HuaweiCOM系列培训课程_IP路由基础

1、IPv1.0 IP Routing Fundamental 01685 00501 1 引入：网络和路由 现在网络已经成为人们生活不可缺现在网络已经成为人们生活不可缺 少的一部分，就象空气和水一样少的一部分，就象空气和水一样 路由技术是路由技术是Internet得以持续运转的得以持续运转的 关键所在关键所在 -J. Moy 路由是极其有趣而又复杂的课题，路由是极其有趣而又复杂的课题， 永远的话题永远的话题 培训目标 了解路由和路由转发原理了解路由和路由转发原理 了解一些路由相关的基础知识了解一些路由相关的基础知识 了解静态路由和动态路由协议了解静态路由和动态路由协议 了解常用的路由协议原理及其

2、应用了解常用的路由协议原理及其应用 议题 路由的一些基本概念路由的一些基本概念 报文转发和静态路由报文转发和静态路由 动态路由协议原理动态路由协议原理 常见的路由算法及协议常见的路由算法及协议 RIP；IGRP/EIGRP；OSPF；IS-IS；BGP 路由其他：路由策略；策略路由路由其他：路由策略；策略路由 4 什么是路由 路由信息是指导报文发送的路径信息路由信息是指导报文发送的路径信息 路由表：路标牌 路由协议负责收集信息，构建“地图” 路由的过程是报文中继转发的过程路由的过程是报文中继转发的过程 Hop by Hop：路由器不知道完整转发路径，只知道 到达目的地的最近的下一跳如何走 PC

3、2： PC1： 5 路由开销：Cost 路由的开销：路由的开销：Cost，Metric 标识出了到达路由所指的目的地的代价，以选择最佳路径 IP包的“旅途”费用 影响因素影响因素 线路延迟、线路带宽、线路占有率、线路可信度、跳数、最大传 输单元 与协议相关，不同的动态路由协议会选择以上的一种或几种因素 来计算花费值 可比性可比性 该花费值只在同一种路由协议对同一目的地有比较意义 不同的路由协议之间的路由花费值没有可比性 不存在换算关系 6 路由开销：简化例子 简化的例子简化的例子 各“段”开销已标明，假设总开销的计算公式是简单“加” PC1到PC2有两条路：Path1 ABCD，总开销是11；

4、Path2 AEFCD总开销是14 优选较小的总开销Path1传送路径：PC1ABCDPC2 PC2： 198.168.1.1/24 PC1： 125.168.1.1/16 2 52 6 3 1 1 1 A BD F C E 7 路由优先级 路由优先级：路由优先级：Preference 标识不同路由协议的特权数值 影响因素影响因素 厂商实现对各个路由协议优劣 的理解 无标准定义 可比性可比性 在运行不同的路由协议学习到 相同的路由的时候比较用，在 此前路由协议已经通过路由开 销选拔出自己的“最佳路由” 一般数值小的反而优先 10.0.0.0/ 8 10 s0 RIP 10.0.0.0/ 8 1

5、00 s1 OSPF 10.0.0.0/ 8 OSPF 10 s0 路由表路由表 8 等价路由：ECMP 等价路由负载分担：等价路由负载分担：ECMP Equal Cost Multi-Path 到一个目的地有几条相同开销的路 径，IP包在这几个链路上轮流发送 两种基本方式： 逐包：只根据目的地址来轮流发送 逐流：根据不同的数据“流”来分 担 优点：提高链路利用率 缺点：逐包转发可能导致报文乱序 AC B D 5 10 8 5 A到D两条等价路径 1.ABCD，总开销5+5+8=18 2.ACD，总开销10+8=18 9 非等价路由负载分担 非等价路由负载分担非等价路由负载分担 到一个目的地有

6、走几个不同链路的 不同开销的路径，IP报文在这几个 链路依据通过该链路的开销按比例 轮流发送 优点：进一步提高链路利用率 缺点：协议及厂商支持相当少；容 易引起路由环路，推荐慎用 Cisco在IGRP和EIGRP中支持； VRP不支持该特性 AC B D 10 10 10 20 A到D两条非等价路径 1.ABCD，总开销40 2.ACD，总开销20 3.A到D的IP报文以2：1的比例在两条 4.路径上分担发送 10 9、 人的价值，在招收诱惑的一瞬间被决定。21.6.2421.6.24Thursday, June 24, 2021 10、低头要有勇气，抬头要有低气。18:53:2318:53:

