07     IP路由

7.1   路由介绍

路由器的操作

1           包交换（Packet Switching）

2           路径选择（Path Selection）

路由器根据路由表（Routing Table）来转发数据。

路由表中包含直连（Directly Connected）的网络条目（entry），还能够学习非直连的网络条目。

路由表的条目是由网络地址与出口的对应。

路由表中直连的网络条目由接口配置IP地址并且工作正常时自动产生。

Router#show ip route            （查看路由表）

查看路由器的ARP缓存表:3640C#show ip arp

路由表中非直连网络条目需要通过管理员手工配置（静态路由）或者路由器通过路由协议学习（动态路由）到。

7.2   静态路由（Static Route）

7.2.1          静态路由

1   占用开销较少；适合于小型网络环境。

2     静态路由的配置

       Router(config)#ip route [目标网络号] [子网掩码] [下一跳路由器接口的IP地址 | 本地路由器出口的接口号]

3           检查配置

Router#ping [目标IP地址]

Router#traceroute [目标IP地址]

Router#show ip route     （S）

7.2.2          静态默认路由（Static Default Route）

Router(config)#ip route 0.0.0.0 0.0.0.0 [下一跳路由器接口的IP地址 | 本地路由器出口的接口号]

Router#ping [目标IP地址]

Router#traceroute [目标IP地址]

Router#show ip route     （S*）

Stub network(末节网络):可以只使用一个静态默认路由

7.3   动态路由

7.3.1          路由协议（Routing Protocol）

1           什么是路由协议：路由协议是被用于路由器之间去决定路径和维护路由表的。一旦路径被决定，路由器能够去路由可被路由协议。

2           路由协议（Routing Protocol）包括：RIP、EIGRP、OSPF、IS-IS、BGP

可被路由协议（Routed Protocol）：第三层协议，如IP、IPX、APPLETALK等

7.3.2          管理距离（Administrative Distance，AD）

1           AD是用于衡量来自于相邻路由器上路由可信度的值。

2           路由条目的AD值越低越优先放入路由表中。0-255。

3           常见路由协议产生的路由的AD值：
直连网络：0；

静态路由：1

RIP：120

EIGRP：90

OSPF：110

EIGRP的汇总路由：5

7.3.3          路由协议的类型

1           按自治系统（Autonomous System，AS）可分为：

自治系统：

1）    应用在同一自治系统的路由协议称为IGP（Internal Gateway Protocol，内部网关协议）。

如：RIP、EIGRP、OSPF、IS-IS。

2）    应用在不同的自治系统的路由协议称为EGP（External Gateway Protocol，外部网关协议）

如：BGP（边界网关协议）

2           IGP按算法可分为：

1）  距离矢量路由协议（Distance Vector Routing Protocol，DV）

路由器通过周期性的将自己的整张路由表发送给邻居路由器，并进行矢量的叠加。

距离矢量路由协议包括：RIPv1、RIPv2、RIPng、IGRP

2）  链路状态路由协议（Link-State Routing Protocol，LS）

链路状态路由协议发送LSA（Link-State Advertisement，链路状态通告）给邻居（Neighbors）；邻居收到LSA之后建立一个拓扑数据库（Topological Database）也被为链路状态数据库（Link-State Database，LSDB）；再通过SPF算法（Short Path First Algorithm）去计算一棵以自己为根（Root）到其他目标网络路径的SPF树；然后将到目标网络路径成本最低的路径放入路由表中建立路由表。

       链路状态路由协议包括：OSPF、IS-IS

3）  平衡混合型路由协议（Balanced Hybrid Routing Protocol）

具备距离矢量路由协议和链路状态路由协议的综合特征，收敛的速度很快。Cisco也称为高级的距离矢量路由协议。

       包括：EIGRP

3           IGP按路由更新中是否包含子网掩码可分为：

1）    有类路由协议（Classful Routing）：在路由更新中不包含子网掩码。支持子网掩码长度要一致。包括：RIPv1。

2）    无类路由协议（Classless Routing）：在路由更新中包含子网掩码。支持VLSM。包括：RIPv2、EIGRP、OSPF、ISIS、BGP。

