路由协议简介和应用1.ppt

1、路由简介和应用,组长：肖榆渊 组员：沈亚运 陈嘉俊 冯灿亮 李文博,路由,路由概念 路由的工作过程 路由协议类型 静态路由协议 动态路由协议和分类 RIP协议 IGRP和EIGRP OSPF EGP和BGP,什么是路由,路由是指路由器负责对到达网关接口的每个数据包作出转发决定的过程。,172.16.1.1/24,10.120.2.1/24,网关172.16.1.0/24,网关 10.120.2.0/24,网关实现了网络间的通信,路由器是如何进行选路？,寻径:判定到达目的地的最佳路径，由路由选择算法来实现。由于涉及到不同的路由选择协议和路由选择算法，要相对复杂一些。 为了判定最佳路径，路由选择算

2、法必须启动并维护包含路由信息的路由表，其中路由信息依赖于所用的路由选择算法而不尽相同。为了完成这项工作，在路由器中保存着各种传输路径的相关数据路由表（Routing Table），供路由选择时使用。 路径表中保存着子网的标志信息、网上路由器的个数和下一个路由器的名字等内容。路径表可以是由系统管理员固定设置好的，也可以由系统动态修改，可以由路由器自动调整，也可以由主机控制。,路由表,路由表需适互联网中的网络变化，维持网络畅通。 目的IP地址、子网掩码：确定目标网络。 端口号：目标网络连接到路由器上的端口位置。 跃点数：路由首选项的度量。一般最小的跃点数是首选路由。 协议：路由表中的记录更新的方式

3、,路由选择算法将收集到的不同信息填入路由表中，根据路 由表可将目的网络与下一站（nextshop）的关系告诉路由 器。路由器间互通信息进行路由更新，更新维护路由表使 之正确反映网络的拓扑变化，并由路由器根据量度来决定 最佳路径。这就是路由选择协议（routing protocol）,例如 路由信息协议（RIP）、开放式最短路径优先协议（OSPF） 和边界网关协议（BGP）等。,要实现路由路由器必须知道: 目的地址 源地址 所有可能的路由路径 最佳路由路径 管理路由信息,172.16.1.0,10.120.2.0,管理距离Administrative Distances,管理距离主要用于不同路由

4、协议之间的可信度。 可信度的范围是：0 到255 之间,它表示一条路由选择信息源的可信性值.该值越小,可信度越高.0 为最信任,255 为最不信任即没有从这条线路将没有任何流量通过. 一些常用路由协议默认的AD值 静态路由:1 EIGRP:90 IGRP:100 OSPF:110 RIP:120,路由的不可信用,IGRPAdministrative Distance=100,Router D,Router B,Router A,Router C,RIPAdministrative Distance=120,E,I need to send a packet to Network E. Both

5、 router B and C will get it there. Which route is best?,路由器计算达到目标网络的最佳路径,静态路由和动态路由,静态（static）路由 由网络管理员在路由器上手工添加路由信息以实现路由目的 一般是在系统安装时就根据网络的配置情况预先设定的。,动态（Dynamic）路由 根据网络结构或流量的变化，路由协议会自动调整路由信息以实现路由,静态路由简介 静态路由是指由网络管理员手工配置的路由信息。当网络的拓扑结构或链路的状态发生变化时，网络管理员需要手工去修改路由表中相关的静态路由信息。 静态路由信息在缺省情况下是私有的，不会传递给其他的路由器。

6、当然，网管员也可以通过对路由器进行设置使之成为共享的。静态路由一般适用于比较简单的网络环境，在这样的环境中，网络管理员易于清楚地了解网络的拓扑结构，便于设置正确的路由信息。,172.16.2.1,SO,172.16.1.0,B,172.16.2.2,Network,A,在小型网络中适合设置静态路由。,B,静态路由,静态路由优点和缺点,优点： 1.对路由器CPU没有管理性开销 2.在路由器间没有带宽占用 3.增加安全性 缺点： 1.必须真正了解网络 2.对于新添网络配置繁琐 3.对于大型网络工作量巨大,p,RIP协议最初是为Xerox网络系统的Xerox parc通用协议而设计的，是Intern

