《路由交換技術(shù)與應(yīng)用》課件第17章

第17章路由技術(shù)基礎(chǔ)17.1路由的概念17.2路由表17.3路由的優(yōu)先級(jí)17.4浮動(dòng)靜態(tài)路由與路由備份17.5最長(zhǎng)匹配原則17.6路由協(xié)議原理17.7距離矢量路由協(xié)議小結(jié)

主要內(nèi)容：

路由及路由表的概念

路由優(yōu)先級(jí)的作用及其應(yīng)用

路由選擇時(shí)的最長(zhǎng)匹配原則

多種產(chǎn)生路由的方式及其特點(diǎn)

靜態(tài)路由、缺省路由的作用，動(dòng)態(tài)路由的作用、特點(diǎn)、分類(lèi)

路由器提供了將異構(gòu)網(wǎng)互連的機(jī)制，實(shí)現(xiàn)將一個(gè)數(shù)據(jù)包從一個(gè)網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到另一個(gè)網(wǎng)絡(luò)。路由就是指導(dǎo)IP數(shù)據(jù)包發(fā)送的路徑信息。

在互聯(lián)網(wǎng)中進(jìn)行路由選擇要使用路由器，路由器只是根據(jù)所收到的數(shù)據(jù)包頭的目的地址選擇一個(gè)合適的路徑(通過(guò)某一個(gè)網(wǎng)絡(luò))，將數(shù)據(jù)包傳送到下一個(gè)路由器，路徑上最后的路由器負(fù)責(zé)將數(shù)據(jù)包送交目的主機(jī)。17.1路由的概念數(shù)據(jù)包在網(wǎng)絡(luò)上的傳輸就好像是體育運(yùn)動(dòng)中的接力賽一樣，每一個(gè)路由器只負(fù)責(zé)將自己本站的數(shù)據(jù)包通過(guò)最優(yōu)的路徑轉(zhuǎn)發(fā)，通過(guò)多個(gè)路由器一站一站的接力將數(shù)據(jù)包通過(guò)最優(yōu)最佳路徑轉(zhuǎn)發(fā)到目的地，當(dāng)然有時(shí)由于實(shí)施一些路由策略，數(shù)據(jù)包通過(guò)的路徑并不一定是最佳的路徑。

路由器的一個(gè)作用就是為經(jīng)過(guò)路由器的每個(gè)數(shù)據(jù)幀尋找一條最佳傳輸路徑，并將該數(shù)據(jù)有效地傳送到目的站點(diǎn)。選擇通暢快捷的近路，能大大提高通信速度，減輕網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)通信負(fù)荷，節(jié)約網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)資源，提高網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)暢通率，從而讓網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)發(fā)揮出更大的效益來(lái)。17.2路由表由此可見(jiàn)，選擇最佳路徑的策略即路由算法是路由器的關(guān)鍵所在。為了完成這項(xiàng)工作，在路由器中保存著各種傳輸路徑的相關(guān)數(shù)據(jù)——路由表(RoutingTable)，供路由選擇時(shí)使用。通常情況下，路由器根據(jù)接收到的IP數(shù)據(jù)包的目的網(wǎng)段地址查找路由表來(lái)決定轉(zhuǎn)發(fā)路徑。路由表中需要保存著子網(wǎng)的標(biāo)志信息、網(wǎng)上路由器的個(gè)數(shù)和要到達(dá)此目的網(wǎng)段需要將IP數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)至哪一個(gè)下一跳相鄰設(shè)備地址等內(nèi)容，以供路由器查詢使用。路由表被存放在路由器的RAM上，這意味著路由器如果要維護(hù)的路由信息較多，則必須有足夠的RAM，而且一旦路由器重新啟動(dòng)，那么原來(lái)的路由信息都會(huì)消失。路由表可以是由系統(tǒng)管理員固定設(shè)置好的(靜態(tài)路由表)，也可以是根據(jù)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的運(yùn)行情況而自動(dòng)調(diào)整的路由表(動(dòng)態(tài)路由表)。后者是根據(jù)路由選擇協(xié)議提供的功能，自動(dòng)學(xué)習(xí)和記憶網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行情況，在需要時(shí)自動(dòng)計(jì)算數(shù)據(jù)傳輸?shù)淖罴崖窂健Ｂ酚善鞯牧硪粋€(gè)作用是連通不同的網(wǎng)絡(luò)。一般說(shuō)來(lái)，異種網(wǎng)絡(luò)互連與多個(gè)子網(wǎng)互連都應(yīng)采用路由器來(lái)完成。

