路由原理教學(xué)課件電子教案全書整套課件幻燈片

第1章路由原理本章要點(diǎn)●路由基礎(chǔ)知識●路由協(xié)議●路由表分析●體系化尋址●可變長度子網(wǎng)掩碼（VLSM）●路由歸納路由的定義●路由：將文件從一個地方轉(zhuǎn)發(fā)到另一個地方的一個中繼過程●路由功能：學(xué)習(xí)和維持網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)知識的機(jī)●交換過程：把數(shù)據(jù)流從路由器的輸入接口經(jīng)路由器傳輸?shù)捷敵鼋涌诘倪^程●路由設(shè)備：同時具有路由和交換的功能●1.1路由基礎(chǔ)知識路由的前提●為了進(jìn)行路由，路由器必須知道下面三項(xiàng)內(nèi)容：（1）路由器必須確定它是否已激活了對一個協(xié)議組的支持（2）路由器必須知道邏輯目的地網(wǎng)絡(luò)（3）路由器必須知道哪個輸出接口是到達(dá)目的地的最佳路徑●路由協(xié)議：通過度量值來決定到達(dá)目的地的最佳路徑●最佳路徑：具有較小度量值的路徑●負(fù)載均衡：通過多條路徑分流數(shù)據(jù)流量路由信息●路由表由若干個路由條目組成，每個條目的內(nèi)容：路由生成機(jī)制

邏輯目的地地址

管理距離/度量值

下一跳地址

新舊程度

輸出接口圖1-1路由條目的含義路由信息（1）路由生成機(jī)制：生成該路由所使用的機(jī)制：動態(tài)生成機(jī)制、手工生成機(jī)制。（2）邏輯目的地地址：主網(wǎng)絡(luò)地址、子網(wǎng)絡(luò)地址、主機(jī)地址（3）管理距離：路由學(xué)習(xí)機(jī)制可信賴程度的一個尺度（4）度量值：度量一條路徑的總開銷（5）下一跳地址。下一跳中繼設(shè)備（路由器）的接口地址（6）新舊程度。路由信息從上次更新以來在路由表中已存在的時間（7）輸出接口。去往目的地網(wǎng)絡(luò)的接口RouterA#showiprouterCodes：C-connected，S-static，I-IGRP，R-RIP，M-mobile，B-BGPD-EIGRP，EX-EIGRPexternal，O-OSPF，IA-OSPFinterareaN1-OSPFNSSAexternaltype1，N2-OSPFNSSAexternaltype2E1-OSPFexternaltype1，E2-OSPFexternaltype2，E-EGPi-IS-IS，L1-IS-ISlevel-1，L2-IS-ISlevel-2，*-candidatedefaultU-per-userstaticroute，o-ODRT-trafficengineeredrouteGatewayoflastresortisnotset（缺省網(wǎng)關(guān)未設(shè)置）/16issubnetted，2subnetsI[100/113755]via00：00：12E0<outputomitted>圖1-2路由條目的示例對各元素的解釋如表1-1所示。表1-1路由條目各元素的解釋路由表?xiàng)l目元素描述I這條路由是怎樣生成的，在本例中，是通過IGRP生成的邏輯目的地網(wǎng)絡(luò)/子網(wǎng)100IGRP路由協(xié)議的管理距離113755度量值：這是IGRP的缺省值，它是對帶寬和延遲的綜合考慮via下一跳邏輯地址00：00：12自上次更新后該條目已存在的時間（以“時：分：秒”的格式表示）E0數(shù)據(jù)包離開當(dāng)前路由器去往目的地地址將經(jīng)過的輸出接口管理距離●管理距離：當(dāng)從多個渠道學(xué)到去往同一目的地網(wǎng)絡(luò)的路由時，就采用管理距離來選擇最可信的路由●使用方法：小的管理距離要比大的得好?！袢笔」芾砭嚯x的預(yù)先分配原則：（1）人工設(shè)置路由條目優(yōu)先級高于動態(tài)學(xué)到的路由條目（2）度量值算法復(fù)雜的路由協(xié)議優(yōu)先級高于度量值算法簡單的路由協(xié)議路由來源缺省管理距離直連的接口0以一個接口為出口的靜態(tài)路由0以下一條路由器為出口的靜態(tài)路由1EIGRP的歸納/路由（SummaryRoute）5外部EGP（EBGP）20內(nèi)部EIGRP90IGRP100OSPF110IS-IS115RIP（v1和v2）120EGP140外部EIGRP170內(nèi)部BGP（IBGP）200不知道255表1-2一些路由協(xié)議的管理距離路由度量值（1）路由器用度量值來通告它到一個網(wǎng)絡(luò)的成本（2）常見例子：跳數(shù)（要通過幾個路由器）、開銷（基于寬帶）和綜合值（在度量值的計(jì)算中使用多個參數(shù)）。RIP的路由度量值

（1）RIP的路由度量值是采用跳數(shù)作為度量值，它等于到達(dá)目的地網(wǎng)絡(luò)所必須經(jīng)過的中間路由器的數(shù)量。（2）在Cisco路由器中，RIP協(xié)議運(yùn)行時可以分享多條具有相同條數(shù)的路徑，因?yàn)樨?fù)載均衡功能是缺省啟用的。RIP的路由度量值

圖1-3RIP路由協(xié)議生成的路由表IGRP的路由度量值

圖1-4IGRP路由協(xié)議生成的路由表●IGRP的度量值：帶寬、延遲、可靠性、負(fù)載和最大傳輸單元（MTU）IGRP的路由度量值

所用公式如下：

度量值=（K1×帶寬）+（K2×帶寬）/（256-負(fù)載）+（K3×延遲）如果K5不等于0，那么還要再進(jìn)行另外一個操作：

度量值=度量值×（K5/[可靠性+K4]）缺省：K1=K3=1，K2=K4=K5=0，缺省公式為：

度量值=帶寬+延遲

帶寬：從輸出接口出發(fā)沿著到目的地的路徑找到所經(jīng)過鏈路帶寬的最小值，以kbits/s計(jì)算，然后去除107。

延遲：應(yīng)該從輸出接口出發(fā)沿著到目的地的路徑將所經(jīng)過鏈路的延遲求和，以μs計(jì)算，然后除以10。IGRP的路由度量值

圖1-5IGRP的路由度量值計(jì)算用示例網(wǎng)絡(luò)

路由器B向路由器A通告網(wǎng)絡(luò)。路由器B通告網(wǎng)絡(luò)所用的度量值計(jì)算如下：

帶寬=107/1544=6476

延遲=20000/10=2000

度量值=帶寬+延遲=8476IGRP的路由度量值

路由器A通告網(wǎng)絡(luò)的度量值計(jì)算如下：

帶寬=107/128=78125

延遲=（20000+20000）/10=4000

度量值=帶寬+延遲=82125IGRP的路由度量值

路由器A通告網(wǎng)絡(luò)的度量值計(jì)算如下：

帶寬=107/128=78125

延遲=20000/10=2000

度量值=帶寬+延遲=80125相鄰關(guān)系目的：方法：維持：交換：識別相鄰路由器，并且開始進(jìn)行通訊并學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。用廣播方式對相鄰路由器進(jìn)行數(shù)據(jù)幀傳送，直到相鄰路由器的鏈路層地址被學(xué)到為止。路由協(xié)議會定期交換Hello消息或路由更新數(shù)據(jù)包，以維持相鄰設(shè)備間聯(lián)系。路由器轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包。路由表已生成完成，向目的地的數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)就可以開始了。相鄰關(guān)系圖1-6路由器執(zhí)行基本的交換功能有類別路由●定義：不隨網(wǎng)絡(luò)地址發(fā)送子網(wǎng)掩碼的路由協(xié)議，RIPv1和IGRP路由協(xié)議。●特點(diǎn)：屬于同一主類網(wǎng)絡(luò)（A類、B類、C類）的所有子網(wǎng)都必須使用同一子網(wǎng)掩碼。例如，下圖有3個子網(wǎng)都是C類網(wǎng)絡(luò)，其子網(wǎng)掩碼都必須相同，即3個子網(wǎng)的掩碼都是/27?！?.2路由協(xié)議有類別路由操作：路由器確定路由的網(wǎng)絡(luò)部分的方法：●路由更新信息的地址類別=路由器接口上的地址類別，采用接口上的子網(wǎng)掩碼。●路由更新信息的地址類別≠路由器接口上的地址類別，依據(jù)路由更新信息的地址類別采用缺省的子網(wǎng)掩碼?！竦刂奉悇e是依據(jù)A類、B類、C類的地址特征進(jìn)行識別。A類、B類、C類的地址特征：1~126.*.*.*、128~191.*.*.*、192~223.*.*.*A類、B類、C類的掩碼特征：、、●屬于同一主類網(wǎng)絡(luò)的路由器才交換子網(wǎng)路由?！駥儆诓煌黝惥W(wǎng)絡(luò)的路由器只交換有類別的歸納路由?！裼蓄悇e歸納路由的生成是由有類別路由協(xié)議自動處理的，歸納發(fā)生在主類網(wǎng)絡(luò)邊界上；不允許在主類網(wǎng)絡(luò)地址中的其它比特位上的實(shí)施歸納。路由器C的路由表中，路由條目是A類網(wǎng)絡(luò)和的歸納路由。圖1-7：路由器A的路由表中，路由條目是B類網(wǎng)絡(luò)和的歸納路由

