理解RIP环路解决方案、定时器与试题分析

第6章理解并实施路由技术任务6.2.13理解关于动态路由协议产生的环路与收敛问题前面所描述的RIP知识点，是CCNA认证考试必备的知识点，也是关于RIP的基础知识，而本小节将以深化前面的知识点出发，以理解动态路由协议的环路与收敛问题作为讨论的重点，描述距离矢量路由协议的缺点，以及相关的解决方案。任务6.2.14什么是路由环路与收敛时间动态路由协议从初始化到整个网络路由同步将是一个相当复杂的过程，这个过程包括：本地路由器向它的邻居路由器公告它的直连网络，然后接收邻居路由器的公告，以及传递从其他路由器接收的路由信息。除此之外，还需要去确定最优路径的度量值。如图6.67所示，路由器R1、R2、R3连接成了环路，此时就可能发生：路由器R3认为通过路由器R1是到达Z子网的最优路径；而路由器R1认为通过路由器R3是到达Z子网的最优路径，所以到达Z子网的数据就会在路由器R1与R3之间不断循环转发，这种现象就叫路由环路（RouteLoop）。图6.67关于路由环路任务6.2.14提问1：路由协议将如何避免路由环路的发生？当网络上所有路由器的路由表从初始化到最后都达到一致状态的过程叫作收敛（Convergence）；而全网实现与路由相关的信息共享及计算最优路径所花费的时间总和就是所谓的收敛时间。如图6.68所示，假设网络上所有路由器的路由信息都已同步（已经完成收敛），但是现在路由器R1与R2之间的链路发生故障，那么整个网络的路由信息都需要进行重新收敛，路由器R1与R2会在第一时间（time1）知道自己的链路发生故障，它们会在time2时间内将这个信息公告给路由器R3与R4，路由器R3与R4将立即更新它们的路由表，并通知它们的邻居，直到这个过程持续到所有路由器都知道此变化为止。此时在time2时间左右，路由器R1、R2、R3、R4知道链路发生故障，但是在time3时间完成前路由器R5、R6、R7并不知道这件事情，处于未收敛状态，它们将使用原来的路由表项来转发数据，此时就会出现转发数据不可达的情况。所以，一个网络的收敛时间将是一个很重要的问题，通常希望网络的收敛时间越快越好。任务6.2.14图6.68关于路由器的收敛时间示意图提问2：如何提高网络的收敛速度？任务6.2.15关于水平分割、计数到无穷大、触发更新上面描述了路由环路与收敛时间的知识，并提出了两个问题，现在通过理解水平分割、计数到无穷大、触发更新来让这两个问题迎刃而解。水平分割（SplitHorizon）水平分割是避免路由环路的有效办法，有两种水平分割方案，其中一种是简单的水平分割；另一种是毒性逆转水平分割。现有来描述这两种水平分割的工作原理。简单的水平分割：如图6.69所示，当路由器R2从E1/0发送出Ｙ子网的路更新后，不会再从该接口（路由器R2的E1/0）接收Ｙ子网的路由更新。毒性逆转水平分割：毒性逆转水平分割的工作原理与简单的水平分割类似，但是它以网络不可达的消息来防止路由环路，比如在图6.69所示的环境中，当路由器R2从E1/0发送出Ｙ子网的路更新后，如果该接口收到关于Ｙ子网的路由更新，那么这条关于Ｙ子网的路由更新将被标记为不可达，以RIP为例，会将Ｙ子网设置为16跳，计数到无穷大。通常认为毒性逆转水平分割比简单的水平分割更科学，因为“很多时候，不幸的消息，总比一直没有消息，黯然地被丢弃要好”！所以现在的矢量路由协议基本上采用了毒性逆转水平分割方案。任务6.2.15图6.69关于RIP的水平分割示意图任务6.2.15注意：在默认情况下水平分割功能处于启动状态，可以通过执行showipinterface指令来查看某个接口的IP特性及水平分割的状态，如图6.70所示。关于水平分割的配置图6.70查看RIP路由接口的水平分割状态关闭水平分割的指令：backbone(config)#interfacee1/0backbone(config-if)#noipsplit-horizon任务6.2.15

