运维人员课程体系数据专业8.ppt
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1、第8章 IP网络路由 (讲师用PPT),中国网通(集团)有限公司 2006年12月22日,中国网通运维人员岗位培训丛书数据专业,内部资料 注意保密,目标,了解路由选择的基础知识,了解分级路由,可变长子网掩码和路由过滤的原理 掌握路由重发布和策略路由的原理,掌握静态路由和动态路由的基础知识 了解路由表,掌握路由聚合的原理。 掌握RIP路由协议的基本原理 熟悉RIP路由选择的过程 了解RIP路由协议的各种特性 掌握OSPF的基本概念和基本原理 了解OSPF的特点,掌握在单区域和多区域中OSPF的工作过程,目标,熟悉ISIS路由协议的基本原理 熟悉ISIS路由协议的各项基本概念 掌握BGP协议原理和
2、特点 了解域间选路原理 熟悉BGP协议主要属性及其应用 掌握BGP选路决策过程以及路由聚合 了解BGP对域内路由选择控制 熟悉大规模自治系统的设计和优化,8.1,8.2,IP网络路由协议基础,RIP协议原理,3,8.3,OSPF协议原理,IS-IS协议原理,8.4,目录,8.5,BGP路由协议基础,8.1.1路由选择基础知识 路由选择的定义: 路由选择(routing)是将数据包从一个地方转发到另一个地方的 一个中继过程。 路由选择的前提 : n 路由器必须确定它是否已激活了对该协议组的支持; 路由器必须知道目的地网络; 路由器必须知道哪个外出接口是到达目的地的最佳路径。 路由选择信息 : 了
3、解该路由所用的机制;逻辑目的地;管理距离;度量值;下一跳地址; 路由信息的新旧程度;与要去往目的地网络相关联的接口,8.1 IP网络路由协议基础,8.1 IP网络路由协议基础,管理距离: 是指IP路由选择协议的选择方法。小的管理距离值要比大的好 . 路由选择度量值: 路由器用度量值这个参数来通告它到一个网络的路径成本 . 相邻关系: 在路由器启动之后,它立刻试图与其相邻路由设备建立路由关系,并 且开始进行通信并学习网络拓扑结构。,8.1 IP网络路由协议基础,8.1.2 IP寻址方案 在TCP/IP网络中,网络层的主要功能是将数据分组从源地址路由到目的地址。 路由(即确定该使用哪一条路径)和转
4、发(即当分组到达的时候所采取的动作)的不同。 路由算法可以分成两大类:非自适应的和自适应的。,8.1 IP网络路由协议基础,分级路由 随着网络的增大,路由表不断增长,为节省路由器的性能资源,路由 选择过程必须分级进行。 可变长子网掩码 对IP地址更为有效的使用 应用路由归纳的能力更强 路由过滤 路由过滤可以使网络管理员对路由通告施加严格的控制。,8.1 IP网络路由协议基础,路由重发布,8.1 IP网络路由协议基础,广播路由 同时给所有的目标发送一个分组,这称为广播,五种方法实现广播路由。 组播路由 给一个组发送消息称为组播(multicasting),它的路由算法称为组播路 由(multic
5、ast routing)。为了实现组播路由,每个路由器计算一棵生成 树,该生成树覆盖所有其他的路由器。,8.1 IP网络路由协议基础,8.1.3策略路由 策略路由即根据网络管理者制定的标准来进行报文的转发,而不是路由表。基于策略的路由有: 基于源IP地址的策略路由; 基于数据包大小的策略路由; 基于应用的策略路由; 通过缺省路由平衡负载,8.1 IP网络路由协议基础,8.1.4路由选择协议 典型的路由选择协议有两种,即:静态路由和动态路由。 实现动态路由选择策略有3种广义上的动态路由选择协议,即 距离矢量路由选择协议; 链路状态路由选择协议; 混合路由选择协议。,8.1 IP网络路由协议基础,
6、静态路由选择策略 最简单的路由选择策略是由系统自己配置和手工配置就可以实现的静 态路由。 静态路由的优点与缺点。 距离矢量路由选择协议 这种算法周期地发送它们的路由选择表给直接连接的路由器。每一个 接受者都增加表中的距离矢量,并向它自己的邻居直接转发。,8.1 IP网络路由协议基础,链路状态路由选择协议 采用这种协议的路由器都要维护一个复杂的网络拓扑数据库,这个数 据库可以反映整个网络的拓扑结构。链路状态(Link State)是指一个路 由器与哪些网络或路由器相邻,以及到这些网络或路由器的度量 。 混合路由选择协议 混合路由选择协议使用距离矢量度量,但比传统的距离矢量协议更强 调精确的度量。