7、et中常用的路由协议。RIP作为一种内部网关协议或 IGP（内部网关协议），路由选择协议应用于 AS（自治系统）。 RIP采用距离向量算法，即路由器根据距离选择路由，所以也称为距离向量协议。,RIP特点,（1）仅和相邻的路由器交换信息。如果两个路由器之间的通信不经过另外一个路由器，那么这两个路由器是相邻的。RIP协议规定，不相邻的路由器之间不交换信息。 （2）路由器交换的信息是当前本路由器所知道的全部信息。即自己的路由表。 （3）按固定时间交换路由信息，如，每隔30秒，然后路由器根据收到的路由信息更新路由表。,RIP使用非常广泛，它简单、可靠，便于配置。但是RIP只适用于小型的同构网络，因为它

8、允许的最大站点数为15，任何超过15个站点的目的地均被标记为不可达。而且RIP每隔30s次的路由信息广播也是造成网络的广播风暴的重要原因之一。,igrp,IGRP协议是“内部网关路由协议（Interior Gateway Routing Protool）”的缩写，由Cisco于二十世纪八十年代独立开发，属于Cisco私有协议。,IGRP是一种距离向量型的内部网关协议（IGP）。 距离向量路由协议要求每个路由器以规则的时间间隔向其相邻的路由器发送其路由表的全部或部分。随着路由信息在网络上扩散， 路由器就可以计算到所有节点的距离。,IGRP和RIP一样，同属距离矢量路由协议，因此在诸多方面有着相似

9、点，如IGRP也是周期性的广播路由表，也存在最大跳数（默认为100跳，达到或超过100跳则认为目标网络不可达）。IGRP最大的特点是使用了混合度量值，同时考虑了链路的带宽、延迟、负载、MTU、可靠性5个方面来计算路由的度量值，而不像其他IGP协议单纯的考虑某一个方面来计算度量值。目前IGRP已经被Cisco独立开发的EIGRP协议所取代,EIGRP由于IGRP协议的种种缺陷以及不足，Cisco开发了EIGRP协议（增强型内部网关路由协议）来取代IGRP协议。EIGRP属于高级距离矢量路由协议（又称混合型路由协议），继承了IGRP的混合度量值，最大特点在于引入了非等价负载均衡技术，并拥有极快的收

10、敛速度。,EIGRP,EIGRP协议概述 EIGRP特点 EIGRP和IGRP的比较,Page 23,EIGRP协议概述,EIGRP是最典型的平衡混合路由选择协议，它融合了距离 矢量和链路状态两种路由选择协议的优点，使用闪速更新 算法，能最快的达到网络收敛（convergence） EIGRP特点如下： 采用不定期更新，即只在路由器改变计量标准或拓扑出 现变化时发送部分更新路由 更新条目中包含掩码，支持VLSM，支持不连续子网 具有相同的自治系统号的EIGRP和IGRP之间， 可无缝交换路由信息,Page 24,EIGRP路由协议特点,Cisco的私有路由协议,它综合了距离矢量和链路状态2者的

11、优点, 它的特点包括: 1.快速收敛 链路状态包(Link-State Packet,LSP)的转发是不依靠路由计算的,所以大型网络可以较为快速的进行收敛.它只宣告链路和链路状态,而不宣告路由,所以即使链路发生了变化,不会引起该链路的路由被宣告.但是链路状态路由协议使用的是Dijkstra算法,该算法比较复杂,并且较占CPU和内存资源和其他路由协议单独计算路由相比,EIGRP采用弥散更新算法(diffusingcomputations ),通过多个路由器并行的进行路由计算,这样就可以在无环路产生的情况下快速的收敛. 2.减少带宽占用 EIGRP不作周期性的更新,它只在路由的路径和度发生变化以后

12、做部分更新.当路径信息改变以后,DUAL只发送那条路由信息改变了的更新,而不是发送整个路由表.和更新传输到一个区域内的所有路由器上的链路状态路由协议相比,DUAL只发送更新给需要该更新信息的路由器。 在WAN低速链路上,EIGRP可能会占用大量带宽,默认只占用链路带宽50%,之后发布的IOS允许使用命令ip bandwidth-percent eigrp来修改这一默认值 .,3.支持多种网络层协议 EIGRP通过使用“协议相关模块”(即protocol-dependentmodule),可以支持IPX,ApplleTalk,IP,IPv6和NovellNetware等协议. 4.无缝连接数据链

13、路层协议和拓扑结构 EIGRP不要求对OSI参考模型的层2协议做特别的配置.不像OSPF,OSPF对不同的层2协议要做不同配置,比如以太网和帧中继,EIGRP能够有效的工作在LAN和WAN中,而且EIGRP保证网络不会产生环路(loop-free);而且配置起来很简单;支持VLSM;它使用多播和单播,不使用广播,这样做节约了带宽;它使用和IGRP一样的度的算法,但是是32位长的;它可以做非等价的路径的负载平衡.,EIGRP和IGRP的比较,改进点 支持VLSM和不连续子网 支持手动汇总 闪速更新，更快的收敛时间 只对发生变化的条目更新， 占用的网络资源更少,Page 27,OSPF路由协议,1

