工學(xué)第5章-IP路由原理

第5章IP3/31/20241主要內(nèi)容IP路由原理和路由過程路由協(xié)議的分類方法常規(guī)靜態(tài)路由、默認(rèn)路由的配置方法匯總靜態(tài)路由的原理、配置方法負(fù)載分擔(dān)路由的原理、配置方法浮動(dòng)靜態(tài)路由的原理、配置方法3/31/202425.1路由協(xié)議概述5.1.1路由基本原理1．路由表圖5-1-1路由選擇3/31/20243圖5-1-2路由表3/31/20244圖5-1-3路由表輸出的解釋3/31/20245條目元素1、目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)地址/掩碼字段2、管理距離/代價(jià)字段3、下一跳地址字段4、路由信息更新時(shí)間字段5、輸出接口字段3/31/202462．管理距離和代價(jià)圖5-1-4管理距離3/31/20247表5-1-1常見路由信息源及其對(duì)應(yīng)的管理距離值3/31/202483．最長(zhǎng)掩碼匹配原則圖5-1-5最長(zhǎng)掩碼匹配原則3/31/202494．路由過程中的數(shù)據(jù)包交換圖5-1-6路由過程中的數(shù)據(jù)包交換3/31/2024105.1.2路由協(xié)議的分類被（可）路由協(xié)議（routedprotocols）

由終端節(jié)點(diǎn)使用，用來(lái)將數(shù)據(jù)和網(wǎng)絡(luò)層地址信息一起封裝在數(shù)據(jù)包中。路由選擇協(xié)議（routingprotocols）：

用來(lái)建立和維護(hù)路由表并按照到達(dá)數(shù)據(jù)包的目的地址的最佳路徑轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包。路由選擇協(xié)議給被（可）路由協(xié)議做導(dǎo)向。

3/31/2024111．直連路由、靜態(tài)路由、動(dòng)態(tài)路由直連路由（connectedroute）：路由器自動(dòng)發(fā)現(xiàn)并安裝的路由條目。靜態(tài)路由（staticroute）：管理人員手工設(shè)置動(dòng)態(tài)路由（dynamicroute）：由路由器自動(dòng)更新路由表PP.1103/31/202412直連路由、靜態(tài)路由、動(dòng)態(tài)路由3/31/202413為實(shí)現(xiàn)層次化結(jié)構(gòu)管理，在通信子網(wǎng)內(nèi)部的路由器被劃分為不同的自治區(qū)域進(jìn)行維護(hù)。IGP內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議：自治區(qū)域內(nèi)部運(yùn)行的協(xié)議，RIP、IS－IS、OSPFEGP邊界網(wǎng)關(guān)協(xié)議：不同自治區(qū)域間運(yùn)行的協(xié)議，BGP2．IGP和EGP3/31/202414IGP和EGP圖5-1-8IGP和EGP3/31/2024153．距離矢量、鏈路狀態(tài)路由協(xié)議距離向量路由選擇協(xié)議距離向量路由選擇協(xié)議基于距離矢量的路由選擇算法（distancevector-basedroutingalgorithms），也稱為貝爾曼-福特（Bellman-Ford）算法?；诰嚯x矢量路由選擇算法的路由協(xié)議包括：RIP、IGRP等。鏈路狀態(tài)路由選擇協(xié)議鏈路狀態(tài)路由選擇協(xié)議基于鏈路狀態(tài)路由選擇算法（link-stateroutingprotocol），也稱為最短路徑優(yōu)先算法（shortest-pathfirst，SPF）?；阪溌窢顟B(tài)路由選擇算法的路由協(xié)議包括：OSPF、IS-IS等3/31/2024164．有類路由和無(wú)類路由有類路由協(xié)議有類路由協(xié)議在路由更新廣播中不攜帶相關(guān)網(wǎng)絡(luò)的子網(wǎng)掩碼信息。有類路由協(xié)議在網(wǎng)絡(luò)邊界按標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)類別（A類、B類、C類）發(fā)生自動(dòng)總結(jié)。有類路由協(xié)議自動(dòng)假設(shè)網(wǎng)絡(luò)中同一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)的各子網(wǎng)總是連續(xù)的。有類路由協(xié)議包括：RIPVersion1(RIPv1)、IGRP。3/31/202417圖5-1-9不連續(xù)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)是不允許的3/31/202418無(wú)類路由協(xié)議無(wú)類路由協(xié)議在路由更新廣播中含有相關(guān)網(wǎng)絡(luò)的子網(wǎng)掩碼信息。無(wú)類路由協(xié)議還支持變長(zhǎng)子網(wǎng)掩碼。無(wú)類路由協(xié)議可以手動(dòng)控制是否在一個(gè)網(wǎng)絡(luò)邊界進(jìn)行的總結(jié)。無(wú)類路由包括：RIPv2、EIGRP、OSPF、IS-IS。3/31/2024195.2靜態(tài)路由和缺省路由配置5.2.1靜態(tài)路由配置靜態(tài)路由的優(yōu)點(diǎn)：不需要啟動(dòng)動(dòng)態(tài)路由選擇協(xié)議進(jìn)程，因而減少了路由器的運(yùn)行資源開銷。