圖1-7運(yùn)行有類別路由協(xié)議的樣例網(wǎng)絡(luò)圖1-8：當(dāng)路由器B向路由器C發(fā)送路由信息時，路由器B會將有關(guān)網(wǎng)絡(luò)的路由信息進(jìn)行歸納，因?yàn)樗峭ㄟ^屬于不同主類網(wǎng)絡(luò)（即網(wǎng)絡(luò)6/28）中的接口進(jìn)行發(fā)送的。當(dāng)路由器C接收到有關(guān)網(wǎng)絡(luò)的信息時，它不采用路由器B知道的子網(wǎng)掩碼（/24），而用缺省的標(biāo)準(zhǔn)B類網(wǎng)絡(luò)掩碼（/16）。圖1-8用于顯示運(yùn)行RIPV1的路由器不將子網(wǎng)掩碼信息傳輸

給其鄰居的樣例網(wǎng)絡(luò)無類別路由概述●定義：隨網(wǎng)絡(luò)地址發(fā)送子網(wǎng)掩碼的路由協(xié)議：OSPF、EIGRP、RIPv2、IS-IS、BGP-4?！裉攸c(diǎn)：網(wǎng)絡(luò)不分類別，可采用VLSM?！癫僮鳎郝酚善鞔_定路由的網(wǎng)絡(luò)部分的方法，利用地址與掩碼進(jìn)行與運(yùn)算。有類別路由例如，下圖有3個子網(wǎng)沒有類別，其子網(wǎng)掩碼可各不相同，即1個子網(wǎng)的掩碼是/27，1個子網(wǎng)的掩碼是/24，1個子網(wǎng)的掩碼都是/30。無類別路由概述

路由器B將子網(wǎng)和子網(wǎng)掩碼信息傳輸給路由器C；路由器C將子網(wǎng)的詳細(xì)信息放到它的路由表中。對于所接收到的路由信息，路由器C不必為之使用任何缺省掩碼。有類別路由協(xié)議缺省管理距離要求在主類網(wǎng)絡(luò)中的所有子網(wǎng)都使用相同的掩碼每條路由都通告子網(wǎng)掩碼在主類網(wǎng)絡(luò)邊界用缺省的有類別主網(wǎng)掩碼進(jìn)行路由自動歸納歸納過程庫由人工控制，并可發(fā)生在任一網(wǎng)絡(luò)比特位要求主類網(wǎng)絡(luò)中的所有路由器接口都使用相同的掩碼主類網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的不同路由可以有不同的子網(wǎng)掩碼表1-3有類別路由協(xié)議和無類別路由協(xié)議

下面兩節(jié)描述了路由協(xié)議分類的另一種方式——距離矢量型和鏈路狀態(tài)型。下面各節(jié)還將討論距離矢量型和鏈路狀態(tài)型路由協(xié)議之間的區(qū)別，以及它們與有類別和無類別分類方式的關(guān)系。距離矢量型路由協(xié)議原理

定義：由多數(shù)距離矢量型路由協(xié)議產(chǎn)生的定期的、例行的路由更新只傳輸?shù)街苯酉噙B的路由設(shè)備。如RIPv1、RIPv2和IGRP圖1-12距離矢量型路由協(xié)議發(fā)送它們的整個路由表距離矢量型路由協(xié)議原理

特征：IGRP路由協(xié)議位于傳輸層，協(xié)議號為9，TCP協(xié)議號為6，用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議（UDP）號為17。RIP路由協(xié)議位于應(yīng)用層，其UDP端口號為520，端口53是域名服務(wù)器，端口69是簡單文件傳輸協(xié)議（TFTP），端口161是簡單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議（SNMP）。圖1-13距離矢量型路由數(shù)據(jù)流承載于IP數(shù)據(jù)包內(nèi)表1-4Cisco的IP距離矢量型路由協(xié)議的比較特征RIPv1RIPv2IGRPEIGRP計(jì)數(shù)到無限●●●橫向隔離●●●●抑制計(jì)時器●●●觸發(fā)式更新，路由反向poisoning●●●●負(fù)載均衡——等成本路徑●●●●負(fù)載均衡——非等成本路徑●●VLSM支持●●路由算法貝爾曼-福特貝爾曼-福特貝爾曼-福特DUAL度量值跳數(shù)跳數(shù)復(fù)合復(fù)合跳數(shù)限制1515100100易擴(kuò)展性小小中大鏈路狀態(tài)型路由協(xié)議原理●定義：只當(dāng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)發(fā)生變化時才生成路由更新數(shù)據(jù)包。●特征：需要進(jìn)行體系化設(shè)計(jì)；在一個區(qū)域內(nèi)的變化只是引起該區(qū)域內(nèi)路由器的路由表的重新計(jì)算，而不會影響到整個區(qū)域?！癖?-5比較了鏈路狀態(tài)型路由協(xié)議所具備的一些特征。表1-5Cisco的鏈路狀態(tài)型路由協(xié)議的比較特征OSPFIS-ISEIGRP要求體系化拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)●●保留對所有可能路由的了解●●●路由歸納-人工●●●路由歸納-自動●事件觸發(fā)式通告●●●負(fù)載均衡——等成本路徑●●●負(fù)載均衡——非等成本路徑●VLSM支持●●●路由算法DijkstraIS-ISDUAL度量值鏈路成本（帶寬）鏈路成本（帶寬）復(fù)合跳數(shù)限制無1024100易擴(kuò)展性大很大大1.3路由表分析

顯示路由表命令：showiproute刪除路由表命令：cleariproute一個網(wǎng)絡(luò)|子網(wǎng)絡(luò)路由|*例1-3展示出了某個路由器上的某個IP路由表樣例。在這個網(wǎng)絡(luò)中使用的是OSPF路由協(xié)議，它同時了解內(nèi)部和外部路由。最后一行代表一個缺省網(wǎng)絡(luò)。*符號說明該路由是缺省路徑，它也是最后的可用網(wǎng)關(guān)?！?.3路由表分析例1-3IP路由表示樣例Backbone#showiprouteCodes:C–connected,S–static,I–IGRP,R–RIP,M–mobile,B–BGPD–EIGRP,EX–EIGRPexternal,O–OSPF,IA–OSPFinterareaN1–OSPFNSSAexternaltype1,N2–OSPFNSSAexternaltype2E1–OSPFexternaltype1,E2–OSPFexternaltype2,E–EGPi–IS-IS,L1–IS-ISlevel-1,L2–IS-ISlevel-2,*-candidatedefaultGatewayoflastresortistonetwork

172.16.0.0/24issubnetted,2subnetsC172.16.10.0isdirectlyconnected,Loopback100C172.16.11.0isdirectlyconnected,Loopback101OE2172.22.0.0/16[110/20]via10.3.3.3,01:06:28,Serial1/2

[110/20]via10.4.4.4,01:06:28,Serial1/3

[110/20]via10.5.5.5,01:06:28,Serial1/4O

E2192.168.4.0/24[110/20]via10.4.4.4,01:06:28,Serial1/3O

E2

192.168.5.0/24[110/20]via10.5.5.5,01:06:28,Serial1/4

10.0.0.0issubnetted,4subnets規(guī)劃一個IP地址劃分體系

電話網(wǎng)絡(luò)使用一種包括國家代碼、地區(qū)代碼和交換號碼的體系編碼方案：圖1-16電話網(wǎng)絡(luò)使用的一種地址劃分體系●1.4體系化尋址

（1）沒有一個體系化的地址結(jié)構(gòu)：各電話局將要把全球的每個電話號碼都放入它的定位表中。（2）有一個體系化的地址結(jié)構(gòu)：各電話局只需要存儲歸納性的號碼，比如地區(qū)代碼和國家代碼。一個歸納性的號碼代表了一組號碼。例如，029-8220這個代碼就是西安市雁塔區(qū)的歸納號碼。也就是說，如果我們在國內(nèi)任何一個地方撥打029-8220、后面跟著4位電話號碼，各電話局都會將這個電話號碼轉(zhuǎn)接到西安市雁塔路電話局。這就是Internet專家們試圖采用的以及我們作為網(wǎng)絡(luò)中實(shí)施的一種尋址策略。體系化尋址的優(yōu)點(diǎn)（1）減少路由表?xiàng)l目的數(shù)量，從而可以帶來以下好：a）提高路由效率。b）當(dāng)重新計(jì)算路由表或通過路由表?xiàng)l目檢索一個匹配時，所需要的CPU周期數(shù)減少了。c）降低了對路由器的內(nèi)存需求。d）在網(wǎng)絡(luò)發(fā)生變化時可以更快的收斂。e）容易排錯。（2）有效的地址分配。因?yàn)榈刂肥沁B續(xù)的，體系化尋址可以利用所有可能的地址。VLSM概述

