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1、IP路由基础,中国移动通信集团湖北有限公司,网络层:选路,第三层的主要功能是在网络中选择一条最佳的路径,Which Path?,地址：网络和主机,网络地址路由器用来选择路径主机地址网络上的设备,1.1,2.1,3.1,1.2,1.3,网络,主机,1,123,2,1,3,1,使用网络地址路由,目标网络,路由器端口,10.1.0.0,E0,10.2.0.0,E1,10.3.0.0,E2,路由器地址,10.1.23.7,10.2.5.3,10.3.15.14,10.1.0.0,10.2.0.0,10.3.0.0,E0=10.1.23.7,E1=10.2.5.3,E2=10.3.15.14,地址中的网
2、络地址部分用来选择路径,目标网络,路由器端口,10.1.0.0,E0,10.2.0.0,E1,10.3.0.0,E2,路由器地址,10.1.23.7,10.2.5.3,10.3.15.14,10.1.0.0,10.2.0.0,10.3.0.0,E0=10.1.23.7,E1=10.2.5.3,E2=10.3.15.14,地址的网络地址部分用来选择路径,地址的节点部分表示网络中的设备,使用网络地址路由,什么是路由协议,路由协议是在路由器之间运行的协议，目的是做路径的决定和路由表的维护。一旦路径被决定了，路由器就可以路由一些被路由的协议了（被路由的协议诸如：IP，IPX）.,NetworkProt
3、ocol,DestinationNetwork,ConnectedRIPIGRP,10.120.2.0172.16.2.0172.17.3.0,Exit Interface,E0S0S1,Routed Protocol:IPRouting protocol:RIP,IGRP,172.17.3.0,172.16.1.0,10.120.2.0,E0,S0,静态路由由网络管理员手工加入的路由称为静态路由,动态路由由网络路由协议自动调节发现网络拓扑或流量改变产生的路由信息成为动态路由,动态静态路由定义,172.16.2.1,SO,静态路由,172.16.1.0,B,172.16.2.2,A,静态路由是
4、单向的，注意要反向的静态路由,B,Stub Network,ip route 172.16.1.0 255.255.255.0 172.16.2.1,Network,Stub Network,ip route 0.0.0.0 0.0.0.0 172.16.2.2,默认路由,172.16.2.1,SO,172.16.1.0,B,172.16.2.2,A,B,网络到达外界网络必须经过router A,10.0.0.0,Network,静态路由协议的特点,静态路由是在路由器中手工设置的固定的路由表。由于静态路由不能对网络的改变作出反映，一般用于网络规模不大、拓扑结构固定的网络中。静态路由的优点是简单
5、、高效、可靠。在所有的路由中，静态路由优先级最高（当动态路由与静态路由发生冲突时，以静态路由为准）。,是否存在一条替代的路径?,X,A,B,C,D,动态路由协议适应网络拓扑变化,X,是否存在一条替代的路径?,动态路由协议适应网络拓扑变化,A,B,C,D,动态路由,路由协议保持并分发路由信息,路由器将路由信息发给其它邻接路由器,RoutingTable,Routing Protocol,动态路由,RoutingTable,RoutingTable,Routing Protocol,Routing Protocol,路由器将路由信息发给其它邻接路由器,路由协议保持并分发路由信息,动态路由协议的特点
6、,动态路是由网络中的路由器相互传递路由信息，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。如果路由更新信息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。动态路由适用于网络规模大、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。,静态路由 vs 动态路由,网络中动态路由通常作为静态路由的补充。静态路由优先。,动态路由协议的设计目的（相比静态的优势）,动态路由：优化路径的选择取消路由环路快速的收敛可设计可管理具有最小的路由更新流量可以面对ip地址匮乏的局面支持可层次化的结构,配置的简单化很强的适应变化能力具有很好的扩
7、展性兼容目前的主机和路由器设备支持VLSM和不连续的子网支持策略路由,Classful 路由,Classful 路由协议在路由发布是不包含子网掩码的网络段。.在相同的网络中，网络的子网是一致的.网络的汇总是按照A、B、C类地址classful routing protocols:RIP Version 1(RIPv1)IGRP,Classless 路由,Classless 路由协议在路由发布是包含子网掩码的网络段Classless 路由协议支持 variable-length subnet mask(VLSM).路由汇总是可以手工控制的Examples of classless routing
8、 protocols:RIP Version 2(RIPv2)EIGRPOSPFIS-IS,172.16.2.0/24,172.16.1.0/24,172.16.2.0,RIPv1 network,A,B,Classful 路由和Classless路由更新,192.168.5.0/24,C,172.16.0.0,Routing table172.16.0.0/16,172.16.1.0/24,172.16.2.0,RIPv1 network,A,B,172.16.2.0/24,Classful 路由和Classless路由更新,172.16.2.0/24,172.16.2.0/24,172.1