通常情況下，路由表包含了路由器進(jìn)行路由選擇時(shí)所需要的關(guān)鍵信息。這些信息構(gòu)成了路由表的總體結(jié)構(gòu)。理解路由表的構(gòu)成對(duì)我們進(jìn)行路由維護(hù)和排錯(cuò)有非常重要的意義。下邊將逐一講述路由表的結(jié)構(gòu)成分。

(1)目的網(wǎng)絡(luò)地址(Dest)：用于標(biāo)識(shí)IP包要到達(dá)的目的邏輯網(wǎng)絡(luò)或子網(wǎng)地址。

(2)掩碼(Mask)：與目的地址一起來(lái)標(biāo)識(shí)目的主機(jī)或路由器所在的網(wǎng)段的地址。將目的地址和網(wǎng)絡(luò)掩碼“邏輯與”后可得到目的主機(jī)或路由器所在網(wǎng)段的地址。例如：目的地址為8.0.0.0，掩碼為255.0.0.0的主機(jī)或路由器所在網(wǎng)段的地址為8.0.0.0。掩碼由若干個(gè)連續(xù)“1”構(gòu)成，既可以用點(diǎn)分十進(jìn)制表示，也可以用掩碼中連續(xù)“1”的個(gè)數(shù)來(lái)表示。

(3)下一跳地址(Gw)：與承載路由表的路由器相鄰的路由器的端口地址，有時(shí)我們也把下一跳地址稱為路由器的網(wǎng)關(guān)地址。

(4)發(fā)送的物理端口(Interface)：學(xué)習(xí)到該路由條目的接口，也是數(shù)據(jù)包離開(kāi)路由器去往目的地將經(jīng)過(guò)的接口。

(5)路由信息的來(lái)源(Owner)：表示該路由信息是怎樣學(xué)習(xí)到的。路由表可以由管理員手工建立(靜態(tài)路由表)；也可以由路由選擇協(xié)議自動(dòng)建立并維護(hù)。路由表不同的建立方式也決定了其中路由信息的不同學(xué)習(xí)方式。

(6)路由優(yōu)先級(jí)(pri)：決定了來(lái)自不同路由來(lái)源的路由信息的優(yōu)先權(quán)。(后邊的課程中將有詳細(xì)的講解。)

(7)度量值(metric)：用于表示每條可能路由的代價(jià)。度量值最小的路由就是最佳路由。

圖17-1中所顯示的是路由表中的一條路由信息，其中：

172.16.8.0為目的邏輯網(wǎng)絡(luò)地址或子網(wǎng)地址，255.255.255.0為目的邏輯網(wǎng)絡(luò)或子網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)掩碼。1.1.1.1為下一跳邏輯地址。

fei_0/1.1為學(xué)習(xí)到這條路由的接口和將要進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)的接口。

static為路由器學(xué)習(xí)到這條路由的方式，本例中本條路由信息是通過(guò)手工配置的方式學(xué)習(xí)到的。

1為此路由的路由管理距離，0為此路由的度量值。

圖17-1路由表示例

一臺(tái)路由器上可以同時(shí)運(yùn)行多個(gè)路由協(xié)議。不同的路由協(xié)議都有自己的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)衡量路由的好壞(衡量參數(shù)有的采用下一跳次數(shù)，有的采用帶寬，有的采用延時(shí)，一般在路由數(shù)據(jù)中使用度量值來(lái)量化)，并且每個(gè)路由協(xié)議都把自己認(rèn)為是最好的路由送到路由表中。這樣到達(dá)一個(gè)同樣的目的地址，可能有多條分別由不同路由選擇協(xié)議學(xué)習(xí)來(lái)的不同的路由。雖然每個(gè)路由選擇協(xié)議都有自己的度量值，但是不同協(xié)議間的度量值含義不同，也沒(méi)有可比性。17.3路由的優(yōu)先級(jí)路由器必須選擇其中一個(gè)路由協(xié)議計(jì)算出來(lái)的最佳路徑作為轉(zhuǎn)發(fā)路徑加入到路由表中。因此我們需要有一種方法來(lái)實(shí)現(xiàn)這個(gè)目的。通過(guò)這種方法，我們能判斷出最優(yōu)的路由并使用它來(lái)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包。

