IP路由基礎(chǔ)知識

1、IP路由基礎(chǔ)知識交流傳統(tǒng)的、單播的IP路由基礎(chǔ)知識，不包括Multicast、Qos、TE、安全和二層內(nèi)容交流內(nèi)容vIPv4編址v傳統(tǒng)單播IP轉(zhuǎn)發(fā)過程v路由概述v路由優(yōu)化有類別編址IPv4地址的類別第一個字節(jié)第二個字節(jié)第三個字節(jié)第四個字節(jié)A類地址 0B類地址 10C類地址110D類地址1110E類地址 11110地址類別第一個字節(jié)范圍 可能的網(wǎng)絡(luò)數(shù)可能的主機(jī)數(shù)A類0-127128（2個保留）16777214B類128-1911638465534C類192-2232097152254有類別編址子網(wǎng)掩碼B類IP地址：172.24.100.45點分十進(jìn)制1722410045二進(jìn)制1010110000

2、0110000110010000101101子網(wǎng)掩碼：255.255.255.0二進(jìn)制11111111111111111111111111100000點分十進(jìn)制2552552550幾點說明：幾點說明：1、灰色部分是、灰色部分是B類地點的正常網(wǎng)絡(luò)部分，藍(lán)色部分是子網(wǎng)部分類地點的正常網(wǎng)絡(luò)部分，藍(lán)色部分是子網(wǎng)部分2、子網(wǎng)劃分使得網(wǎng)絡(luò)更加高效，更加容易擴(kuò)展，更加容易管理、子網(wǎng)劃分使得網(wǎng)絡(luò)更加高效，更加容易擴(kuò)展，更加容易管理3、子網(wǎng)劃分會丟失一部分寶貴的、子網(wǎng)劃分會丟失一部分寶貴的IP地址資源地址資源4、子網(wǎng)劃分提供了一個對外部世界隱蔽起來的邏輯結(jié)構(gòu)、子網(wǎng)劃分提供了一個對外部世界隱蔽起來的邏輯結(jié)構(gòu)IPv

3、4地址危機(jī)v即使采用了子網(wǎng)劃分技術(shù)，IP編址的有類別系統(tǒng)也不能滿足Internet的需要。1992年，IETF就開始考慮下面兩個問題：IPv4地址耗盡問題當(dāng)時B類地址已經(jīng)處在耗盡的邊緣Internet路由表快速增長，隨著更多的C類地址被連接到Internet，太多的網(wǎng)絡(luò)地址信息大量充斥威脅了Internet路由器的處理能力vIPv4編址的主要擴(kuò)展技術(shù)無類別域間路由私有IP空間和NAT升級版本到IPv6IPv4 CIDR（無類別域間路由）vCIDR不考慮地址類別，只根據(jù)比特掩碼判斷一個地址的網(wǎng)絡(luò)部分和主機(jī)部分（1994年）v路由聚合和超網(wǎng)172.24.0.0/16-172.24.31.0/16這

4、個8個B類地址能夠聚合成一個超網(wǎng)172.24.24.0/13提高路由效率降低計算路由表和路由的代價減少路由器內(nèi)存占用IPv6簡介v地址空間128位地址空間，幾乎無窮無盡3層結(jié)構(gòu)化地址空間，確?？晒芾硇宰ⅲ篒Pv4有類別的地址空間是扁平的，子網(wǎng)劃分、CIDR和VLSM都是結(jié)構(gòu)化的編址技術(shù)v服務(wù)質(zhì)量v地址自動配置v認(rèn)證v安全I(xiàn)Pv4 VLSM（可變長子網(wǎng)掩碼）子網(wǎng)號子網(wǎng)地址子網(wǎng)0207.21.24.0/27子網(wǎng)1207.21.24.32/27子網(wǎng)2207.21.24.64/27子網(wǎng)3207.21.24.96/27子網(wǎng)4207.21.24.128/27子網(wǎng)5207.21.24.160/27子網(wǎng)620

5、7.21.24.192/27子網(wǎng)7207.21.24.224/27子網(wǎng)號子網(wǎng)地址子網(wǎng)0207.21.24.192/30子網(wǎng)1207.21.24.196/30子網(wǎng)2207.21.24.200/30子網(wǎng)3207.21.24.204/30子網(wǎng)4207.21.24.208/30子網(wǎng)5207.21.24.212/30子網(wǎng)6207.21.24.216/30子網(wǎng)7207.21.24.220/30注：注：VLSM可以提高編址效率可以提高編址效率私有IP地址和NAT類別RFC1918內(nèi)部地址范圍CIDR前綴A10.0.0.0到10.255.255.25510.0.0.0/8B172.16.0.0到172.31.

