第 6 章 路由协议

1. 第6章 路由协议

2. 6.1路由表 6.1.1路由表简介 路由表是路由器中路由条目项的集合，这个路由表中包含有路由器掌握的目的网络地址以及通过此路由器可以到达这些网络的最佳路径，如某个接口或下一跳的地址，正是由于路由表的存在，路由可以依据它进行转发。

3. 6.1.2 路由表结构

4. 2．目标网络地址 • 目的地址——用来指明目标IP包的网络地址或目的网络。 • 网络掩码——与目的地址一起来标识目的主机或路由器所在网段的地址。

5. 3．管理距离和代价 • 用来指明该条路由的可信程度以及目标网络的代价（即花费） • 管理距离是用于不同路由来源之间的比较，而代价是同一路由来源不同路径之间的比较

6. 常见的管理距离值

7. 管理距离

8. 路由代价

9. 4．下一跳 • 标明被路由的数据包将被送到的下一跳路由器的入口IP地址。 5．输出接口 • 指明去往目标网络的数据包从本地路由器的哪个接口送出。

10. 6.1.3路由表匹配过程和原则 进行匹配查找的原则就是选择具有最长(最精确)的子网掩码。这就是所谓的最长掩码匹配原则。 只有当没有任何路由条目匹配待路由数据包时，路由才会采用最后一条路由条目——网络号和掩码位全为0的路由，该路由称缺省路由，也就是任何一个目的IP地址都可以匹配成功的路由。

11. 6.2.1 直连路由、动态路由和静态路由 1．直连路由 直连路由是路由器自动发现并安装的路由信息，即直连路由不需进行配置维护。 2．动态路由 动态路由是网络中的路由器之间相互通信、传递路由信息、利用收到的路由信息更新路由表的过程。 3．静态路由 静态路由是由网络管理员在路由表中设置的固定的路由条目

12. 直连路由、动态路由和静态路由

13. 6.2.3 距离矢量、链路状态路由选择协议 1．距离矢量路由选择协议 距离向量路由选择协议基于距离矢量的路由算法，也称贝尔曼-福特算法。距离矢量路由选择协议计算网络中所有链路的向量（即什么方向）和距离（有多远）。它是为小型网络环境设计的，在大型网络环境下，这类协议在学习路由及保持路由时将产生较大的流量，占用过多的带宽。距离向量路由协议在使用跳数作为度量值，来计算到达目的地要经过的路由器数。 基于距离矢量路由选择算法的路由协议包括RIP、IGRP等。

14. 2．链路状态路由选择协议 链路状态路由选择协议基于链路状态路由选择算法，也称为最短路径优先算法SPF（Shortest-path fast）。它在路由选择过程中使用“代价”作为度量单位，而一般作为代价的网络参数有速度、费用、可靠性等。 链路状态路由选择协议定时重新发现整个网络或是路由器所在的部分网络。此类协议基于拓扑数据库来建立路由表。该数据库是根据所在的路由器之间传递的链路状态数据包建立起来的，用以描述网络状态。基于链路状态的路由选择算法就是使用此数据库建立路由选择表。 基于链路状态路由选择算法的路由协议包括OSPF、IS-IS等。

15. 链路状态路由选择协议工作流程

16. 6.2.4 有类路由和无类路由 1．有类路由协议 • 有类路由协议的特点是发送路由更新包的时候不携带路由条目的子网掩码。 • 有类路由协议包括RIPv1、IGRP等 2．无类路由协议 • 无类路由协议的特点是发送路由更新包的时候携带自己的子网掩码信息。 • 无类路由协议包括RIPv2、EIGRP、OSPF、IS-IS等。

17. 6.3 静态路由配置 6.3.1静态路由配置 1．静态路由简介 静态路由（Static route）是由管理员在路由器中手动配置的固定路由，路由明确地指定了数据包到达目的地必须经过的路径，除非网络管理员干预，否则静态路由不会发生变化。

