数据通信基础知识培训——路由协议

距离矢量路由协议的优点：配置简单，占用较少的内存和 CPU处理时间 缺点：扩展性较差，比如RIP最大跳数不能超过16跳。
路由泛洪
初始化
目标网络
下一跳
跳数
目标网络
下一跳
跳数
目标网络 10.1.30 10.1.4.0
下一跳 ---
跳数 0 0
10.1.1.0
---
0
0
10.1.2.0
10.1.3.0
路由器A到路由器D有两条路由： • Path1: ABCD，总路由花费是9 • Path2: AEFCD，总路由花费是12 路由器优选较小花费值的路由，并加入到路由
等价路由：ECMP
等价路由：ECMP，Equal Cost Multi-Path • 到同一个目的地有几条相同花费的路由，当路由优先级相 同时，这些路由都会被加入到路由表中，IP包会在这几个 链路上负载分担。 目前的实现中，支持负载分担的路由协议为RIP、OSPF、 BGP和IS-IS，静态路由也支持负载分担。
---
0
0
t0
10.1.2.0
路由器启动时对路由表进行初始化，对每个与自己直接相连 的网络生成一个表项。 每个初始表项跳数为0
周期性更新
目标网络 10.1.1.0 10.1.2.0
下一跳 --10.1.2.2
跳数 0 0 1
目标网络 10.1.2.0 10.1.3.0 10.1.1.0 10.1.4.0
路由协议分类——协议算法
根据协议算法分类 1、距离矢量路由选择协议（Distance-Vector） 包括RIP和BGP。其中，BGP也被称为路径矢量协议（ Path-Vector） 2、链路状态路由选择协议（Link-State) 又称为最短路径优先路由选择协议，包括OSPF和ISIS
两种算法的主要区别在于发现连路由和计算路由的方法。 距离矢量路由协议关注到目的地的跳数（转发次数），链路 状态关注网络的拓扑结构，以及链路带宽资源等信息。
配置了静态路由后，可以使用“display ip routing-table” 命令查看路由表。
静态路由的负载分担
负载分担：到一个目的地有几条相同花费的路径（即等价路 由），IP包在这几个链路上轮流发送。静态路由支持负载分 担。
静态路由的路由备份
路由备份：同一目的地的多条路由，其中一条路由的优 先级最高，作为主路由，其余的路由优先级较低，作为 备份路由。静态路由也支持路由备份。 使用命令：display ip routing-table protocol static 查 看静态路由的信息，可发现主路由的状态为Active，备 份路由的状态为Inactive。
路由优先级(Preference)
当存在多个路由来源时，具有较高优先级（数值越小表明优 先级越高）的路由来源提供的路由将被激活，用于指导报文 的转发。
华为缺省的路由优先级
路由协议 DIRECT OSPF IS-IS STATIC RIP OSPF ASE IBGP EBGP Untrustworthy 优先级 0 10 15 60 100 150 225 255 255
0表示直接连接的路由，255表示任何来自不可信源端 的路由
路由的花费
路由的花费(Metric)标识了到达这条路由所指的目的地址的 代价，通常路由的花费值会受到线路延迟、带宽、线路占有 率、线路可信度、跳数、最大传输单元等因素的影响，不同 的动态路由协议会选择其中的一种或几种因素来计算花费值 （如RIP用跳数来计算花费值）。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，静态路由的花费值为0。
路由协议之间的互操作
某些情况下，需要在不同的路由协议中共享路由信息，例如 从RIP学到的路由信息可能需要引入到OSPF协议中去。这种 在不同路由协议中间交换路由信息的过程被称为路由引入。 路由引入可以是单向的，也可以是双向的。不同路由协议之 间的花销不存在可比性，也不存在换算关系，所以在引入路 由时必须重新设置引入路由的Metric值，或者使用系统默认 的数值。