9、6.1.0/24,172.16.2.0/24,OSPF network,A,B,192.168.5.0/24,C,172.16.0.0,Routing table172.16.0.0/16,172.16.1.0/24,172.16.2.0,RIPv1 network,A,B,Classful 路由和Classless路由更新,192.168.5.0/24,A,B,C,172.16.2.0/24,Routing Table172.16.2.0/24172.16.1.0/24,172.16.1.0/24,172.16.2.0/24,172.16.1.0/24,172.16.2.0/24,OSPF
10、Network,A,B,172.16.2.0/24,192.168.5.0/24,C,172.16.0.0,Routing Table172.16.0.0/16,172.16.1.0/24,172.16.2.0,RIPv1 Network,A,B,Classful 路由和Classless路由更新,一个自治系统指的是在一个统一的管理制度下的网络域.IGPs 在一个自治域内运行.EGPs 用来连接不同的自治域系统.,自治系统:内部或是外部路由协议,常用动态路由协议介绍,RIP路由协议 OSPF路由协议BGP路由协议,常用动态路由协议介绍RIP路由协议,RIP路由协议 RIP协议最初是为Xerox
11、网络系统的Xerox parc通用协议而设计的，是Internet中常用的路由协议。距离向量RIP采用距离向量算法，即路由器根据距离选择路由，所以也称为距离向量协议。,IP RIP的特性和适用场合,可靠性metric=跳数周期更新实施简单RFC 1058,简单=扩展性不好收敛慢不支持 VLSM不支持不连续的子网路由环路,适用于链路稳定的网络适用于小型的网络支持多厂商环境没有冗余,RIP V2,RFC 1723支持VLSM路由汇总是 CIDR利用组播来更新路由的更新信息支持认证,实施简单适用于链路稳定的网络适用于小型的网络没有冗余,OSPF是一种基于链路状态的路由协议，需要每个路由器向其同一管理
12、域的所有其它路由器发送链路状态广播信息。利用OSPF的路由器首先必须收集有关的链路状态信息，并根据一定的算法计算出到每个节点的最短路径。与RIP不同，OSPF将一个自治域再划分为区，大大减少了网络开销，并增加了网络的稳定性。当一个区内的路由器出了故障时并不影响自治域内其它区路由器的正常工作，这也给网络的管理、维护带来方便。,常用动态路由协议介绍OSPF路由协议,OSPF,Open Shortest Path FirstLink state、SPF 技术RFC 1253应用于TCP/IP环境,快速的收敛支持VLSM支持不连续的子网没有周期性的更新支持认证,OSPF 域和规则,骨干域(0)必须存在
13、 所有其他的域 必须与骨干域相连骨干域不能被其他域隔开，保持连续。不能分拆骨干域(0),Area 1,Area 4,Area 0,Area 2,Area 3,InternalRouter,骨干Router,AreaBorderRouter,AutonomousSystem(AS)Border Router,Internet,什么场合用 OSPF,大型的分层次的网络拓扑复杂的网络需要支持VLSM需要快速的收敛能力需要支持多厂商的环境,BGP是为TCPIP互联网设计的外部网关协议，用于多个自治域之间。它既不是基于纯粹的链路状态算法，也不是基于纯粹的距离向量算法。它的主要功能是与其它自治域的BGP交
14、换网络可达信息。各个自治域可以运行不同的内部网关协议。BGP更新信息包括网络号自治域路径的成对信息。,常用动态路由协议介绍BGP路由协议,BGP,策略丰富 支持CIDR被广泛运用于internet骨干网自治域系统,RFC 1771 BGP4边缘网关路由协议目前是版本4外部和内部的路由协议用TCP来传输,BGP 基础,基于TCP的传输，可靠性高路径矢量协议增量的路由更新信息,AS 100,AS 101,AS 102,A,对等体,D,E,B,C,内部 BGP(IBGP)对等体,BGP 对等体在同一个 AS内不需要两个对等体之间直接互联IBGP 邻居之间是需要全连接的在企业网内少量的 BGP spe
15、akers,AS 100,A,E,D,B,外部BGP(EBGP)对等体,C,A,两个 BGP speakers 位于不同的AS需要直接连接不能在EBGP 对等体之间运行任何IGP的路由协议,B,AS 100,AS 101,路由器的工作流程,根据路由协议发现路径根据相应规则建立路由表根据路由表最长匹配原则找到路由转发数据,Administrative Distance:路由协议的等级,OSPFAdministrative Distance=110,Router D,Router B,Router A,Router C,RIPAdministrative Distance=120,E,到达 Net
16、work E有两条路径，那条更好呢？,Administrative Distance:路由的等级,Connected interface 0Static route pointing to an interface 0Static route pointing to a next hop 1EIGRP summary route5External BGP20Internal EIGRP90IGRP100OSPF110IS-IS 115RIPv1,v2120EGP140External EIGRP170Internal BGP200Unknown255,Route Source,Default