7、它们比距离矢量协议汇聚得要快,而且可以减少路由 更新的开销。,8.1 IP网络路由协议基础,几种路由选择协议的比较,8.1 IP网络路由协议基础,8.1.5路由表分析 在路由器中保存着各种传输路径的相关数据路由表(Routing Table),供路由选择时使用。 路由表可以是由系统管理员固定设置好的,也可以由系统动态修改,可以由路由器自动调整,也可以由主机控制。 路由选择进程必须保持到各目的地网络的一条无环路路径。,8.1 IP网络路由协议基础,8.1.6 路由的聚合 路由聚合(route aggregation)可以减少路由器必须保存的路由条目数量,8.1 IP网络路由协议基础,路由聚合(r
8、oute aggregation)可以减少路由器必须保存的路由条目数量,因为它是在一个聚合地址中代表系列网络号的一种方法 在采用VLSM设计的网络中聚合地址 在地址不连续的网络中聚合路由,8.1,8.2,IP网络路由协议基础,RIP协议原理,3,8.3,OSPF协议原理,IS-IS协议原理,8.4,目录,8.5,BGP路由协议基础,8.2.1 RIP概述: RIP(Routing Information Protocols,路由信息协议)是使用最早最广泛的距离矢量路由协议,它使用metric来衡量到达目标地址的路由距离。 RIP协议的处理是通过UDP520端口来操作的。 RIP定义了两种消息类
9、型:请求消息(Request Message)和响应消息(Response Message)。 RIP使用的计时器:更新计时器、限时计时器、刷新计时器 RIP使用带毒性逆转(Poison Reverse)的水平分隔(Split Horizon)和触发更新(Triggered Updates)。,8.2RIP协议原理,8.2.2 RIP消息格式:,RIP消息格式(消息分组)如上图所示。,8.2RIP协议原理,RIPv1和RIPv2的兼容性: RFC1723定义了RIPv2与RIPv1之间4种兼容性交换设置,使得它们之间可以共同工作。这些设置如下: RIPv1只传送RIPv1消息; RIPv1兼容
10、性:RIPv2将以广播而非组播的形式来传送它的消息,以便RIPv1能接收到; RIPv2:RIPv2通过组播地址224.0.0.9来传送消息; None:不发送更新信息。,8.2.3 RIPv1和RIPv2的比较:,RIPv2的新特性: RIPv2节点间所传送信息的认证 子网掩码 下一跳地址 组播RIPv2消息,8.2RIP协议原理,RIP的局限性: 缺乏可替代的路由,8.2RIP协议原理,RIP的局限性: 计数到无穷大,8.2RIP协议原理,RIP的局限性: 15条上限,8.2RIP协议原理,静态距离矢量度量值: RIPv2仍然无法适应那些需要根据延迟、负荷和其他动态网络性能度量值来实时选择
11、路由的网络环境。,8.2RIP协议原理,8.2.4 RIP路由选择,有类别路由选择:有类别路由选择协议的一个基本特征,是在通告目的地址时不能随之一起通告它的地址掩码。因此,有类别路由选择协议首先必须匹配一个与该目的地址对应于A类、B类或C类的主网络号。,无类别路由选择:当路由器执行无类别路由查找时,它不会注意目的地址的类别,替代的方式是,它在目的地址和所有已知的路由之间执行一位一位(bit-by-bit)的最佳匹配。当和缺省路由一起工作时,这个性能变得非常有用。,8.2RIP协议原理,RIPv2的路由表更新学习过程:,如上图所示,路由器A将与之直连的网络添加进路由表中。当RIPv2启用后,它使
12、用224.0.0.9作为目的地址将直连网络组播到其他路由器。路由器A使用“test”作为它的认证密码。与路由器A直连的网络的度量值(Metric)为0。,8.2RIP协议原理,RIPv2的路由表更新学习过程:,当路由器B收到来自路由器A的路由信息时,路由器B就会对自己的路由表进行更新,如上图所示。当下一个路由更新时间到来时,路由器B将路由更新从所有直连的接口传播出去。注意,在路由表中10.10.1.0网络的度量值为1,这就是路由器A和路由器B之间链路的度量值。路由每经过一跳,RIPv2会将度量值加1。,8.2RIP协议原理,RIPv2的路由表更新学习过程:,当路由器C接收到来自路由器B的路由信
