第8部分IP子网间的路由技术.ppt

第8章 IP子网间的路由技术,锐捷认证网络工程师RCNA,2,本章内容,路由算法 路由协议 静态路由 缺省路由 路由信息协议RIP OSPF路由环路及其消除方法,3,什么是路由,选择一个将数据包发往某个目标网段或主机的路径就是路由的过程。,用户产生的数据流比如文件，视频流，电子邮件等等应用被从一个逻辑的源转发到一个逻辑的目的地。,用来表示逻辑源和逻辑目的地的是IP地址，因此我们认为路由的过程是将不同IP地址网段的IP包进行转发。那么实现这一功能的设备我们称之为路由器。,172.16.1.0,10.1.1.0,4,路由器的功能,1.在网络间截获发送到远地网段的报文，起转发的作用。2.选择最合理的路由，引导通信。3.按照预定的规则把大的数据包分解成适当大小的数据包，到达目的地后再把分解的数据包包装成原有形式。4.多协议的路由器可以连接使用不同通信协议的网络段，作为不同通信协议网络段通信连接的平台。,5,路由表的作用,路由器就像网络中的向导一样，当IP包来到路由器后有一个很重要的任务就是查看该路由器是否知道这个IP数据包要去的目的地。,路由器采用自动学习，依靠路由协议学习或网络管理员手动配置等方式获得IP数据包要去往的目的地信息。,路由器将这些信息形成“档案”有选择的存放在路由表中，以便提供路由服务。,路由表,Packet,6,路由,路由包含两个动作：1.确定最佳路径2.数据转发1路由算法,7,路由算法,路由算法使用了许多不同的Metric（度量值）以确定最佳路径；路径长度 可靠性 延迟 带宽 负载 通信代价,8,路由的花费（Metric）,不同的动态路由协议会选择以上的一种或几种因素来计算花费值。该花费值只在同一种路由协议内有比较意义。不同的路由协议之间的路由花费值没有可比性，也不存在换算关系,9,路由选择方式,典型的路由选择方式有两种：静态路由和动态路由。静态路由是在路由器中设置的固定的路由表。除非网络管理员干预，否则静态路由不会发生变化。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表的过程。它能实时地适应网络结构的变化。,10,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。静态路由除了具有简单、高效、可靠的优点外，它的另一个好处是网络安全保密性高。,11,静态路由,静态路由配置命令配置静态路由用命令ip route 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,12,静态路由配置实例一,router(config)#ip route 172.16.1.0 255.255.255.0 172.16.2.1或 router(config)#ip route 172.16.1.0 255.255.255.0 serial 0,172.16.2.1,S0,172.16.1.0,172.16.2.2,网络,B,10.0.0.0,A,B,13,RTB,RTC,RTD,RTA,Server,PC,静态路由配置示例二,配置时须注意：所有路由器上都必须配置到所有网段的路由下一跳地址须为直连链路上可达的地址,10.4.0.0/24,10.2.0.0/24,10.1.0.0/24,10.3.0.0/24,10.5.0.0/24,routerB(config)#ip route 255.255.255.0 10.2.0.1routerB(config)#ip route 10.4.0.0 255.255.255.0routerB(config)#ip route 255.255.255.0 10.3.0.2,.1,.1,.1,.2,.2,.2,14,RTB,RTC,RTD,RTA,Server,PC,静态路由配置示例二,配置时须注意：所有路由器上都必须配置到所有网段的路由下一跳地址须为直连链路上可达的地址,10.4.0.0/24,10.2.0.0/24,10.1.0.0/24,10.3.0.0/24,10.5.0.0/24,routerB(config)#ip route 10.1.0.0 255.255.255.0 10.2.0.1routerB(config)#ip route 10.4.0.0 255.255.255.0 10.3.0.2routerB(config)#ip route 10.5.0.0 255.255.255.0 10.3.0.2,.1,.1,.1,.2,.2,.2,15,缺省路由（Default route）,路由表（routing table）中的一条记录，指明信息包（packet）的目的地不在路由表中时的路由，是一种特殊的静态路由，简单地说，就是在没有找到匹配的路由时使用的路由。