VLSM提供了一個主類（A類，B類，C類）網(wǎng)絡(luò)內(nèi)包含多個子網(wǎng)掩碼的能力，以及對一個子網(wǎng)的再進(jìn)行子網(wǎng)劃分的能力。VLSM的優(yōu)點(diǎn)包括以下幾點(diǎn)：（1）對IP地址更為有效地使用。如果不采用VLSM，公司將被限制為在整個A、B或C類網(wǎng)絡(luò)號內(nèi)只能使用一個子網(wǎng)掩碼。●1.5可變長度子網(wǎng)掩碼（VLSM）

例如，考慮用24位長掩碼將/16網(wǎng)絡(luò)地址劃分成幾個子網(wǎng)，同時將這個范圍內(nèi)的子網(wǎng)之一，即/24，進(jìn)一步用27位長的掩碼劃分成更小的子網(wǎng)，如圖1-16所示。這些更小的子網(wǎng)范圍是/27到24/27。在圖1-16中，這些更小的子網(wǎng)之一，即28，有被進(jìn)一步通過前綴/30細(xì)分，創(chuàng)建了只有兩臺主機(jī)的子網(wǎng)以用于廣域網(wǎng)鏈路（所有的子網(wǎng)的細(xì)節(jié)如圖1-16所示）。圖1-17VLSM允許在一個主類網(wǎng)絡(luò)中使用多個子網(wǎng)掩碼（2）應(yīng)用路由歸納的能力更強(qiáng)。VLSM允許在尋址計(jì)劃中有更多的體系分層，因此可以在路由表內(nèi)進(jìn)行更好的路由歸納。例如，在圖1-16中，地址/24可以歸納網(wǎng)絡(luò)下的所有子網(wǎng)，包括那些來自/27和28/30的子網(wǎng)。在圖1-17中，可用的子網(wǎng)如下表1-6所示。表1-6圖1-17中的可用的子網(wǎng)從./24：/24（沒有在本例中使用）/24/24……/24（沒有被使用，但被進(jìn)一步劃分為子網(wǎng)/27）從/27：/27（沒有在本例中使用）2/274/276/27……128/27（沒有被使用，但被進(jìn)一步劃分為子網(wǎng)28/30）從28/0：28/30（沒有在本例中使用）32/3036/3040/30……計(jì)算VLSM

通過VLSM，我們可以對一個子網(wǎng)進(jìn)一步劃分子網(wǎng)，以得到更多的子網(wǎng)地址和每個網(wǎng)絡(luò)上較少的主機(jī)數(shù)目，這樣更適宜于該網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。將/20進(jìn)一步劃分子網(wǎng)為/26，我們可以獲得64個子網(wǎng)，每個子網(wǎng)可以容納62臺主機(jī)。步驟1：寫出的二進(jìn)制形式；步驟2：如圖所示，在第20和21比特之間畫一條垂直線；步驟3：如圖所示，在第26和27比特之間畫一條垂直線；步驟4：用兩條垂直線之間的比特來計(jì)算64個子網(wǎng)地址，從最低值到最高值。子網(wǎng)化地址：/20

以二進(jìn)制表示：10101100.00010000.00100000.00000000VLSM地址：/26以二進(jìn)制表示：10101100.00010000.0010|0000.00|000000子網(wǎng)1：10101100.00010000.00100000.000000000=/26子網(wǎng)2：10101100.00010000.00100000.010000000=4/26子網(wǎng)3：10101100.00010000.00100000.100000000=28/26子網(wǎng)4：10101100.00010000.00100000.110000000=92/26子網(wǎng)5：10101100.00010000.00100001.000000000=/26

網(wǎng)絡(luò)子網(wǎng)VLSM子網(wǎng)主機(jī)圖1-18進(jìn)一步劃分子網(wǎng)一個VLSM的應(yīng)用實(shí)例圖1-19使用以太網(wǎng)和點(diǎn)對點(diǎn)廣域網(wǎng)鏈路的VLSM應(yīng)用實(shí)例

路由歸納概述定義：路由歸納是將較長的掩碼合并成較短的掩碼以包含更多的網(wǎng)段，（也稱為路由聚合（routeaggregation）或超網(wǎng)（supernetting））可以減少路由器必須保存的路由條目數(shù)量。

下圖1-20中，路由器A可以要么發(fā)送3條路由更新條目，要么將這3個地址歸納為一個網(wǎng)絡(luò)號。●1.6路由歸納圖1-20路由器可以進(jìn)行路由歸納以減少路由條目數(shù)量

在字節(jié)內(nèi)的歸結(jié)

某個路由器可以接收到對下列路由的更新信息：/24/24/24/24/24/24/24/24

在這種情況下，為確定歸納路由，路由器要判斷在所有上述地址中都匹配的高位（最左邊）比特的個數(shù)。如圖1-20所示/24=10101100.00010000.10101000.00000000/24=10101100.00010000.10101001.00000000/24=10101100.00010000.10101010.00000000/24=10101100.00010000.10101011.00000000/24=10101100.00010000.10101100.00000000/24=10101100.00010000.10101101.00000000/24=10101100.00010000.10101110.00000000/24=10101100.00010000.10101111.00000000共同比特數(shù)=21匯總：/21共同比特數(shù)=11圖1-21

在字節(jié)內(nèi)進(jìn)行歸納的例子

最左邊的21個比特在所有這些地址中都匹配。因此，最佳的歸納路由是/21（或

）。為讓路由器可以將大多數(shù)IP地址聚合到一個路由歸納中，我們的IP地址規(guī)劃應(yīng)該在本質(zhì)上是體系化的。

在采用VLSM設(shè)計(jì)的網(wǎng)絡(luò)中歸納地址

當(dāng)使用體系化的IP尋址時，采用VLSM設(shè)計(jì)可以最大限度地利用IP地址，更高效地完成路由更新通信。例如，在圖1-22中，路由歸納發(fā)生在兩個級別上：（1）路由器C將把網(wǎng)絡(luò)4/26和網(wǎng)絡(luò)28/26的路由更新歸納成一條路由更新：/24。（2）路由器A收到三條不同的路由更新，但在傳播給公司網(wǎng)絡(luò)之前已將它們歸納成了一條路由更新。路由歸納的以減少網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渥兓斐陕酚杀淼淖兓?，可以減少路由表的條目數(shù)。正如圖1-21所示，路由器A將收到的三條路由歸納成一條，并發(fā)送出去。/20，/24和/20被歸納/16發(fā)送到公司網(wǎng)絡(luò)。圖1-22

在采用VLSM的網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行歸納的示例路由歸納的實(shí)施

要使網(wǎng)絡(luò)中的路由器能夠正確工作，必須滿足下面三個要求：（1）多個IP地址必須共享相同的高位比特；（2）路由協(xié)議必須根據(jù)32位比特的IP地址和可達(dá)32比特的前綴長度來作出路由或轉(zhuǎn)發(fā)的決定；（3）路由更新必須將前綴長度（子網(wǎng)掩碼）與32比特的IP地址一起傳輸?！駨慕涌谙蛲馔ǜ娴穆酚尚畔⒈籖IP、IGRP和EIGRP路由協(xié)議自動地在主類（有類別）網(wǎng)絡(luò)地址的邊界上進(jìn)行歸納。對于OSPF，必須人工配置歸納。

●如果在路由表中有多個條目與某個目的地相匹配，將使用路由表中前綴最長的那個匹配。Cisco路由器中的路由歸納操作Cisco通過以下兩種方法來管理路由歸納：發(fā)送路由歸納從路由歸納中選擇路由

例如，如果某個路由表中有如圖1-22所示的路徑，尋址目的地為9（1100011）的數(shù)據(jù)包將按去往網(wǎng)絡(luò)/24的路徑進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，因?yàn)樵摰刂酚信c目的地地址最長的匹配。目的地前綴長度網(wǎng)絡(luò)或主機(jī)目的地二進(jìn)制與9的匹配長度3/32主機(jī)172.16.5.0010000102/27子網(wǎng)172.16.5.001000000/24網(wǎng)絡(luò)172.16.5.0000000024位/16網(wǎng)絡(luò)區(qū)塊000000018位/0缺省--表1-7