13、息时,路由器C将对自己的路由表进行更新,如上图所示。在下一个路由更新时间到来时,路由器C将路由更新从所有直连的接口传播出去。在路由表中,10.10.1.10网络的度量值变为2,标识路由器A和路由器C之间的总跳数为2。,8.2RIP协议原理,RIPv2的路由表更新学习过程:,当路由器B接收到来自路由器C的路由信息时,路由器B将对自己的路由表进行更新,如上图所示。在下一个路由更新时间到来时,路由器B将路由更新从所有直连的接口传播出去。在路由表中,10.10.5.0网络的度量值变为1,表示路由器B和路由器C之间的跳数为1。,8.2RIP协议原理,RIPv2的路由表更新学习过程:,当路由器A接收到来自
14、路由器B的路由信息,路由器A将对自己的路由表进行更新,上图所示。在下一个路由更新时间到来时,路由器A将路由更新从所有的直连接口传播出去。在路由表中,10.10.5.0网络的度量值变为2,表示路由器A和路由器C之间的跳数为2。 现在所有的路由器都已经学习到整个网络的路由并且达到收敛状态。,8.2RIP协议原理,8.2.5 配置RIP,RIPv2的基本配置 启动RIPv2的命令: Router(config)#router rip Router(config-router)#version 2 Router(config-router)#network network-number 与RIPv1的
15、兼容性,R2(config)#interface fastethernet0/0 R2(config-if)#ip address 192.168.50.129 255.255.255.192 R2(config-if)#ip rip send version 1 R2(config-if)#ip rip receive version 1 R2(config)#interface fastethernet0/1 R2(config-if)#ip address 172.25.150.193 255.255.255.240 R2(config-if)#ip rip send version 1
16、 2 R2(config)#interface fastethernet0/2 R2(config-if)#ip address 172.25.150.225 255.255.255.240 R2(config)#router rip R2(config-router)#version 2 R2(config-router)#network 172.25.0.0 R2(config-router)#network 192.168.50.0,8.2RIP协议原理,不连续子网与无类别路由选择 Router(config)#router rip Router(config-router)#versi
17、on 2 Router(config-router)#no auto-summary 配置认证 在下面的配置中,配置一个名为testlab的密钥链。密钥1是链上唯一的密钥,他的加密字为test。在fastethernet0/0上应用这个密钥以验证来自邻居的RIPv2路由的更新,密钥采用MD5加密认证方式。 Router(config)#key chain testlab Router(config-keychain)#key 1 Router(config-keychain-key)#key-string test Router(config-keychain-key)#interface f
18、astethernet 0/0 Router(config-if)#ip rip authentication key-chain testlab Router(config-if)#ip rip authentication mode md5,8.1,8.2,IP网络路由协议基础,RIP协议原理,3,8.3,OSPF协议原理,IS-IS协议原理,8.4,目录,8.5,BGP路由协议基础,8.3 OSPF协议原理,8.3.1 OSPF概述 OSPF即开放最短路径优先协议(Open Shortest Path First )。 距离矢量路由选择协议收敛速度慢和跳数限制等的局限性变得更加明显,于是