18. 2．静态路由的配置命令 ip route <ip_address> <mask> {<interface>|<gateway>} [<preference>] • <ip_address>和<mask>分别为目的IP地址和子网掩码，点分十进制格式； • <interface>为该路由器的输出接口名称和接口号； • <gateway>为下一跳的IP地址，点分十进制格式； • <preference>为路由优先级，取值范围为1～255，preference的值越小优先级越高。

19. 3．配置实例

20. （1）路由器RA的配置 • 在路由器RA上指定凡是目的地址是192.168.30.0/24网段的数据包将由RA的串行接口Serial 0/2（简写为S0/2）发送出去。具体配置方法如下，在全局配置模式下进行配置。 • 方法一：RouterA_config#ip route 192.168.30.0 255.255.255.0 192.168.20.2 • 方法二：RouterA_config#ip route 192.168.30.0 255.255.255.0 S0/3

21. （2）路由器RB的配置 • 在路由器RB上指定凡是目的地址是192.168.10.0/24网段的数据包将由RA的串行接口Serial 0/2（简写为S0/2）发送出去。具体配置方法如下，在全局配置模式下进行配置。 • 方法一：RouterB_config#ip route 192.168.10.0 255.255.255.0 192.168.20.1 • 方法二：RouterB_config#ip route 192.168.10.0 255.255.255.0 S0/2

22. （3）配置检查

23. 6.3.2缺省路由配置

24. 路由器A上配置命令如下： • 方法一：RouterA_config#ip route 0.0.0.0 0.0.0.0 10.1.1.2 • 方法二：RouterA_config#ip route 0.0.0.0 0.0.0.0 S0/2 • 其中，方法一称地址缺省路由，0.0.0.0 0.0.0.0代表未知网络，即任何无法判断的网络地址，10.1.1.2/24是Internet的入口路由接口地址。方法二称接口缺省路由，在网络目标未知下，用S0/2指定数据包的出口。 路由器B上配置命令如下： • 方法一：RouterB_config#ip route 0.0.0.0 0.0.0.0 192.168.20.1 • 方法二：RouterB_config#ip route 0.0.0.0 0.0.0.0 S0/2

25. 路由器RA路由表信息

26. 6.4 RIP协议 6.4.1 RIP概述 • RIP属于典型的距离向量路由选择协议。 • RIP以到目的网络的最小跳数作为路由选择度量标准，而不是在链路的带宽和延迟的基础上进行选择。 • RIP的跳数计数限制为16跳，16跳即表示不可达，这限制了网络的规模。 • RIPV1是一种有类路由协议，不支持不连续子网设计；而RIPV2是一种无类路由协议。 • RIP周期进行路由更新，将路由表广播给邻居路由器，广播周期为30秒。 • RIP的管理距离为120。 • RIP使用非常广泛，它简单、可靠、便于配置，但是只适用于小型的同构网络。

27. RIP封装结构

28. 6.4.2 RIP路由表形成过程 1．路由表的初始状态

29. 2．路由表的更新

30. 3．路由表的收敛

31. 6.4.3 路由自环问题及解决方法 1．路由自环问题的产生

32. 2．常用的路由环路解决技术 （1）定义最大值 （2）水平分割 （3）路由中毒（也称为路由毒化） （4）反向中毒（也称为毒化逆转） （5）控制更新时间（即抑制计时器hold down） （6）触发更新（triggered update）

33. 3．RIP的计时器 （1）更新计时器（Update Timer）——30秒 （2）失效计时器（Invalid Timer）——180秒 （3）清空（Flushed）计时器——270秒 （4）抑制计时器（Hold down Timer）——180秒

34. 6.4.4 RIP配置 1．RIP常用配置命令

35. 路由器RA配置如下。 RouterA_config #router rip RouterA_config_ rip #network 10.1.1.0 255.255.255.0 RouterA_config_ rip #network 10.1.2.0 255.255.255.0 路由器RB配置如下。 RouterB_config #router rip RouterB_config_ rip #network 10.1.2.0 255.255.255.0 RouterB_config_ rip #network 10.1.3.0 255.255.255.0 路由器RC配置如下。 RouterC_config #router rip RouterC_config_ rip #network 10.1.3.0 255.255.255.0 RouterC_config_ rip #network 10.1.4.0 255.255.255.0

