網(wǎng)絡(luò)設(shè)備配置與管理(清大)07常見路由協(xié)議及其配置

,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,*,*,*,第,7,章 常見路由協(xié)議及其配置,7.1,路由的基本概念,路由，指的是尋找將,IP,數(shù)據(jù)報從源主機傳往目的主機的傳輸路徑的過程。路由是對路由器核心工作的概述。路由是把信息從源穿過網(wǎng)絡(luò)傳遞到目的的行為，在路上至少遇到一個中間節(jié)點。,路由動作包括兩項基本內(nèi)容：尋徑和轉(zhuǎn)發(fā)。尋徑即判定到達(dá)目的地的最佳路徑，由路由選擇算法來實現(xiàn)。轉(zhuǎn)發(fā)即沿尋徑好的最佳路徑傳送信息分組。轉(zhuǎn)發(fā)由相應(yīng)的路由轉(zhuǎn)發(fā)協(xié)議實現(xiàn)。,7.1.1,路由算法概述,1.,距離向量算法,距離向量算法（,Distance Vector,，,DV,）也稱為,Bellman Ford,算法，使用此算法的路由協(xié)議要求路由器將其路由表發(fā)送給與其相鄰的路由器，相鄰路由器在新收到的路由信息以及自身的路由表中找出最優(yōu)路由，構(gòu)成路由表的新表項，并用此表項刷新原路由表。,距離矢量路由算法的基本思想是：各節(jié)點周期性地向所有相鄰節(jié)點發(fā)送路由刷新報文，報文由一組,(V,，,D),有序數(shù)據(jù)對組成，其中,V,表示此節(jié)點可以到達(dá)的節(jié)點，,D,表示到達(dá)此節(jié)點的距離。收到路由刷新報文的節(jié)點重新計算和修改它的路由表。,2.,鏈路狀態(tài)算法,鏈路狀態(tài)（,Link State,，,LS,）算法也被稱為最短路徑算法，該算法使用鏈路狀態(tài)作為度量來選擇路由。鏈路狀態(tài)算法的基本步驟如下：,首先，每個節(jié)點必須找出它的所有鄰近接點。當(dāng)一個節(jié)點啟動后，通過在每一條點到點的鏈路上發(fā)送一個特殊的,Hello,報文，并通過鏈路另一端的節(jié)點發(fā)送一個應(yīng)答報文。,接著，鏈路狀態(tài)路由選擇算法要求每個節(jié)點都知道到它的每個鄰近節(jié)點的時延，因此每個節(jié)點都必須測量出到所有鄰近節(jié)點的時延，測量的方法是：在它們之間的鏈路上發(fā)送一個特殊的,Echo,響應(yīng)報文，并要求對方收到后立即再將此響應(yīng)報文發(fā)送回來，將測量得到的來回時間除以,2,，即可得到一個比較合理的時延估計值。,收集齊了用于交換的信息后，下一步就為每一個節(jié)點建立一個包含所有數(shù)據(jù)的報文。報文以發(fā)送者的標(biāo)識符開始，隨后建立順序號以及其所有鄰近節(jié)點的列表。對于每一個鄰近節(jié)點，路由器給出到此節(jié)點的時延。,路由器一般每隔一段時間間隔周期性地建立列表，或當(dāng)節(jié)點檢測到發(fā)生了某些重要事件時建立列表。例如，一條鏈路或一個鄰近節(jié)點崩潰或恢復(fù)時，建立列表。,然后是分發(fā)鏈路狀態(tài)報文。基本的分發(fā)算法是使用順序號的洪泛法（,Flooding,技術(shù)）。這種分發(fā)算法由于循環(huán)使用順序號、某個節(jié)點曾經(jīng)崩潰或某個順序號曾經(jīng)被誤用等原因，可能會使不同的節(jié)點使用不同版本的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，這將導(dǎo)致不穩(wěn)定、循環(huán)、到達(dá)不了目的機器及其他問題。為了防止這類錯誤的發(fā)生，需要在每個報文中包含一個生存期域，此域每秒減,1,，當(dāng)減到,0,時，丟棄此報文。,最后是計算新路由。一旦一個節(jié)點收集齊了所有來自于其他節(jié)點的鏈路狀態(tài)報文，它就可以據(jù)此構(gòu)造完整的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖，然后使用,Dijkstra,算法在本地構(gòu)造到所有可能目的地的最短通路。,3.,路由算法的設(shè)計目標(biāo),（,1,）最優(yōu)化：指路由算法選擇最佳路徑的能力。,（,2,）簡潔性：算法設(shè)計簡潔，利用最少的軟件和開銷，提供最有效的功能。,（,3,）堅固性：路由算法處于非正?