在選擇路由時，路由器將使用最長的匹配在地址不連續(xù)的網(wǎng)絡(luò)中歸納路由

定義：由其他不同的主類網(wǎng)絡(luò)所分開的同一主類網(wǎng)絡(luò)中的子網(wǎng)。

在圖1-23所示的例子中，因?yàn)镽IPv1不能穿過不同的主類網(wǎng)絡(luò)通告子網(wǎng)，所以路由器A和B不通告和子網(wǎng)；但路由器A和B都通告網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)路由穿過網(wǎng)絡(luò)時這會引起混亂。例如，路由器C從兩個不同的方向都收到關(guān)于網(wǎng)絡(luò)的路由，因此，它有可能做不出正確的路由決定。

采用RIPv2、OSPF或EIGRP協(xié)議，需禁止使用路由歸納；當(dāng)使用OSPF和EIGRP的協(xié)議時，通告形式是可配置的。

各種IP路由協(xié)議對路由歸納支持情況

表1-8提供了所討論過的各種IP路由協(xié)議對路由歸納支持情況的一個小結(jié)。表1-8路由協(xié)議對路由歸納的支持情況協(xié)議是否在有類別網(wǎng)絡(luò)邊界自動進(jìn)行歸納是否能夠關(guān)閉自動歸納是否能在有類別網(wǎng)絡(luò)邊界之外進(jìn)行歸納RIPv1是否否RIPv2是是否IGRP是否否EIGRP是是是OSPF否-是第2章RIP協(xié)議及其配置方法●RIP報文格式●RIP路由表●計(jì)算距離矢量●操作機(jī)制本章要點(diǎn)●更新路由表第2章RIP協(xié)議及其配置方法●尋址問題●拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)變化與路由收斂●RIP配置方法●計(jì)值到無窮本章要點(diǎn)●RIP的限制路由信息協(xié)議，通常稱為RIP，是一類基于距離矢量路由算法的協(xié)議。●2.1RIP報文格式圖2-1顯示了路由信息域中只帶一個目的地的RIP報文。圖2-1RIP報文結(jié)構(gòu)RIP報文中至多可以出現(xiàn)25個AFI、互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)地址和度量域。這樣允許使用一個RIP報文來更新一個路由器中的多個路由表項(xiàng)。具有兩個表項(xiàng)的RIP報文如圖2-2所示。圖2-2具有兩個表項(xiàng)的RIP報文命令域命令域指出RIP報文是一個請求報文還是對請求的應(yīng)答報文。兩種情形均使用相同的幀結(jié)構(gòu)：特點(diǎn)●a)請求報文請求路由器發(fā)送整個或部分路由表?！馼)應(yīng)答報文包括和網(wǎng)絡(luò)中其他RIP節(jié)點(diǎn)共享的路由表項(xiàng)。應(yīng)答報文可以是對請求的應(yīng)答，也可以是主動的更新。版本號域版本號域包括生成RIP報文時所使用的版本。RIP只有兩個版本：版本1和版本2。（1）0域。大多數(shù)0域?yàn)榈氖菫榱讼蚝蠹嫒菖f的如RIP一樣的協(xié)議，0域說明不支持它們所有的私有特性。至少有一個0域是為將來的使用而保留的。（2）AFI域。地址家族標(biāo)識(AddressFamilyIdentifier，AFI)域指出了互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)地址域中所出現(xiàn)的地址家族。（3）互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)地址域。4字節(jié)的互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)地址域包含一個互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)地址。（4）度量標(biāo)準(zhǔn)域。RIP報文中的最后一個域是度量標(biāo)準(zhǔn)域，數(shù)量標(biāo)準(zhǔn)有效的范圍是在1～15之間。16是度量標(biāo)準(zhǔn)域中的錯誤值，不在有效范圍內(nèi)。版本號域●2.2RIP路由表（1）目的IP地址域。任何路由表中所包含的最重要信息是到所知目的地的IP地址。（2）度量標(biāo)準(zhǔn)域。路由表中的度量域指出報文從起始點(diǎn)到特定目的地的總耗費(fèi)。（3）下一跳IP地址域。下一跳IP地址域包括至目的地的網(wǎng)絡(luò)路徑上下一個路由器接口的IP地址。（4）路由變化標(biāo)志域。路由變化標(biāo)志域用于指出至目的IP地址的路由是否在最近發(fā)生了變化。（5）路由計(jì)時器域。有兩個計(jì)時器與每條路由相聯(lián)系，一個是超時計(jì)時器，一個是路由刷新計(jì)時器。這些計(jì)時器一同工作來維護(hù)路由表中存儲的每條路由的有效性。圖2-3每個RIP節(jié)點(diǎn)把它的路由表內(nèi)容廣播給它的直接相鄰者路由器A、B和C只有一條連接至網(wǎng)關(guān)，它們只能和網(wǎng)關(guān)直接交換信息。它們可以通過共享網(wǎng)關(guān)的信息來學(xué)習(xí)到其他主機(jī)的信息。表2-1路由表內(nèi)容路由器主機(jī)名下一跳A0局部5局部B局部局部C局部0局部表2-2網(wǎng)關(guān)路由器的路由表內(nèi)容目的主機(jī)名下一跳跳數(shù)0A15A1B1B1C10C1表2-3路由器A的路由表內(nèi)容目的主機(jī)名下一跳跳數(shù)0局部05局部0網(wǎng)關(guān)2網(wǎng)關(guān)2網(wǎng)關(guān)20網(wǎng)關(guān)2●2.3計(jì)算距離矢量1）在RFC1058所描述的RIP采用單一的距離矢量度量：跳數(shù)。RIP中缺省的跳度量為1。因此，對于每一臺接收和轉(zhuǎn)發(fā)報文的路由器而言，RIP報文數(shù)量域中的跳數(shù)遞增1。圖2-4具有相同耗費(fèi)的同構(gòu)網(wǎng)絡(luò)（2）路由器管理員可以改變?nèi)笔〉亩攘俊９芾韱T可以增加到其他路由器的低速鏈路的度量，但并不建議這樣做。設(shè)置比1大的度量值使報文到達(dá)最大跳數(shù)16變得更容易！圖2-5改變跳數(shù)以區(qū)分基本路由和可選路由圖2-5中的拓?fù)浼尤肓说退偃哂噫溌贰＞W(wǎng)絡(luò)管理員，為了保證可選路由保持其狀態(tài)，把這些可選路由的度量值設(shè)為10。這些更高的耗費(fèi)使得路由選擇趨向于更高帶寬的T1傳輸線路。在其中一條T1線路發(fā)生故障時，互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)能繼續(xù)保持工作正常。圖2-6T1線路發(fā)生故障時的網(wǎng)絡(luò)表2-4具有鏈路故障的路由器A的路由表內(nèi)容目的主機(jī)名下一跳跳數(shù)0局部05局部0網(wǎng)關(guān)11網(wǎng)關(guān)11網(wǎng)關(guān)110網(wǎng)關(guān)11路由器A的路由表，在網(wǎng)絡(luò)收斂于新的拓?fù)渲?，其?nèi)容匯總在表2-4中。當(dāng)兩條T1線路發(fā)生故障，由于兩條可選鏈路具有耗費(fèi)10，它們同時活躍導(dǎo)致一條路由耗費(fèi)大于16。如果一條路由的度量(或耗費(fèi))超過16，路由就被宣布為無效，一個通知報文(觸發(fā)更新)就會發(fā)送給所有直接相鄰的路由器。表2-5顯示了又一條鏈路故障對路由器A的路由表的影響。表2-5具有兩條鏈路故障的路由器A的路由表內(nèi)容目的主機(jī)名下一跳跳數(shù)0局部05局部0網(wǎng)關(guān)11網(wǎng)關(guān)11網(wǎng)關(guān)160網(wǎng)關(guān)16從表2-5中很明顯地看出，路由器A和C之間的路由耗費(fèi)超過16，所有的表項(xiàng)聲明為無效。路由器A仍能和路由器B通信，因?yàn)槟菞l路由的總耗費(fèi)僅為11。圖2-7跳數(shù)會很快加到16（1）RIP積極地維護(hù)路由表的完整性。通過要求所有活躍的RIP路由器在固定時間間隔廣播其路由表內(nèi)容至相鄰的RIP路由器來做到這一點(diǎn)。（2）RIP依賴3個計(jì)時器來維護(hù)路由表：更新計(jì)時器、路由超時計(jì)時器、路由刷新計(jì)時器。更新計(jì)時器用于在節(jié)點(diǎn)一級初始化路由表更新。每個RIP節(jié)點(diǎn)只使用一個更新計(jì)時器。相反的，路由超時計(jì)時器和路由刷新計(jì)時器為每一個路由維護(hù)一個?！?.5更新路由表初始化表更新特點(diǎn)（1）RIP路由器每隔30秒觸發(fā)一次表更新。更新計(jì)時器用于記錄時間量。一旦時間到，RIP節(jié)點(diǎn)就會產(chǎn)生一系列包含自身全部路由表的報文。（2）為了幫助區(qū)別故障和錯誤的重要程度，RIP使用多個計(jì)時器來標(biāo)識無效路由。標(biāo)識無效路由（1）一個路由如果在一個給定時間之內(nèi)沒有收到更新就中止，那條路由表項(xiàng)標(biāo)記為無效，通過設(shè)置它的路由度量值為16來實(shí)現(xiàn)。比如，路由超時計(jì)時器通常設(shè)為180秒。當(dāng)路由變?yōu)榛钴S或被更新時，這個時鐘被初始化。，并且要設(shè)置路由變化標(biāo)志。這個信息可以通過周期性的路由表更新來與其相鄰路由器交流。第一種方式第二種方式（2）接到路由新的無效狀態(tài)通知的相鄰節(jié)點(diǎn)使用此信息來更新它們自己的路由表。刪除無效路由（1）一旦路由器認(rèn)識到路由已無效，它會初始化路由刷新計(jì)時器。在最后一次超時計(jì)時器初始化后180秒，路由刷新計(jì)時器被初始化，這個計(jì)時器通常設(shè)為90秒。（2）如果路由更新在270秒之后仍未收到(180秒超時加上90秒路由刷新時間)，就從路由表中移去此路由(也就是刷新)。（3）主動節(jié)點(diǎn)是那些主動地進(jìn)行共享路由信息的節(jié)點(diǎn)。它們從相鄰者處接收更新，并且轉(zhuǎn)發(fā)它們的路由表項(xiàng)拷貝至那些相鄰節(jié)點(diǎn)。（4）被動站點(diǎn)從相鄰者處接收更新，并且使用那些更新來維護(hù)它們的路由表。然而被動節(jié)點(diǎn)不主動地發(fā)布它們自己路由表項(xiàng)的拷貝。●2.6尋址問題（1）指示缺省路由。RIP允許計(jì)算至單獨(dú)主機(jī)的路由，也允許計(jì)算至包含大量主機(jī)的網(wǎng)絡(luò)的路由。當(dāng)RIP路由器收到一個IP報文時，必須查看目的地址。它試圖把這個地址與路由表中的目的地址進(jìn)行匹配。如果它不能找到那個目的地主機(jī)地址，就會檢查目的地址是否能和一個已知的子網(wǎng)或網(wǎng)絡(luò)號進(jìn)行匹配。如果在這一級也不能進(jìn)行匹配，RIP路由器會使用缺省路由來轉(zhuǎn)發(fā)報文。（2）路由至網(wǎng)關(guān)。路由計(jì)算的是到網(wǎng)絡(luò)的地址而非到主機(jī)的地址。例如，任一網(wǎng)絡(luò)(子網(wǎng))上的每一臺主機(jī)可以通過相同的網(wǎng)關(guān)訪問，路由表能簡單地把網(wǎng)關(guān)定義為目的IP地址。所有尋址到那個網(wǎng)絡(luò)或子網(wǎng)的報文可以轉(zhuǎn)發(fā)至網(wǎng)關(guān)。之后網(wǎng)關(guān)承擔(dān)把報文轉(zhuǎn)發(fā)至最終目的地的責(zé)任。在圖2-8中，主機(jī)要傳輸一個IP報文至主機(jī)0。這個地址對路由器C而言是不可知的。路由器C把報文轉(zhuǎn)發(fā)至網(wǎng)關(guān)。這種方法要求主機(jī)只被與其最近的路由器所知，而不需要使整個網(wǎng)絡(luò)中的路由器都知道。圖2-8中的虛線顯示了IP報文行程的兩部分：從路由器C到路由器A，再從路由器A到主機(jī)0。圖2-8RIP節(jié)點(diǎn)能把報文發(fā)送至網(wǎng)關(guān)路由器●2.7拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)變化：收斂定義：收斂就是路由器獨(dú)立地獲得對網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的共同看法。收斂過程分析：（1）路由器C和D之間的鏈路出現(xiàn)故障，它就不再可用，但是整個網(wǎng)絡(luò)卻需要相當(dāng)一段時間才能知道這一事實(shí)。假設(shè)路由器D的更新計(jì)時器先于C的計(jì)時器到期。C(A和B)仍沒有意識到C-D鏈路已經(jīng)發(fā)生故障。收斂的第一階段顯示在圖2-10中。圖2-9從路由器A到路由器D的兩條可能路徑（2）一旦更新計(jì)時器超時，路由器D會試圖把對網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渥兓耐茰y通知給它的相鄰路由器。直接相鄰者中只有路由器B能直接聯(lián)系。收到更新報文，B會更新它的路由表，設(shè)置從B到D(通過C)的路由為無窮。這樣允許其通過B-D的鏈路與D進(jìn)行通信。一旦B更新了自己的路由器，它會把關(guān)于拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的新變化廣播給它的其他相鄰者，A和C。（3）當(dāng)所有的路由器認(rèn)識到通過B是到D的最有效路由時，它們就收斂了，如圖2-11所示。圖2-10只有路由器D意識到鏈路故障圖2-11路由器把B-D作為新路由●2.8計(jì)值到無窮當(dāng)網(wǎng)絡(luò)變得完全不能訪問時，存在另一個路由器能訪問那個不可達(dá)的目的地，這種情形中的路由器會計(jì)值RIP度量到無窮，即出現(xiàn)路由循環(huán)。圖2-12路由器D發(fā)生故障