實(shí)際的應(yīng)用中，我們使用路由優(yōu)先級(jí)來(lái)實(shí)現(xiàn)這個(gè)目的。每個(gè)路由器可以配置一個(gè)優(yōu)先級(jí)參數(shù)。路由器選擇路由協(xié)議的依據(jù)就是這個(gè)路由優(yōu)先級(jí)。不同的路由協(xié)議有不同的路由優(yōu)先級(jí)。數(shù)值小的優(yōu)先級(jí)高。當(dāng)我們有到達(dá)同一個(gè)目的地址的多條路由時(shí)，可以根據(jù)優(yōu)先級(jí)的大小，選擇其中一個(gè)優(yōu)先級(jí)最小的作為最優(yōu)路由，同時(shí)將這條路由寫(xiě)進(jìn)路由表中。在圖17-2中，一臺(tái)路由器上同時(shí)運(yùn)行兩個(gè)路由協(xié)議：RIP和OSPF。RIP與OSPF協(xié)議都發(fā)現(xiàn)并計(jì)算出了到達(dá)同一條網(wǎng)絡(luò)10.0.0.0/16的最佳路徑，但由于選路算法不同選擇了不同的路徑。由于OSPF具有比RIP高的路由優(yōu)先級(jí)(數(shù)值較小)，所以路由器將通過(guò)OSPF學(xué)到的這條路由加入到路由表中。

圖17-2路由優(yōu)先級(jí)

——小提示：

完全相同的一條路由才能進(jìn)行路由優(yōu)先級(jí)的比較，如10.0.0.0/16和10.0.0.0/24被認(rèn)為不是相同的路由，如果RIP學(xué)到了其中的一條，而OSPF學(xué)到了另一條，則兩條路由都會(huì)被加入路由表中。

表17-1中列出了各種路由選擇協(xié)議的缺省優(yōu)先級(jí)。

表17-1各種路由選擇協(xié)議的缺省優(yōu)先級(jí)路由優(yōu)先級(jí)的數(shù)值范圍為0～255。

缺省路由優(yōu)先級(jí)賦值原則為：直連路由具有最高優(yōu)先級(jí)；人工設(shè)置的路由條目?jī)?yōu)先級(jí)高于動(dòng)態(tài)學(xué)習(xí)到的路由條目；度量值算法復(fù)雜的路由協(xié)議優(yōu)先級(jí)高于度量值算法簡(jiǎn)單的路由協(xié)議。

這樣，各路由協(xié)議(包括靜態(tài)路由)都被賦予了一個(gè)管理距離。當(dāng)存在多個(gè)路由信息源時(shí)，具有較小管理距離數(shù)值的路由協(xié)議發(fā)現(xiàn)的路由將成為最優(yōu)路由，并被加入路由表中。對(duì)不同路由協(xié)議的路由優(yōu)先級(jí)的賦值是各個(gè)設(shè)備廠商自行決定的，沒(méi)有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。所以有可能不同廠商的設(shè)備上路由優(yōu)先級(jí)是不同的，并且通過(guò)配置可以修改缺省路由優(yōu)先級(jí)。

應(yīng)用路由的這種選擇機(jī)制，可以實(shí)現(xiàn)路由的備份。用戶可以根據(jù)實(shí)際情況，配置到同一個(gè)目的地的多條路由，并設(shè)置通主鏈路的路由優(yōu)先級(jí)最高，其余的備份鏈路依次遞減。這樣配置后，正常的情況下，路由器采用主鏈路發(fā)送數(shù)據(jù)。當(dāng)主鏈路發(fā)生故障時(shí)，備份鏈路接替主鏈路轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)。當(dāng)主鏈路狀態(tài)恢復(fù)正常后，流量應(yīng)該自動(dòng)切換回主鏈路。17.4浮動(dòng)靜態(tài)路由與路由備份路由表中的路由條目也會(huì)根據(jù)鏈路的狀態(tài)做適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，如圖17-3所示，正常情況下所有到達(dá)外部網(wǎng)絡(luò)的路由應(yīng)該通過(guò)接口e1_1進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，而當(dāng)連接接口e1_1的DDN鏈路down掉后，路由表中的到達(dá)外部網(wǎng)絡(luò)的路由應(yīng)該自動(dòng)變?yōu)橹赶蚪涌趀1_2，通過(guò)其所連接的PSTN網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。

