IP路由高级技术(-).ppt

2019/7/11,Yang Wu-Jun,xian Institute of Post and Telecommuniations,1,IP路由协议（一）,NE实验室，2008 西安邮电学院,2019/7/11,Yang Wu-Jun,xian Institute of Post and Telecommuniations,2,什么是路由（ Routing）?,路由是将一个分组从一个位置转发到另一个位置的过程。 在计算机网络中，路由器转发分组的目的地用一个逻辑地址表示。 路由器的两个基本功能: Routing 学习网络的拓扑结构构造路由表 Forwarding 将分组从入端口转发到去往目的地的出端口,2019/7/11,Yang Wu-Jun,xian Institute of Post and Telecommuniations,3,执行路由功能的需要哪些信息,设备上必须有相应的路由协议组件 路由设备必须知道相应的目的网络 路由表上是否有相应的路由项? 路由当前是否可用? 哪一个出端口代表最佳路径? 拥有最小 metric值的路径优先 等值路径则负荷分担,2019/7/11,Yang Wu-Jun,xian Institute of Post and Telecommuniations,4,路由信息,大部分路由信息都已经包含在路由表中！,rip 100/118654 via , 00:00:23, Fei-0/1,rip - How the route was learned (rip) - Destination logical network or subnet 100 - Administrative distance (trustworthiness factor) /118654 - Metric value (reachability) via - Next-hop logical address (next router) 00:00:23 - Age of entry (in hours:minutes:seconds) Fei-0/1 - Interface through which the route was learned and through which the packet will leave,2019/7/11,Yang Wu-Jun,xian Institute of Post and Telecommuniations,5,管理距离（Administrative Distance）,管理距离 提供了一种路由协议的选择方式 管理距离越小, 则路由的可信度越高 手工输入的静态路由由于通过路由协议学到的动态路由 使用复杂 metrics计算方式的路由协议优先级高于计算简单的路由协议,2019/7/11,Yang Wu-Jun,xian Institute of Post and Telecommuniations,6,管理距离实例表,2019/7/11,Yang Wu-Jun,xian Institute of Post and Telecommuniations,7,路由选择,路由协议为每个目的网络保持一条无环路的路径 路由和metric值一起在路由器间广播 到一个目的网络路径的metric值等于由构成该路径的所有中间链路的metric值之和 选路过程就是根据metric值选择一条到目的网络的最优路径。 假如到同一目的网络存在多条路径Metric值相等，则可以使用多路径。,2019/7/11,Yang Wu-Jun,xian Institute of Post and Telecommuniations,8,RIP 路由的 Metrics,RIP 使用跳数作为路由的metric值 使用一个邻居的接口就是1跳 RIP路由进程会从多条等值路由中任意选一条，加入路由表,TR,10.0,5.1,5.2,5.3,5.4,C 4.0 dir conn Ser0,C 5.0 dir conn Eth0,R 10.0 120/4 via 5.2, Eth0,R 10.0 120/4 via 5.3, Eth0,R 10.0 120/4 via 5.4, Eth0,4.0,FDDI,2019/7/11,Yang Wu-Jun,xian Institute of Post and Telecommuniations,9,路由器转发分组,路由协议维持和邻接路由器的邻居关系 邻居路由器之间通过路由协议交换以下分组: Hello分组 路由更新分组 路由表中包含从邻居路由器学来的路由 路由器通过将分组转发到下一跳设备的方式来将分组最终传递到目的网络。,2019/7/11,Yang Wu-Jun,xian Institute of Post and Telecommuniations,10,Map Table (WAN),基本转发功能,帧校验和 分组缓存,将 目的IP地址与下一跳设备， 以及出端口关联起来,将下一跳IP地址与下一跳关联 起来,成帧、转发分组,Inbound Interface,Routing Table,ARP Cache (LAN),Outbound Interface,由路由协议维护*,由 ARP 或 Inverse ARP 进程维护s*,1,2,3,4,* 可以手工维护、创建,2019/7/11,Yang Wu-Jun,xian Institute of Post and Telecommuniations,11,分类路由协议概述,分类路由是距离矢量型协议进行路由计算的结果 RIPv1 IGRP 掩码不随周期型发送的路由更新消息传送 在网络内, 每一类地址的掩码默认是固定的。,2019/7/11,Yang Wu-Jun,xian Institute of Post and Telecommuniations,12,分类路由,子网路由被同一个网络内的设备共享 汇总后的路由在外部网络之间交换 汇总路由会在A，B，或C类网络的边界自动创建。,,,, , , ,,2019/7/11,Yang Wu-Jun,xian Institute of Post and Telecommuniations,13,分类路由的子网需求,网络中所有的路由器接口要求有相同的子网掩码。 缺点是地址的使用效率仍然不够充分。,29 /27,8 /27,3 /27,5 /27,7 /27,S1,S0,E1,E0,E0,仅需要两个主机地址，实际却分配30个主机地址,2019/7/11,Yang Wu-Jun,xian Institute of Post and Telecommuniations,14,无分类路由简介,无分类路由协议路由掩码随路由更新消息一起传播 t OSPF EIGRP RIPv2 IS-IS BGP 在一个网络内部是否汇总路由可以手动控制,2019/7/11,Yang Wu-Jun,xian Institute of Post and Telecommuniations,15,无类型子网的需求,同一个网络内的路由器接口可以有不同的子网掩码 Variable-length subnet masking (VLSM)支持 该方式最大限度地提高了IP地址的利用率,29 /27,09 /30,3 /27,5 /27,10 /30,S1,S0,E1,E0,E0,仅需要两个主机地址 VLSM 支持该要求,2019/7/11,Yang Wu-Jun,xian Institute of Post and Telecommuniations,16,距离向量路由更新,在距离向量协议中, 路由更新消息只在直接相连的邻居路由器之间传播。