第四章 路由协议

（3）自治系统（AS） 因特网规模非常大，若让所有路由器知道到达所 有网络的路径，则其路由表非常大，处理起来太 花费时间。因此，因特网将整个互联网划分为许 多较小的自治系统。 自治系统（AS）是在单一的技术管理下的一组路 由器，而这些路由器使用一种 AS 内部的路由选 择协议和共同的度量以确定分组在该 AS 内的路 由，同时还使用一种 AS 之间的路由选择协议用 以确定分组在 AS之间的路由。一个ISP就是一 个自治系统。
最佳路径 要确定路由器的最佳路径，就需要对指向相同目 的网络的多条路径进行评估，从中选出到达该网 络的最优或“最短”路径。当存在到达相同网络 的多条路径时，每条路径会使用路由器上的不同 送出接口来到达该网络。路由协议根据其用来确 定网络距离的值或度量来选择最佳路径。一些路 由协议（如 RIP）使用跳数（即路由器与目的网 络之间所要经过的路由器个数）作为度量。其它 路由协议（如 OSPF）通过检查链路的带宽来决 定最短路径，它们会采用路由器与目的网络之间 带宽最高的链路。
在以下情况中应使用静态路由： 网络中仅包含几台路由器。在这种情况下，使用动态路由 协议并没有任何实际好处。相反，动态路由可能会增加额 外的管理负担。 网络仅通过单个 ISP 接入 Internet。因为该 ISP 就是 唯一的 Internet 出口点，所以不需要在此链路间使用动 态路由协议。 以集中星型拓扑结构配置的大型网络。集中星型拓扑结构 由一个中央位置（中心点）和多个分支位置（分散点）组 成，其中每个分散点仅有一条到中心点的连接。因为每个 分支仅有一条路径通过中央位置到达目的地，所以不需要 使用动态路由。
Packet
路由表
目的网段
转发
192.168.1.0
192.168.2.0 172.16.1.0
从F1口发出
从F2口发出 交给B
路由器常用计量标准(Metric)
跳数（hop）——数据包到达目的地所必须经过的路由器数目 带宽（bandwidth）——链路传输数据流容量的能力 延时（delay）——从源节点发送一个数据包到目的节点所需时间 负载（load）——网络资源（如路由器、链路等）的繁忙程度 可靠性（reliability）——指每一链路的可靠性（通常用误码率来 描述） 滴答数（tick）——在数据链路上用IBM PC时钟表示的延时（1 tick=1/18s，约55ms） 开销（cost）——基于带宽、费用或其他因素的任意值，通常由网 络管理员指定
路由表的产生方式----直连路由
1.1Hale Waihona Puke Baidu2.0
1.1.1.0
1.1.3.0
路由器会自动生成本路由器激活端口所在网段的路由条目
路由表的产生方式----静态路由
在简单拓扑结构的网络里，网络管理员手动输入路由条目。
路由表产生的方式----动态路由
动态路由协议学习到的路由 在大型网络环境下，依靠路由协议比如OSPF、 RIP路由协议学习
show ip route 命令
如下图所示，使用 show ip route 命令可以显示路由表。此时还没 有配置任何静态路由，也没有启用任何动态路由协议。因此，R1 的 路由表仅显示与该路由器直连的网络。对于路由表中列出的每个网络， 您均可看到以下信息： C － 此列中的信息指示路由信息的来源是直连网络、动态路由还是 动态路由协议。C 表示直连网络。 192.168.1.0/24 － 这是直连网络或远程网络的网络地址和子网掩 码。在本例中，路由表的两个条目 192.168.1.0/24 和 192.168.2.0/24 都是直连网络。 FastEthernet 0/0 － 路由条目末尾的信息，表示送出接口和（或） 下一跳路由器的 IP 地址。在本例中，FastEthernet0/0 和 Serial0/0/0 都是用于到达这些网络的送出接口。
第4章 路由器协议
本章目标