圖17-3浮動(dòng)靜態(tài)路由在路由器上如何設(shè)置以滿足備份鏈路的需求呢？我們可以使用浮動(dòng)靜態(tài)路由配置備份鏈路。如圖17-4所示，分別配置了通過(guò)不同接口到達(dá)外部網(wǎng)絡(luò)10.0.0.0255.0.0.0的路由，其中通過(guò)主鏈路的靜態(tài)路由的路由優(yōu)先級(jí)沒(méi)有配置，保持缺省值1；通過(guò)備份鏈路的靜態(tài)路由的路由優(yōu)先級(jí)配置為5。

在兩條鏈路狀態(tài)都正常的情況下，由于設(shè)置的是兩條完全相同的路由，所以路由優(yōu)先級(jí)高(數(shù)值小)的通過(guò)接口e1_1轉(zhuǎn)發(fā)的路由條目會(huì)出現(xiàn)在路由表中，而路由優(yōu)先級(jí)低(數(shù)值大)的通過(guò)接口e1_2轉(zhuǎn)發(fā)的路由條目不會(huì)出現(xiàn)在路由表中。當(dāng)主鏈路發(fā)生故障，路由器在接口上檢測(cè)出鏈路down掉后會(huì)撤消所有通過(guò)此接口轉(zhuǎn)發(fā)的路由條目。圖17-4浮動(dòng)靜態(tài)路由的配置此時(shí)路由優(yōu)先級(jí)低(數(shù)值大)的通過(guò)接口e1_2轉(zhuǎn)發(fā)的路由條目就自動(dòng)出現(xiàn)在路由表中，所有到達(dá)外部網(wǎng)絡(luò)10.0.0.0255.0.0.0的流量被切換到備份鏈路。而當(dāng)主鏈路狀態(tài)恢復(fù)正常后，通過(guò)主鏈路轉(zhuǎn)發(fā)的路由會(huì)自動(dòng)出現(xiàn)在路由表中，而通過(guò)備份鏈路轉(zhuǎn)發(fā)的路由被自動(dòng)撤消。

在路由器中，路由查找遵循的是最長(zhǎng)匹配原則。所謂的最長(zhǎng)匹配，就是路由查找時(shí)，使用路由表中到達(dá)同一目的地的子網(wǎng)掩碼最長(zhǎng)的路由。17.5最長(zhǎng)匹配原則如圖17-5所示，相對(duì)于上述的去往10.1.1.1的數(shù)據(jù)包，在路由表中，同時(shí)有三條路由顯示可以為此數(shù)據(jù)包進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，分別是10.0.0.0、10.1.0.0和10.1.1.0。根據(jù)最長(zhǎng)匹配原則，10.1.1.0這個(gè)條目匹配到了24位，因此，去往10.1.1.0的數(shù)據(jù)包用10.1.1.0的路由條目提供的信息進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，也就是從fei_0/1.3進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。

圖17-5最長(zhǎng)匹配原則

17.2節(jié)我們講解了路由表的結(jié)構(gòu)，也許大家會(huì)有疑問(wèn)：無(wú)論手工或自動(dòng)學(xué)習(xí)，路由表最初是如何建立起來(lái)的呢？建立起路由表后又如何進(jìn)行維護(hù)呢？路由器不是即插即用設(shè)備，路由信息必須通過(guò)配置才會(huì)產(chǎn)生，并且路由信息必須要根據(jù)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的變化做相應(yīng)的調(diào)整與維護(hù)。這些都如何來(lái)實(shí)現(xiàn)呢？下面將介紹路由的分類(lèi)和產(chǎn)生與維護(hù)的過(guò)程。17.6路由協(xié)議原理根據(jù)路由信息產(chǎn)生的方式和特點(diǎn)，也就是路由是如何生成的，路由可以被分為直連路由、靜態(tài)路由、缺省路由和動(dòng)態(tài)路由等。17.6.1直連路由

路由器接口上配置的網(wǎng)段地址會(huì)自動(dòng)出現(xiàn)在路由表中并與接口關(guān)聯(lián)，這樣的路由叫做直連路由。直連路由是由鏈路層發(fā)現(xiàn)的。其優(yōu)點(diǎn)是自動(dòng)發(fā)現(xiàn)，開(kāi)銷(xiāo)??；缺點(diǎn)是只能發(fā)現(xiàn)本接口所屬網(wǎng)段。