6、255.255 172.16.0.0/12C192.168.0.0到192.168.255.255192.168.0.0/16注：私有地址和注：私有地址和NAT配合使用，可以有效的節(jié)約配合使用，可以有效的節(jié)約寶貴的寶貴的IP地址資源地址資源交流內(nèi)容vIPv4編址v傳統(tǒng)單播IP轉(zhuǎn)發(fā)過程v路由概述v路由優(yōu)化傳統(tǒng)單播IP轉(zhuǎn)發(fā)過程IP層（根據(jù)目的地址查詢路由表，決定下一跳）層（根據(jù)目的地址查詢路由表，決定下一跳）鏈路層鏈路層鏈路層鏈路層物理層物理層物理層物理層交流內(nèi)容vIPv4編址v傳統(tǒng)單播IP轉(zhuǎn)發(fā)過程v路由概述v路由優(yōu)化什么是路由路由是指導(dǎo)路由是指導(dǎo)IPIP報文發(fā)送的路徑信息報文發(fā)送的路徑信息（DI

7、P,SIPDIP,SIP）R1R1目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)N N其它網(wǎng)絡(luò)其它網(wǎng)絡(luò)路由的花費v路由的花費標(biāo)示出了到達(dá)這條路由所指的目的地址的代價，通常以下因素會影響到路由的花費值線路延遲、帶寬、線路占有率、線路可信度、跳數(shù)、最大傳輸單元v靜態(tài)路由的花費值為0。不同的動態(tài)路由協(xié)議會選擇以上的一種或幾種因素來計算花費值。該花費值只在同一種路由協(xié)議內(nèi)有比較意義。不同的路由協(xié)議之間的路由花費值沒有可比性，也不存在換算關(guān)系路由的優(yōu)先級注：從優(yōu)先級最高的協(xié)議獲取的路由最先被優(yōu)先注：從優(yōu)先級最高的協(xié)議獲取的路由最先被優(yōu)先選擇選擇加入路由表中。加入路由表中。RIPOSPF10.0.0.0 R010.0.0.0 R110

8、.0.0.0R1路由表路由收斂v收斂(convergence)從一個路由器的觀點來看，是對選擇到一個新的目的地或由于原來的路徑發(fā)生變化而需要重新選擇路徑所采取措施的過程從一個網(wǎng)絡(luò)的觀點來看，網(wǎng)絡(luò)中所有路由器感知到網(wǎng)絡(luò)變化，并對此變化通過路由算法在全網(wǎng)內(nèi)達(dá)到對新的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)一致的觀點，路由表重新穩(wěn)定的過程v收斂速度網(wǎng)絡(luò)變化導(dǎo)致的該信息在網(wǎng)絡(luò)上傳播加上網(wǎng)絡(luò)上所有路由器重新計算最佳路徑所花費的時間路由聚合v路由聚合為了減小路由表的規(guī)模，對于某些屬于一個更大網(wǎng)段的子網(wǎng)所對應(yīng)的路由，可以使用聚合的方法，不發(fā)布那些具體的子網(wǎng)路由，代之以發(fā)布那個更大網(wǎng)段的路由v自動聚合和手動聚合很多路由協(xié)議支持自動聚合，

9、自動聚合是按自然掩碼來聚合路由的少數(shù)路由協(xié)議支持手動聚合，可以根據(jù)需要配置不同的聚合方式路由迭代v路由迭代原理 在路由器中，每個路由項均必須有其對應(yīng)的下一跳地址，對于普通的路由來說，其下一跳地址在路由器直連的網(wǎng)段內(nèi)。對于需要迭代的路由，其下一跳不在路由器直連的網(wǎng)段內(nèi)，在轉(zhuǎn)發(fā)時，必須將此非直連下一跳地址做一次或多次迭代處理，以找出一個直連的下一跳地址，從而進(jìn)行二層尋徑使用迭代的路由可以是靜態(tài)路由、BGP路由 v路由迭代的優(yōu)/缺點 優(yōu)點是路由項不依賴于特定的接口，缺點是路由器處理起來稍微麻煩缺點是路由器處理起來稍微麻煩負(fù)載分擔(dān)v等價路由負(fù)載分擔(dān)到一個目的地有走幾個不同鏈路的相同開銷的路徑，IP報文

10、在這幾個鏈路上輪流發(fā)送提高鏈路利用率，一般路由協(xié)議都支持v非等價路由負(fù)載分擔(dān)到一個目的地有走幾個不同鏈路的不同開銷的路徑，IP報文在這幾個鏈路依據(jù)通過給鏈路的開銷按比例輪流發(fā)送VRP不支持該特性路由器工作過程IPETHPPP以太口以太口串口串口IPETHPPP以太口以太口串口串口協(xié)議封裝協(xié)議封裝路由選擇路由選擇協(xié)議轉(zhuǎn)換協(xié)議轉(zhuǎn)換路由器路由器路由器路由器WAN傳送傳送拆包拆包LAN1LAN2接收接收發(fā)送發(fā)送工作過程工作過程路由表示例Quidwaydisplay ip routingRouting Tables:Destination/Mask proto pref Metric Nexthop I

11、nterface 0.0.0.0/0 Static 60 0 120.0.0.2 Serial0 8.0.0.0/8 RIP 100 3 120.0.0.2 Serial0 9.0.0.0/8 OSPF 10 50 20.0.0.2 Ethernet0 9.1.0.0/1 RIP 100 4 120.0.0.2 Serial0 11.0.0.0/8 Static 60 0 120.0.0.2 Serial0 20.0.0.0/8 Direct 0 0 20.0.0.1 Ethernet0 20.0.0.1/32 Direct 0 0 127.0.0.1 LoopBack0 . 路由生成v鏈路層