数据通信基础知识培训
江苏十方通信有限公司南通分公司 2010年11月
路由
路由是指导IP报文发送的路径信息 路由器提供了将异构网互联的机制，实现将一个数据包从一 个网络发送到另一个网络。
建立路由表
当路由器收到一个数据包时检查其目的地址，如果目的地址 不是本地路由器的接口地址，则查找路由表。根据路由表 决定应使用哪个端口来将数据包转发到目的地。
路由协议分类——业务应用
根据业务应用分类 1、单播路由协议（Unicast Routing Protocol） 包括RIP、OSPF、BGP和IS-IS等 2、组播路由协议（Multicast Routing Protocol） 包括DVMRP、PIM-SM、PIM-DM等
路由表
目的地址：用来标识IP包的目的地址或目的网络 网络掩码：可得到相应的网段信息。当路由表中有多个目的 地址相同的路由信息时，路由器选择器掩码较长的一项作为 匹配。 输出接口：说明IP包从该路由器哪个接口转发 下一跳IP地址：说明IP包所经由的下一个路由器的接口地址
根据来源的不同，路由表中的路由分为三类： • 链路层协议发现的路由（也成为接口路由或直连路由） • 由网络管理员手工配置的静态路由 • 动态路由协议发现的路由
路由的来源——链路层发现的路由
链路层发现的路由不需要维护，减少了维护的工作； 而不足之处是链路层只能发现接口所在的直连网段的 路由，无法发现跨网段的路由。
跳数 0 0 1 2
t2
10.1.2.2
2
每个路由器直接向其相连的其他路由器周期性发送自己 的路由表，通过这种周期性的更新机制，每台路由器可 以知道每个网点的路由，最终实现网络收敛。
路由环路
网络故障可能会引起路径与实际网络拓扑结构不一致而导致 网络不能快速收敛，这时可能会发生路由环路现象。
缺省路由
缺省路由可以通过静态路由配置，某些动态路由协议也可以 生成缺省路由，如OSPF和IS-IS。 在路由表中，缺省路由以到网络0.0.0.0（掩码为0.0.0.0）的 路由形式出现。
当路由器收到一个目的地在路由表中查找不到的数据包时， 会将数据包转发给缺省路由指向的下一跳。 缺省路由也支持路由的负载分担与路由备份。
路由的来源——静态路由
静态路由是由管理员手工配置的，通过配置静态路由同样可 以达到网络互联的目的。但这种配置会存在问题，当网络发 生故障时，静态路由不会自动修正，必须由管理员重新修改 其配置。
路由的来源——动态路由协议发现的路由
静态和动态路由对比
• 静态路由必须由管理员手工指定。当网络拓扑发生变化时 ，需要管理员手工更新配置。同时静态路由只适合简单小 型的网络，当网络结构复杂路由条目繁多的时候，静态路 由无法胜任。
• 动态路由通过网络中运行的路由协议收集网络信息。当网 络拓扑发生变化时，路由器会更新路由信息，不必管理员 手工去更新。
路由协议
路由协议是路由器之间交互信息的一种语言。路由器之间通 过路由协议共享网络状态和网络可达性的一些信息。 相互通信的双方必须使用同一种语言才能交互路由信息。 路由协议定义了一套路由器之间通信时使用的规则。路由器 维护路由表、提供最佳转发路径。
• 在不同的路由域相互引入路由时丢失了可以防止环路的信 息 • 配置错误
静态路由
静态路由是由管理员手工配置而成的。 静态路由的不足：当一个网络发生故障后，静态路由不会自 动发生改变，必须由管理员手工的去改变配置。 静态路由适合于网络拓扑结构比较简单的网络。
静态路由的配置
静态路由的配置命令为：
[Quidway]ip route-static <ip_address> [<mask> | <masklen>] <interface_name> | <gateway_address> [preference <preference_value>] [reject | blackhole]
距离矢量路由协议