當(dāng)路由器的接口配置了網(wǎng)絡(luò)協(xié)議地址并狀態(tài)正常，即物理連接正常，并且可以正常檢測(cè)到數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議的keepalive信息時(shí)，接口上配置的網(wǎng)段地址將自動(dòng)出現(xiàn)在路由表中并與接口關(guān)聯(lián)。其中產(chǎn)生方式(Owner)為直連(direct)，路由優(yōu)先級(jí)為0，擁有最高路由優(yōu)先級(jí)。其metric值為0，表示擁有最小metric值。如圖17-6所示。

圖17-6直連路由表直連路由會(huì)隨接口的狀態(tài)變化在路由表中自動(dòng)變化，當(dāng)接口的物理層與數(shù)據(jù)鏈路層狀態(tài)正常時(shí)，此直連路由會(huì)自動(dòng)出現(xiàn)在路由表中，當(dāng)路由器檢測(cè)到此接口down掉后，此條路由會(huì)自動(dòng)消失。17.6.2靜態(tài)路由及配置

系統(tǒng)管理員手工設(shè)置的路由稱之為靜態(tài)(Static)路由，一般是在系統(tǒng)安裝時(shí)就根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的配置情況預(yù)先設(shè)定的，它不會(huì)隨未來(lái)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的改變而自動(dòng)改變。

靜態(tài)路由的優(yōu)點(diǎn)是不占用網(wǎng)絡(luò)、系統(tǒng)資源；其缺點(diǎn)是當(dāng)一個(gè)網(wǎng)絡(luò)故障發(fā)生后，靜態(tài)路由不會(huì)自動(dòng)修正，必須有管理員的介入，需網(wǎng)絡(luò)管理員手工逐條配置，不能自動(dòng)對(duì)網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)變化做出相應(yīng)的調(diào)整。我們也許會(huì)這樣考慮：“我們應(yīng)該避免使用靜態(tài)路由！”，然而，對(duì)于一個(gè)平滑的網(wǎng)絡(luò)，靜態(tài)路由在很多地方都是必要的。合理地設(shè)置和使用靜態(tài)路由可以改進(jìn)網(wǎng)絡(luò)的性能，為重要的應(yīng)用保存帶寬。實(shí)際上，在一個(gè)無(wú)冗余連接網(wǎng)絡(luò)中，靜態(tài)路由可能是最佳選擇。我們推薦在以下兩種情況下使用靜態(tài)路由。

(1)在穩(wěn)固的網(wǎng)絡(luò)中使用靜態(tài)路由，減少路由選擇問(wèn)題和路由選擇數(shù)據(jù)流的過(guò)載。例如，在只有一條通路有效的Stub網(wǎng)絡(luò)中使用靜態(tài)路由。某些時(shí)候，可以通過(guò)備份中心提供多條通路，這時(shí)，由備份中心來(lái)檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，以便當(dāng)一條網(wǎng)絡(luò)鏈路出現(xiàn)故障時(shí)，通過(guò)路由的切換來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)在不同通路間的切換。

(2)在構(gòu)筑一個(gè)非常大型的網(wǎng)絡(luò)時(shí)使用靜態(tài)路由。這是靜態(tài)路由的另一個(gè)價(jià)值方面的體現(xiàn)，這時(shí)各個(gè)區(qū)域通過(guò)一刀兩條主鏈路連接的。靜態(tài)路由的隔離特征能夠有助于減少整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中的路由選擇協(xié)議的開(kāi)銷(xiāo)、限制路由選擇發(fā)生改變和出現(xiàn)問(wèn)題的范圍。靜態(tài)路由是否出現(xiàn)在路由表中取決于下一跳是否可達(dá)，即此路由的下一跳地址所處網(wǎng)段對(duì)本路由器是否可達(dá)。

靜態(tài)路由在路由表中的產(chǎn)生方式(Owner)為靜態(tài)(Static)，路由優(yōu)先級(jí)為1，其metric值為0。如圖17-7所示。

圖17-7靜態(tài)路由表示例我們使用命令iproute命令來(lái)配置靜態(tài)路由。一條靜態(tài)路由的配置命令中要有以下幾個(gè)要素：

(1)目的地址：用來(lái)標(biāo)識(shí)IP包的目標(biāo)地址或目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)；