12、協(xié)議發(fā)現(xiàn)的路由開銷小，配置簡單，無需人工維護(hù)。只能發(fā)現(xiàn)本接口所屬網(wǎng)段的路由。v手工配置靜態(tài)路由無開銷，配置簡單，需人工維護(hù)，適合簡單拓樸結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)。v動態(tài)路由協(xié)議發(fā)現(xiàn)的路由開銷大，配置復(fù)雜，無需人工維護(hù)，適合復(fù)雜拓樸結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)靜態(tài)路由129.1.0.0/16E0Quidway BS010.0.0.2Quidway A10.0.0.1S0在路由器 Quidway A上配置：ip route-static 129.1.0.0 255.255.0.0 10.0.0.2或：ip route-static 129.1.0.0 16 10.0.0.2或：ip route-static 129.1.0.0

13、16 s0 缺省路由Quidway AQuidway A10.0.0.110.0.0.1S0S010.0.0.210.0.0.2S0S0Quidway BQuidway B企業(yè)網(wǎng)絡(luò)企業(yè)網(wǎng)絡(luò)InternetInternet在路由器 Quidway A上配置：ip route-static 0.0.0.0 0.0.0.0 10.0.0.2Internet Internet 上上 大約大約99.99%99.99%的路由器上都存在一條缺省路由的路由器上都存在一條缺省路由! !缺省路由并不一定都是手工配置的靜態(tài)路由，有時也可以缺省路由并不一定都是手工配置的靜態(tài)路由，有時也可以由動態(tài)路由協(xié)議產(chǎn)生由動態(tài)路由

14、協(xié)議產(chǎn)生浮動靜態(tài)路由v浮動靜態(tài)路由去往同一目的網(wǎng)絡(luò)的多條靜態(tài)路由，它們有不同的優(yōu)先級每條靜態(tài)路由有不同的優(yōu)先級，優(yōu)先級最高的為主鏈路，其他依次備份當(dāng)主鏈路down掉，會自動切換備用鏈路路由協(xié)議的基本原理v動態(tài)路由協(xié)議是做什么的計算路由的計算本地路由器到網(wǎng)絡(luò)中其它網(wǎng)段的路由v如何做到這一點每臺路由器將自己已知的路由相關(guān)信息發(fā)給相鄰的路由器，由于大家都這樣做，最終每臺路由器都會收到網(wǎng)絡(luò)中所有的路由信息然后運(yùn)行某種算法，計算出最終的路由來（實際上需要計算的是該條路由的下一跳和花費）IGP和EGP內(nèi)部路由協(xié)議：內(nèi)部路由協(xié)議：RIPOSPFIS-IS 自治系統(tǒng)：自治系統(tǒng)：AS100自治系統(tǒng)：自治系統(tǒng)：A

15、S200外部路由協(xié)議：外部路由協(xié)議：BGP路由協(xié)議分類v距離矢量算法RIPBGPv鏈路狀態(tài)算法OSPFIS-IS衡量路由協(xié)議優(yōu)劣的標(biāo)準(zhǔn)v正確性能夠正確找到最優(yōu)的路由，且無自環(huán)。v快收斂當(dāng)網(wǎng)絡(luò)的拓樸結(jié)構(gòu)發(fā)生變化之后，能夠迅速在自治系統(tǒng)中作相應(yīng)的路由改變v低開銷協(xié)議自身的開銷（內(nèi)存、CPU、網(wǎng)絡(luò)帶寬）最小v安全性協(xié)議自身不易受攻擊，有安全機(jī)制v普適性適應(yīng)各種拓樸結(jié)構(gòu)和規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)交流內(nèi)容vIPv4編址v傳統(tǒng)單播IP轉(zhuǎn)發(fā)過程v路由概述v路由優(yōu)化策略路由v策略路由技術(shù)：不僅根據(jù)目的地址，還可以根據(jù)源地址來選擇路由v策略路由技術(shù)產(chǎn)生的原因：動態(tài)路由建立起來的路由不能滿足實際需要（例如財務(wù)成本、安全和組織權(quán)限等）v策略路由技術(shù)的應(yīng)用：網(wǎng)絡(luò)管理員可以控制特別流的路由，這個路由不同于動態(tài)路由協(xié)議建立起來的路由被動接口注：被動接口可以控制路由信息的發(fā)布，不注：被動接口可以控制路由信息的發(fā)布，不向沒有連接路由器的端口發(fā)送路由信息報文向沒有連接路由器的端口發(fā)送路由信息報文路由過濾RIP2更新：subnet 10.1.1.0subnet 10.2.2.0subnet 10.3.3.0subnet 10.4.4.0注：路由過濾可以精確的控制路由信息的發(fā)注：路由過濾可以精確的控制路由信息的發(fā)布和