7.4   距离矢量路由协议

1           距离矢量路由协议的路由选择

2           信息的来源及路由发现

3           选择最佳路由

RIP：采用跳数（Hop Count）作为度量值（Metric）

4           维护路由信息

5           路由条目的不一致

6           路由循环/回环/环回（Routing Loops）：路由条目不一致导致Routing Loops

解决路由循环的方案：

1）  定义最大跳数（Defining a Maximum）：16跳时认为不可达。

2）  水平分割（Split Horizon）：从某接口收到的路由将不再从该接口再发送出去。

3）  路由中毒/抑制（Routing Poisoning）：当路由器监测到到达某个网络连接断开时，会给该路由分配一个无穷大的度量值

4）  毒性逆转（Poisoning Reverse）：路由器向其相邻路由器通告毒化信息时，其相邻路由器会违反水平分割规则，将中毒信息送回始发站，称为毒化逆转。

5）  触发更新（Triggered Updates）

6）  抑制计时器（Holddown Timer）

7.5   RIP

7.5.1          RIP概述

RIP（Routing Information Protocol，路由信息协议）是开放标准的距离矢量路由协议。

采用的是bellman ford（贝尔曼.福特）算法。

7.5.2          RIP配置

Router(config)#router rip             （启用RIP路由协议）

Router(config-router)#network [网络号]     （网络号所定义的接口都将发送和接收RIP信息；网络号所定义的网络地址将参与到RIP进程中）

在Cisco IOS中，默认打开的RIPv1的版本。

可选配置：将接口设置为被动接口，接口将不再发送和接收任何RIP信息，但接口的网络地址仍然可以被路由从其他接口发给邻居。

-Router)#passive-interface [接口号]

7.5.3          检查RIP的配置

1     #show ip protocolos       （查看当前正在运行的所有动态路由协议的运行情况）

2     #show ip route （R）  

3     #debug ip rip                （时事查看RIP的运行过程）    #no debug ip rip     #undebug all

1）RIPv1将采用广播（255.255.255.255）更新路由信息；

2）发送和接收的路由更新中不带子网掩码。

7.6   RIPv2

7.6.1       RIPv1和RIPv2的比较

1.RIPv2通过在路由更新中包括子网掩码来支持VLSM;

2.RIPv2使用组播地址224.0.0.9进行路由更新;

3.RIPv2在交换路由信息之前,邻居是需要被认证的;

4.RIPv2支持手工汇总

7.6.2       RIPv2的配置

Router(config)#router rip             （启用RIP路由协议）

Router(config-router)#version 2    （启用RIP的V2版本）

Router(config-router)#network [网络号]     （网络号所定义的接口都将发送和接收RIP信息；网络号所定义的网络地址将参与到RIP进程中）

#clear ip route *     （立刻刷新路由表）

7.6.3          路由汇总（Route Summarization）

RIPv2默认是开启自动路由汇总的，默认将按类在网络边界进行汇总。

优点：路由条目更少，路由效率更高。

缺点：路由匹配不精确。

关闭自动汇总：

Router(config)#router rip

Router(config-router)#no auto-summary

优点：可以学习到更加明细的路由，路由匹配更精确；

缺点：路由条目更多，路由效率低。

 

关闭自动汇总，开启手工汇总。

手工汇总的方法：将多个地址的连续相同地址位作为汇总地址的网络地址位；将不连续相同的地址位作为汇总地址的主机地址位。

172.16.0.0/24

172.16.1.0/24

172.16.2.0/24

172.16.3.0/24

 

172.16.0.0/24        10101100.00010000.00000000.00000000

172.16.1.0/24        10101100.00010000.00000001.00000000

172.16.2.0/24        10101100.00010000.00000010.00000000

172.16.3.0/24        10101100.00010000.00000011.00000000

172.16.0.0/22=172.16.0.0     255.255.252.0

 

在RIPv2中开启手工汇总：

Router（config-if）#ip summary-address rip [汇总地址] [子网掩码]

7.6.4          RIPv2的认证（Authentication）

1）使用一个名称定义口令链（key chain）：
Router(config)#key chain [口令链名称]

2）在口令链中定义一个或多个口令：
Router(config-keychain)#key [口令ID]
Router(config-keychain-key)#key-string [口令]

3）在一个接口打开认证并指定使用的口令链：
Router(config)#interface [接口]
Router(config-if)#ip rip authentication key-chain [口令链名称]

4）在接口指定使用 MD5认证
Router(config-if)#ip rip authentication mode md5

7.6.5       RIP的默认路由

1     先创建一个静态默认路由到ISP；

2     将连接ISP的网络通过RIP通告到其他路由器。

3     Router（config）#ip default-network [连接到ISP的主类网络地址]

       Router#show ip route (R*)

4     刷新路由表

附：

R3(config-router)#default-information originate 

R3(config-router)#redistribute static