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1、第八章 IP 子网间的路由技术8.1 路由协议概述路由动作包括两项基本内容：寻址和转发。为了判定最佳路径，路由选择算法必须启动并维护包 含路由信息的路由表，其中路由信息依赖于所用的路由选择算法却不尽相同。路由选择算法将收集 到的不同信息填入路由表中，根据路由表可将目的网络与下一站(nexthop )的关系告诉路由器。router 可以路由数据包 , 必须至少知道以下状况 :1. 目标地址 (destination address)2. 可以学习到远端网络状态的邻居 router3. 到达远端网络的所有路线4. 到达远端网络的最佳路径5. 如何保持和验证路由信息路由协议 (routing pro
2、tocol) ： 用于 routers 动态寻找网络最佳路径，保证所有routers 拥有相同的路由表，一般路由协议决定数据包在网络上的行走的路径。这类协议的例子有 OSPF,RIP,IGRP,EIGRP 等路由协议：通过提供共享路由选择信息的机制来支持被动路由协议。路由选择协议消息在路由器 之间传送。路由选择协议允许路由器与其他路由器通信来修改和维护路由选择表，如RIP 。IP 路由的工作方式路由器就是互联网中的中转站， 网络中的数据包通过路由器转发到目的网络。 在路由器的内部都 有一个路由表，这个路由表中包含有该路由掌握的目的网络地址以及通过此路由器到达这些网络的 最佳路径，如某个接口或下
3、一跳的地址，正是由于路由表的存在，路由器可以依据它进行转发。当路由器从某个接口中收到一个数据包时，路由器查看数据包中的目的网络地址，如果发现数据 包的目的地址不在接口所在的子网中，路由器查看自己的路由表，找到数据包的目的网络所对应的 接口，并从相应的接口转发出去。上述只是路由过程的简单描述，但却是最基本的路由原理。路由协议的作用维护路由信息，建立路由表，决定最佳路径。路由协议的分类 ：根据是否在一个自治域内部使用，路由协议分为内部网关协议(igp )和外部网关协议( egp)。如图 9 1 1。这里的自治域指一个在同一公共路由选择策略和公共管理下的网络集合,具有统一管理机构、统一路由策略的网络
4、。例如大的公司或大学。小的站点常常是其因特网服务提供商自制系 统的一部分。外部网关协议：用于在自治系统之间交换路由选择信息的互联网络协议，如BGP。内部网关协议： 在自主系统中交换路由选择信息的路由协议， 常用的因特网内部网关协议有 IGRP、 OSPR、 RIP。这里只讨论内部协议，很少有人涉及到甚至听说外部协议。最常见的外部协议是外部网关协议EGP(External Gateway Protocol) 协议，在逐渐地取代 EGP。和边缘网关协议 BGP(Border Gateway Protocol) , BGP是较新的路由协议链路状态协议（OSPF）距离矢量协议（RIP1,RIP2,IG
5、RP）混合型协议（EIGIP,）EGP（外部网关协议）BGP（边缘网关协议）距离矢量路由协议与链路状态路由协议距离矢量路由协议采用距离矢量路由选择算法，它确定到网络中任一连路的方向（向量）与距离， 如RIP、IGRP等。距离向量路由选择不适合于有几百个路由器的大型网或经常要更新的网。在大型 网中，表的更新过程可能过长，以至于最远的路由器的选择表不大可能与其它表同步更新。链路状态路由协议为路由计算而重新生成整个网络的准备拓扑，如OSPF等。链路状态路由选择比距离向量路由选择需要更强的处理能力，但它可以对路由选择过程提供更多的控制和对变化响应 更快。路由选择可以基于避开拥塞区、线路的速度、线路的费
6、用或各种优先级别。常见路由协议简介RIP :路由信息协议（Routi ng In formation Protoco I ）是一种古老的基于距离矢量算法的路由协议， 通过计算抵达目的地的最少跳数（hop）来选取最佳路径。RIP协议的跳数最多计算到 15跳，当超过这个数字时，RIP协议会认为目的地不可达。此外，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协议只适用在中小型的网络中。几乎在所有的IP路由器支持RIP协议。IGRP （专有协议）：内部网关路由协议 （Interior Gateway Protocol ）是由CISCO公司开发的一种距离矢量路
7、由协议。同 RIP相比，IGRP将网络的带宽、时延、可靠性和负载等因素综合起来，提供一种混合的选路度量。这种方式可以更真实的反映网络的路径特性，避免了 RIP中出现的问题。IGRP也有跳数的概念，但它的最大跳数是255，可以应用在大规模的网络中。OSPF：开放式最短路径优先（Open Shortest Path First）是一种链路状态路由协议。每一个 OSRP路由器都维护一个相同的网络拓扑数据库，从这个数据库中，可以构造一个最短路径树来计算路由 表。OSRP的收敛速递比RIP要快，而22、且在更新路由信息时，产生的流量也较少。为了管理大 规模的网络，OSRP采用分层的连接结构。将自治系统分
8、为不同的区域，以减少路由重计算的时间。BGP :边界网关路由协议（Border Gateway Protocol ）是一种自治系统（AS）间的路由协议，它的 主要功能是同其他的 BGP系统交换网络可达信息。 BGP属于外部网关路由协议， 可以实现自治系统 间的路由信息的无环路交换。8.2静态路由静态路由是指由网络管理员手工配置的路由信息。当网络的拓扑结构或链路的状态发生变化时，网络管理员需要手工去修改路由表中相关的静态路由信息。静态路由信息在缺省情况下是私有的， 不会传递给其他的路由器。当然，网管员也可以通过对路由器进行设置使之成为共享的。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