距离矢量路由协议基于贝尔曼-福特算法(Bellman-ford)，使 用D-V算法的路由器通常以一定的时间间隔向相邻的路由器 发送他们完整的路由表。接收到路由表的邻居路由器将收到 的路由表和自己的路由表进行比较，新的路由或到已知网络 但开销更小的路由都被加入到路由表中。相邻路由器然后继 续向外广播它自己的路由表（包括更新后的路由）。 距离矢量路由协议以矢量（Distance,Direction)方式通过路 由信息，其中Distance使用Metric表示，方向使用下一跳来 表示。
路由环路(Routing LOOP)
“路由环路”是指某个报文从一台路由器发出，经过几次转 发之后又回到初始的路由器。当产生路由环路时，报文会在 几个路由器之间循环转发，直至TTL=0时才被丢弃，极大地 浪费了网络资源，因此应该尽量避免“路由环路”的产生。 路由环路产生的原因： • 路由收敛过程中产生的临时环路 • 路由算法的缺陷
动态路由协议
动态计算路由，适应网络变化，找出本地路由器到网络中其 他网段的路由。 动态路由协议不仅完成确定路径，而且当到达目的地最佳路 径不可用时，可以确定另一个最好路径。而当网络拓扑发生 变化时，这一点变得尤为重要，这也是动态路由协议优于静 态路由的地方。
动态路由协议
RIP: Routing Information Protocol，路由信息协议 OSPF: Open Shortest Path First，开放式最短路径优先 IS-IS: Intermediate System to Intermediate System，中间系统到 中间系统 BGP: Border Gateway Protocol，边界网关协议 目前常见的动态路由协议就是以上四种，RIP路由协议配置 简单，收敛速度慢，常用语中小型网络；OSPF协议由IETF 开发，协议原理本身比较复杂，使用非常广泛；ISIS设计思 想简单，扩展性好，目前在大型SP的网络中被广泛配置； BGP用于AS之间交换路由信息。
Routing Table Routing Table 目标网络 11.1.0.0 11.2.0.0 11.3.0.0 11.4.0.0 接口 E0 S0 S0 S0 跳数 0 0 1 4 目标网络 11.2.0.0 11.3.0.0 11.4.0.0 11.1.0.0 Routing Table 目标网络 11.3.0.0 11.4.0.0 11.2.0.0 11.1.0.0 接口 S0 S0 S0 S0 跳数 0 2 1 2 接口 S0 S1 S1 S0 跳数 0 0 3 1
下一跳 --10.1.2.1 10.1.3.2
跳数 0 0 1 1
目标网络 10.1.3.0 10.1.4.0 10.1.2.0
下一跳 --10.1.3.1
跳数 0 0 1
t1
10.1.3.0
每个路由器直接向其相连的其他路由器周期性发送自己 的路由表
周期性更新
目标网络 10.1.1.0 10.1.2.0
下一跳 --10.1.2.2
跳数 0 0 1
目标网络 10.1.2.0 10.1.3.0 10.1.1.0 10.1.4.0
下一跳 --10.1.2.1 10.1.3.2
跳数 0 0 1 1
目标网络 10.1.3.0 10.1.4.0 10.1.2.0 10.1.1.0
下一跳 --10.1.3.1 10.1.3.1
路由协议分类——作用范围
自治系统（AS）是被统一管理的一组网络。 每个自治系统都有唯一的自治系统编号，这个编号是由IANA分配的。通 过不同的编号来区分不同的自治系统。自治系统的编号范围是从1到 65535，其中1到64511是注册的因特网编号，64512到65535是私有网 络编号。
根据作用的范围，路由协议可分为： 1、IGP (Interior Gateway Protocol) 内部网关协议 用于自治系统内部交换路由信息的路由协议，包括： RIP、OSPF、ISIS、IGRP、EIGRP等 2、EGP (Exterior Gateway Protocol) 外部网关协议 用于自治系统之间交换路由选择信息的路由协议，包 括BGP等。