在路由表中，缺省路由以目的网络为0.0.0.0、子网掩码为0.0.0.0的形式出现。如果数据包的目的地址不能与任何路由相匹配，那么系统将使用缺省路由转发该数据包。路由器在查询路由表转发数据包时，采用的是深度优先原则，即尽量让包含的主机范围小，也就是子网掩码位数长的路由记录先作转发。默认路由会被最后考虑。,16,缺省路由,缺省路由一般使用在stub网络中（称末端或存根网络），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。缺省路由可以看作是静态路由的一种特殊情况。配置缺省路由用如下命令：router(config)#ip route 0.0.0.0 0.0.0.0 转发路由器的IP地址/本地接口,17,缺省路由,172.16.2.1,SO,172.16.1.0,172.16.2.2,网络,B,0.0.0.0,router(config)#ip route 0.0.0.0 0.0.0.0 172.16.2.2,Internet 上 大约99.99%的路由器上都存在一条缺省路由!,A,B,18,RTB,RTC,RTD,RTA,Server,PC,静态默认路由配置,10.4.0.0/24,10.2.0.0/24,10.1.0.0/24,10.3.0.0/24,10.5.0.0/24,RTBip route-static 10.1.0.0 255.255.255.0 10.2.0.1RTBip route-static,.1,.1,.1,.2,.2,.2,RTAip route-static 0.0.0.0 0.0.0.0 10.2.0.2,RTDip route-static,19,RTB,RTC,RTD,RTA,Server,PC,静态默认路由配置,10.4.0.0/24,10.2.0.0/24,10.1.0.0/24,10.3.0.0/24,10.5.0.0/24,RTBip route-static 10.1.0.0 255.255.255.0 10.2.0.1RTBip route-static 0.0.0.0 0.0.0.0 10.3.0.2,.1,.1,.1,.2,.2,.2,RTAip route-static 0.0.0.0 0.0.0.0 10.2.0.2,RTDip route-static 0.0.0.0 0.0.0.0 10.4.0.1,20,路由自环,在路由器 RT A上配置：ip route 20.0.0.0 8 10.0.0.2,“路由自环”对网络的危害极大，应尽量避免。,在路由器 RT B上配置：ip route 20.0.0.0 8 10.0.0.1,RT A,10.0.0.1,S0/0,10.0.0.2,S0/0,RT B,Network N,Public Network,21,动态路由协议,在动态路由中，管理员无需手工维护路由表，而是在每台路由器上运行路由表的管理程序（动态路由协议）。管理程序会根据路由器上的接口的配置及所连接的链路状态，动态生成路由表中的路由表项。如果存在目标网络有多条路径，而其中一条出现故障无法工作的时候，到目标网络的路由可以自动重新分配。（见下图）,22,动态路由协议,23,动态路由协议的分类,按自治系统分类:外部网关协议：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：在自治系统内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OSPF、RIP、IGRP,IS-IS,EIGRP。