路由交换 第三章.pptx
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1、M E D I C A L P R E S E N T A T I O N路由交换 技 术汇报人:千图网第三章路由技术CONTENT目录I n t e r n e t 的 路 由 技 术1P a c k e t T r a c e r 6.0 和G N S 3 模 拟 器 下 的 相 关 实例 设 计 与 配 置2本章要点本章将介绍Internet的路由技术,包括静态路由、动态路由(RIP路由、OSPF路由、BGP路由)的基本概念、原理,以及在Packet Tracer 6.0和GNS3模拟器下的相关实 例设计与配置。3.1 静态路由器与默认路由静态路由选择算法是一种非自适应路由选择算法,这是
2、一种不测量、不利用网络状态 信息,仅仅按照某种固定规律进行决策的简单的路由选择算法,依靠手工输入的信息 来配置路由表。使用静态路由的优点有网络保密性高,占用CPU和RAM资源少。缺点有不能自动适应网络拓扑结构的变化,工作量大。3.1.1 静态路由简介组成1.静态路由简介3.1.1 静态路由简介组成2.静态路由的配置静静态路由配置命令格式如下:路由配置命令格式如下:(1)ip route 目标网络子网掩码下一跳路由器IP地址或直连端口(2)show ip route /显示路由器的路由表“目标网络”是与本路由器不直接相连的网络,与本路由器直接相连的网络称为直连网络,在设置静态路由时,直连网络不需
3、要手工配置在路由表中。例3.1 静态路由配置示例(本示例在Cisco PT环境下实现)。网络结构拓扑图如图所示,各路由器所使用的端口和端口的IP地址如标注所示,现在给三台路由器配置静态路由,保证网络连通。3.1.1 静态路由简介组成2.静态路由的配置路由器路由器R1的配置:的配置:R1(config)#interface FastEthernet0/0R1(config-if)#ip address 172.16.2.1 255.255.255.252R1(config-if)#no shutdownR1(config-if)#exitR1(config)#interface FastEthe
4、rnet0/1R1(config-if)#ip address 172.16.1.1 255.255.255.252R1(config-if)#no shutdownR1(config-if)#exitR1(config)#interface FastEthernet1/0R1(config-if)#ip address 192.168.1.1 255.255.255.0R1(config-if)#no shutdownR1(config-if)#exitR1(config)#ip route 192.168.3.0 255.255.255.0 172.16.1.2R1(config)#ip
5、route 192.168.2.0 255.255.255.0 172.16.2.2R1(config)#ip route 172.16.3.0 255.255.255.252 172.16.1.2其他路由器的配置类似3.1.2 默认路由1.默认路由简介默认路由(Default Route),是一种特殊的静态路由,路由表中找不到数据包的目的地 时,路由器所选择的路由就是默认路由。如果没有默认路由,这样的数据包将被丢弃。默认路由在某些时候非常有效,当存在末梢网络(也称为末端网络或存根网络,一般指只 有一个出口的网络)时,默认路由会大大简化路由器的配置,减轻管理员的工作负担,提 高网络性能。3.1
6、.2 默认路由1.默认路由简介Cisco IOS系系统下的指定默下的指定默认路由的命令格式路由的命令格式为:ip route 0.0.0.0 0.0.0.0 下一跳路由器IP地址或直连端口其中,0.0.0.0 0.0.0.0 代表任意网络,这也就是称为“默认路由”的原因。3.1.2 默认路由1.默认路由简介R1(config)#ip route 0.0.0.0 0.0.0.0 172.16.1.2R2(config)#ip route 0.0.0.0 0.0.0.0 172.16.1.1例3.2 默认路由配置示例(本示例在Cisco PT环境下实现)。在如图所示的拓扑图中,路由器R1和R2之间
7、采用默认路由连接。3.2 RIP路由路由信息协议(Routing Information Protocol,RIP)是一种分布式、基于距离向量的路由选择协议。初始时,路由器的路由表中只包含直连路由项,随后通过相邻路由器之间不断交换路由消息,路由器根据接收到的路由消息更新自己的路由表,最终在所有路由器中建立通往所有网络的最短路径。在默认情况下,RIP只考虑通往目的站点所需经过的链路数,也称为跳数,跳数越小,路径越佳。RIP的跳数取值为115,数值16表示无穷大,即路径不可达。RIP的优点是简单,没有复杂的配置选项。缺点主要有:有最大跳数限制,不适合大型互联网络;路由更新的收敛速度较慢,不适合变化
