《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)仿真技術(shù)》第六章

第六章常見路由協(xié)議的配置仿真6.1路由協(xié)議概述1.被路由協(xié)議和路由選擇協(xié)議 被路由協(xié)議以尋址方案為基礎(chǔ)，為分組從一個(gè)主機(jī)發(fā)送到另一個(gè)主機(jī)提供充分的第三層地址信息的任何網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。被路由協(xié)議通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)，通過(guò)路由器把數(shù)據(jù)從一個(gè)主機(jī)傳輸?shù)搅硪粋€(gè)主機(jī)的的協(xié)議是被路由或可路由協(xié)議，用在路由器之間引導(dǎo)用戶流量。

IP協(xié)議、Novell的網(wǎng)際分組交換（IPX，InternetworkPacketeXchange）和AppleTalk的數(shù)據(jù)報(bào)傳送協(xié)議（DDP，DatagramDeliveryProtocol）等協(xié)議都是被路由協(xié)議。6.1路由協(xié)議概述2.IGP和EGP

路由協(xié)議按照使用范圍可以分為內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議（IGP，InteriorGatewayProtocol)和外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議（EGP，ExteriorGatewayProtocol）。 內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議運(yùn)行在一個(gè)自治系統(tǒng)（AS,AutonomousSystem）中，外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議是運(yùn)行在各個(gè)自治系統(tǒng)之間的路由協(xié)議。 圖6-1描述了內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議和外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議在網(wǎng)絡(luò)中的所處位置。6.1路由協(xié)議概述

圖6-1IGP和EGP的所處位置6.1路由協(xié)議概述3.有類和無(wú)類路由協(xié)議 有類路由協(xié)議不支持可變長(zhǎng)度的子網(wǎng)掩碼，不能從鄰居那里學(xué)到子網(wǎng)，所有關(guān)于子網(wǎng)的路由在被學(xué)到時(shí)都會(huì)自動(dòng)變成子網(wǎng)的主類網(wǎng)。包括RIPv1、IGRP等。 無(wú)類（Classless）的路由協(xié)議支持可變長(zhǎng)度的子網(wǎng)掩碼，能夠從鄰居那里學(xué)到子網(wǎng)，所有關(guān)于子網(wǎng)的路由在被學(xué)到時(shí)都不用被變成子網(wǎng)的主類網(wǎng)，而以子網(wǎng)的形式直接進(jìn)入路由表。目前的路由協(xié)議基本上都屬于無(wú)類的路由協(xié)議，如OSPF、BGP等。6.2.1靜態(tài)路由的基本概念 靜態(tài)路由是在路由器中設(shè)置的固定路由表。除非網(wǎng)絡(luò)管理員干預(yù)，否則靜態(tài)路由不會(huì)發(fā)生變化。由于靜態(tài)路由不能對(duì)網(wǎng)絡(luò)的改變作出反映，因此一般用于網(wǎng)絡(luò)規(guī)模不大、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)固定的網(wǎng)絡(luò)中。 靜態(tài)路由對(duì)于路由器的CPU沒(méi)有管理性開銷，在路由器之間沒(méi)有帶寬占用，增加了安全性。缺點(diǎn)是網(wǎng)絡(luò)管理人員必須真正地了解所配置的互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，以及每臺(tái)路內(nèi)器應(yīng)如何正確地連接，從而正確配置這些路由。6.2.2靜態(tài)路由配置仿真詳見教材P126.6.3RIP動(dòng)態(tài)路由協(xié)議的配置仿真RIP協(xié)議最初是為Xerox網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的Xeroxparc通用協(xié)議而設(shè)計(jì)的，是Internet中常用的路由協(xié)議。TCP/IP版本的RIP協(xié)議是Xerox協(xié)議的改進(jìn)版。RIP協(xié)議的正式文檔是RFC1058、RFC1723。6.3.1RIP協(xié)議概述

RIP采用距離向量算法，路由器收集所有可到達(dá)目的地的不同路徑，并保存有關(guān)到達(dá)每個(gè)目的地的最少站點(diǎn)數(shù)的路徑信息，除到達(dá)目的地的最佳路徑外，任何其他信息均予以丟棄。 同時(shí)路由器也把所收集的路由信息用RIP協(xié)議通知相鄰的其他路由器。這樣，正確的路由信息逐漸擴(kuò)散到了全網(wǎng)。6.3.1RIP協(xié)議概述