7、2318:536/24/2021 6:53:23 PM 11、人总是珍惜为得到。21.6.2418:53:2318:53Jun-2124-Jun-21 12、人乱于心，不宽余请。18:53:2318:53:2318:53Thursday, June 24, 2021 13、生气是拿别人做错的事来惩罚自己。21.6.2421.6.2418:53:2318:53:23June 24, 2021 14、抱最大的希望，作最大的努力。2021年6月24日星期四下午6时53分23秒18:53:2321.6.24 15、一个人炫耀什么，说明他内心缺少什么。2021年6月下午6时53分21.6.2418:53

8、June 24, 2021 16、业余生活要有意义，不要越轨。2021年6月24日星期四18时53分23秒18:53:2324 June 2021 17、一个人即使已登上顶峰，也仍要自强不息。下午6时53分23秒下午6时53分18:53:2321.6.24 9、 人的价值，在招收诱惑的一瞬间被决定。21.6.2421.6.24Thursday, June 24, 2021 10、低头要有勇气，抬头要有低气。18:53:2318:53:2318:536/24/2021 6:53:23 PM 11、人总是珍惜为得到。21.6.2418:53:2318:53Jun-2124-Jun-21 12、人乱

9、于心，不宽余请。18:53:2318:53:2318:53Thursday, June 24, 2021 13、生气是拿别人做错的事来惩罚自己。21.6.2421.6.2418:53:2318:53:23June 24, 2021 14、抱最大的希望，作最大的努力。2021年6月24日星期四下午6时53分23秒18:53:2321.6.24 15、一个人炫耀什么，说明他内心缺少什么。2021年6月下午6时53分21.6.2418:53June 24, 2021 16、业余生活要有意义，不要越轨。2021年6月24日星期四18时53分23秒18:53:2324 June 2021 17、一个人即

10、使已登上顶峰，也仍要自强不息。下午6时53分23秒下午6时53分18:53:2321.6.24 路由环路：概念 路由环路路由环路 :Routing loop 报文在两个或几个路由器 之间循环路由，直到TTL 减为0而丢弃 不能正确到目的地，有时 引起环路发生的链路拥塞 几乎是路由中最坏的现象 A C 网络网络N 到到N的报文的报文 TTL-2TTL-3 B TTL-1 13 路由环路：原因及解决方法 产生原因产生原因 路由收敛过程中产生的临时环路 路由算法的缺陷 在不同的路由域相互引入路由时丢失了可以防止环 路的信息 网络配置及经验问题 解决方法解决方法 选用高级算法的路由协议 路由引入的时候

11、注意过滤掉自己发出的路由 14 域间无类别路由：CIDR CIDR :Classless Inter Domain Routing RFC 1519定义，也称为超网（Super-net） 解决问题解决问题 B类地址资源枯竭 Internet路由表日益增大 解决方案解决方案 将连续的C类地址分配，当做一个“B”类地址 发布的时候就当做一个B类地址块发布路由信息，主要在BGP中使用 ISP 通告路由 15 路由聚合 路由聚合路由聚合 : Route Summary 为了减小路由表的规模，对于某些 属于一个更大网段的子网所对应的 路由，不发布那些具体的子网路由， 代之发布那个更大网段的路由 自动聚合

12、和手动聚合自动聚合和手动聚合 很多路由协议支持自动聚合，即按 自然掩码来聚合路由 一般高级路由协议支持手动聚合， 可以根据需要配置任意的聚合粒度 A A只通告聚合路由只通告聚合路由 B 路由表路由表路由表路由表 16 路由聚合 路由聚合的好处路由聚合的好处 减小路由表的规模，减少CPU及内存资源消耗 提高路由查找速度，加快IP报文转发 减少网络震荡引起路由变化的影响范围 常用但需要慎用路由聚合常用但需要慎用路由聚合 可能产生路由黑洞 可能产生路由环路 17 路由聚合中避免路由环路 Null0路由路由 Null0相当于一个垃圾桶，匹配 的报文被丢弃 如何防止路由环路如何防止路由环路 如右图：A一