按路由算法分类:距离向量协议:RIP,IGRP,EIGRP,BGP链路状态协议:OSPF,IS-IS按路由更新是否携带子网掩码分类:有类路由协议:RIP,IGRP无类路由协议:OSPF,EIGRP,IS-IS,BGP,24,动态路由协议分类,动态路由协议有很多种，主要的分类标准标准是根据算法的不同来划分。目前常见的两种动态路由协议算法：1）距离矢量算法 2）链路状态算法,25,距离矢量路由协议算法,距离矢量算法：相邻的路由器之间互相交换整个路由表，并进行矢量的叠加，最后达到知道整个路由表。（例：小李小王小张小梦）距离矢量算法特点：实现和管理简单；收敛速度慢；报文量大；占用较多网络开销；会产生路由环路。常见的距离矢量路由协议有：RIP BGP,26,路由信息协议RIP,RIP（RoutingInformationProtocols，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，是典型的距离矢量(distance-vector)协议 RIP协议假定如果从网络的一个终端到另一个终端的路由跳数超过15个，那么一定牵涉到了循环，因此当一个路径达到16跳，将被认为是不可达的。RIP协议每隔30秒定期向外发送一次更新报文。如果路由器经过180秒没有收到来自某一路由器的路由更新报文，则将所有来自此路由器的路由信息标志为不可达，若在其后240秒内仍未收到更新报文，就将这些路由从路由表中删除,27,直连路由,距离矢量路由协议初始化过程或路由更新过程时，路由表中就会首先生成直连路由,28,路由表更新过程（一）,S0/0,S1/1,S0/0,S1/1,S0/0,S1/1,2.0.0.0,4.0.0.0,1.0.0.0,3.0.0.0,1.0.0.0,S1/1,0,2.0.0.0,0,S0/0,路由表,路由器,A,2.0.0.0,S0/0,0,3.0.0.0,0,S1/1,路由表,路由器,B,3.0.0.0,S1/1,0,4.0.0.0,S0/0,路由表,路由器,C,路由器,A,路由器,B,路由器,C,0,3.0.0.0,S0/0,1,1.0.0.0,4.0.0.0,S1/1,1,1,S0/0,2.0.0.0,S1/1,1,路由器会定期地把路由表传送给相邻的路由器，让其它路由器知道自己的网络情况。,29,路由表更新过程（二）,经过不断的更新后，网络中的每台路由器都知道了不与它直接相连的网络的存在，有了关于它们的路由记录，实现了全网的连通。但如果网络直径很长，则花费的时间会很长。,30,以时间驱动,A,更新路由表,更新路由表,B,距离向量路由协议的缺点路由环路,31,路由环路,32,距离矢量环路现象,S0/0,S1/1,S0/0,S1/1,S0/0,S1/1,2.0.0.0,4.0.0.0,1.0.0.0,3.0.0.0,1.0.0.0,S0/0,2.0.0.0,0,S0/0,路由表,路由器,A,2.0.0.0,S0/0,0,3.0.0.0,0,S1/1,路由表,路由器,B,3.0.0.0,S1/1,0,4.0.0.0,S0/0,路由表,路由器,C,路由器,A,路由器,B,路由器,C,0,3.0.0.0,S0/0,1,1.0.0.0,4.0.0.0,S1/1,1,3,S0/0,2.0.0.0,S1/1,1,4.0.0.0,1.0.0.0,S1/1,4,S0/0,2,2,33,方法一：定义最大路由权值,在RIP中以跳数作为路由权的度量，最大值是16，表示这条路由不可达,34,方法二：水平分割,S0/0,S1/1,S0/0,S1/1,S0/0,S1/1,2.0.0.0,4.0.0.0,1.0.0.0,3.0.0.0,1.0.0.0,S1/1,2.0.0.0,0,S0/0,路由表,路由器,A,2.0.0.0,S0/0,0,3.0.0.0,0,S1/1,路由表,路由器,B,3.0.0.0,S1/1,0,4.0.0.0,S0/0,路由表,路由器,C,路由器,A,路由器,B,路由器,C,0,3.0.0.0,S0/0,1,1.0.0.0,4.0.0.0,S1/1,1,1,S0/0,2.0.0.0,S1/1,1,4.0.0.0,1.0.0.0,S1/1,2,S0/0,2,down,最大值的设定只能解决无限循环的问题，并不能解决慢收敛的问题。,路由器B的有关1.0.0.0的路由信息是从S0/0接口学到的，根据水平分割的原则，它不会再把这条路由信息从该接口再发出去。