(2)網(wǎng)絡(luò)掩碼：其和目標(biāo)地址一起來(lái)標(biāo)識(shí)目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)；

(3)下一跳IP地址：說(shuō)明IP包所經(jīng)由的下一個(gè)IP地址；

(4)接口：說(shuō)明IP包從哪個(gè)接口發(fā)出去；

(5)

distance-metric：相當(dāng)于路由協(xié)議的優(yōu)先級(jí)，值越小，優(yōu)先級(jí)越高。

如圖17-7和17-8所示，路由器A的靜態(tài)路由配置如下：

發(fā)給網(wǎng)絡(luò)10.0.0.0的包將被路由到擁有地址172.16.2.2的路由器：

ZXR10(config)#iproute10.0.0.0255.0.0.0172.16.2.217.6.3缺省路由

缺省路由是一個(gè)路由表?xiàng)l目，用來(lái)指明一些在下一跳沒(méi)有明確地列于路由表中的數(shù)據(jù)單元應(yīng)如何轉(zhuǎn)發(fā)。對(duì)于在路由表中找不到明確路由條目的所有的數(shù)據(jù)包，都將按照缺省路由指定的接口和下一跳地址進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。在路由表中，缺省路由以到網(wǎng)絡(luò)0.0.0.0(掩碼為0.0.0.0)的路由形式出現(xiàn)?？赏ㄟ^(guò)命令Showiproute的輸出看它是否被設(shè)置。如果報(bào)文的目的地址不能與路由表的任何入口項(xiàng)相匹配，那么該報(bào)文將選取缺省路由。如果沒(méi)有缺省路由且報(bào)文的目的地址不在路由表中，那么該報(bào)文被丟棄的同時(shí)，將返回源端，一個(gè)ICMP報(bào)文指出該目的地址或網(wǎng)絡(luò)不可達(dá)。缺省路由是否出現(xiàn)在路由表中，取決于本地出口狀態(tài)。缺省路由在網(wǎng)絡(luò)中是非常有用的。在一個(gè)包含上百個(gè)路由器的典型網(wǎng)絡(luò)中，選擇動(dòng)態(tài)路由協(xié)議可能耗費(fèi)較大量的帶寬資源，使用缺省路由意味著采用適當(dāng)帶寬的鏈路來(lái)替代高帶寬的鏈路，以滿足大量用戶通信的需求。

Internet上大約99.99%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(shí)也可以由動(dòng)態(tài)路由協(xié)議產(chǎn)生。比如，OSPF路由協(xié)議配置了Stub區(qū)域的路由器，會(huì)動(dòng)態(tài)產(chǎn)生一條缺省路由。缺省路由的優(yōu)點(diǎn)：可以極大減少路由表?xiàng)l目。

缺省路由的缺點(diǎn)：①一旦配置不正確，可能導(dǎo)致路由環(huán)路；②可能導(dǎo)致非最佳路由。

圖17-8中顯示的是一個(gè)手工配置缺省路由的配置例子。所有從172.16.1.0網(wǎng)絡(luò)中傳出的沒(méi)有明確目的地址路由條目與之匹配的IP包，都被傳送到了缺省的網(wǎng)關(guān)172.16.2.2上。

圖17-8缺省路由示例17.6.4動(dòng)態(tài)路由協(xié)議

正如前邊所講，路由表既可以是由系統(tǒng)管理員固定設(shè)置好的靜態(tài)路由表，也可以是配置的可根據(jù)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的運(yùn)行情況而自動(dòng)調(diào)整路由的動(dòng)態(tài)路由選擇協(xié)議。根據(jù)所配置的路由選擇協(xié)議提供的功能，動(dòng)態(tài)路由可以自動(dòng)學(xué)習(xí)和記憶網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行情況，在需要時(shí)自動(dòng)計(jì)算數(shù)據(jù)傳輸?shù)淖罴崖窂?。它適應(yīng)大規(guī)模和復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的應(yīng)用。

所有的動(dòng)態(tài)路由協(xié)議在TCP/IP協(xié)議棧中都屬于應(yīng)用層的協(xié)議，但是不同的路由協(xié)議使用的底層協(xié)議不同。