；虿豢深A(yù)料的環(huán)境時，如硬件故障、負(fù)載過高或操作失誤時，都能正確運行。由于路由器分布在網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接點上，所以在它們出故障時會產(chǎn)生嚴(yán)重后果。最好的路由器算法通常能經(jīng)受時間的考驗，并在各種網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下被證實是可靠的。,（,4,）快速收斂：收斂是在最佳路徑的判斷上所有路由器達(dá)到一致的過程。當(dāng)某個網(wǎng)絡(luò)事件引起路由可用或不可用時，路由器就發(fā)出更新信息。路由更新信息遍及整個網(wǎng)絡(luò)，引發(fā)重新計算最佳路徑，最終達(dá)到所有路由器一致公認(rèn)的最佳路徑。收斂慢的路由算法會造成路徑循環(huán)或網(wǎng)絡(luò)中斷。,（,5,）靈活性,:,路由算法可以快速、準(zhǔn)確地適應(yīng)各種網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。,4.,路由算法的相關(guān)參數(shù),（,1,）跳數(shù)（,hop count,）：分組從源節(jié)點到達(dá)目的節(jié)點經(jīng)過的路由器的個數(shù)。,（,2,）帶寬（,bandwidth,）：鏈路的傳輸速率。,（,3,）延時（,delay,）：分組從源節(jié)點到達(dá)目的節(jié)點花費的時間。,（,4,）負(fù)載（,load,）：通過路由器或線路的單位時間通信量。,（,5,）可靠性（,reliability,）：傳輸過程中的誤碼率。,（,6,）開銷（,overhead,）：傳輸過程中的耗費，與所使用的鏈路帶寬相關(guān)。,7.1.2,路由協(xié)議,1.,被路由協(xié)議和路由選擇協(xié)議,被路由協(xié)議以尋址方案為基礎(chǔ)，為分組從一個主機發(fā)送到另一個主機提供充分的第三層地址信息的任何網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。被路由協(xié)議通過網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)，通過路由器把數(shù)據(jù)從一個主機傳輸?shù)搅硪粋€主機的的協(xié)議是被路由或可路由協(xié)議，用在路由器之間引導(dǎo)用戶流量。,IP,協(xié)議、,Novell,的網(wǎng)際分組交換（,IPX,，,Internet work Packet,eXchange,）和,Apple Talk,的數(shù)據(jù)報傳送協(xié)議（,DDP,，,Datagram Delivery Protocol,）等協(xié)議都是被路由協(xié)議。,路由選擇協(xié)議通過在網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間提供路由選擇信息共享機制，為被路由協(xié)議提供支持。路由選擇信息在路由器之間傳送。路由器使用路由選擇協(xié)議來交換路由選擇表和共享路由選擇信息。,常見的路由選擇協(xié)議包括路由信息協(xié)議（,RIP,）、內(nèi)部網(wǎng)關(guān)路由協(xié)議（,IGRP,）、增強內(nèi)部網(wǎng)關(guān)路由協(xié)議（,EIGRP,）以及開放式最短路徑優(yōu)先（,OSPF,）等。,2.IGP,和,EGP,內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議運行在一個自治系統(tǒng)（,AS,Autonomous,System,）中，外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議是運行在各個自治系統(tǒng)之間的路由協(xié)議。內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議可以分為距離向量路由協(xié)議（,Distance Vector,，,DV,）、鏈路狀態(tài)路由協(xié)議（,link state,，,LS,）和混合路由協(xié)議。