14、.由来 2.概述 3.“区域（Area）”的概念 4.OSPF网络类型,随着Internet技术在全球范围的飞速发展OSPF已成为目前Internet广域网和Intranet企业网采用最多、应用最广泛的路由协议之一。 OSPF（Open Shortest Path First）路由协议，译为开放式最短路径优先协议是由IETF （Internet Engineering Task Force）IGP工作小组提出的。,OSPF的由来,开放式最短路径优先（英文Open Shortest Path First，OSPF）是对链路状态路由协议的一 种实现，隶属内部网关协议（IGP），故运作于 自治系统内

15、部。 著名的迪克斯加算法（Dijkstra）被用来计 算最短路径树。它使用“代价（Cost）”作为路由 度量。 链路状态数据库（LSDB）用来保存当前网络拓扑结构，它在同一区域中的所有路由器上是相同的。 OSPF分为OSPFv2和OSPFv3两个版本,其中OSPFv2用在IPv4网络，OSPFv3用在IPv6网络。,OSPF的概念,“区域（Area）”的概念,OSPF提出了“区域（Area）”的概念， 一个网络可以由单一区域或者多个区域组成。其中，一个特别的区域被称为骨干区域（Backbone Area），该区域是整个OSPF网络的核心区域，并且所有其他的区域都与之直接连接。所有的内部路由都通

16、过骨干区域传递到其他非骨干区域。所有的区域都必须直接连接到骨干区域，如果不能建立直接连接，那么可以通过虚拟链路（Virtual-link）和骨干区域建立虚拟连接。,OSPF定义了以下5种网络类型： 1.点到点网络（Point-to-point） 2.广播网络（Broadcast） 3.非广播多路访问网络（Nonbroadcast Multiaccess，NBMA） 4.点到多点网络（Point-to-multipoint） 5.虚链路（Virtual links）,点到点网络 点到点网络，例如E1、SONET，是单独连接一对路由器的网络。点到点网络上的一对OSPF路由器形成完全邻接关系（Ful

17、l Adjacency），并且不进行DR和BDR的选举。点到点网络上的路由器使用组播地址224.0.0.5发送OSPF协议数据包。 广播网络 广播网络即可以同时连接多于两台设备的网络，如以太网、令牌环网、FDDI。广播网络上的路由器发送的组播/广播数据包会被其他与之相连的路由器收到。在广播网络上的OSPF路由器会选举一台指定路由器（DR）和一台备份指定路由器（BDR）。所有始发于DR和BDR的OSPF数据包使用目的地址224.0.0.5，以组播方式发送到所有其他OSPF路由器，所有其他的路由器都将使用目的地址224.0.0.6，以组播方式发送OSPF数据包到DR和BDR。所有其他的路由器只与D

18、R和BDR建立完全邻接关系。,非广播多路访问网络 NBMA网络，诸如X.25、帧中继、ATM等，可以同时连接两台以上的路由器，但是这种网络没有广播数据包的能力。一台处于NBMA网络上的路由器发送的组播/广播数据包将不能被其他与之相连的路由器收到。在NBMA网络上需要选举DR和BDR，并且所有的OSPF数据包都是单播发送的。 点到多点网络 点到多点网络是NBMA网络的一个特殊设置，可以看作是一群点到点链路的集合，因此在该种网络上不必选举DR和BDR。点到多点网络上OSPF的行为和点到点网络OSPF的行为一样，也使用组播地址224.0.0.5发送OSPF协议数据包。,虚链路 虚链路被路由器认为是没

19、有编号的点到点网络的一种特殊设置，在虚链路上OSPF数据包是以单播方式发送的。不能人工设置一个接口的网络类型为虚链路。 此外还有一种特殊的网络类型，称之Loopback类型。OSPF路由器上的环回接口在默认状态下均为此类型。不能人工设置一个接口的网络类型为Loopback。,BGP协议,Page 36,Page 37,学习完此课程，您将会： 掌握BGP协议的基本原理 掌握BGP协议的路由属性及其应用 掌握BGP协议的应用,目 标,Page 38,BGP路由协议的原理 BGP路由属性 BGP的应用,内容介绍,Page 39,BGP协议概述,BGP(Border Gateway Protocol)