在小型互連網(wǎng)絡(luò)上很容易配置?？梢钥刂坡酚蛇x擇。3/31/2024201、靜態(tài)路由的使用RouterAiproute192.168.1.0255.255.255.0serial0/0或者iproute192.168.1.0255.255.255.010.0.0.2RouterBiproute192.168.0.0255.255.255.0serial0/0或者iproute192.168.0.0255.255.255.010.0.0.13/31/2024212、匯總靜態(tài)路由配置將連續(xù)的目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)匯總后進(jìn)行配置pp.114圖5－123/31/2024223、負(fù)載分擔(dān)的靜態(tài)路由配置去往同意目的網(wǎng)絡(luò)有多條可用路徑，可配置路由器進(jìn)行負(fù)載分擔(dān)操作。pp.115圖5－133/31/2024234、浮動(dòng)靜態(tài)路由配置路由條目出現(xiàn)在路由器配置文件中，但是不出現(xiàn)在常規(guī)的路由表中。pp.117圖5－193/31/2024245.2.2缺省路由配置缺省路由（defaultroute）又稱為默認(rèn)路由，是靜態(tài)路由的一個(gè)特例。3/31/202425缺省路由的使用iproute0.0.0.00.0.0.0serial0/1或者iproute0.0.0.00.0.0.0192.168.1.23/31/202426圖5-2-3缺省路由3/31/202427第六章RIP動(dòng)態(tài)路由協(xié)議原理與配置3/31/202428主要內(nèi)容RIP路由協(xié)議的特點(diǎn)RIP路由協(xié)議的工作原理RIP動(dòng)態(tài)路由協(xié)議的配置RIPv2的特點(diǎn)RIPv2的配置3/31/2024296.1RIP動(dòng)態(tài)路由協(xié)議原理6.1.1RIP概述RFC1508RIP采用貝爾曼—福德（Bellman-Ford）算法目前RIP有兩個(gè)版本RIPv1和RIPv2。RIP有以下一些主要特性：1、RIP屬于典型的距離向量路由選擇協(xié)議。2、RIP消息通過廣播地址255.255.255.255進(jìn)行發(fā)送，使用UDP協(xié)議的520端口。3/31/2024306.1.1RIP概述（續(xù)）3、RIP以到目的網(wǎng)絡(luò)的最小跳數(shù)作為路由選擇度量標(biāo)準(zhǔn)，而不是在鏈路的帶寬和延遲的基礎(chǔ)上進(jìn)行選擇。4、RIP是為小型網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的。它的跳數(shù)計(jì)數(shù)限制為16跳，這限制了網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模。5、RIP是一種有類路由協(xié)議，不支持不連續(xù)子網(wǎng)設(shè)計(jì)。6、RIP周期進(jìn)行路由更新，將路由表廣播給鄰居路由器，廣播周期為30秒。7、RIP的管理距離為120。3/31/202431RIP消息頭部格式分析RIPpp.122command字段、version字段、mustbezero字段、addressfamilyid、IP地址……6.1.1RIP概述（續(xù)）Ethernet幀頭IP頭部UDP頭部RIP頭部RIP數(shù)據(jù)FCS3/31/2024326.1.2RIP原理1．路由表維護(hù)圖5-3-1RIP協(xié)議3/31/202433路由更新的發(fā)送圖5-3-2RIP路由更新的發(fā)送3/31/202434路由更新的接收?qǐng)D5-3-3在RouterB上執(zhí)行命令showiproute的輸出3/31/2024352．路由自環(huán)問題圖5-3-4路由自環(huán)問題-1E0失效3/31/202436圖5-3-5路由自環(huán)問題-23/31/202437圖5-3-6路由自環(huán)問題-33/31/2024383．解決路由自環(huán)問題—計(jì)數(shù)到無(wú)窮在這種方案中，RIP將路由表中任一路由條目的代價(jià)值限制為15跳。同時(shí)，用代價(jià)值16表明一個(gè)網(wǎng)絡(luò)不可達(dá)。但是，計(jì)數(shù)到無(wú)窮的提出限制了路由網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模。3/31/2024394．解決路由自環(huán)問題—水平分割圖5-3-7水平分割234132413412343/31/2024405．解決路由自環(huán)問題—觸發(fā)更新RIP規(guī)定：當(dāng)網(wǎng)絡(luò)發(fā)生變化（新網(wǎng)絡(luò)的加入、原有網(wǎng)絡(luò)的消失）時(shí)，路由器將立刻發(fā)送路由更新消息而不用等待更新計(jì)時(shí)器到時(shí)。觸發(fā)更新只是在概率上降低了自環(huán)發(fā)生的可能性。3/31/2024416．解決路由自環(huán)問題—路由毒殺和反轉(zhuǎn)毒殺3/31/2024427．解決路由自環(huán)問題—抑制定時(shí)器3/31/2024438．