,距離向量路由協(xié)議主要有路由信息協(xié)議（,RIP,Routing,Information Protocol,）、內(nèi)部網(wǎng)關(guān)路由協(xié)議（,IGRP,，,Interior Gateway Routing Protocol,）、,IS,IS,（,Intermediate System,to,Intermediate System,）；鏈路狀態(tài)路由協(xié)議主要有開放式最短路徑優(yōu)先協(xié)議（,OSPF,，,Open Shortest Path First,）?；旌下酚蓞f(xié)議有增強的內(nèi)部網(wǎng)關(guān)路由協(xié)議（,EIGRP,，,Enhanced Interior Gateway Routing Protocol,）等。,外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議提供了為外部路由器通信廣泛使用的標(biāo)準(zhǔn)。典型的外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議是邊界網(wǎng)關(guān)協(xié)議（,BGP,，,Border Gateway Protocol,）。一般的，一個路由器可以同時使用兩種路由協(xié)議，一個用于到自治系統(tǒng)之外的通信，另一個用于自治系統(tǒng)內(nèi)部的通信。,3.,有類和無類路由協(xié)議,有類路由協(xié)議不支持可變長度的子網(wǎng)掩碼，不能從鄰居那里學(xué)到子網(wǎng)，所有關(guān)于子網(wǎng)的路由在被學(xué)到時都會自動變成子網(wǎng)的主類網(wǎng)。包括,RIP v1,、,IGRP,等。,無類（,Classless,）的路由協(xié)議支持可變長度的子網(wǎng)掩碼，能夠從鄰居那里學(xué)到子網(wǎng)，所有關(guān)于子網(wǎng)的路由在被學(xué)到時都不用被變成子網(wǎng)的主類網(wǎng)，而以子網(wǎng)的形式直接進(jìn)入路由表。目前的路由協(xié)議基本上都屬于無類的路由協(xié)議，如,OSPF,、,BGP,等。,4.,靜態(tài)路由和動態(tài)路由,按照路由路徑是否是可變的，可以將路由方式分為靜態(tài)路由和動態(tài)路由兩種。,靜態(tài)路由是在路由器中設(shè)置的固定路由表。除非網(wǎng)絡(luò)管理員干預(yù)，否則靜態(tài)路由不會發(fā)生變化。由于靜態(tài)路由不能對網(wǎng)絡(luò)的改變作出反映，因此一般用于網(wǎng)絡(luò)規(guī)模不大、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)固定的網(wǎng)絡(luò)中。,動態(tài)路由是網(wǎng)絡(luò)中的路由器之間相互通信，傳遞路由信息，利用收到的路由信息更新路由器表的過程，它能實時地適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的變化。如果路由信息更新，則表明發(fā)生了網(wǎng)絡(luò)變化，路由選擇軟件就會重新計算路由，并發(fā)出新的路由更新信息。這些信息通過網(wǎng)絡(luò)引起各路由器重新啟動其路由算法，并更新各自的路由表，以動態(tài)地反映網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞淖兓?。動態(tài)路由適用于規(guī)模大、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋸?fù)雜的網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)然，各種動態(tài)路由協(xié)議會不同程度地占用網(wǎng)絡(luò)帶寬和,CPU,資源。,7.2,靜態(tài)路由的配置,7.2.1,靜態(tài)路由的配置,通過配置靜態(tài)路由，用戶可以人為地指定對某一網(wǎng)絡(luò)訪問時所要經(jīng)過的路徑,在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)比較簡單，且一般到達(dá)某一網(wǎng)絡(luò)所經(jīng)過的路徑唯一的情況下采用靜態(tài)路由。