在圖2-12中，路由器D發(fā)生故障。路由器C，在沒有收到路由器D的6個連續(xù)更新之后，會作廢掉C-D路由，并且廣播其為不可到達(dá)。這一點(diǎn)顯示在圖2-13中。路由器A和B對路由失效一無所知直到接到C的通知。此時，A和C相信通過B能到達(dá)D。它們會重新計(jì)算自己的路由，包括這條更高耗費(fèi)的迂回線路。圖2-14顯示了這一點(diǎn)。這兩個路由器向它們的直接相鄰路由器B發(fā)送它們的下一個更新報文，路由器B，已經(jīng)超時了自己至D的路由，相信通過A或C仍能訪問D。顯然，這樣是不可能的，因?yàn)锳和C依賴于B剛作廢的鏈路。實(shí)質(zhì)上，在A、B、C之間形成了一個環(huán)路，這個環(huán)路的形成是由下面的錯誤想法形成的，即A和C通過對方仍能到達(dá)路由器D。這是因?yàn)槎叨加械紹的連接，而B有一條到D的連接。圖2-13路由器C作廢了C-D路由圖2-14A和C相信它們能通過B訪問DRIP使用三種方法來避免計(jì)值到無窮循環(huán)問題：橫向隔離、帶抑制逆轉(zhuǎn)位的橫向隔離和觸發(fā)更新。橫向隔離橫向隔離：假設(shè)如果一條路由是從一個特定路由器處學(xué)習(xí)來的，RIP節(jié)點(diǎn)不廣播關(guān)于這個特定路由的更新到這個相鄰路由器。圖2-15顯示了這一點(diǎn)?！窭鼳：在圖2-15中，路由器支持橫向隔離線邏輯。因此，路由器C(支持到路由器D的惟一路徑)不能收到從路由器A發(fā)來的關(guān)于網(wǎng)絡(luò)D的更新。這是因?yàn)锳(甚至B)的這條路由信息依賴于C。圖2-15橫向隔離缺點(diǎn)：延時可能造成無效路由信息形成環(huán)路，由于這個不足，RIP支持一個稍加改動的版本稱為帶抑制逆轉(zhuǎn)的橫向隔離。帶抑制逆轉(zhuǎn)的橫向隔離圖2-16帶毒逆轉(zhuǎn)的橫向隔離例B：路由器A能給路由器B提供關(guān)于如何到達(dá)路由器D的信息，但此路由的度量為16。因此，路由器B不能更新它的路由表，因?yàn)楸碇行畔⒛芨玫氐竭_(dá)目的地。實(shí)際上，A廣播它不能到達(dá)D，這是真實(shí)的信息。這種廣播能立即有效地打破環(huán)路。缺點(diǎn)：帶抑制逆轉(zhuǎn)的橫向隔離在只有兩個網(wǎng)關(guān)的拓?fù)渲心苡行У胤乐孤酚森h(huán)路。然而，在更大的互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中，RIP仍然會發(fā)生計(jì)值到無窮的問題。為了確保這樣的無限循環(huán)盡可能早地被發(fā)現(xiàn)，RIP支持觸發(fā)更新。觸發(fā)更新（1）在三個網(wǎng)關(guān)連到一個公共網(wǎng)絡(luò)的情況下，仍然會形成路由環(huán)路，這個環(huán)路是由于網(wǎng)關(guān)之間彼此欺騙造成的。在這個圖中有三個網(wǎng)關(guān)連到路由器D，它們是A、B和C。在路由器D發(fā)生故障的情況下，路由器A可能相信路由器B仍可以訪問路由器D，路由器B可能相信路由器C仍可以訪問路由器D，而路由器C可能相信路由器A仍可以訪問路由器D，結(jié)果形成了一個無限路由環(huán)路，（2）觸發(fā)更新：它要求網(wǎng)關(guān)在改變一條路由度量時立即廣播一條更新消息，而不管30秒更新記時器還剩多少時間。觸發(fā)更新通過把延遲減到最小從而克服了路由協(xié)議的脆弱性。圖2-17三個通向D的網(wǎng)關(guān)保持計(jì)時器（1）有可能一個網(wǎng)關(guān)在從另一個網(wǎng)關(guān)處收到觸發(fā)更新之前恰好發(fā)送了一個周期性的更新報文。在這種情況下，無效路由會在整個網(wǎng)絡(luò)中被再次傳播。（2）保持計(jì)時器和觸發(fā)更新邏輯一同使用。實(shí)質(zhì)上，一旦產(chǎn)生觸發(fā)更新報文，一個時鐘就會開始向下計(jì)數(shù)直到0。一旦計(jì)時器遞減到0，路由器就不再接收從任何相鄰路由器處發(fā)來的關(guān)于此路由或目的地的更新。（3）這種方式防止RIP路由器接收已經(jīng)在一個配置時間內(nèi)被作廢了的路由更新。也能防止路由器錯誤地認(rèn)為另一個路由器有到達(dá)無效目的地的可靠路由。圖2-18三個網(wǎng)關(guān)計(jì)值到無窮●2.9RIP配置方法RIP配置十分簡單，在全局模式下，啟用rip進(jìn)程：routerip然后，設(shè)置rip進(jìn)程的管理范圍，即networkipaddress式中，ipaddress是rip進(jìn)程的控制范圍。圖2-19給出了一個簡單得RIP協(xié)議配置示例網(wǎng)絡(luò)。例2-1展示了RIP協(xié)議配置過程，例2-2展示了各路由器上的路由表；例2-3展示了網(wǎng)絡(luò)的聯(lián)通性測試方法。圖2-19RIP協(xié)議配置示例網(wǎng)絡(luò)!IP配置!PC0:網(wǎng)關(guān):!PC1:網(wǎng)關(guān):!R1配置R1(config)#ints0/0R1(config-if)#no