RIP通過(guò)廣播UDP報(bào)文來(lái)交換路由信息，每30秒發(fā)送一次路由信息更新。RIP協(xié)議基于跳數(shù)計(jì)算路由，它簡(jiǎn)單、可靠，便于配置，但是單純的以跳數(shù)作為選路的依據(jù)不能充分描述路徑特征，可能導(dǎo)致所選的路徑不是最優(yōu)，因此RIP協(xié)議只適用于中小型的網(wǎng)絡(luò)中。 另外，RIP每隔30s進(jìn)行一次路由信息廣播，這也是其造成網(wǎng)絡(luò)廣播風(fēng)暴的原因之一。6.3.1RIP協(xié)議概述

RIP的核心命令如下： （1）指定使用RIP協(xié)議Router(config)#routerrip

（2）指定參與RIP路由的子網(wǎng)Router(config)#network[network] (3)允許在非廣播型網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行RIP路由廣播Router(config)#neighbor[network]

（4）指定RIP版本Router(config-router)#version2//RIP協(xié)議為第2版6.3.2RIP協(xié)議配置仿真詳見教材P132.6.4.1OSPF協(xié)議概述

OSPF(OpenShortestPathFirst)，即最短路徑優(yōu)先協(xié)議，它是一個(gè)內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議(InteriorGatewayProtocol,IGP)，用于在單一自治系統(tǒng)(autonomoussystem,AS)內(nèi)決策路由。 與RIP相對(duì)，OSPF是鏈路狀態(tài)路由協(xié)議，而RIP是距離向量路由協(xié)議。OSPF路由協(xié)議是開放的，其正式文檔有RFC1247、RFC1583和RFC2328等，目前使用的OSPF協(xié)議是第二版。6.4.1OSPF協(xié)議概述1.OSPF相關(guān)概念 （1）RouterID

一臺(tái)路由器如果要運(yùn)行OSPF協(xié)議，必須存在RouterID。如果沒(méi)有配置ID號(hào)，若系統(tǒng)當(dāng)前配置了Loopback接口IP地址，則選擇最后配置的Loopback接口的IP地址作為routerid；若系統(tǒng)當(dāng)前沒(méi)有配置Loopback接口，則選取第一個(gè)配置并UP的物理接口的IP地址作為routerid。 一般建議選擇loopback接口的IP地址作為本機(jī)ID號(hào)，因?yàn)樵摻涌谟肋h(yuǎn)是激活的，除非手工關(guān)閉。6.4.1OSPF協(xié)議概述 （2）區(qū)域（Area） 當(dāng)一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中的OSPF路由器數(shù)量非常多時(shí)，會(huì)導(dǎo)致鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)變得很龐大，并且拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)發(fā)生變化的概率也會(huì)增大，導(dǎo)致大量的OSPF協(xié)議報(bào)文在網(wǎng)絡(luò)中傳遞，降低網(wǎng)絡(luò)的帶寬利用率。

OSPF協(xié)議將自治系統(tǒng)劃分成多個(gè)區(qū)域（Area）來(lái)解決上述問(wèn)題。不同的區(qū)域以區(qū)域號(hào)（AreaID）標(biāo)識(shí)，其中一個(gè)最重要的區(qū)域是區(qū)域0，也稱為骨干區(qū)域（backbonearea）。骨干區(qū)域完成非骨干區(qū)域之間的路由信息交換必須是連續(xù)的，對(duì)于物理上不連續(xù)的區(qū)域，需要配置虛連接（virtuallinks）來(lái)保持骨干區(qū)域在邏輯上的連續(xù)性。6.4.1OSPF協(xié)議概述 （3）路由聚合

AS被劃分成不同的區(qū)域，每一個(gè)區(qū)域通過(guò)OSPF邊界路由器（ABR）相連，區(qū)域間可以通過(guò)路由匯聚來(lái)減少路由信息，減小路由表的規(guī)模，提高路由器的運(yùn)算速度。