圖17-9給出了動(dòng)態(tài)路由協(xié)議在協(xié)議棧中的位置。

OSPF工作在網(wǎng)絡(luò)層，將協(xié)議報(bào)文直接封裝在IP報(bào)文中，協(xié)議號(hào)為89。由于IP協(xié)議本身是不可靠傳輸協(xié)議，所以O(shè)SPF傳輸?shù)目煽啃孕枰獏f(xié)議本身來(lái)保證。

BGP工作在應(yīng)用層，使用TCP作為傳輸協(xié)議，提高了協(xié)議的可靠性，TCP的端口號(hào)是179。

RIP工作在應(yīng)用層，使用UDP作為傳輸協(xié)議，RIP的端口號(hào)是520。

圖17-9動(dòng)態(tài)路由協(xié)議在協(xié)議棧中的位置配置了動(dòng)態(tài)路由選擇協(xié)議后，動(dòng)態(tài)路由協(xié)議通過(guò)交換路由信息，生成并維護(hù)轉(zhuǎn)發(fā)引擎所需的路由表。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)改變時(shí)，動(dòng)態(tài)路由協(xié)議可以自動(dòng)更新路由表，并負(fù)責(zé)決定數(shù)據(jù)傳輸最佳路徑。

動(dòng)態(tài)路由協(xié)議的優(yōu)點(diǎn)是：可以自動(dòng)適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)的變化，自動(dòng)維護(hù)路由信息而不需要網(wǎng)絡(luò)管理員的參與。其缺點(diǎn)是：由于需要相互交換路由信息，因而占用網(wǎng)絡(luò)帶寬與系統(tǒng)資源；另外，安全性也不如靜態(tài)路由的。

在有冗余連接的復(fù)雜大型網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，適合采用動(dòng)態(tài)路由協(xié)議。

在動(dòng)態(tài)路由協(xié)議中目的網(wǎng)絡(luò)是否可達(dá)，取決于網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)。17.6.5動(dòng)態(tài)路由協(xié)議的分類(lèi)

動(dòng)態(tài)路由協(xié)議有幾種劃分方法，按照工作區(qū)域，路由協(xié)議可以分為IGP(InteriorGatewayProtocols，內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議)和EGP(ExteriorGatewayProtocols，外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議)。

1.?IGP

IGP用于在同一個(gè)自治系統(tǒng)內(nèi)交換路由信息。RIP和IS-IS都屬于IGP。IGP的主要目的是發(fā)現(xiàn)和計(jì)算自治域內(nèi)的路由信息。

2.?EGP

EGP用于連接不同的自治系統(tǒng)，在不同的自治系統(tǒng)之間交換路由信息。其主要使用路由策略和路由過(guò)濾等控制路由信息在自治域間的傳播，應(yīng)用的一個(gè)實(shí)例是BGP。

一個(gè)自治系統(tǒng)(AS)是一組共享相似的路由策略并在單一管理域中運(yùn)行的路由器的集合。一個(gè)AS可以是一些運(yùn)行單個(gè)IGP(內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議)的路由器集合，也可以是一些運(yùn)行不同路由選擇協(xié)議但都屬于同一個(gè)組織機(jī)構(gòu)的路由器集合。不管是哪種情況，外部世界都將整個(gè)AS看做是一個(gè)實(shí)體。每個(gè)自治系統(tǒng)都有一個(gè)唯一的自治系統(tǒng)編號(hào)，這個(gè)編號(hào)是由因特網(wǎng)授權(quán)的管理機(jī)構(gòu)IANA分配的。它的基本思想就是希望通過(guò)不同的編號(hào)來(lái)區(qū)分不同的自治系統(tǒng)。這樣，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)管理員不希望自己的通信數(shù)據(jù)通過(guò)某個(gè)自治系統(tǒng)時(shí)，這種編號(hào)方式就十分有用了。例如，該網(wǎng)絡(luò)管理員的網(wǎng)絡(luò)完全可以訪問(wèn)某個(gè)自治系統(tǒng)，但由于它可能是由競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手在管理，或是缺乏足夠的安全機(jī)制，因此，可能要回避它。通過(guò)采用路由協(xié)議和自治系統(tǒng)編號(hào)，路由器就可以確定彼此間的路徑和路由信息的交換方法。自治系統(tǒng)的編號(hào)范圍是1～65535，其中1～65411是注冊(cè)的因特網(wǎng)編號(hào)，65412～65535是專(zhuān)用網(wǎng)絡(luò)編號(hào)。