shutdown%LINK-5-CHANGED:InterfaceSerial0/0,changedstatetodownR1(config-if)#ipaddressR1(config-if)#clockrate64000R1(config-if)#exitR1(config)#ints0/1R1(config-if)#noshutdown

%LINK-5-CHANGED:InterfaceSerial0/1,changedstatetodownR1(config-if)#ipaddressR1(config-if)#clockrate64000R1(config)#routeripR1(config-router)#networkR1(config-router)#network例2-1RIP協(xié)議配置實(shí)例●2.10RIP的限制雖然RIP有很長的歷史，但它還是有自身的限制。它非常適合于為早期的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)計(jì)算路由；然而，技術(shù)進(jìn)步已極大地改變了互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)建造和使用的方式。因此，RIP會很快被今天的互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)所淘汰。RIP的一些最大限制是：不能支持長于15跳的路徑、依賴于固定的度量來計(jì)算路由、對路由更新反應(yīng)強(qiáng)烈、相對慢的收斂和缺乏動態(tài)負(fù)均衡支持。第3章單區(qū)域OSPF協(xié)議及其配置方法●3.1OSPF概述●3.2OSPF術(shù)語●3.3在廣播型多路訪問拓

撲結(jié)構(gòu)中的OSPF運(yùn)行●3.4在點(diǎn)對點(diǎn)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中的OSPF運(yùn)行本章要點(diǎn)●3.5在非廣播型多路訪問（NBMA）拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中的OSPF運(yùn)行●3.6單區(qū)域內(nèi)的OSPF配置方法●3.7驗(yàn)證OSPF的運(yùn)行本章要點(diǎn)第3章單區(qū)域OSPF協(xié)議及其配置方法●3.1

OSPF概述OSPF基本概述●OSPF是一種內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議（IGP），它在屬于同一自治系統(tǒng)（AutonomousSystem，AS）的路由器間發(fā)布路由信息。OSPF解決了以下問題●收斂速率。在大型網(wǎng)絡(luò)中，OSPF的收斂時間要比RIP快許多，因?yàn)槁酚勺兓瘯涣⒖虜U(kuò)散并被同步計(jì)算?！裰С諺LSM。OSPF支持子網(wǎng)掩碼和VLSM?！窬W(wǎng)絡(luò)可達(dá)性。OSPF在理論上沒有可達(dá)性限制?！駧捳加?。OSPF通過多目組播方式發(fā)送鏈路狀態(tài)更新，且只當(dāng)網(wǎng)絡(luò)發(fā)生變化時才發(fā)送這些更新。注意：OSPF每隔30分鐘會發(fā)送更新信息以確保所有路由器能保持同步。●路徑選擇方法。OSPF采用一種路徑成本值作為路徑選擇的依據(jù)，OSPF提供對多條路徑的支持。OSPF信息承載在IP數(shù)據(jù)報中，使用協(xié)議號89（十進(jìn)制）。如圖3-1所示。IP數(shù)據(jù)包內(nèi)的OSPF圖3-1在IP數(shù)據(jù)包內(nèi)的OSPF●接口。路由器和它所連網(wǎng)絡(luò)之不間的連接，接口有時也被稱為鏈路（link）?！矜溌窢顟B(tài)（linkstate）。兩臺路由器之間鏈路的狀態(tài)，即路由器的接口和它與相鄰路由器的關(guān)系。鏈路狀態(tài)通過鏈路狀態(tài)通告（LSA）被通告給其他路由器?！耖_銷（cost）。分配給鏈路的值。鏈路狀態(tài)協(xié)議不使用跳數(shù)，而是給鏈路分配一個開銷值。●自治系統(tǒng)。采用一種相同的路由選擇協(xié)議交換路由信息的一組路由器。●區(qū)域（Area）。有相同區(qū)域標(biāo)志符的網(wǎng)絡(luò)和路由器的集合?！?.2OSPF術(shù)語●鄰居。在一個共同的網(wǎng)絡(luò)上都有接口的兩臺路由器?！馠ello協(xié)議。OSPF用來建立和維持鄰居關(guān)系的協(xié)議?！襦従雨P(guān)系數(shù)據(jù)庫。路由器已經(jīng)建立起的雙向通信的所有鄰居的列表?！矜溌窢顟B(tài)數(shù)據(jù)庫（也稱拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫）。網(wǎng)絡(luò)中所有其他路由器的鏈路狀態(tài)條目的列表，它代表了網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。●路由表（也稱為轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)庫）。對鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫運(yùn)行最短路徑優(yōu)先（SPF）算法（Dijkstra算法）后生成的，各路由器OSPF路由表的內(nèi)容是惟一的?！?.2OSPF術(shù)語鏈路狀態(tài)和OSPF組件圖3-2鏈路狀態(tài)和OSPF組件OSPF的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)●廣播型多路訪問拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)?！顸c(diǎn)對點(diǎn)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。●非廣播型多路訪問（NBMA）拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。OSPF的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)OSPF的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖3-3OSPF拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)●3.3在廣播型多路訪問拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中的OSPF運(yùn)行●Hello協(xié)議負(fù)責(zé)建立和維護(hù)鄰居關(guān)系。通過IP多目組播地址，也被稱為AllSPFRouter地址，Hello數(shù)據(jù)包定期從參與OSPF的各接口發(fā)送出去?！裨贖ello數(shù)據(jù)包的數(shù)據(jù)信息：●路由器ID。32比特數(shù)字，唯一地標(biāo)識一個路由器，缺省值是活躍接口上的最高IP地址?！馠ello間隔和down機(jī)判定間隔。Hello間隔是路由器發(fā)送Hello數(shù)據(jù)包的時間間隔。down機(jī)判定間隔是路由器在認(rèn)為相鄰的路由器失效之前等待接受來自鄰居消息的時間?！襦従印Ｒ呀?jīng)建立了雙向通信關(guān)系的相鄰路由器?！?.3在廣播型多路訪問拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中的OSPF運(yùn)行●鄰居。已經(jīng)建立了雙向通信關(guān)系的相鄰路由器?！駞^(qū)域ID。若干路由器及其接口所共享的同一網(wǎng)絡(luò)分段?！衤酚善鲀?yōu)先級。8比特數(shù)字，選擇DR和BDR時這臺路由器的優(yōu)先級。路由器優(yōu)先級要高，它選作DR或BDR的機(jī)會就越大?！馜R和BDR的IP地址。某個具體網(wǎng)絡(luò)的DR和BDR的IP地址。●認(rèn)證口令。兩臺路由器都必須交換相鄰的口令?！衲┕?jié)區(qū)域標(biāo)志。末節(jié)區(qū)域標(biāo)志是一個不接收外部路由的特殊區(qū)域。●3.3在廣播型多路訪問拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中的OSPF運(yùn)行圖3.4一個OSPFHello數(shù)據(jù)包的內(nèi)容●3.3在廣播型多路訪問拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中的OSPF運(yùn)行●OSPF數(shù)據(jù)包頭的中的各個域：●版本號：標(biāo)志使用的OSPF版本。●類型：Hello：建立和維持鄰居關(guān)系。數(shù)據(jù)庫描述：描述拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫的內(nèi)容。11244228可變的版本號類型數(shù)據(jù)包長度路由器ID區(qū)域ID校驗(yàn)和認(rèn)證類型認(rèn)證數(shù)據(jù)●3.3在廣播型多路訪問拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中的OSPF運(yùn)行●類型：鏈路狀態(tài)請求：向相鄰路由器請求其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫的部分內(nèi)容。鏈路狀態(tài)更新：對鏈路狀態(tài)請求數(shù)據(jù)包的回應(yīng)。鏈路狀態(tài)確認(rèn)：對鏈路狀態(tài)更新數(shù)據(jù)包的確認(rèn)。數(shù)據(jù)包長度：以字節(jié)為單位的數(shù)據(jù)包的長度，包括OSPF包頭。路由器ID：標(biāo)識數(shù)據(jù)包的發(fā)送者。區(qū)域ID：標(biāo)識數(shù)據(jù)包所屬的區(qū)域?！?.3在廣播型多路訪問拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中的OSPF運(yùn)行●類型：校驗(yàn)和：校驗(yàn)整個數(shù)據(jù)包的內(nèi)容，以發(fā)現(xiàn)傳輸中可能受到的損傷。認(rèn)證類型：包含認(rèn)證類型。認(rèn)證類型可按各個區(qū)域配置。類型0表示不進(jìn)行認(rèn)證；類型1表示采用明文方式進(jìn)行認(rèn)證；類型2表示采用MD5算法進(jìn)行認(rèn)證。認(rèn)證：包含認(rèn)證信息。數(shù)據(jù)：包含所封裝的上層信息。指定路由器（DR）和備用指定路由器（BDR）作用●在廣播網(wǎng)環(huán)境中的路由器必須選舉一個DR和BDR來代表這個網(wǎng)絡(luò)。BDR只有當(dāng)DR失效時才承擔(dān)DR的工作。價值●減少路由更新數(shù)據(jù)流。DR和BDR為給定多路訪問上的鏈路狀態(tài)信息交換起著聯(lián)系中心點(diǎn)的作用?！窆芾礞溌窢顟B(tài)的同步。DR和BDR可保證網(wǎng)絡(luò)上的其他路由器都有關(guān)于網(wǎng)絡(luò)的相同鏈路狀態(tài)信息。指定路由器（DR）和備用指定路由器（BDR）●路由器將在Hello數(shù)據(jù)包交換過程中查看相互之間的優(yōu)先級值，根據(jù)下面的條件確定DR和BDR：