ABR在計(jì)算出一個(gè)區(qū)域的區(qū)域內(nèi)路由之后，查詢路由表，將其中每一條OSPF路由封裝成一條LSA發(fā)送到區(qū)域之外。6.4.1OSPF協(xié)議概述2.OSPF路由器的類型（1）IAR（InternalAreaRouter，內(nèi)部路由器）（2）DR（DesignatedRouter，指定路由器）（3）BDR（BackupDesignatedRouter，備份指定路由器）（4）區(qū)域邊界路由器ABR（5）AS邊界路由器ASBR6.4.1OSPF協(xié)議概述3.OSPF的協(xié)議報(bào)文類型 （1）HELLO報(bào)文（HelloPacket） （2）DD報(bào)文（DatabaseDescriptionPacket，數(shù)據(jù)庫(kù)描述報(bào)文） （3）LSR報(bào)文（LinkStateRequestPacket，鏈路狀態(tài)請(qǐng)求報(bào)文） （4）SU報(bào)文（LinkStateUpdatePacket，鏈路狀態(tài)更新報(bào)文） （5）LSAck報(bào)文（LinkStateAcknowledgmentPacket，鏈路狀態(tài)確認(rèn)報(bào)文）6.4.1OSPF協(xié)議概述4.OSPF的鄰居狀態(tài)

OSPF的鄰居狀態(tài)是指OSPF相鄰路由器從發(fā)送Hello數(shù)據(jù)包，建立數(shù)據(jù)庫(kù)同步至建立完全的OSPF交互關(guān)系的相關(guān)過(guò)程。常見的OSPF鄰居狀態(tài)包括八個(gè)方面。（1）Down（非激活狀態(tài)）（2）Attempt（嘗試激活狀態(tài)）（3）Init（初始化狀態(tài)）6.4.1OSPF協(xié)議概述（4）2-Way（雙通道狀態(tài)）（5）Exstart（開始交互狀態(tài)）（6）Exchange（交互狀態(tài)）（7）Loading（裝載狀態(tài)）（8）Full（完全狀態(tài)）6.4.1OSPF協(xié)議概述5.OSPF相關(guān)配置命令 （1）配置環(huán)回接口 配置環(huán)回接口，設(shè)置OSPF路由器ID，命令如下：Router(config)#interfaceloopback0Router(config)#ipaddress[ip-address][subnetmask]6.4.1OSPF協(xié)議概述 （2）啟用OSPF動(dòng)態(tài)路由協(xié)議 啟用OSPF動(dòng)態(tài)路由協(xié)議，命令為：Router(config)#routerospf[process-id]

（3）定義參與OSPF的子網(wǎng) 定義參與OSPF的子網(wǎng)，命令為：Router(config)#network[network-number][wildcard-mask]area[area-id]6.4.1OSPF協(xié)議概述 （4）OSPF區(qū)域間的路由信息總結(jié)，命令為：Router(config)#area[area-id]range[Wild-mask]

（5）指明網(wǎng)絡(luò)類型 指明網(wǎng)絡(luò)類型的命令為：Router(config)#ip

ospfnetwork[broadcast|non-broadcast|point-to–mutlipoint]6.4.1OSPF協(xié)議概述（6）指定相鄰路由器對(duì)于非廣播型的網(wǎng)絡(luò)連接，需指明相鄰路由器，其命令為：Router(config)#neighbor[ip-address]6.4.1OSPF協(xié)議概述 （7）安全設(shè)置 ①指定身份驗(yàn)證：Router(config)#area[area-id]authentication[message-digest] ②設(shè)置純文本驗(yàn)證口令Router(config)#ip

ospfauthentication-key[password] ③設(shè)置MD5驗(yàn)證口令Router(config)#ip

ospfmessage-digest-key[key-number]MD5[password]6.4.2OSPF單區(qū)域配置仿真詳見教材P139.6.4.3OSPF多區(qū)域配置仿真詳見教材P144.6.5.1EIGRP協(xié)議概述

EIGRP（EnhancedInteriorGatewayRoutingProtocol），即加強(qiáng)型內(nèi)部網(wǎng)關(guān)路由協(xié)議。它是Cisco開發(fā)的距離矢量路由協(xié)議,它綜合了距離矢量和鏈路狀態(tài)兩種路由算法，支持IP、IPX等多種網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議。