37. 2．RIP诊断命令 （1）命令：show ip rip （2）命令：show ip protocol （3）命令：debug ip rip

38. 主要内容： • 路由协议概述 • 距离矢量路由选择协议 • 路由信息选择协议 • RIP实验

39. 一、动态路由协议的基本概述 网络管理员基于很多考虑来选择路由选择协议，包括网络的规模，可用链路的带宽，路由器的处理能力、品牌、型号等来选择所使用的协议。 1、动态路由选择相比静态的优点与缺点 静态路由选择允许路由器根据人工配置的信息正确地将分组从一个网络路由到另一个网络。动态路由选择是根据路由选择表将分组从一个网络路由到另一个网络。可以允许网络快速地更新和适应于变化。 动态路由往往展示了关于一个互联网络的所有知道的信息，静态路由选择允许指定希望展示有限的网络信息。 当一个网络只有一条路径到达时，配置网络的静态路由就足够了。

40. 2、动态路由选择操作 路由协议 路由协议 路由信息表 路由信息表 动态路由选择的成功基于两个基本的路由器功能： 路由选择表的维护。 以路由选择更新的形式，将信息适时地发布给其他路由器（如图所示）。 R1 R2

41. 3、识别路由选择协议的种类 大多数路由选择算法可以被分为以下类别： 距离矢量。（RIP、IGRP） 链路状态。（OSPF) 距离矢量路由选择协议确定互联网络中任何一条链路的方向和距离。链路状态路由选择协议方法也被称为最短路径优先（SPF)，它重建整个互连网络的精确拓扑结构。 4、路由选择协议特性 距离矢量路由选择算法定期地将路由选择表的拷贝从一个路由器发往另一个路由器。 链路状态路由选择协议维护一个复杂的拓扑信息数据库。链路状态算法维护着远端路由器及其互连情况的全部信息。

42. 5、路由选择协议的路径确定 路径确定功能允许路由器评估指向目的的可用路径，路由选择服务在评估网络路径时使用网络的拓扑信息。该信息由网络管理员配置或通过网络中的动态进程来收集。 网络层使用IP路由选择表将分组从源网络发送给目的网络。路由器决定使用哪条路径后，就进行转发分组的处理。 路由选择是路由器用来将分组转发到目的地网络的过程。路由器根据分组的目的IP 地址作出决定。沿途所有设备使用目的IP地址指向分组的正确方向。目的IP地址使分组最终可以到达目的地。为了做出正确的决定，路由器必须获知远程网络的方向，当路由器使用动态路由选择协议时，可以从其他路由器学习到达远程网络的方向。当使用静态路由选择时，网络管理员手工配置远程网络信息。 路由器经常使用两个基本功能将分组从一条数据链路中继到另一条数据链路上：路径确定功能和交换功能。

43. 6、路由选择协议配置 在路由器上启动IP 路由协议，必须设置全局和接口参数。全局设置包括选择一个路由选择协议，如RIP、IGRP、EIGRP或OSPF。路由选择配置模式中的主要任务是指明IP网络号。动态路由选择使用广播和组播与其他路由器通信。路由选择的度量标准帮助路由器找到到达每个网络或子网的最佳路径。 Router命令启动一个路由选择进程。Router命令的语法如下： Router（config）#router protocol{options} 其中： Protocol可以是RIP、IGRP或者EIGRP. Options表示自治系统号码，例如IGRP和EIGRP协议中所使用的。 Network命令是必需的，因为它允许路由选择进程识别参与发送和接收路由选择更新的接口。Network命令的语法如下： Router（config-router)#network network number 这里的network number是直连网络的IP网络地址。

44. 二、距离矢量路由选择协议 1、路由选择信息协议（RIP)具有如下特点： 它用跳数作为路径选择的度量标准。如果跳数大于15，则丢弃分组。 周期性更新，每30秒更新一次，采用广播式更新。 更新出去的内容是自己的路由表。 只传给自己直邻的邻居，不会被其他路由收到更新的路由表。 适合小型网络。 2、内部网关路由选择协议（IGRP）具有如下特点： 它用带宽、延迟、负载可靠性、最大传输数据单元作为路径选择的标准。 周期性更新，每90秒更新一次，采用广播式更新。 可自动处理不确定的或复杂的拓扑。 可处理不同带宽和延迟的网段。 适合大型网络。