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了解不同类型的路由协议 掌握静态路由的基本概念和配置 理解距离矢量路由协议和链路状态路由协议 掌握RIP路由协议的基本概念和配置 掌握OSPF路由协议的基本概念和配置 掌握EIGRP路由协议的基本概念和配置
一、路由
（1）路由器的主要功能 第一，网络互连 第二，分组交换和路由选择 第三、网络管理 （2）路由选择协议 路由选择协议是一种网络层协议，它通过提供一 种共享路由选择信息的机制，允许路由器与其他 路由器通信以更新和维护自己的路由表，并确定 最佳的路由选择路径。 路由选择协议的分为两类：静态路由和动态路由。
配置路由器的接口并使用 no shutdown 命令将其激活后，该 接口能收到来自其它设备（路由器、交换机、集线器等）的载 波信号，其状态才能视为“up”（开启）。一旦接口为“up” （开启）状态，该接口所在的网络就会作为直连网络而加入路 由表。 在路由器上配置静态或动态路由之前，路由器只知道与自己直 连的网络。这些网络是在配置静态或动态路由之前唯一显示在 路由表中的网络。直连网络对于路由决定起着重要作用。如果 路由器没有直连网络，也就不会有静态和动态路由的存在。如 果路由器接口未启用 IP 地址和子网掩码，路由器就不能从该 接口将数据包发送出去，正如在以太网接口未配置 IP 地址和 子网掩码的情况下，PC 也不能将 IP 数据包从该接口发送出 去。
将连接的网络添加到路由表 当路由器接口配置有 IP 地址和子网掩码时，此接口即成为该网络上 的主机。例如，当R1 的 FastEthernet 0/0 接口配置有 IP 地址 192.168.1.1 和子网掩码 255.255.255.0 时，FastEthernet 0/0 接口即成为 192.168.1.0/24 网络的一员。连接到同一 LAN 的主机（如 PC1）也配置有属于 192.168.1.0/24 网络的 IP 地址。 当 PC 配置了主机 IP 地址和子网掩码后，该 PC 使用子网掩码来确 定其当前所属的网络。这一过程是由操作系统通过将 IP 地址和子网 掩码执行 AND 运算实现的。对于配置了接口的路由器，也是使用相 同的逻辑运算来达到这一目的。 PC 通常配置单一的主机 IP 地址，因为它只有一个网络接口（一般 是以太网网卡）。路由器则有多个接口，每个接口必须是不同网络的 一员。例如：R1 属于两个不同的网络：192.168.1.0/24 和 192.168.2.0/24。路由器 R2 也属于两个不同网络： 192.168.2.0/24 和 192.168.3.0/24。
路由器工作在第 1、第 2 和第 3 层 路由器在第 3 层做出主要转发决定，但它也参与第 1 和第 2 层的过程。路由器检查完数据包的 IP 地址，并通过查询 路由表做出转发决定后，它可以将该数据包从相应接口朝 着其目的地转发出去。路由器会将第 3 层 IP 数据包封装 到对应送出接口的第 2 层数据链路帧的数据部分。帧的类 型可以是以太网、HDLC 或其它第 2 层封装 － 即对应特 定接口上所使用的封装类型。第 2 层帧会编码成第 1 层物 理信号，这些信号用于表示物理链路上传输的位。 下图所示请注意，PC1 工作在所有七个层次，它会封装数 据，并把帧作为编码后的比特流发送到默认网关 R1。
路由算法
搜索路由表，寻找能与目的IP地址完全匹配的表 目，如果找到，则把报文发送给下一站路由器或 者直接相连的接口。 搜索路由表，寻找能与目的网络号相匹配的表目， 如果找到，则把报文发送给下一站路由器或者直 接相连的接口。 搜索路由表，寻找默认的表目，如果找到，则把 报文发送到下站路由器。
路由器确定最佳路径 路由器主要负责将数据包传送到本地和远程目的网 络，其方法是： 确定发送数据包的最佳路径 将数据包转发到目的地 路由器使用路由表来确定转发数据包的最佳路径。 当路由器收到数据包时，它会检查其目的 IP 地址， 并在路由表中搜索最匹配的网络地址。路由表还包 含用于转发数据包的接口。一旦找到匹配条目，路 由器就会将 IP 数据包封装到传出接口或送出接口的 数据链路帧中。