EIGRP采用了擴(kuò)散更新算法（DiffusingUpdateAlgorithm，DUAL），DUAL算法收斂速度快，且可保證網(wǎng)絡(luò)100％無(wú)環(huán)路。EIGRP采用觸發(fā)更新，支持VLSM和不連續(xù)的子網(wǎng)，可實(shí)現(xiàn)非等開銷路徑的負(fù)載平衡。EIGRP適用于中大型網(wǎng)絡(luò)使用。6.5.1EIGRP協(xié)議概述1.EIGRP的工作原理 （1）建立相鄰關(guān)系 運(yùn)行EIGRP的路由器自開始運(yùn)行起,就不斷地用組播地址從參與EIGRP的各個(gè)接口向外發(fā)送HELLO包?當(dāng)路由器收到某個(gè)鄰居路由器的第一個(gè)HELLO包時(shí),以單點(diǎn)傳送方式回送一個(gè)更新包,在得到對(duì)方路由器對(duì)更新包的確認(rèn)后,這時(shí)雙方建立起鄰居關(guān)系?6.5.1EIGRP協(xié)議概述 （2）發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?選擇最短路由 當(dāng)路由器動(dòng)態(tài)地發(fā)現(xiàn)了一個(gè)新鄰居時(shí),也獲得了來(lái)自這個(gè)新鄰居所通告的路由信息,路由器將獲得的路由更新信息首先與拓?fù)浔碇兴涗浀男畔⑦M(jìn)行比較,符合可行條件的路由被放入拓?fù)浔?再將拓?fù)浔碇型ㄟ^(guò)后繼路由器的路由加入路由表,通過(guò)可行后繼路由器的路由如果在所配置的非等成本路由負(fù)載均衡的范圍內(nèi),則也加入路由表,否則,保存在拓?fù)浔碇凶鳛閭鋼衤酚?6.5.1EIGRP協(xié)議概述（3）路由查詢?更新 當(dāng)路由信息沒(méi)有變化時(shí),EIGRP鄰居間只是通過(guò)發(fā)送HELLO包,來(lái)維持鄰居關(guān)系,以減少對(duì)網(wǎng)絡(luò)帶寬的占用?在發(fā)現(xiàn)一個(gè)鄰居丟失?一條鏈路不可用時(shí),EIGRP立即會(huì)從拓?fù)浔碇袑ふ铱尚泻罄^路由器,如果拓?fù)浔碇袥](méi)有后繼路由器,由于EIGRP依靠它的鄰居來(lái)提供路由信息，如果某個(gè)鄰居有一條到達(dá)目的地的路由,那么它將對(duì)這個(gè)查詢進(jìn)行答復(fù),并且不再擴(kuò)散這個(gè)查詢,否則,它將進(jìn)一步地向它自己的每個(gè)鄰居查詢,只有所有查詢都得到答復(fù)后,EIGRP才重新計(jì)算路由,選擇新的后繼路由器?6.5.1EIGRP協(xié)議概述2.EIGRP的數(shù)據(jù)包類型 （1）HELLO