13、般都有一条缺省 路由指向Internet出口 解决方法：聚合时手工或自动 在本地添加一条指向Null0的聚 合路由 s3 s2 s1 s0 A通告聚合路由 ISP路由器路由器A A的的路由表路由表 18 路由收敛 路由收敛：路由收敛：Route Convergence 从单个路由器的观点来看 是对选择到一个新的目的地或由于原来的路径发生变化而需要重新 选择路径所采取措施的过程 从网络整体的观点来看 网络中所有路由器感知到网络变化，并对此变化通过路由算法在全 网内达到对新的网络拓扑结构一致的观点，路由表重新计算并稳定 的全过程 收敛速度收敛速度 网络变化导致的信息在网络上传播加上网络上所有路由器

14、重新计 算最佳路径所花费的时间 非常难以预测和度量 近年来路由协议的发展在如何加快收敛速度的做了很多工作 19 路由表 Quidwaydisplay ip routing-table Routing Tables: Destination/Mask protoprefMetric NexthopInterface 路由表：交通路标牌路由表：交通路标牌 路由器最核心的表项，指导报文的转发 一般包含如下内容：目的地、得到的途径 及开销、下一跳地址、下一跳出接口 20 路由查找：最长匹配原则 最长匹配：最长匹配：longest match 基于目的IP地址的转发 IP报文到达路由器后如何路由交换的匹

15、配基本原则 查找路由表时，报文目的地址和路由表中路由条目按位“与”操 作，符合则匹配 选择一个最长匹配的路由表项进行转发 例子：参考前页路由表例子：参考前页路由表 1.目的地为报文进入 2.查找路由表，有16bit 3.按最长匹配原则命中接口转发 Q：报文如何转发？报文如何转发？ 21 路由表的建立：接口直连网段路由 链路层协议发现的路由链路层协议发现的路由 开销小，配置简单，无需人工维护 只能发现本接口所属网段的路由或协商到的对端的路 由 22 路由表的建立：手工添加静态路由 手工配置静态路由手工配置静态路由 几乎无开销，配置简单 需管理员人工维护，适合简单拓朴结构的网络 23 路由表的建立

16、：动态路由学习 动态路由协议发现的路由动态路由协议发现的路由 开销大，配置复杂，无需人工维护，适合复杂拓朴 结构的网络 24 浮动静态路由 浮动静态路由浮动静态路由 去往同一目的网络的多条不同优先级的静态路由 当主链路down掉，会自动切换到备用链路 ISDN 172.1.0.0 网络 168.1.0.0 网络 备用链路 主链路主链路 AB A上配置： s 0 s 1 25 议题 IP编址和路由编址和路由 路由的一些基本概念路由的一些基本概念 报文转发和静态路由报文转发和静态路由 动态路由协议原理动态路由协议原理 常见的路由算法及协议常见的路由算法及协议 RIP；IGRP/EIGRP；OSPF

17、；IS-IS；BGP 路由其他：路由策略；策略路由路由其他：路由策略；策略路由 26 动态路由协议 何谓动态何谓动态 能适应网络动态变化 智能、自动、准确计算出新的路由 如何做到如何做到 每台路由器将自己已知的路由相关信息发给相 邻的路由器 传送的过程中保证信息正确可靠的传输 由于大家都这样做，最终每台路由器都会收到 网络中所有的路由信息 运行特定算法，计算出最终的路由来 27 动态路由协议的一般性原理 Hello! 打招呼，首先自我介绍，每一台新加入的路由 器主动发送协议报文 认识后，周期性来往，维护邻居关系；规定时 间没有消息，不和你玩了，取消邻居资格 Update! 互通有无，相互告知已

18、知消息（路由或周边的 拓扑信息），扩散开 周期性发送所有信息，或只发布变化的信息以 保持信息完整可靠 28 动态路由扩散路由信息：D-V算法 D-V算法算法 D：distance到目的地距离 V：Vector到目的地的方向 （下一跳等信息） 所谓的Routing by Rumor， 也称为Bellman-Ford算法 所有的路由器与邻居交换自 己所知的最佳路由信息，然 后相互学习并定期通告 路由信息路由信息 其它信息其它信息 A B C D Routing Table Routing Table Routing Table Routing Table 29 D-V算法原理 D-V路由算法路由算

19、法 D( i, i)= 0 D( i, j) =min d (i, k)+ D (k, j) （k为所有与i相邻 的路由器） 图示距离矢量算法图示距离矢量算法 d(i,k)D(k,j) j d(i, k)+ D(k, j) = i k1 k2 30 扩散路由信息：Link State算法概述 Link State算法概述算法概述 不直接发布路由信息，交换的 是描述网络的链路状态 每个路由器生成LSA（链路状 态通告）描述自己连接的部分 网络状况并扩散，同时收集其 它扩散过来的LSA 所有路由器得到一致的整个网 络的完整描述，以此信息依靠 SPF算法独立计算出路由 lspA A B C D E