直连网络就是直连到路由器某一接口的网络。当路由器接 口配置有 IP 地址和子网掩码时，此接口即成为该相连网 络的主机。接口的网络地址和子网掩码以及接口类型和编 号都将直接输入路由表，用于表示直连网络。路由器若要 将数据包转发到某一主机（如 Web 服务器），则该主机 所在的网络应该是路由器的直连网络。 远程网络就是间接连接到路由器的网络。换言之，远程网 络就是必须通过将数据包发送到其它路由器才能到达的网 络。要将远程网络添加到路由表中，可以使用动态路由协 议，也可以通过配置静态路由来实现。动态路由是路由器 通过动态路由协议自动获知的远程网络路由。静态路由是 网络管理员手动配置的网络路由。
路由器工作图
在此通信过程中，数据包 的协议地址始终不变，而 物理地址在不同子网中有 不同的值。
路由器转发数据过程
1、路由器从接口收到数据包，
读取数据包里的目的IP地 址 2、根据目的IP地址信息查找 路由表进行匹配 3、匹配成功后，按照路由表 中转发信息进行转发 4、匹配失败，将数据包丢弃， 并向源发送方反回错误信息 报文
路由表原理 引入路由表三大原理的目的是帮助你理解、配置 和排查路由问题。这些原理来自于 Alex Zinin 的著作 Cisco IP Routing（Cisco IP 路由）。 1. 每台路由器根据其自身路由表中的信息独立作出 决策。 2. 一台路由器的路由表中包含某些信息并不表示其 它路由器也包含相同的信息。 3. 有关两个网络之间路径的路由信息并不能提供反 向路径（即返回路径）的路由信息。
以下比喻可能会有助于理解直连路由、静态路由 和动态路由： 直连路由 － 要拜访你的邻居，只需沿着你居住的街道向 前走。这一过程与直连路由类似，因为通过“相连的接口” （街道）即可直接到达“目的地”。 静态路由 － 对于指定的路线，火车每次都沿用相同的轨 道行进。这一过程与静态路由类似，因为到达目的地的路 径总是相同的。 动态路由 － 驾车时，您可以根据交通、天气或其它状况 “动态地”选择不同路线。这一过程与动态路由类似，因 为在到达目的地的过程中，您可以在许多不同点选择新的 路线。
路由
连接不同的网络 网间寻址： 路由是发现、比较、选择通过网络到达目的IP 地址的过程 路由是为IP数据包选择一条通往目的地的路径。 路由表的概念 目的IP标志。 下一跳路地址；是路由器还是直接相连的接口。 为数据报的传输指定一个网络由器的IP地址。 标志：网络地址还是主机接口。
R1 在相应接口接收编码后的比特流。比特流经过解码后上传 到第 2 层，在此由 R1 将帧解封。路由器会检查数据链路帧 的目的地址，确定其是否与接收接口（包括广播地址或组播地 址）匹配。如果与帧的数据部分匹配，则 IP 数据包将上传到 第 3 层，在此由 R1 做出路由决定。然后 R1 将数据包重新 封装到新的第 2 层数据链路帧中，并将它作为编码后的比特 流从出站端口转发出去。 R2 收到比特流，然后重复上一过程。R2 帧解封，再将帧的 数据部分（IP 数据包）传递给第 3 层，在此 R2 做出路由决 定。然后 R2 将数据包重新封装到新的第 2 层数据链路帧中， 并将它作为编码后的比特流从出站端口转发出去。 路由器 R3 再次重复这一过程，它将封装到数据链路帧中且编 码成比特流的 IP 数据包转发到 PC2。 从源到目的地这一路径中，每个路由器都执行相同的过程，包 括解封、搜索路由表、再次封装。此过程对于理解路由器如何 参与网络非常重要。
二、静态路由
静态路由
通过配置静态路由或启用动态路由协议，可以将远程网络 添加至路由表。当 IOS 获知远程网络及用于到达远程网 络的接口时，只要送出接口为启用状态，它便会将该路由 添加到路由表中。 静态路由包括远程网络的网络地址和子网掩码，以及下一 跳路由器或送出接口的 IP 地址。静态路由在路由表中以 代码 S 表示。