由协议维护路由表，提供最佳转发路径。路由器数据转发功能路由器数据转发功能l路由器完成数据包的转发需要具备如下5点能力：检查数据包的目的地检查数据包的目的地：该功能主要用于路由器了解数据包目的地信息；确定信息源确定信息源：路由器获得的到给定目的地的路径；发现可能的路由发现可能的路由：到目的地的可能路由；选择最佳路由选择最佳路由：到目的地的最佳路径；验证和维护路由信息验证和维护路由信息：到目的地的路径有效性，定期的验证和维护路由信息。路由表路由表l路由表中保存了各种路由协议发现的路由，如表4-1所示。Destination/MaskDestination/MaskProtoProtoPrefP
3、refCostCostNextHopNextHopInterfaceInterface0.0.0.0/0STATIC60010.0.1.1Ethernet1/01.0.0.0/8IS-IS15110.0.1.1Ethernet1/01.1.1.1/32OSPF10210.0.1.1Ethernet1/010.0.1.0/30DIRECT0010.0.1.2Ethernet1/0表4-1 路由表路由表关键字段路由表关键字段关键字段关键字段描述描述Destination目的地址。用来标识IP包的目的地址或目的网络。Mask与目的地址一起来标识目的主机或路由器所在的网段的地址。Proto协议类型。表
4、明路由表中路由信息的来源。Pref本条路由加入IP路由表的优先级。优先级高 (数值小) 者将成为当前最优路由。Cost路由开销。当到达同一目的地的多条路由具有相同的优先级时，路由开销最小的将成为当前最优路由。NextHop下一跳IP地址。说明IP包所经由的下一个路由器。Interface输出接口。说明IP包将从该路由器的哪个接口转发出去。路由表信息分类路由表信息分类分类分类描述描述特点特点直连路由链路层协议发现链路层协议发现的路由的路由 (也称为接口路由接口路由)。当链路层协议UP后，就会产生这种类型的路由。链路层协议发现的路由不需要维护，减少了维护的工作。不足之处是链路层只能发现接口所在的直
5、连网段的路由，无法发现跨网段的路由。跨网段的路由需要用其他的方法获得。设备开销小，不需要配置。静态路由由网络管理员手工配置的路由由网络管理员手工配置的路由。通过配置静态路由同样可以达到网络互通的目的，但这种配置存在问题，当网络发生故障后，静态路由不会自动修正，必须由管理员重新修改其配置。不消耗设备开销，配置简单，需人工维护，适合简单拓朴结构的网络。动态路由通过动态路由协议发现的路由通过动态路由协议发现的路由。当网络拓扑结构十分复杂时，手工配置静态路由工作量大而且容易出现错误，这时就可用动态路由协议，让其自动发现和修改路由，无需人工维护。设备开销大，配置复杂，无需人工维护，适合复杂拓朴结构的网络
6、。1.1.5G5G承载网需求分析承载网需求分析p路由基本概念n路由计算路由计算2.OSPF协议及部署3.ISIS协议及部署4.BGP协议及部署路由协议路由协议l自自治治系系统统 (Autonomous System，AS) 指由同一机构管理并运行同一种路由协议的路由器集合。l按照路由协议的作用范围，动态路由协议动态路由协议可分为以下两类：动态路由协议内部网关协议（Interior Gateway Protocol，IGP）运行在自治系统内部的路由协议。常见的IGP路由协议有RIP、OSPF和IS-IS。外部网关协议（Exterior Gateway Protocol，EGP）运行在自治系统之间
7、或路由域之间的路由协议。常见的EGP路由协议有BGP。最优路由最优路由 (1)(1)对于同一目的地，不同路由协议（包括静态路由）可能 会发现不同的路由。而在某一时刻，到某一目的地的当前路由仅能由唯一的路由协议来决定。为判断最优路由，各路由协议（包括静态路由）都被赋予一个优先级。当存在多个路由信息源时，具有较高优先级较高优先级（取值较小）的路由协议发现的路由将成为最优路由。当到达同一目的地的多条路由优先级相同时，路由开销路由开销最小最小的将成为当前的最优路由。影响路由开销因素有：线路延迟、带宽、线路占有率、线路可信度、跳数和最大传输单元等。最优路由最优路由 (2)(2)路由协议类型路由协议类型路
8、由优先级路由优先级DIRECT0OSPF10IS-IS15STATIC60RIP100l不同厂家的各种路由协议及其发现路由的缺省优先级不同，常见路由协议的缺省优先级如表4-2所示。表4-2 常见路由协议的缺省优先级最优路由最优路由 (3)(3)l如图4-1所示，路由器A到路由器D有两条路由，分别为ABCD和AEFCD。l采用同一路由协议，路由器A从路由器B到达路由器D的路由开销值为9，而从路由器E到达路由器D的开销值为12。l经比较，路由器A从路由器B学习的路由更优路由更优。l因此，路由器A会将从路由器B学习的到达路由器D的路由信息加入到路由表中，用于指导数据报文转发，路由的下一跳为路由器下一
9、跳为路由器B。图4-1 路由选择示意图1.5G承载网需求分析2.2.OSPFOSPF协议及部署协议及部署n基本概念基本概念p路由计算p部署方案3.ISIS协议及部署4.BGP协议及部署什么是什么是OSPFOSPF协议？协议？l开开放放式式最最短短路路径径优优先先 (Open Shortest Path First，OSPF) 协协议议是由IETF开发的一种内内部部网网关关协协议议，它基于链路状态算法来计算最最短短路路由由，广泛应用在各种类型的网络中，在5G承载网中也有使用。基本概念基本概念lOSPF路由域路由域：指使用OSPF路由协议交换路由信息的一组路由器的集合。lRouter ID：路由器