20、七巧板！七巧板！ 31 静态 vs. 动态路由协议 静态路由静态路由 利用网络管理员手 工配置的路由 不能适应网络变化 应用广泛，尤其是 缺省路由 动态路由动态路由 动态路由协议动态发 现的路由 自动调整并适应网络 的变化 大型网络不可或缺 32 什么是好的路由协议 正确性正确性 能够正确找到最优的路由，且无自环 快收敛快收敛 当网络的拓扑结构发生变化之后，能够迅速在自治系统 中作相应的路由改变 低开销低开销 协议自身的开销（内存，CPU，网络带宽）最小 安全性安全性 协议自身不易受攻击，有安全机制 普适性普适性 适应各种拓扑结构和规模；对新需求的可扩展性好 33 动态路由协议的分类：按使用地

21、位 EGP（Exterior Gateway Protocol） 用在自治系统之间，相互传送从本AS的IGP学 习的路由 主要协议：EGP，BGP4 IGP（Internal Gateway Protocol） 用在自治系统之内，传播AS内的路由信息 主要协议：RIP，IGRP/EIGRP，OSPF，IS-IS 34 EGP vs. IGP EGP 不同管理机构配合 不可轻易信任，邻 居需要设置 需要严格设置策略 极佳的可扩展性： 需要承载全部 Internet路由 IGP 在同一管理机构管理下 可信任，邻居一般自动 发现 一般所有路由扩散开 一般只要承载本AS或 路由域的路由 35 动态路由

22、协议的分类：按算法 D-V（Distance-vector）：距离矢量算法）：距离矢量算法 主要协议：RIP，IGRP LS（Link state）：链路状态算法）：链路状态算法 主要协议：OSPF，IS-IS 一般采用SPF（Shortest Path First），最短路 径优先算法 Path-Vector：BGP4 混合算法混合算法 结合D-V和LS算法的特征 主要协议：EIGRP 36 议题：动态路由协议 路由的一些基本概念路由的一些基本概念 报文转发和静态路由报文转发和静态路由 动态路由协议原理动态路由协议原理 常见的路由算法及协议常见的路由算法及协议 RIP；IGRP/EIGRP；

23、OSPF；IS-IS；BGP 路由其他：路由策略；策略路由路由其他：路由策略；策略路由 37 RIP协议概述 RIP：Routing Information Protocol（路由（路由 信息协议）信息协议） RIP协议是协议是D-V算法路由协议的一个典型实现算法路由协议的一个典型实现 非常古老的路由协议非常古老的路由协议 RIP协议适用于中小型、比较稳定的网络协议适用于中小型、比较稳定的网络 有有RIPv1和和RIPv2两个版本两个版本 38 RIP协议概述 RIP基于基于UDP，端口号为，端口号为520 以跳数（以跳数（hop）为路由度量）为路由度量 两个路由器之间缺省为1跳，16跳为不可

24、达 RIP更新报文周期性发送，缺省更新报文周期性发送，缺省30秒秒 RIP支持：水平分割、毒性逆转和触发更新支持：水平分割、毒性逆转和触发更新 等特性等特性 39 RIP协议原理 协议报文协议报文 RIP协议报文封装在UDP报文中，端口号为520 广播:255.255.255.255RIPv2组播模式: 224.0.0.9 40 RIP触发更新 Trigged update：触发更新：触发更新 路由信息发生变化时，立即向邻居路由器发送触发更新报文， 通知变化的路由信息 一般发生在端口shut down或up，学习到新的路由，路由失效 特点是不需要等待定时的下一个周期，加快收敛速度 RTARTB

25、 Hi! 我发现新路由了 41 RIP水平分割和毒性逆转 水平分割：水平分割：Split Horizon 从某个接口学到的路由不再从来源端口发回 可以防止路由环路和计数到无穷；发布更少路由信息减少带 宽消耗 毒性逆转：毒性逆转：Poison reverse 以不可达方式向路由来源端口发送此路由的信息 可以防止路由环路和计数到无穷；但增加了路由信息的发布 RTA RTB 10.0.0.03 10.0.0.02 S0S0 10.0.0.0 16 水平分割 毒性逆转 42 Address Family ID IPv4 Address(4) Must zero( V2: subnet mask) Mu