计数到无穷大也是防止路由环路的有效办法，它是对水平分割技术的一种补充。为什么这么讲？因为水平分割只能防止邻居路由器的路由环路，不能防止整个网络的路由环路。如图6.71所示，我们将其分成5个步骤来说明整个网络的路由环路，理解水平分割面对路由环路时，有些无奈，从而进一步理解计数到无穷大的意义。计数到无穷大图6.71关于RIP计数到无穷大示意图任务6.2.15当路由器R1、R2、R3、R4的路由表都同步后，此时路由器R3的Y子网发生故障，R3会立即将Y子网故障的情况，通告给邻居路由器R1和R4（使用虚线表示），路由器R4和R1会将通过R3到达Y子网的路径设为无效。但是路由器R2没有等到整个网络同步，就把它原先的路由表状态（记录Y子网是良好状态的记录）公告给路由器R4，并告诉R4到Y子网需要3跳，此时路由器R4会使用R2发来的公告覆盖原有Y子网故障的状态。此时路由器R4会把这条从R2发来的关于Y子网的路由，通告给R3并告诉它到Y子网需要4跳，注意：这个过程是水平分割技术无法防止的，因为路由器R4发给R3的关于Y子网的状态，并不是先前路由器R3的E1接口发出的那条Y子网故障的路由，而是路由器R2通告给路由器R4，然后R4再公告R3关于Y子网良好的路由，所以说水平分割只能防止邻居路由器的路由环路，不能防止整个网络的路由环路。此时路由器R4会把收到的关于Y子网的路由，通告给路由器R1并告诉它到Y子网需要5跳。路由器R1将继续把关于Y子网的路由重新通告给路由器R2，并告诉它到Y子网需要6跳。就这样这个过程将进入一个循环阶段，路由环路仍然没有得到有效解决，即使网络上的每台设备都启动了水平分割功能。在这个过程中数据转发将会失败。任务6.2.15根据上面的描述，要解决这个永无止境的循环问题，只有为循环的路由定义一个最大的计数器，比如：矢量路由协议RIP就定义了一个计数到15的最大计数器，每经过一台路由器该计数器就累加1，当累加到16时该路由就被认为不可达，这也是为什么RIP路由协议有最大“跳数”的原因。这个计数到无穷大的方案可以解决整个网络的环路问题，但是它将严重地影响响到网络的收敛时间。为什么这样讲？以RIP为例，RIP的最大计数值为15，每个更新周期是30秒，那么一条路由在环路中就要经历450秒（共计约7分半钟）左右的收敛时间，所以说矢量路由协议（如RIP）一般收敛都很慢。注意：水平分割结合计数到无穷大解决了路由环路的问题，也就是前面提出的第一个问题。关于如何加快收敛时间仍然没有得到解决，所以需要进一步关心触发更新。任务6.2.15触发更新触发更新（TriggeredUpdate）是加速网络收敛的一种有效方案，它会在一条路由记录发生变化时，实际上是度量值发生变化时（不论是变好及是变坏），立即发送更新信息，而不必等到更新周期的到来，这样就在计数到无穷大的基础上加快了网络的收敛速度。当然，在网络设备收到触发更新的正确公告的同时，也可能伴随着还处于错误状态的周期性更新，也就是网络仍然还处于收敛过程中，所以也会出现数据转发不可达的现象。这是矢量路由协议永不可避免的事件，或者叫作“天生缺陷”，但是从某种角度讲，触发更新还是会很大程度地加速网络收敛，如果需要更科学的办法，那就得使用链路状态路由协议了。关于RIP触发更新的配置：R1(config)#interfaces2/0R1(config-if)#ipriptriggered注意：以太网接口无法支持RIP的触发更新；可以在串行接口完成RIP的触发更新。任务6.2.16理解和配置RIP的定时器思科路由器对RIP定义了4个定时器，分别是update（更新定时器）、invalid（无效定时器）、holddown（保持或者叫抑制定时器）、flush（刷新定时器）。update（更新定时器）：指示RIP路由更新的周期间隔时间，默认值是30秒。invalid（无效定时器）：用于限定驻留在RIP路由表中的路由记录没有被更新的最长时间，默认值是180秒，是更新周期的6倍。当某条路由被更新时，就开始触发无效定时器，如果无效定时器超时（已经达到180秒），那么这条路由将被标记为不可达；如果没有达到180秒，收到了更新，那么无效定时器复位，重新开始计算。holddown（保持或者叫抑制定时器）：该定时器并没有在RFC中被定义，但是思科公司引入了它。前面在描述“触发更新”时有一个问题：在网络设备收到触发更新的正确公告的同时，也可能伴随着还处于错误状态的周期性更新，也就是网络仍然还处于收敛的过程中，当收到的触发更新路由的度量值比原有路由要高时，思科路由器将使用抑制定时器使该更新消息处于挂起状态，对它保持怀疑，直到抑制定时器超时才正式接受该路由。在默认情况下，该定时器的时间为180秒。设置该定时器一定要小心，如果将该定时器的时间设得过——那么正确的路由更新会受到影响，收敛速度会变慢；如果将该定时器的时间设得过短，那么又失去了原有的意义。任务6.2.16fl