,35,方法三：毒性逆转,路由器A的S0/0口会接收路由器B发送来的1.0.0.0的路由信息，而这条路由信息最初是由路由器A的S0/0口发送出去的，所以路由器A就会采用毒性逆转，将这条路由标识为“无限大”（不可达）。,36,方法四：抑制时间,抑制时间后更新,抑制时间后更新,S0/0,S1/1,S0/0,S1/1,S0/0,S1/1,2.0.0.0,4.0.0.0,1.0.0.0,3.0.0.0,1.0.0.0,S1/1,2.0.0.0,0,S0/0,路由表,路由器,A,2.0.0.0,S0/0,0,3.0.0.0,0,S1/1,路由表,路由器,B,3.0.0.0,S1/1,0,4.0.0.0,S0/0,路由表,路由器,C,路由器,A,路由器,B,路由器,C,0,3.0.0.0,S0/0,1,1.0.0.0,4.0.0.0,S1/1,1,1,S0/0,2.0.0.0,S1/1,1,4.0.0.0,1.0.0.0,S1/1,2,S0/0,2,down,路由器对于链路损坏的路由不是简单的删除路由，而是将路由标记为“无限大”，并启动一个计时器，保持一端时间。再此期间，它忽略任何关于目的网络的信息。直到这条路由的不可达状态被尽可能的扩散出去，防止错误路由的传播。,37,方法五：触发更新,路由器检测到链路有问题时立即进行问题路由的更新，加速收敛，减少产生环路的机会。（RIP每30才会向外更新路由）,38,RIP的缺陷,以跳数评估的路由并非最优路径最大跳数16导致网络尺度小收敛速度慢更新发送全部路由表浪费网络资源,39,链路状态路由协议算法,距离矢量算法是一个平面式的，所有的路由表项学习完全依靠邻居，交换的是整个路由表项。链路状态算法是一个层次式的，把路由器分成区域，收集区域内所有路由器的链路状态信息，根据链路状态信息生成网络拓扑结构，每个路由器再根据拓扑结构图计算出路由。如 OSPF,40,链路状态路由协议计算路由的过程,(一）网络的拓扑结构,（四）每台路由器分别以自己为根节点计算最小生成树，由这棵数得到了到网络中各个节点的路由表,（三）由链路状态数据库得到的带权有向图,C,A,B,D,1,2,3,5,路由器间的花费,每台路由器根据自己周围的网络拓扑生成一条LSA(链路状态广播),41,链路状态路由协议特点,对路由器硬件要求较高；计算准确，可确保网络中没有路由环路存在；路由收敛速度较快；路由器不需要定期的将路由信息复制到整个网络中，网络流量相对较小。,42,衡量路由协议的指标,（1）收敛时间 路由器发现网络的拓扑结构发生变化后，路由信息同步的过程；整个同步过程所共花费的时间为收敛时间，或者说是某个路由信息变化后反映到所有路由器中所需要的时间。（2）健壮性 在面对各种非正常情况下（如硬件故障，负荷过载，处理错误），它们应当能够正常运行。,43,配置RIP协议,1.启用 RIP进程router(config)#router riprouter(config-router)#2.配置network命令router(config-router)#network 含义:1.公布属于该主类的子网 2.包含在该主类内的接口发送接收路由信息3.配置 RIP发布初始度量值router(config-router)#default-metric 缺省为“5”建议设置为“1”,44,RIP的调试,验证 RIP的配置router#show ip protocols显示路由表的信息router#show ip route清除 IP路由表的信息router#clear ip route 在控制台显示 RIP的工作状态router#debug ip rip,45,RIP V1/V2的比较,RIPV1发送地址:255.255.255.255(本地广播)有类路由协议,不支持VLSM 不支持认证RIPV2发送地址:224.0.0.9(所有的RIPV2路由器)无类路由协议,支持VLSM 支持明文,MD5的认证,46,配置 RIPV2,1.启用RIPV2进程router(config)#router riprouter(config-router)#version 22.在主类边界关闭自动汇总router(config-router)#no auto-summary,47,课程回顾,路由算法 路由协议 静态路由 缺省路由 路由信息协议RIP 路由环路及其消除方法,Q&A,