20、是“唯一”的EGP路由协议，主要用来在AS之间传递路由信息 在AS之间是一种距离矢量的路由协议，应用特定的属性避免环路的发生 路由信息携带丰富的属性 传送协议：TCP，端口号179 支持CIDR（无类别域间选路Classless Inter Domain Routing） 路由更新：只发送增量路由 丰富的路由过滤和路由策略,Page 40,BGP协议基本概念（一）,什么是自治系统（AS）？ 自治系统指由同一个技术管理机构管理、使用内部路由策略的一些路由器的集合。每个自治系统都有唯一的自治系统编号。自治系统的编号范围是1到65535，其中1到64511是注册的因特网编号,64512到65535是

21、专用网络编号。,Page 41,BGP协议基本概念（二）,为什么引入自治系统这一概念？ 引入自治系统的基本思想就是通过不同的编号来区分不同的自治系统。 自治系统内部的路由协议 IGP 如OSPF、RIP、EIGRP（cisco专有） 自治系统之间的路由协议 BGP 如：EGP、BGP,Page 42,BGP两种邻居IBGP和EBGP,Page 43,BGP路由通告原则,存在多条路径时，BGP Speaker只选取最优的使用（非负载分担） BGP Speaker只把自己使用的路由通告给相邻体 BGP Speaker从EBGP获得的路由会向它所有BGP相邻体通告（包括EBGP和IBGP） BGP

22、Speaker从IBGP获得的路由不向它的IBGP相邻体通告（如果存在RR呢） BGP Speaker 从IBGP获得的路由是否通告给它的EBGP相邻体要依IGP和BGP同步的情况来决定 连接一建立，BGP Speaker按照以上原则，把自己所有BGP路由通告给新相邻体,Page 44,BGP路由表与系统路由表的关系,存在多条路径时，BGP Speaker只选取最优的使用（非负载分担时） BGP Speaker只把自己使用的最优路由通告给相邻体 BGP Speaker只把自己使用的最优的路由加入到路由表中,Page 45,BGP同步,BGP Speaker 从IBGP获得的路由是否通告给它的E

23、BGP相邻体要依IGP和BGP同步的情况来决定,Page 46,成为BGP路由的途径之一：纯动态注入,OSPF发现路由18.0.0.1/8把IGP(OSPF)发现的路由纯动态地注入到RTB的BGP路由表中,Page 47,成为BGP路由的途径之二：半动态注入,OSPF发现路由18.0.0.1/8把IGP(OSPF)发现的路由半动态地注入到RTB的BGP路由表中,18.0.0.1/8,OSPF,RTB,AS200,Page 48,成为BGP路由的途径之三：静态注入,人为配置静态路由18.0.0.1/8把人为配置的静态路由注入到RTB的BGP路由表中,Page 49,BGP报文种类,BGP报文有四

24、种类型: Open：打招呼“你好，跟我交个朋友吧！” KeepAlive：我还活着呢，别不理我 Update：有新闻. Notification：我不跟你玩了!,Page 50,BGP工作机制,BGP邻居刚建立时，发送整个BGP路由表交换路由信息，之后为了更新路由表只交换更新消息（update message）。 系统在运行过程中，通过接收和发送keep-alive消息来检测相互之间的连接是否正常的。 一般情况下一条路由由自治系统内部的某种内部路由协议发现和计算产生，由自治系统边界路由器(ASBR)通过EBGP连接传播到其它自治系统中。 路由在传播过程中可能会经过若干个自治系统，这些自治系统称

25、为过渡自治系统。若这个自治系统有多个边界路由器，这些路由器之间运行IBGP来交换路由信息。另外一种自治系统称为Stub AS，其内部只有一个ASBR通过EBGP连接外部，同外部其他AS的通信要靠过渡自治系统来转接。,BGP状态机,Page 52,BGP协议的状态机,Page 53,BGP协议中消息的应用,通过TCP建立BGP连接时，发送open消息 连接建立后，如果有路由需要发送或路由变化时，发送UPDATE消息通告对端路由信息 稳定后此时要定时发送KEEPALIVE消息以保持BGP连接的有效性 当本地BGP在运行中发现错误时，要发送NOTIFICATION消息通告BGP对端,Page 54,BGP路由协议的原理 BGP路由属性 BGP的应用,内容介绍,Page 55,BGP的路由属性,表达了路由的特征 便于扩展 过渡和非过渡的，必遵和可选的 公认必遵(well-known mandatory) 公认自决(well-known discretionary) 可选过渡(optional transitive) 可选非过渡(optional non-transitive),