45. 3、距离矢量路由选择更新 更新该路由选择表的进程 更新该路由选择表的进程 路由器A发送更新后的路由选择表 拓扑的变化引起路由选择表的更新 B A 当距离矢量协议的网络发生变化的时候，一定会引起路由选择表的周期更新。路由选择表更新的效率对路由选择协议非常重要。类似于网络的发现过程，拓扑改变的更新系统从一个路由器到另一个路由器逐步进行。如图，说明了距离矢量协议如何处理拓扑变化。

46. 4、距离矢量路由选择环路问题 网络1不可达 B E C A 网络1故障 D 备用路由：网络1，距离3 备用路由：网络1，距离4 如果网络或路由选择拓扑变化造成路由选择条目不一致，结果网络经历了缓慢的收敛，那么就会产生路由选择环路。如图显示了路由选择环路。

47. 路由选择环路产生的过程如下： 在网络1出现故障以前，所有的路由器都拥有一致的认识和正确的路由选择表。这是网络被称为已经收敛。假设该例中路由器C到达网络1的最佳路径通过路由器B,并且从路由器C到达网络1的距离是3 。 当网络1出现故障时，路由器E发送一条更新给路由器A。路由器A停止向网络1路由分组，但是路由器B、C、D继续向网络1路由分组，因为该故障没有通知他们。当路由器A发出自己的更新后，路由器B和D停止向网络1发送路由分组。但是C仍然没收到更新。对于C而言，网络1仍然可以通过路由器B到达。 现在路由器C向路由器D发送定期更新，指示有一条路径路由器B可以到达网络1。路由器D修改自己的路由表以反映这条不正确的信息，并把这个信息发送给路由器A，A将这个信息发送给路由器B和E，以此类推。任何到达网络1的分组现在都会沿着路由器C到B到A到D然后回到C如此循环的传输。

48. 5、如何解决路由选择环路问题 • 定义一个最大值。如之前的那个例子，网络1的无效会不断的循环下去，直到其它进程停止该循环。这种情况被称为计数到无穷大，尽管目的网络已经出现故障，分组仍然在网络中循环。当路由器计数到无穷大时，无效信息使得路由环路存在。通过定义最大值，路由选择协议允许路由选择环路度量标准值超过其最大允许值之前继续存在。超过了距离矢量的默认最大值，路由器将丢弃这个分组。在任何情况下，当度量标准值超过最大值时，认为目的网络不可达。 • 通过水平分割消除路由选择环路。路由选择环路产生的另一个可能的原因是返回给路由器的不正确的信息与该路由器最初发送的正确信息矛盾。如图，解释这个问题的产生。解释水平分割怎样消除路由选择环路。

49. B不更新路由器A关于网络1的路由 B 网络1不可达 C A E 网络1故障 D D不更新路由器A关于网络1的路由

50. 过程如下: 路由器A向路由器B和D发送更新，指示网络1出现故障，然后路由器C还没有收敛而向路由器B传输的更新指示网络1可以通过路由器D以3跳的距离到达。 路由器C也没有收敛并发送其到网络1的路由更新。路由器B错误的判断路由器C仍然有一条有效路径到达网络1，尽管它的度量标准差一些。路由器B向路由器 A发送一个更新，通告路由器A有一条新的路径到达网络1. 路由器A现在确定它可以通过路由器B向网络1发送消息。路由器B又确定它可以通过路由器C向网络1发送消息，而路由器C又确定它可以通过路由器D向网络1发送消息。所有进入这个环境的分组都将在路由器之间进行循环。 水平分割通过消除这些路由选择环路来尝试避免这种情况。使用水平分割规则，如果关于网路1的路由选择更新从路由器A到达，那么路由器B和D 就不能把关于网络1的信息返回给路由器A。利用水平分割的规则，路由器C最终会收到网络1故障的消息，并且会正确收敛，从而消除了路由选择环路。水平分割减少了错误的路由信息，也减少了路由选择开销。