26、st zero( V2: next hop) metric Must zero(V2: route tag) CommandVersionMust zero头部 路由项 Command： 规定了报文的类型规定了报文的类型 Request报文：向邻居请求全部或部分路由信息 Response报文：发送自己全部或部分路由信息 一个一个Response报文中最多包含报文中最多包含25个路由表项个路由表项 Request报文：一般包含一个路由项，其中报文：一般包含一个路由项，其中AFI = 0; Metric = 16，请求全部路由信息，请求全部路由信息 RIP协议报文格式 43 RIP协议的优缺点 优

27、点优点 实现简单 配置容易，维护简单 可以支持IP，IPX等多种网络层协议 缺点缺点 路由收敛速度慢 以跳数(hop)标记的metric值不能真实反映路由开销 有16跳的限制，不适合大规模的网络 周期性广播，开销比较大 44 IGRP/EIGRP协议 IGRP/EIGRP：Internal Gateway Routing Protocol Cisco私有协议，无开放标准私有协议，无开放标准 现代文明社会的“风语者” 众所周知的历史原因，华为不再支持众所周知的历史原因，华为不再支持 在此不详细讨论IGRP/EIGRP EIGRP推荐读物推荐读物 国内最佳中文原创读物国内最佳中文原创读物：深入了解

28、深入了解EIGRP 45 IGRP/EIGRP协议主要增强 度量方式度量方式 不是简单利用跳数来做路由度量 采用链路带宽、时延、跳数、链路占有率、可 靠度等参数的复合度量 缺省Metric = （10000000/最小带宽+ 总延时）* 256 EIGRP采用采用DUAL算法算法 Distributed Update Algorithm分布式扩散更新 结合D-V和LS算法的特性和优点 收敛速度快，无环路 有时候被称为混合算法或高级D-V算法 46 D-V路由协议应用总结 RIP只适用于小型网络，如今应用案例很少只适用于小型网络，如今应用案例很少 IGRP已经死亡，已经死亡，IOS裁减了该特性裁

29、减了该特性 EIGRP在特定行业应用较多：如金融行业在特定行业应用较多：如金融行业 Cisco一直在改进和发展一直在改进和发展EIGRP的特性的特性 47 议题：动态路由协议 路由的一些基本概念路由的一些基本概念 报文转发和静态路由报文转发和静态路由 动态路由协议原理动态路由协议原理 常见的路由算法及协议常见的路由算法及协议 RIP；IGRP/EIGRP；OSPF；IS-IS；BGP 路由其他：路由策略；策略路由路由其他：路由策略；策略路由 48 RIP的替代协议的替代协议 IETF要设计一个比RIP效率更高更强大的IGP 主要需求主要需求 更精确的度量值描述 支持ECMP 支持层次性路由结构

30、 分离内部路由和外部路由 支持VLSM 安全性 支持TOS的路由选择 为什么我们需要OSPF 49 OSPF协议概述 OSPF：Open Shortest Path First OSPF是是LS链路状态算法最有名的具体链路状态算法最有名的具体 实现协议实现协议 OSPF是是IETF推荐的应用最广泛的推荐的应用最广泛的IGP OSPFv2基于基于RFC 2328 协议细节相当复杂严谨协议细节相当复杂严谨 50 OSPF基础知识 Router ID 32bit，用来在整个OSPF域中唯一标识一台路由器 报文封装报文封装 直接运行在IP上，协议号89 LSA：Link State Advertise

31、ment 链路状态更新，每个路由器发布一条或多条LSAs LSA的集合构成了链路状态数据库（LSDB） 一共有5种基本类型，描述不同的链路状态 51 OSPF基础知识 支持的网络类型支持的网络类型 点到点 点到多点 广播网络 NBMA 协议报文更新特点协议报文更新特点 典型的触发更新，只在变化时发送更新报文 不周期性发送拓扑信息，但周期性重新生成LSA 52 OSPF基本原理 A C B D 链路状态数据库 路由表 SPF树 SPF算法 链路状态报文 Hello! 协议交互过程概况协议交互过程概况 通过hello机制建立邻 居关系 交换并扩散链路状态 报文 启动SPF算法 构建SPF树 计算出