按照路由的尋徑算法和交換路由信息的方式，路由協(xié)議可以分為距離矢量D-V(Distance-Vector)協(xié)議和鏈路狀態(tài)(L-S)協(xié)議。距離矢量協(xié)議包括RIP和BGP，鏈路狀態(tài)協(xié)議包括OSPF、IS-IS。距離矢量路由協(xié)議基于貝爾曼－福特算法，使用D-V算法的路由器通常以一定的時(shí)間間隔向相鄰的路由器發(fā)送它們完整的路由表。接收到路由表的鄰居路由器將收到的路由表和自己的路由表進(jìn)行比較，新的路由或到已知網(wǎng)絡(luò)但開(kāi)銷(xiāo)(metric)更小的路由都被加入到路由表中。相鄰路由器然后再繼續(xù)向外廣播它自己的路由表(包括更新后的路由)。距離矢量路由器關(guān)心的是到目的網(wǎng)段的距離(metric)和矢量(方向，從哪個(gè)接口轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù))。在發(fā)送數(shù)據(jù)前，路由協(xié)議計(jì)算到目的網(wǎng)段的metric；在收到鄰居路由器通告的路由時(shí)，將學(xué)到的網(wǎng)段信息和收到此網(wǎng)段信息的接口關(guān)聯(lián)起來(lái)，以后有數(shù)據(jù)要轉(zhuǎn)發(fā)到這個(gè)網(wǎng)段，就使用這個(gè)關(guān)聯(lián)的接口。距離矢量路由協(xié)議的優(yōu)點(diǎn)：配置簡(jiǎn)單，占用較少的內(nèi)存和CPU處理時(shí)間。缺點(diǎn)：擴(kuò)展性較差，比如RIP最大跳數(shù)不能超過(guò)16跳。

鏈路狀態(tài)路由協(xié)議基于Dijkstra算法，有時(shí)被稱為最短路徑優(yōu)先算法。L-S算法提供比RIP等D-V算法更大的擴(kuò)展性和快速收斂性，但是它的算法要耗費(fèi)更多的路由器內(nèi)存和處理能力。D-V算法關(guān)心網(wǎng)絡(luò)中鏈路或接口的狀態(tài)(up或down、IP地址、掩碼)，每個(gè)路由器將自己已知的鏈路狀態(tài)向該區(qū)域的其他路由器通告，這些通告稱為鏈路狀態(tài)通告(LinkStateAdvertisement，LSA)。通過(guò)這種方式區(qū)域內(nèi)的每臺(tái)路由器都建立了一個(gè)本區(qū)域的完整的鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)。路由器根據(jù)收集到的鏈路狀態(tài)信息來(lái)創(chuàng)建它自己的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D，形成一個(gè)到各個(gè)目的網(wǎng)段的帶權(quán)有向圖。

17.7.1概述

距離矢量(Distance-Vector，簡(jiǎn)稱D-V)算法(也稱Bellman-Ford算法)周期性地將路由表信息的拷貝在路由器之間傳送。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渥兓瘯r(shí)，也會(huì)將更新信息及時(shí)傳送給路由器。17.7距離矢量路由協(xié)議每一個(gè)路由器只能接收到網(wǎng)絡(luò)中相鄰路由器的路由表，如圖17-10所示，路由器B接收到相鄰路由器A的信息，通過(guò)增加一個(gè)距離矢量數(shù)(例如一個(gè)跳數(shù))來(lái)增大距離矢量，然后將更新的路由表信息傳送給相鄰路由器C。這種逐步過(guò)程發(fā)生在相鄰路由器之間。

這種方式的算法可以積累網(wǎng)絡(luò)距離(Distances)，因而能夠維護(hù)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湫畔?shù)據(jù)庫(kù)。距離矢量算法無(wú)法使一臺(tái)路由器了解網(wǎng)絡(luò)的精確拓?fù)洹?/p>

圖17-10距離矢量路由算法17.7.2距離矢量路由協(xié)議的功能

距離矢量路由協(xié)議可以實(shí)現(xiàn)以下功能：

(1)識(shí)別信息源；

(2)找出路由；

(3)選擇最佳路由；

(4)維護(hù)路由選擇信息。

下面我們分析距離矢量路由協(xié)議是如何實(shí)現(xiàn)上述功能的。

在圖17-11