建立靜態(tài)路由的命令如下：,ip,route prefix mask address|interface distance tag tag permanent,相關(guān)參數(shù)說明如下：,Prefix:,所要到達(dá)的目的網(wǎng)絡(luò)。,mask:,子網(wǎng)掩碼。,address:,下一個跳的,IP,地址，即相鄰路由器的端口地址。,interface:,本地網(wǎng)絡(luò)接口。,distance:,管理距離（可選）。,tag,tag:tag,值（可選）。,permanent:,指定路由的永久性，即使該端口關(guān)掉也不被移掉。,配置過程（略）,7.2.2,浮動靜態(tài)路由,浮動靜態(tài)路由是,cisco,的靜態(tài)路由協(xié)議的擴展，它的主要是作備份鏈路用。實際上網(wǎng)絡(luò)的路由選擇中，通常選擇管理距離,AD,值最小的那個，而靜態(tài)路由的管理距離,AD,值為,1,，一般的動態(tài)路由的,AD,值都比靜態(tài)路由的,AD,值大。這樣，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中存在靜態(tài)路由項目的時候，路由器則優(yōu)先選擇靜態(tài)路由。,浮動靜態(tài)路由的意思就是改變靜態(tài)路由的,AD,值，一般的在一個網(wǎng)絡(luò)中為了實現(xiàn)鏈路備份，通常設(shè)置浮動靜態(tài)路由，當(dāng)設(shè)置的動態(tài)路由失效后，則自動啟動浮動靜態(tài)路由，以保證網(wǎng)絡(luò)的連通性。,配置過程（略）,7.3 RIP,協(xié)議,7.3.1 RIP,概述,RIP,采用距離向量算法，,RIP,提供跳躍計數(shù),(hop count),作為尺度來衡量路由距離，跳躍計數(shù)是一個包到達(dá)目標(biāo)所必須經(jīng)過的路由器的數(shù)目。如果到相同目標(biāo)有二個不等速或不同帶寬的路由器，但跳躍計數(shù)相同，則,RIP,認(rèn)為兩個路由是等距離的。,RIP,最多支持的跳數(shù)為,15,個，即在源和目的網(wǎng)間所要經(jīng)過的最多路由器的數(shù)目為,15,個，跳數(shù),16,表示不可達(dá)。,RIP,通過廣播,UDP,報文來交換路由信息，每,30,秒發(fā)送一次路由信息更新。,RIP,協(xié)議基于跳數(shù)計算路由，它簡單、可靠，便于配置，但是單純的以跳數(shù)作為選路的依據(jù)不能充分描述路徑特征，可能導(dǎo)致所選的路徑不是最優(yōu)，因此,RIP,協(xié)議只適用于中小型的網(wǎng)絡(luò)中。,RIP,的核心命令如下：,（,1,）指定使用,RIP,協(xié)議,router rip,（,2,）指定參與,RIP,路由的子網(wǎng),network network,(3),允許在非廣播型網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行,RIP,路由廣播,neighbor network,（,4,）指定,RIP,版本,version 1|2,7.3.2,配置,RIP,配置,RIP,（略）,7.4 OSPF,協(xié)議,7.4.1 OSPF,概述,OSPF(Open,Shortest Path First),，即最短路徑優(yōu)先協(xié)議，它是一個內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議,(Interior Gateway Protocol,IGP),，用于在單一自治系統(tǒng),(autonomous,system,AS,),內(nèi)決策路由。,1.OSPF,相關(guān)概念,（,1,）,Router ID,一臺路由器如果要運行,OSPF,協(xié)議，必須存在,Router ID,。如果沒有配置,ID,號，若系統(tǒng)當(dāng)前配置了,Loopback,接口,IP,地址，則選擇最后配置的,Loopback,接口的,IP,地址作為,router id,；若系統(tǒng)當(dāng)前沒有配置,Loopback,接口，則選取第一個配置并,UP,的物理接口的,IP,地址作為,router id,。一般建議選擇,loopback,接口的,IP,地址作為本機,ID,號，因為該接口永遠(yuǎn)是激活的，除非手工關(guān)閉。,（,2,）區(qū)域（,Area,）,OSPF,協(xié)議將自治系統(tǒng)劃分成多個區(qū)域（,Ar