32、OSPF路由表 53 OSPF基本原理：简化实例 54 OSPF无路由环路的原因 LSA传播不被修改传播不被修改 每条LSA都有一个唯一的标记符，表明了生成者 （Router ID标识） 其他路由器收到只是转发，不修改LSA，保证大家得到 全局一致的拓扑信息 路由算法是路由算法是SPF算法算法 loop-free的本质是由算法保证的 算法计算的结果是一棵树，路由是树上的叶子节点，从 根节点到叶子节点是单向不可回复的路径 55 OSPF在大型网络中遇到的挑战 几百甚至上千的路由器，产生大量的几百甚至上千的路由器，产生大量的LSA LSDB链路状态数据库非常庞大链路状态数据库非常庞大 占用大量内存

33、资源 CPU计算SPF树耗时增加，负担重 整个OSPF域LSDB同步时间长 网络变化时引起震荡很大 56 OSPF解决方案：引入区域的概念 分而治之，将整个分而治之，将整个OSPF域划分成若干区域域划分成若干区域 每个区域有自己的每个区域有自己的LSDB，SPF独立运行独立运行 区域边界路由器叫区域边界路由器叫ABR，负责区域间路由，负责区域间路由 ABR将区域内生成的路由转变成一条LSA，发布到 骨干区域，骨干区域的ABR再发送到其他区域 骨干区是普通区域的沟通桥梁，ABR是非常重要 的角色 注意：注意：ABR的工作方式决定OSPF在区域内是L-S 算法，在区域间算是D-V算法 57 OSP

34、F区域划分规则 如果要划多个区域，必须如果要划多个区域，必须 要有骨干区域要有骨干区域Backbone： Area 0 骨干区域必须是连续非断骨干区域必须是连续非断 开的开的 其它普通区域必须和骨干其它普通区域必须和骨干 区域连接区域连接 普通区域之间的通讯必须普通区域之间的通讯必须 通过骨干区通过骨干区 ABR ABR Backbone Router Internal Router ASBR RIP域域 引入外部路由引入外部路由 Area1 Area0 Area2 58 OSPF虚连接：Virtual-link 虚连接：虚连接：Virtual-link，一，一 条虚拟的条虚拟的“物理链路物理

35、链路”， 属于骨干区域属于骨干区域 主要用于连接没有物理和主要用于连接没有物理和 骨干区域相联接的区域骨干区域相联接的区域 可以加固骨干区域保证其可以加固骨干区域保证其 连续连续 需要手工显式配置：两端需要手工显式配置：两端 及穿越区域及穿越区域 Area 1Area 2 V-link Area 0 59 OSPF引入区域的好处 减少整个减少整个OSPF路由域的路由域的LSA的数量的数量 减少对边缘路由器资源消耗的压力减少对边缘路由器资源消耗的压力 ABR聚合路由减少网络变化的传播范围聚合路由减少网络变化的传播范围 加快路由收敛速度加快路由收敛速度 为网络提供分层路由：骨干区和普通区域为网络提

36、供分层路由：骨干区和普通区域 使得使得OSPF可以适应超大规模的网络可以适应超大规模的网络 60 OSPF设计原则及应用情况 设计原则：力求完美设计原则：力求完美 考虑各种复杂情况和网络类型的适应性 提供非常丰富的收敛速度调节参数 随之而来的：实现复杂，配置及排错相对困难 应用情况应用情况 几乎所有的IP网络经过良好规划的网络都可以使用 OSPF 是目前世界上使用最广泛的IGP，尤其是在企业网 61 议题：动态路由协议 路由的一些基本概念路由的一些基本概念 报文转发和静态路由报文转发和静态路由 动态路由协议原理动态路由协议原理 常见的路由算法及协议常见的路由算法及协议 RIP；IGRP/EIG

37、RP；OSPF；IS-IS；BGP 路由其他：路由策略；策略路由路由其他：路由策略；策略路由 62 IS-IS协议概述 IS-IS：Intermediate System-Intermediate System， 中间系统到中间系统中间系统到中间系统 最早是为ISO的CLNP 而非IP设计的动态路由协议 RFC 1195中增加对IP的支持，形成DUAL IS-IS 可以在 CLNP和IP双环境下使用 曾经的技术壁垒，但目前主流设备提供商都支持IS-IS了 OSPF的强劲对手的强劲对手 原理非常相似，最初两个标准工作组相互抄袭，甚至相互攻 击：IS-IS=0 OSPF占了上风，成为IETF推荐的