圖3-6DR和BDR的選舉選舉指定路由器（DR）和備用指定路由器（BDR）●有最高優(yōu)先級值的路由器成為DR?！裼械诙邇?yōu)先級值的路由器成為BDR?！窠涌贠SPF優(yōu)先級的缺省值是1。在優(yōu)先級值相等的情況下，再判斷路由器ID的高低。有最高路由器ID的路由器就成為DR，有第二高路由器ID的路由器就成為BDR。●優(yōu)先級設(shè)置為0的路由器不能為DR或BDR。不是DR或BDR的路由器也被稱為“Drother（非DR）”?！袢绻幸慌_優(yōu)先級值最高的路由器添加到網(wǎng)絡(luò)中，原來的DR和BDR只有在它們失效時才會改變。如果DR失效，BDR將作為DR，同時在選舉一臺新的BDR。選舉指定路由器（DR）和備用指定路由器（BDR）Router#debugipospfadjEthernetinterfacecomingup:ElectionOSPF:2WayCominunicationto192.168.0.l0onEtharnet0，state2WAYOSPF:endofWaitoninterfaceEthernet0OSPF:DR/BDRelectiononEthernet0OSPF:EelectBDR2OSPF:EelectDR2DR:2（Id）

BDR:2（Id）OSPF:SendDBDto2onEthernet0seq0x546opt0x2flag0x7len32<...>OSPF:DR/BDRelectiononEthernet0OSPF:EelectBDR1OSPF:EelectDR2DR:2（Id）

BDR:1（Id）例3-1廣播型多路訪問毗鄰關(guān)系調(diào)試輸出樣例OSPF的啟動●OSPF啟動的第一階段是使用Hello協(xié)議的交換過程：圖3-7OSPF交換過程交換過程OSPF的啟動●步驟一：路由器A在局域網(wǎng)上啟動，并處于“down”狀態(tài)，以為它沒有與其他任何一臺路由器交換過信息?！癫襟E二：所有運(yùn)行OSPF的路由器收到來自路由器A的Hello數(shù)據(jù)包，并將路由器A添加到它們的鄰居表中。這是“init”狀態(tài)。●步驟三：所有接收到該Hello數(shù)據(jù)包的路由器都向路由器A發(fā)送一個單點(diǎn)傳送回復(fù)Hello數(shù)據(jù)包。Hello包的鄰居域中含有所有其他相鄰的路由器，包括路由器A?！癫襟E四：路由器A接收到這些數(shù)據(jù)包后，它將所有在它們的Hello數(shù)據(jù)包中有自己路由器ID路由器都添加到它自己的相鄰關(guān)系數(shù)據(jù)庫中，這被稱為“雙向（two-way）”狀態(tài)。交換過程OSPF的啟動●步驟五：路由器通過前面描述的程序來決定誰是DR和BDR?！癫襟E六：路由器在網(wǎng)絡(luò)中定期地（缺省是每隔10秒）交換Hello數(shù)據(jù)包，以確保通信仍在進(jìn)行。交換過程OSPF的啟動●步驟一：在“exstart”狀態(tài)中，DR和BDR與網(wǎng)絡(luò)中其他各路由器建立毗鄰關(guān)系。在這個過程中，各路由器與其他相鄰的DR和BDR之間建立起一個主從關(guān)系。路由器ID高的路由器作為主路由器。●步驟二：主、從路由器之間交換一個或多個數(shù)據(jù)庫描述數(shù)據(jù)包（DBD）。這時路由器處于“exchange（交換）”狀態(tài)。發(fā)現(xiàn)路由在選舉出了DR和BDR之后，路由器處于“exstart（準(zhǔn)啟動）”狀態(tài)，然后執(zhí)行交換協(xié)議使路由器達(dá)到通信的“FULL（滿）”狀態(tài)。OSPF的啟動●步驟二：主、從路由器之間交換一個或多個數(shù)據(jù)庫描述數(shù)據(jù)包（DBD）。這時路由器處于“exchange（交換）”狀態(tài)。（1）通過LSAck對DBD序列號進(jìn)行回應(yīng)，確認(rèn)已收到了該DBD包；（2）通過檢查LSA頭部中的LSA序列號，將它接收到的信息與其已有的信息過進(jìn)行比較。如果DBD有一個更新的鏈路狀態(tài)條目，那么從路由器將向主路由器發(fā)送一個鏈路狀態(tài)請求包（LSR）；（3）主路由器用（LSU）回應(yīng)該LSR，其中含有所請求的完整信息。從路由器在接收到LSU時又回應(yīng)一個LSAck。發(fā)送LSR的這個過程被成為“l(fā)oading（加載）”狀態(tài)。OSPF的啟動●步驟四：所有路由器都將新的鏈路狀態(tài)更新（LSU）條目添加到它們的鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫中?！癫襟E五：當(dāng)給定路由器的所有LSR都得到滿意的答復(fù)時，毗鄰的路由器就認(rèn)為達(dá)到了同步和處于“FULL”狀態(tài)。到了這一步，各路由器都具有相同的鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫。OSPF的啟動圖3-8OSPF發(fā)現(xiàn)路由的過程選擇路由●當(dāng)路由器有了一個完整的鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫時，它就準(zhǔn)備好要創(chuàng)建它的路由表以便能夠轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)流。●（1）OSPF協(xié)議采用復(fù)合度量值來決定到目的地的最佳路徑。●（2）最佳路徑采用Dijkstra算法獲得?！瘢?）OSPF在路由表最多存在6個等開銷路由條目以進(jìn)行負(fù)載均衡。選擇路由選擇路由圖3-9選擇要放入路由表的最佳路由維護(hù)路由選擇信息當(dāng)鏈路狀態(tài)發(fā)生變化時，路由器通過擴(kuò)散過程將這一變化通知給網(wǎng)絡(luò)中其它路由器。在多路訪問鏈路上的擴(kuò)散過程如下：