10、的标识。用于在链路状态数据库 (Link-state Database，LSDB) 中标识自己的身份。lRouter ID是用于在OSPF路由域中唯唯一一标标识识一台路由器的32位整数。每个运行OSPF的路由器都有一个唯一的Router ID。lRouter ID一般需手工配置，通常将其配置为该路由器某个接口的IP地址。在无手工配置的情况下，一些厂家的路由器支持自动从当前所有接口的IP地址自动选举一个IP地址中作为Router ID。一般首先选取本路由器内最大的loopback接口IP地址作为Router ID，如果路由器没有配置loopback接口IP地址，则选取本路由器内最大的物理接口IP
11、地址作为Router ID。OSPFOSPF路由协议特点路由协议特点lOSPF路由协议依据网络内设备之间的链链路路状状态态和最最短短路路径径优优先先 (Shortest Path First，SPF) 算法算法，可以计算出没有环路的业务路由。这种路由协议有如下特点。特点特点描述描述无路由自环路由的计算基于详细链路状态信息（网络拓扑信息），因此OSPF计算的路由无自环。支持无类域间路由（Classless Inter-Domain Routing，CIDR）OSPF是专门为TCP/IP环境开发的路由协议，显式支持无类域间路由和可变长子网掩码 (Variable Length Subnet Mas
12、k，VLSM）。路由变化收敛速度快触发式更新，一旦拓扑结构发生变化，新的链路状态信息立刻泛洪，对拓扑变化敏感。支持等值路由当到达目的地的等开销路径有多条时，流量被均衡地分担在这些等开销路径上。支持验证OSPF路由器之间交换的所有报文都被验证。支持以组播地址发送协议报文OSPF路由器使用组播和单播收发协议数据，因此占用的网络流量很小。支持区域划分OSPF支持将一组网段组合在一起，这样的一个组合称为一个区域，即区域是一组网段的集合。通过划分区域可以缩小LSDB规模，减少网络流量。OSPFOSPF区域划分区域划分lArea 0为骨骨干干区区域域，负责在非骨干区域间发布由区区域域边边界界路路由由器器
13、(Area Border Router，ABR) 汇总的路由信息（并非详细的链路状态信息）。l为避免区域间路由环路，非骨干区域间不允许直接相互发布区域间路由信息。l所有区域的ABR都至少有一个接口属于Area 0，即每个非骨干区域都必须连接到骨干区域。图 4-2 区域划分示意图1.5G承载网需求分析2.2.OSPFOSPF协议及部署协议及部署p基本概念n路由计算路由计算p部署方案3.ISIS协议及部署4.BGP协议及部署路由计算过程路由计算过程 最短路径优先算法最短路径优先算法 (1) (1)Step1：l运行OSPF的路由器在所有使能OSPF的接口上发送Hello报文，若相邻路由器收到的He
14、llo报文相关参数一致，即可形成邻居。l每个路由器通过泛洪链链路路状状态态通通告告 (Link-State Advertisement，LSA) 向外发布本地链路状态信息 (如可用端口、可到达的邻居及相邻的网段等) 。l每一路由器收集其它路由器发布的链路状态通告及自身生成的本地链路状态通告，形成一个链链路路状状态态数数据据库库 (LSDB)。LSDB描述了路由域内详细的网络拓扑结构，并且所有路由器上的链路状态数据库是相同的。图4-3 生成链路状态数据库路由计算过程路由计算过程 最短路径优先算法最短路径优先算法 (2) (2)Step2：l所有路由器上的链路状态数据库是相同的，通过LSDB，并且
15、使用相同SPF算算法法，每台路由器计算一个以自己为根，以网络中其它节点为叶的最短路径树最短路径树。图4-4 计算最短路径树路由计算过程路由计算过程 最短路径优先算法最短路径优先算法 (3) (3)Destination/MaskDestination/MaskProtoProtoPrefPrefCostCostNextHopNextHopInterfaceInterface0.0.0.0/0STATIC60010.0.1.1Ethernet1/01.0.0.0/8IS-IS15110.0.1.1Ethernet1/01.1.1.1/32OSPF10210.0.1.1Ethernet1/010.
16、0.1.0/30DIRECT0010.0.1.2Ethernet1/0Step3：l每台路由器计算的最短路径树给出了到网络中其它节点的路由表。路由表结构如表4-3所示。表4-3 路由表结构OSPFOSPF支持的网络类型支持的网络类型 (1)(1)l邻邻居居关关系系 (Neighbor)：OSPF路由器启动后，会通过OSPF接口向外发送Hello 报文。收到Hello 报文的OSPF 路由器会检查报文中所定义的一些参数，如果双方一致就会形成邻居关系。l邻邻接接关关系系 (Adjacency)：形成邻居关系的双方不一定都能形成邻接关系，这要根据网络类型而定。只有当双方成功交换数数据据库库描描述述 (Database Description，DD) 报报文文，并交换LSA 之后，才形成真正意义上的邻接关系。OSPFOSPF支持的网络类型支持的网络类型 (2)(2)l不是所有的邻居关系都可以形成邻接关系而交换链路状态信息以及路由信息，这与网络类型有关系。以下是OSPF支持的网络类型支持的网络类型。类型类型描述描述点到点网络指只把两台路由器直接相连的网络。广播型网络OSPF是专门为TCP/IP环