17、Distance,使用Metrics表现距离,用于最佳路径的选择,56,T1,A,B,56,T1,Hop countTicksCost,BandwidthDelayLoadReliabilityMTU,怎样来根据metric来选择路由,来自于administrative distance 最低的路由被安装入入路由表如果从一个路由协议学到到相同目的地地址的多条路由，那么那条路由最优，是根据metric值来定的。metric 的值越低越优先如果从一个路由协议学到到相同目的地地址的多条路由，且这些路由具有相同的metric，那么路由器会在这些相同代价的路径上作负载均衡。,总结：路由表是怎样建立的？,
18、建立路由表要考虑的条件:Administrative distance 这是路由来源的可信度的一个标尺。如果一个路由器从不同的路由协议上学到相同的路由。那么根据administrative distance 就可以判断选择路由，当然这个值越低，这条路由的可信度就越高。Metrics-metric是路由算法用以确定到达目的地的最佳路径的计量标准，如路径长度，可靠性，延迟，带宽等 Prefix长度,路由表,Backbone_r1#show ip routeCodes:C-connected,S-static,I-IGRP,R-RIP,M-mobile,B-BGP D-EIGRP,EX-EIGRP
19、external,O-OSPF,IA-OSPF inter area N1-OSPF NSSA external type 1,N2-OSPF NSSA external type 2 E1-OSPF external type 1,E2-OSPF external type 2,E-EGP i-IS-IS,L1-IS-IS level-1,L2-IS-IS level-2,*-candidate defaultGateway of last resort is 10.5.5.5 to network 0.0.0.0 172.16.0.0/24 is subnetted,2 subnetsC
20、172.16.10.0 is directly connected,Loopback100C 172.16.11.0 is directly connected,Loopback101O E2 172.22.0.0/16 110/20 via 10.3.3.3,01:03:01,Serial1/2110/20 via 10.4.4.4,01:03:01,Serial1/3110/20 via 10.5.5.5,01:03:01,Serial1/4O E2 192.168.4.0/24 110/20 via 10.4.4.4,01:03:01,Serial1/3 O E2 192.168.5.0
21、/24 110/20 via 10.5.5.5,01:03:01,Serial1/4 10.0.0.0/24 is subnetted,4 subnets C10.5.5.0 is directly connected,Serial1/4C10.4.4.0 is directly connected,Serial1/3C10.3.3.0 is directly connected,Serial1/2C10.1.1.0 is directly connected,Serial1/0O E2 192.168.3.0/24 110/20 via 10.3.3.3,01:03:02,Serial1/2
22、S*0.0.0.0/0 1/0 via 10.5.5.5,IP 路由查询,基于目的地地址遵循最长匹配原则prefix 前缀匹配越长越优先举例:一个数据报文的目的地地址是 10.1.1.1/32，在路由器的路由表的匹配上优先选用10.1/16的路由而不是10/8的路由,IP route lookup IP路由查询,R2,R3,R4,All 10/8 except10.1/16,10.1/16,基于目的地地址匹配,Packet:DestinationIP address:10.1.1.1,10/8 R310.1/16 R420/8 R530/8 R6.,R2s IP routing table,I
23、P route lookup:最长匹配原则,R2,R3,R4,All 10/8 except10.1/16,10.1/16,基于目的地地址匹配,R2s IP routing table,10.1.1.1&FF.0.0.0 vs.10.0.0.0&FF.0.0.0,Match!,10/8 R310.1/16 R420/8 R530/8 R6.,IP route lookup:最长匹配原则,R2,R3,R4,All 10/8 except10.1/16,10.1/16,基于目的地地址匹配,10.1.1.1&FF.FF.0.0 vs.10.1.0.0&FF.FF.0.0,Match as well!
24、,R2s IP routing table,IP route lookup:最长匹配原则,R2,R3,R4,All 10/8 except10.1/16,10.1/16,基于目的地地址匹配,10.1.1.1&FF.0.0.0 vs.20.0.0.0&FF.0.0.0,Does not match!,R2s IP routing table,IP route lookup:最长匹配原则,R2,R3,R4,All 10/8 except10.1/16,10.1/16,基于目的地地址匹配,10.1.1.1&FF.0.0.0 vs.30.0.0.0&FF.0.0.0,Does not match!,R2s IP routing table,IP route lookup:最长匹配原则,R2,R3,R4,All 10/8 except10.1/16,10.1/16,基于目的地地址匹配,R2s IP routing table,Packet:DestinationIP address:10.1.1.1,Longest match,16 bit netmask,Q&A?,