RIP中的計(jì)時(shí)器更新（Update）周期時(shí)間—30秒：每個(gè)路由器發(fā)送更新消息的時(shí)間間隔；失效（Invalid）計(jì)時(shí)器—180秒：連續(xù)6個(gè)更新周期時(shí)間沒收到某個(gè)網(wǎng)絡(luò)的更新消息時(shí)。清空（Flushed）計(jì)時(shí)器—270秒：失效條目再經(jīng)過60秒，還沒收到改網(wǎng)絡(luò)的路由更新消息。抑制（Hold-down）計(jì)時(shí)器—180秒：路由器收到某個(gè)不可達(dá)的路由新消息時(shí)，啟動(dòng)抑制計(jì)時(shí)器，在此之前，不會(huì)重新安裝不可達(dá)網(wǎng)絡(luò)的路由條目3/31/202444圖5-3-8RIP中的計(jì)時(shí)器3/31/2024456.2RIPV1動(dòng)態(tài)路由協(xié)議配置6.2.1RIP基本配置圖6-3-9在RouterA上配置RIP協(xié)議的過程和命令3/31/202446圖5-3-10RIP基本配置3/31/2024476.2.2RIP基本診斷命令1．show命令showrunshowiprouteshowipprotocols3/31/202448圖5-3-12顯示動(dòng)態(tài)路由協(xié)議的配置參數(shù)3/31/2024492．Debug命令圖5-3-13對(duì)RIP進(jìn)行診斷3/31/2024506.2.3被動(dòng)接口（PassiveInterface）圖5-3-11配置被動(dòng)接口3/31/2024516.2.4負(fù)載分擔(dān)配置去往同一目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)有兩條和多條可用路徑時(shí)，可以配置RIP路由器進(jìn)行負(fù)載分擔(dān)操作，輪流使用不同的可用路徑發(fā)送數(shù)據(jù)包；pp.132必須關(guān)閉快速轉(zhuǎn)發(fā)的特性CEF3/31/2024526.2.5默認(rèn)路由配置圖6－25負(fù)載分擔(dān)靜態(tài)路由使用RouterARouterB3/31/2024536.3RIPv2動(dòng)態(tài)路由協(xié)議配置RIPv2（RFC1723）是RIPv1的擴(kuò)展版本。在RIPv2的消息包中包含了子網(wǎng)掩碼信息。在RIPv2中，更新消息發(fā)送到多播地址224.0.0.9。RIPv2可以關(guān)閉自動(dòng)總結(jié)的特性。RIPv2采用跳躍計(jì)數(shù)作為鏈路代價(jià)值。RIPv2采用和RIPv1相同的計(jì)數(shù)器。RIPv2的跳躍計(jì)數(shù)的最大值也是15跳。3/31/2024546.4實(shí)驗(yàn)1本地局域網(wǎng)互連（直連路由）一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?掌握利用路由器連接本地局域網(wǎng)的方法。二、實(shí)驗(yàn)任務(wù) 利用路由器連接本地局域網(wǎng)。三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備 路由器Cisco2611一臺(tái)，帶有網(wǎng)卡的工作站PC兩臺(tái)，控制臺(tái)電纜一條，交叉雙絞線兩條。3/31/202455四、“本地局域網(wǎng)互連”實(shí)驗(yàn)環(huán)境3/31/202456五、實(shí)驗(yàn)步驟1．按圖5-4-1連接路由器和各工作站。2．按圖5-4-1配置路由器和各工作站IP地址等參數(shù)。3．檢查路由器的路由表信息。4．測(cè)試各工作站之間的連通性。5．檢查路由器的運(yùn)行配置文件內(nèi)容。3/31/2024576.5實(shí)驗(yàn)2靜態(tài)路由、默認(rèn)路由配置一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?掌握靜態(tài)路由和默認(rèn)路由的配置方法。二、實(shí)驗(yàn)任務(wù) 配置兩臺(tái)路由器上的靜態(tài)路由，實(shí)現(xiàn)模擬遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)。三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備 路由器Cisco2611兩臺(tái)，帶有網(wǎng)卡的工作站PC兩臺(tái)，控制臺(tái)電纜一條，交叉雙絞線若干。3/31/202458四、“靜態(tài)路由、默認(rèn)路由配置”實(shí)驗(yàn)環(huán)境3/31/202459五、實(shí)驗(yàn)步驟1．按圖5-5-1連接路由器和各工作站。2．按圖5-5-1配置路由器和各工作站IP地址等參數(shù)。3．配置路由器RouterA和RouterB上的靜態(tài)路由。4．測(cè)試各工作站之間的連通性。5．配置路由器RouterA上的默認(rèn)路由，使其指向Internet6．檢查路由器RouterA和RouterB的路由表。7．檢查路由器RouterA和RouterB的運(yùn)行配置文件內(nèi)容。3/31/2024606.6實(shí)驗(yàn)3RIP路由協(xié)議配置一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?掌握RIP動(dòng)態(tài)路由協(xié)議的配置、診