38、IGP 63 IS-IS协议概述 属于属于ISO协议族协议族 IS-IS是ISO定义的OSI协议栈中无连接网络服务 CLNS的一部分 CLNS由以下三个协议构成由以下三个协议构成 CLNP：类似于TCP/IP中的IP协议 IS-IS：中间系统间的路由协议 ES-IS：主机系统与中间系统间的协议，相当于IP 中的ARP，ICMP，IRDP等的功能 64 IS-IS协议基本概念 缩略语缩略语OSI中的概念中的概念IP中对应的概念中对应的概念 ISIntermediate System 中间系统Router 路由器 ESEnd System 端系统Host 主机 DISDesignated IS 指

39、派中间系统 Designated Router (DR) OSPF中的选举路由器 SysIDSystem ID 系统IDOSPF中的Router ID PDUPacket Data Unit 报文数据单元IP报文 LSPLink state Protocol Data Unit 链路状态协议数据单元 OSPF中的LSA 用来描述链路状态 NSAPNetwork Service Access Point 网络服务访问点 (网络层地址) IP地址+端口号 65 IS-IS协议基础 OSI网络层地址编码方式网络层地址编码方式: NSAP NSAP即Network Service Access Poi

40、nt，相当于OSI的网络层协 议CLNP的地址 一个NSAP由三个部分组成：区域地址，System ID和n-selector 唯一和IS-IS相关的NET：Network Entity Titles是一个特殊的 NSAP，其中的n-selector为0 IDP IDIAFIHigh Order DspSystem IDNSEL DSP 变长的区域地址空间6字节1字节 66 IS-IS协议基础 协议报文封装协议报文封装 直接封装在链路层之上 报文分片的操作需要协议自身来处理 安全性得到提高，想要攻击协议必须物理连入 数据链路层头 (OSI Family 0 xFEFE) IS-IS固定报文 头

41、(第一个字节 是0 x83) IS-IS TLVs (Type Length Value三元组集) 67 IS-IS协议基础 路由器角色定义路由器角色定义 所有的IS都被定义属于：Level-1，Level-2或 L1/L2路由器 具有相同级别的IS才能形成邻居关系 不同区域间只能建立L2邻居关系 不同级别的路由器参与相应的分层路由 路由度量路由度量 接口缺省的cost为10，需要按实际设置 68 IS-IS分层路由 路由层次性：路由层次性：IS-IS有两个级别，有两个级别， 区分两个层次区分两个层次 Level-1：普通区域叫Level-1(L1) Level-2 ：骨干区叫Level-2(

42、L2) 骨干区是连续的骨干区是连续的Level2路由器的路由器的 集合集合 必须是连续(连通)的 非特定区域 L1和和L2运行独立的运行独立的SPF算法算法 一个路由器可能同时参与一个路由器可能同时参与L1和和L2 L1/L2 L1/L2 L2 L1 L1 L1/L2 L1/L2 区域区域47.0001 区域区域47.0002区域区域47.0003 69 IS-IS分层路由 IS -IS的区域和层次性：的区域和层次性： Area 49.001 Area 49.0002 Backbone 10 10 10 RTA RTFRTE RTB RTD RTC OC48 OC12 L1 L1 L1L2 L

43、1L2 L1L2 L1 30 10 70 IS-IS分层路由 链路状态数据库的组织链路状态数据库的组织 按Level组织，一个IS最多可能有 L1，L2两个独立的LSDB L1路由：路由：L1 LSDB L1路由交换的是区域内的路由信息 出本区域的路由是通过离自己最近 的本区域边界的L1/L2路由器 L2路由：路由： L2 LSDB 各区域边界L1/L2路由器生成L2 LSP的时候插入本区域的路由信息 L2路由包含所有的路由信息 L1/L2L1/L2 L2 L1 L1 L1/L2 L1/L2 区域区域47.0001 区域区域47.0002区域区域47.0003 L1/L2 AB X 58 N

44、71 IS-IS协议设计思想 双环境双环境 适用于CLNS和IP双协议栈环境 我国网络基本是IP为主 应3COM的需求，我司IS-IS实现已支持IP/CLNS双环境 简单就是美简单就是美 虽然非常相近，但在细节上比OSPF简单 良好的可扩展性良好的可扩展性 采用TLVs方式构成协议报文，方便扩展 报文简单，类型少，可单区域适应超大规模网络 在大运营商中得到广泛的应用 72 议题：动态路由协议 路由的一些基本概念路由的一些基本概念 报文转发和静态路由报文转发和静态路由 动态路由协议原理动态路由协议原理 常见的路由算法及协议常见的路由算法及协议 RIP；IGRP/EIGRP；OSPF；IS-IS；