19、出现了链路状态路由选择协议,以扩展网络规模。 所谓链路就是在网络中两个路由器间的连接,链路状态包括诸如其传输速度和延迟等级等一些属性。,8.3 OSPF协议原理,OSPF由两个互相关联的主要部分组成:“呼叫”协议(Hello Protocol)和“可靠扩散”(Reliable Flooding)机制。 OSPF就是一个SPF类路由选择协议的开放版本,所谓的SPF是指E.W. Dijkstra提出的用来计算在一个图中从一个源节点到所有其他节点的最短路径的算法,即Dijkstra算法。 每一个路由器将会对区域中的网络拓扑结构有一个完整的观察,以自己为根生成一个树,并且有着到达任一个目的网络或主机的
20、完整路径。 Dijkstra算法是典型最短路径算法,用于计算一个节点到其他所有节点的最短路径。,8.3 OSPF协议原理,8.3.2 OSPF的特点 OSPF可以对每个IP服务类型(最小时延、最大吞吐量等等)计算各自的路由集。 给每个接口指派一个无维数的费用。 当对同一个目的地址存在着多个相同费用的路由时,OSPF在这些路由上平均分配流量,我们称之为负载均衡。 OSPF支持子网。 路由器之间的点对点链路不需要每端都有一个IP地址。 对OSPF可以采用简单鉴别机制和MD5(MessageDigest 5)鉴别机制。 OSPF采用组播而不是广播形式,以减少不参与OSPF的系统负载。,8.3 OSP
21、F协议原理,8.3.3 OSPF路由协议包 OSPF报文头结构 呼叫报文 数据库描述报文 链路状态请求报文 链路状态更新报文 链路状态确认报文,8.3 OSPF协议原理,8.3.4 OSPF工作原理 基本概念 : 路由器标识符(RouterID) 接口 (Interface) 相邻路由器 (Neighboring routers) 指定路由器 (DR) 备用指定路由器 (BDR) 区域边界路由器 (ABR) 自治系统边界路由器 (ASBR) 邻接 (Adjacency) 广播网络(Broadcast network),8.3 OSPF协议原理,非广播网络(Nonbroadcast Networ
22、k) 扩散(Flooding) 链路状态宣告 (LSA) 外部路由(External routes) 区域内路由(Intra area routing) 区域间路由(Interarea routing) 路由概要(Route summarization) 标准区域(Standard Area) 主干区域(Back Bone) 末节区域(stub area) 完全末节区域(Totally Stubby) 次末节区域 (not-so-stubby area),8.3 OSPF协议原理,OSPF是用于自治系统内、并专为IP路由选择而设计的协议。 OSPF路由协议的基本原理就是通过“呼叫”协议发现邻居
23、路由器,根据路由器对网络拓扑结构生成的网络拓扑数据库,按照最短路径优先算法生成路由器到网络中各目的节点的路由表。,8.3 OSPF协议原理,每个路由器的网络印像用一个UNIX类树结构,并且路由器把自己当作树根。这个树被称作最短路径树,它跟踪自治系统中到每个目标的最短路径。 OSPF能快速汇聚的一个关键原因就是它划分了域,并且增加网络可扩展性和加快汇聚时间。 每个域内部维护一张唯一的拓扑结构图,并且各域根据自己的拓扑图各自计算路由,域边界路由器把所连的各个域的内部路由总结后在域间扩散。,8.3 OSPF协议原理,多个区域的OSPF网络,8.3 OSPF协议原理,区域边界路由器 主干路由器 内部路
24、由器 OSPF能支持两种不同类型的路由选择,即区域内部路由选择和区域间路由选择 OSPF的另一个增强功能特点是路由聚合。 区域拓扑信息不能被区域外的路由器所共享,而区域边界路由器将聚合它所在区域的地址。,8.3 OSPF协议原理,OSPF路由协议通过建立交互关系来交换路由信息 OSPF协议是通过Hello协议数据包来建立及维护相邻关系的 两个OSPF路由器建立双向通信这后的第二个步骤是进行数据库的同步 OSPF相邻路由器从发送Hello数据包,建立数据库同步至建立完全的OSPF交互关系的过程分成几个不同的状态,分别为: down AttemptInit 2-Way Exstart Exchan
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