,Routing Table,所有路由,2019/7/11,Yang Wu-Jun,xian Institute of Post and Telecommuniations,17,距离向量路由协议,路由协议依靠IP分组传递路由信息,UDP Header,Port No.,Segment Payload,IP Header,Protocol Number,Frame Header,C R C,Packet Payload,Frame Payload,9 - IGRP 6 - TCP 17 - UDP,520 - RIP 69 - TFTP 53 - DNS,2019/7/11,Yang Wu-Jun,xian Institute of Post and Telecommuniations,18,距离向量协议比较,Characteristic RIPv1 RIPv2 IGRP EIGRP Count to infinity X X X Split horizon X X X X Hold-down timer X X X Triggered updates with route poisoning X X X X Load balancingEqual paths X X X X Load balancingUnequal paths X X VLSM support X X Routing algorithm B-F B-F B-F DUAL Metric Hops Hops Comp Comp Hop count limit 16 16 100 100 Scalability Med Med Large Large,*,2019/7/11,Yang Wu-Jun,xian Institute of Post and Telecommuniations,19,链路状态路由更新,在链路状态协议中, 链路状态通告在整个路由域中的所有设备间传递。 通过分层设计来限制一条更新通告要传递给所有设备的情况,Routing Table,一条路由,2019/7/11,Yang Wu-Jun,xian Institute of Post and Telecommuniations,20,链路状态协议比较,Characteristic OSPF IS-IS EIGRP Hierarchical topologyRequired X X Retains knowledge of all possible routes X X X Route summarizationManual X X X Route summarizationAutomatic X Event-triggered announcements X X X Load balancingEqual paths X X X Load balancingUnequal paths X VLSM support X X X Routing algorithm Dijkstra IS-IS DUAL Metric Cost Cost Comp Hop count limit 200 1024 100 Scalability Large VryLg Large,*,*,2019/7/11,Yang Wu-Jun,xian Institute of Post and Telecommuniations,21,Convergence,汇聚时间指：网络发生一次变化后， 所有路由器对网络拓扑重新达成一致所需要的时间: 增加新路由 现有路由状态改变 影响汇聚时间的因素: 更新机制 (hold-down timers) 路由表的大小 路由算法 媒介类型,2019/7/11,Yang Wu-Jun,xian Institute of Post and Telecommuniations,22,RIP Convergence,步骤: 1. C 检测到链路故障; 发送更新给 D 和 B - 到 B和D的路由被中毒; 从C的路由表中删除 2. C 给邻居发送消息请求替换路由 - v1使用广播, v2使用多播 3. D 报告没有替换路由; B 报告有一条替换路由 - 通过B的路由立即加入路由表中 4. C 将经B的路由周期广播给D - 但D由于处于 hold-down时间内，不会改变路由表 5. 在 D, E,和F中, 由于 hold-down 定时器期满, 新路由被加进路由表 - 新路由按周期更新方式传播 F的汇聚时间: hold-down 时间两到三个更新时间,S1,S0,E1,E0,S0,S0,E0,F,E,B,A,C,D,2019/7/11,Yang Wu-Jun,xian Institute of Post and Telecommuniations,23,OSPF Convergence,S1,S0,E1,E0,S0,S0,E0,步骤: 1. C 检测到链路故障; 发送链路状态广播给 D和B - Topology change is detected, traffic forwarding suspended 2. 所有路由器更新 网络拓扑数据库;并向邻居洪泛LSA - All devices have topological awareness 3. 所有路由器执行 Dijkstra算法, 生成新的路由表 - Route via B in routing tables, traffic forwarding resumed F的汇聚时间: 大约6秒,F,E,B,A,C,D,2019/7/11,Yang Wu-Jun,xian Institute of Post and Telecommuniations,24,Single Entry,路由更新,Routing Table,Routing Table,整张 路由表,Distance Vector,方法,Link-State,方法,路由信息的发送方式,分类和无分类的路由更新,/24,/24,,RIPv1 网络,A,B,分类和无分类的路由更新,/24,C,,Routing table /16,/24,,RIPv1 网络,A,B,/24,分类和无分类的路由更新,/24,/24,/24,/24,OSPF 网络,A,B,/24,C,,Routing table /16,/24,,RIPv1 网络,A,B,分类和无分类的路由更新,/24,A,B,C,/24,Routing Table /24 /24,/24,/24,/24,/24,OSPF Network,A,B,/24,/24,C,,Routing Table /16,/24,,RIPv1 Network,A,B,2019/7/11,Yang Wu-Jun,xian Institute of Post and Telecommuniations,29,路由表,Entries are listed in an efficient search order Simplifies the search mechanism Multiple paths to a common destination can be listed Load balancing is enabled by default for IP Displayed by the show ip route command Entries can be refreshed by the clear ip route command Specify a single entry, u