45、BGP 路由其他：路由策略；策略路由路由其他：路由策略；策略路由 73 BGP协议概述 BGP：Board Gateway Protocol 目前几乎是唯一流行的目前几乎是唯一流行的EGP RFC 1771：BGP4 协议在持续发展 “BGP is the heart of Internet！” 负责在全球AS之间交换路由信息 74 自治系统：Autonomous System AS：Autonomous System 在一个技术管理组织下的一组 路由器的集合 可能采用了个多个IGP 采用统一的路由策略 编号为1-65535（其中最后1K 个为私有AS号） AS1 AS7 AS6 AS5 AS

46、4 AS3 AS2 Internet构成示意图构成示意图 75 为什么需要BGP ? 想象下整个想象下整个Internet如果用一个如果用一个IGP 整个Internet的路由数目庞大，路由震荡的 波动影响面积大 路由器的资源和处理能力有限 网络连接非常复杂 各种网络管理组织策略不一致 76 BGP基础 用来在用来在AS之间传递路由信息之间传递路由信息 是一种路径向量的路由协议，从设计上避免是一种路径向量的路由协议，从设计上避免 了环路的发生了环路的发生 方法1：判断ASpath序列 方法2：从AS内学到的路由不在本AS内转发 传输协议：传输协议：TCP，端口号，端口号179，保证可靠传输，保

47、证可靠传输 增量发送路由更新信息增量发送路由更新信息 支持支持CIDR（无类别域间选路）（无类别域间选路） 77 BGP两种邻居关系 IBGP：Internal BGP 同一AS内形成的邻居关系 并不要求直接物理连接 从IBGP邻居收到的路由不 再发送给其他IBGP邻居 从EBGP邻居收到的路由必 须发送给其他IBGP邻居 EBGP：External BGP 不同AS间形成的邻居关系 一般要求直接物理连接 从任何BGP邻居收到的路 由必须发送给EBGP邻居 IGP IBGP IGP AS 100 AS 300AS 200 IGP IGP EBGP EBGP 78 路由在Internet上的传播

48、 形成形成BGP邻居时邻居时 相互交换所有的路由前缀 以后的增量更新以后的增量更新 没有变化不再周期发送 发现新的路由后通告该路由 原路由不可用及时撤消路由 IGP iBGP IGP AS 100 AS 300AS 200 IGP IGP eBGP eBGP 79 BGP基本规则 从从IBGP和和EBGP邻居学习到多条路径邻居学习到多条路径 从中选择出最佳路径安装到路由表中从中选择出最佳路径安装到路由表中 最佳路径将被发送到邻居最佳路径将被发送到邻居 从IBGP邻居学来的只发给EBGP邻居 从EBGP邻居学来的发给所有的BGP邻居 路由策略路由策略 非常强大和灵活的策略可以应用到最佳路由选择和

49、 路由发送 80 BGP应用场合：ISP 一般来说，在一般来说，在ISP之间才需要使用之间才需要使用BGP 需要同多个ISP连接 需要强大的路由选择和控制能力 需要为客户提供Internet全网路由 81 BGP应用场合：企业网 企业网内的应用企业网内的应用 BGP具有非常灵活和强大 的路由策略控制能力 如果内部网络比较大，需 要很强的策略控制时候， 在内部网络设计中也经常 部署BGP 华为企业网就是 OSPF+BGP组网的典型例 子 iBGP逻辑全连接逻辑全连接 AS 65512AS 65511 AS 65513 北研所北研所 AS 65508 上研所上研所 南研所南研所 公司总部公司总部 印度所印度所 AS 65510 82 议题：动态路由协议 路由的一些基本概念路由的一些基本概念 报文转发和静态路由报文转发和静态路由 动态路由协议原理动态路由协议原理 常见的路由算法及协议常见的路由算法及协议 RIP；IGRP/EIGRP；OSPF；IS-IS；BGP 路由其他：路由策略；策略路由路由其他：路由策略；策略路由 83 路由策略：Routing policy 路由策略：路由策略：Routing policy