●步驟一：路由器注意到一個鏈路狀態(tài)的變化，將含有更新過的LSA條目的LSU多目組播到地址，該地址代表所有OSPFDR和BDR?！癫襟E二：DR對接收到的變化進(jìn)行確認(rèn)，并且通過OSPF多目組播地址將該LSU擴(kuò)散到網(wǎng)絡(luò)上的其它路由器。維護(hù)路由選擇信息維護(hù)路由選擇信息●步驟三：如果某個路由器還連接在另一個網(wǎng)絡(luò)上，它通過向該多路訪問網(wǎng)絡(luò)上的DR轉(zhuǎn)發(fā)LSU而將LSU擴(kuò)散到其它網(wǎng)絡(luò)。●步驟四：當(dāng)接收到含有發(fā)生了變化的LSA的LSU時，路有器將更新它的鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫。然后它將對新的鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫使用SPF算法以生成新的路由表。維護(hù)路由選擇信息圖3-10鏈路狀態(tài)更新將拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的變化通知給路由器維護(hù)路由選擇信息路由器接收到一個LSU時所做出的以下分析：圖3-11分析一個LSU●（1）路有器通過向多目組播地址ALLSPFRouters（）發(fā)送Hello數(shù)據(jù)包來動態(tài)地檢測它的鄰居，不需要進(jìn)行選舉，同時也沒有DR或BDR的概念。●3.4在點(diǎn)對點(diǎn)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中的OSPF運(yùn)行●（2）在點(diǎn)對點(diǎn)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)上的缺省OSPFhello間隔和down機(jī)判定間隔分別是10秒和40秒?！?.4在點(diǎn)對點(diǎn)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中的OSPF運(yùn)行例3-2

點(diǎn)對點(diǎn)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)——毗鄰選舉Router#debugipospfadjPoint-to-pointinterfacescomingup：

NoelectionOSPF：InterfaceSerial1goingUpOSPF：RcvHellofrom1area0fromSerial1OSPF：EndofHelloprocessingOSPF：BuildrouterLSAforarea0，routerID0OSPF：RcvDBDfrom1onSerial1seq0x20C4opt0x2flag0x7len32stateINITOSPF：2WayCommunicationto1onSerial1，state2WAYOSPF：SendDBDto1onSerial1seq0x167Fopt0x2flag0x7len32OSPF：NBRNegotiationDone.WearetheSLAVEOSPF：SendDBDto1onSerial1seq0x20C4opt0x2flag0x7len72●3.5在非廣播性多路訪問（NBMA）拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中的OSPF運(yùn)行●NBMA網(wǎng)絡(luò)●OSPF運(yùn)行模式●子接口●NBMA模式的相鄰關(guān)系NBMA網(wǎng)絡(luò)●

NBMA網(wǎng)絡(luò)是指那些能支持多臺路由器但不具有廣播能力的網(wǎng)絡(luò)。要想提供廣播能力，必須在VC上啟用廣播選項(xiàng)。●在NBMA拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)上缺省的OSPFhello間隔和down機(jī)判定間隔分別是30秒和120秒。OSPF環(huán)境Hello間隔down機(jī)判定間隔廣播10秒40秒點(diǎn)對點(diǎn)10秒40秒NBMA30秒120秒表3-1各種OSPF環(huán)境中的缺省hello間隔和down機(jī)判間隔NBMA網(wǎng)絡(luò)●

幀中繼可以用多種方法來互連遠(yuǎn)程場點(diǎn)：星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、全連接拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、部分互連的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。圖3-12NBMA拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)OSPF運(yùn)行模式●

NBMA（非廣播多路訪問）。模仿OSPF在一個廣播型網(wǎng)絡(luò)中的運(yùn)行，路由器識別它們的鄰居，并選舉DR和BDR。這種配置通?？梢栽谝粋€全互連網(wǎng)絡(luò)中看到?！顸c(diǎn)對多點(diǎn)。將非廣播型網(wǎng)絡(luò)看作一個點(diǎn)對點(diǎn)鏈路的集合，路由器識別它們的鄰居，但是不選舉DR和BDR。這種配置通常被用在部分互連的網(wǎng)絡(luò)中。●Cisco所定義的附加模式有：點(diǎn)對多點(diǎn)非廣播模式（RFC模式的一種擴(kuò)展）、廣播模式和點(diǎn)對點(diǎn)模式。子接口●一個物理接口可以被分成多個被稱為子接口的邏輯接口，每個子接口可以被定義為點(diǎn)對點(diǎn)或點(diǎn)對多點(diǎn)型接口。一個點(diǎn)對點(diǎn)子接口有著與任何物理點(diǎn)對點(diǎn)接口相同的屬性?？梢酝ㄟ^下面的命令來創(chuàng)建子接口：“interfaceserial”命令描述subinterface-number接口號和子接口號。子接口號的范圍可從1到4294967293。在句點(diǎn)（.）前的接口號必須與該子接口所屬的接口號相匹配。multipoint在多點(diǎn)子接口上路由選擇IP，所有的路由器都在同一子網(wǎng)中。point-to-point在點(diǎn)對點(diǎn)子接口上路由選擇IP，每對點(diǎn)對點(diǎn)路由器都在它們自己的子網(wǎng)上。interfaceserial

number.subinterface-number{multipoint|point-to-point}表3-2“interfaceserial”命令NBMA模式的相鄰關(guān)系模式期望的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)子網(wǎng)地址毗鄰關(guān)系RFC或Cisco定義的NBMA全互連鄰居必須屬于同一子網(wǎng)號人工配置選舉DR/BDRRFC廣播全互連鄰居必須屬于同一子網(wǎng)號自動選舉DR/BDRCisco點(diǎn)對多點(diǎn)部分互連或星型鄰居必須屬于同一子網(wǎng)號自動

選舉DR/BDRRFC點(diǎn)對多點(diǎn)非廣播部分互連或星型鄰居必須屬于同一子網(wǎng)號手工配置沒有DR/BDRCisco點(diǎn)對點(diǎn)通過子接口的部分互連或星型各子接口屬于不同的子網(wǎng)自動沒有DR/BDRCisco表3-3在NBMA拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)上OSPF運(yùn)行的不同模式總結(jié)●3.6在單個區(qū)域內(nèi)配置OSPF●通過全局配置命令：routerospfprocesss-id在路由器上啟用OSPF進(jìn)程。在這條命令中，“processs-id”是一個內(nèi)部編號，用來識別是否在一臺路由器上運(yùn)行著多個OSPF進(jìn)程。

●通過“networkarea”路由器配置命令來標(biāo)識路由器上的哪些IP網(wǎng)絡(luò)號是OSPF網(wǎng)絡(luò)的一部分?！?.6在單個區(qū)域內(nèi)配置OSPF“networkarea”命令描述address可以是網(wǎng)絡(luò)地址、子網(wǎng)地址，或者接口的地址。讓路由器知道向哪些鏈路進(jìn)行通告，用哪些鏈路來監(jiān)聽通告，以及通告什么網(wǎng)絡(luò)wildcard-mask用來決定怎樣讀地址的一個反向掩碼。該掩碼有通配比特，“0”表示要求匹配，“1”表示“不關(guān)心”。例如，55表示對前兩個字節(jié)要求匹配。如果在“adderss”參數(shù)之外指定了接口地址，那么使用掩碼。area-id指定與該地址相關(guān)的區(qū)域。它可以是十進(jìn)制數(shù)或與IP地址相似的形式：A.B.C.Dnetwork

addresswildcard-mask

area

area-id表3-4“networkarea”命令的含義●3.6在單個區(qū)域內(nèi)配置OSPF圖3-13在區(qū)域內(nèi)部路由器上配置OSPF●3.6在單個區(qū)域內(nèi)配置OSPF例3-3

圖3-13中路由器A、B和C上的配置<OutputOmitted>RouterA（config）#interfaceEthernet0RouterA（config-if）#ipaddress!<OutputOmitted>RouterA（config）#routerospf1RouterA（config-router）#network55area0...<OutputOmitted>RouterB（config）#interfaceEthernet0RouterB（config-if）#ipaddress!●3.6在單個區(qū)域內(nèi)配置OSPF例3-3

圖3-13中路由器A、B和C上的配置RouterB（config）#interfaceSerial0RouterB（config-if）#ipaddress<OutputOmitted>RouterB（config）#routerospf50RouterB（config-router）#networkarea0RouterB（config-router）#networkarea0!RouterC（config）#interfaceSerial0RouterC（config-if）#ipaddress<OutputOmitted>RouterC（config）#routerospf50RouterC（config-router）#netw