9、，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。下面是两个适合使用静态路由的实例。在图8-2-1中，假设Network 1之外的其他网络访问 Network 1时必须经过路由器 A和路由器 B，网管员则可以在路由器 A中设置一条指向路由器 B的静态路由信息。 这样做的好处是可以减少路 由器A和路由器B之间WAN链路上的数据传输量，因为网络在使用静态路由后，路由器A和B之间没有必要进行路由信息的交换。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，网络出于安全 方面的
10、考虑也可以采用静态路由。大型和复杂的网络环境通常不宜采用静态路由。一方面，网络管理员难以全面地了解整个网络 的拓扑结构；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。Network 1图8-2-1静态路由选择图例动态路由动态路由是指路由器能够自动地建立自己的路由表，并且能够根据实际实际情况的变化适时地进 行调整。动态路由机制的运作依赖路由器的两个基本功能：对路由表的维护；路由器之间适时的路 由信息交换。路由器之间的路由信息交换是基于路由协议实现的。通过图8-8-2的示意，我们可以直观地看到路由信息交换的过程。交换路由信
11、息的最终目的在于通过路由表找到一条数据交换的“最佳”路径。每一种路由算法都有其衡量“最佳”的一套原则。大多数算法使用一个量化的参数 来衡量路径的优劣，一般来说，参数值越小，路径越好。该参数可以通过路径的某一特性进行计算， 也可以在综合多个特性的基础上进行计算。几个比较常用的特征是：路径所包含的路由器结点数（hop count ）、网络传输费用（cost ）、带宽（bandwidth ）、延迟（delay ）、负载（load ）、可 靠性（reliability）和最大传输单元 MTU（ maximum transmission unit）。路由协议o路由信息 表路由器1路由器2图8-2-2路由
12、信息交换过程静态路由配置命令822.1 ip route配置静态路由router(c on fig)#ip route 网络编号子网掩码转发路由器的IP地址/本地接口 【参数说明】网络编号子网掩码为目的IP地址和掩码，点分十进制格式。* 转发路由器的IP地址/本地接口 指定该路由的发送接口名或该路由的下一跳IP地址（点分十进制格式）。在配置静态路由时，既可指定发送接口，也可指定下一跳地址，到底采用 哪种方法，需要根据实际情况而定：对于支持网络地址到链路层地址解析的接口或点到点接 口，指定发送接口即可；静态路由的一般配置步骤1. 为每条链路确定地址（包括子网地址和网络地址）2. 为每个路由器，标
13、识非直连的链路地址3. 为每个路由器写出未直连的地址的路由语句（写出直连地址的语句是没必要的）如图8-2-3静态路由配置图中，路由器A配置的一条静态路由如下：或图8-2-3静态路由配置图8.223 ip route删除静态路由router(c on fig)# no ip route 网络编号子网掩码8.3缺省路由缺省路由：一般使用在stub网络中，stub网络是只有1条出口路径的网络。使用默认路由来 发送那些目标网络没有包含在路由表中的数据包。配置缺省路由router(config)#ip route 网络编号子网掩码转发路由器的IP地址/本地接口 【参数说明】网络编号子网掩码为目的IP地址
14、和掩码，点分十进制格式。缺省为 转发路由器的IP地址/本地接口 指定该路由的发送接口名或该路由的下一跳IP地址(点分十进制格式)。如图8-3-1缺省路由配置图中，路由器 B配置的一条缺省路由如下：I ：_LU:_:_! !_U I i图8-3-1缺省路由配置图& 3.2动态路由与静态路由静态路由：明确的被配置和填入路由表中的路由，通常由管理员手工添加。在路由选择上静态 路由比动态路由协议优先。默认路由：指的是路由表中未直接列出目标网络的路由选择项，它用于在不明确的情况下指示 数据帧下一跳的方向动态路由：通过路由协议搜集网络信息，能自动适应网络拓扑结构或者流量变化。8.4路由信息协议 RIP是什
15、么RIP （Routing Information Protocols，路由信息协议）它是由施乐（ Xerox）在70年代开发的。 是应用较早、使用较普遍的内部网关协议 （Interior Gateway Protocol,简称IGP），适用于小型同类网络， 是典型的距离向量 （distance-vector）协议。文档见 RFC1058、RFC1723。RIP协议被列为距离矢量，这意味着它使用距离矢量来决定最佳路径，如通过路由跳数来衡量。路由器每30秒相互发送广播信息。收到广播信息的每个路由器增加一个跳数。如果广播信息经过多个路由器收到，到这个路由器具有最低跳数的路径是被选中的路径。如果首选的路径不能正常工作，那么具有具有较高跳数的路径被称为备份。对于RIP协议（和其他路由协议），网络上的路由器在一条路径不能用时必须经历决定替代路径的 过程，这个过程称为收敛。RIP协议花费大量的时间用于收敛是个主要问题。在RIP协议认识到路径不能达到前，它设为等待，直到它已错过6次更新总共180秒时间。然后，在使用新路径更新路由表前，它等待另一个可行路径的下一个信息的