以組播的方式發(fā)送，用于發(fā)現(xiàn)鄰居路由器，并維持鄰居關(guān)系。Hello包在鄰居間進(jìn)行交換。只要收到Hello包，路由器就會(huì)認(rèn)為鄰居還在工作。6.5.1EIGRP協(xié)議概述 （2）更新（Update） 更新包被用來(lái)在鄰居路由器間發(fā)送路由信息。當(dāng)一條路徑的度量改變了或者一個(gè)路由器第一次產(chǎn)生，將會(huì)發(fā)送更新報(bào)文。當(dāng)路由器收到某個(gè)鄰居路由器的第一個(gè)HELLO包時(shí)，以單點(diǎn)傳送方式回送一個(gè)包含它所知道的路由信息的更新包。當(dāng)路由信息發(fā)生變化時(shí)，以組播的方式發(fā)送一個(gè)只包含變化信息的更新包。6.5.1EIGRP協(xié)議概述 （3）查詢（Query） 當(dāng)一個(gè)路由器失去了到達(dá)目的端的路徑，并且沒(méi)有可行性后繼可利用時(shí)，路由器進(jìn)入主動(dòng)狀態(tài)，當(dāng)處于一個(gè)主動(dòng)狀態(tài)時(shí)，路由器一個(gè)特定目的端的所有鄰居發(fā)送查詢包。路由器將會(huì)等待一個(gè)來(lái)自所有鄰居的響應(yīng)，再計(jì)算一個(gè)新的后繼。6.5.1EIGRP協(xié)議概述 （4）答復(fù)（Reply） 答復(fù)包在響應(yīng)查詢時(shí)發(fā)送。答復(fù)包括了如何到達(dá)一個(gè)目的端的信息。如被查詢的鄰居沒(méi)有所需信息，這個(gè)鄰居將會(huì)向它的所有鄰居發(fā)送查詢。答復(fù)以單點(diǎn)的方式回傳給查詢方，對(duì)查詢數(shù)據(jù)包進(jìn)行應(yīng)答。6.5.1EIGRP協(xié)議概述 （5）確認(rèn)（ACK） 確認(rèn)包以單點(diǎn)的方式傳送，用來(lái)確認(rèn)更新、查詢、答復(fù)數(shù)據(jù)包，以確保更新、查詢、答復(fù)傳輸?shù)目煽啃?。?yīng)答包的發(fā)送是為了對(duì)收到更新包進(jìn)行應(yīng)答。6.5.1EIGRP協(xié)議概述3.EIGRP基本的配置命令

(1)啟動(dòng)EIGRP路由進(jìn)程Router(config)#routereigrp[autonomous-system] (2)把網(wǎng)絡(luò)和EIGRPAS關(guān)聯(lián)起來(lái)Router(config)#network[network-number]6.5.1EIGRP協(xié)議概述

(3)監(jiān)視EIGRP ①?gòu)泥従颖碇袆h除相鄰路由。Router#clearip

eigrpneighbors[ip-address|interface] ②顯示EIGRP端口的信息。Router#showip

eigrpinterface[interface][AS-number] ③顯示EIGRP發(fā)現(xiàn)的鄰居。Router#showip

eigrpneighbors[type-number] ④顯示EIGRP拓?fù)浔?。Router#showip

eigrptopology[autonomous-system-number]|[[ip-address][mask]] ⑤顯示數(shù)據(jù)包發(fā)送和接收的數(shù)量。Router#showip

eigrptraffic[autonomous-system-number]6.5.2EIGRP路由協(xié)議的配置仿真詳見教材P151.6.6BGP動(dòng)態(tài)路由協(xié)議的仿真 邊界網(wǎng)關(guān)協(xié)議BGP是一個(gè)增強(qiáng)的距離向量協(xié)議，BGP用于多個(gè)自治域之間，它的主要功能是與其他自治域的BGP交換網(wǎng)絡(luò)可達(dá)信息，各個(gè)自治域可以運(yùn)行不同的內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議。6.6.1BGP協(xié)議概述

BGP使用TCP作為其傳輸層協(xié)議，使用TCP的179號(hào)端口。BGP僅在首次連接時(shí)交換整個(gè)路由表，它具有豐富的路由過(guò)濾和路由策略，允許使用基于策略來(lái)選擇路由。

BGP不接收包含其自身自治系統(tǒng)號(hào)的路由更新，不會(huì)形成路由環(huán)路。BGP經(jīng)歷了4個(gè)版本，目前使用的是第4版，簡(jiǎn)稱BGP-4，其主要文檔是RFC1771，相關(guān)的文檔還有RFC1772-1774，1863，1930，1965，2439等。6.6.1BGP協(xié)議概述1.BGP的3個(gè)功能過(guò)程 鄰居獲?。簝蓚€(gè)不同自治系統(tǒng)的網(wǎng)關(guān)，定期交換路由信息時(shí)的協(xié)商過(guò)程。 鄰居可達(dá)性：確定鄰居關(guān)系后，雙方周期性的交換Keepalive報(bào)文。 網(wǎng)絡(luò)可達(dá)性：發(fā)布更新路由信息的廣播，使所有BGP網(wǎng)關(guān)可以建立和維護(hù)路由信息。6.6.1BGP協(xié)議概述2.BGP工作過(guò)程 在BGP剛開始運(yùn)行時(shí)，BGP邊界路由器與相鄰的邊界路由器交換整個(gè)的BGP路由表