8、剧烈的网络。RIP有两个版本:RIP1和RIP2。3.2.1 RIP路由基础3.2.2 RIP路由配置RIP动态路由协议的配置主要命令:(1)router rip 启动RIP协议,开启RIP进程(2)version 1或2 配置rip的版本号,一般使用版本2(3)network 网络地址 设置参与RIP协议的网络地址。network后面的网络地址是指与本路由器直接连接的网络地址,这与静态路由的配置是不一样的(4)passive-interface 接口 指定被动接口,一个端口被定义为passive类型,则该端口只能接收路由更新报文,但自己不能发送路由更新报文(5)distribute-list
9、 指定有路由过滤功能的接口,用于过滤路由更新信息(6)distance 管理距离值配置或改变RIP的管理距离,它用来测量路由的可信度,该值越小则可信度越高(7)neighbor 邻居路由器接口的IP地址 指定邻居路由器,这样,RIP路由器在不允许发送广播包或是在网络技术不支持网络广播的特殊情况下,路由器仍可以单播的方式向该邻居路由器发送路由更新信息(8)default-information originate 将默认路由引入到RIP进程中3.2.2 RIP路由配置RIP动态路由协议的配置主要命令:(9)redistribute该命令实现不同路由协议的相互转换,也称为路由注入。例如,可以将OS
10、FP路由注入到RIP路由中,反之也可以把RIP路由注入到OSPF中R1(config)#router ripR1(config-router)#version 2/注入进程号为1的OSPF内部路由R1(config-router)#redistribute ospf 1 match internal/注入进程号为1的OSPF外部路由R1(config-router)#redistribute ospf 1 match external/注入进程号为1的OSPF路由,跳数限定为5R1(config-router)#redistribute ospf 1 metric 5 例3.3 RIP路由配置
11、实例RIP路由配置示例(本示例在Cisco PT环境下实现)。网络结构拓扑图如图所示,路由器R1、R2和R3分别使用RIP路由。对R1的配置:的配置:R1(config)#interface f0/0R1(config-if)#ip address 172.16.2.1 255.255.255.252R1(config-if)#no shutdownR1(config-if)#exitR1(config)#interface f0/1R1(config-if)#ip address 172.16.1.1 255.255.255.252R1(config-if)#no shutdownR1(co
12、nfig-if)#exitR1(config)#interface f1/0R1(config-if)#ip address 192.168.1.1 255.255.255.0R1(config-if)#no shutdownR1(config-if)#exitR1(config)#router ripR1(config-router)#version 2R1(config-router)#network 172.16.1.0R1(config-router)#network 172.16.2.0R1(config-router)#network 192.168.1.0其他路由器的配置类似3.
13、3 OSPF路由开放式最短路径优先协议(Open Shortest Path First,OSPF)是内部网关协议中最流行、应用最 广泛的路由协议,它是一种分层的、基于链路状态的路由选择协议,克服了RIP协议和其他基于距 离向量的路由选择协议的缺点。OSPF允许在自治系统内部进行层次结构的区域划分,每个区域都有自己特定的标识号,即区域ID,它是一个32位的无符号数值,范围是04294967295,其中区域ID为0时表示的是主干区域,其他 非主干区域必须与主干区域相连接,每个区域中的路由器数不超过200个。每个区域内部的路由器 只需要知道本区域的链路状态,主干区域中的区域边界路由器负责区域信息的
14、收发。3.3.1 OSPF路由概念3.3 OSPF路由OSPF不再采用跳数的概念,而是根据链路的费用、距离、带宽、吞吐率、拥塞状况、往返时 间、可靠性等作为“度量”进行路由选择。OSPF有三个版本:OSPFv1、OSPFv2、OSPFv3。OSPFv2(RFC2328)适用于IPv4,OSPFv3(RFC5340)适用于IPv6。3.3.1 OSPF路由概念3.3.2 OSPF协议工作原理OSPF始终都是围绕着邻接表、拓扑表和路由表这三张表来进行工作的,其中的拓扑表就是链路状态数据库。当路由器开启OSPF进程后,路由器之间就会相互发送hello报文,hello报文中包含一些路由器和链路的相关信
15、息,发送hello报文的目的是为了形成邻居关系,然后,路由器之间就会发送链路状态通告(LSA),LSA告诉自己的邻居路由器和自己相连的链路的状态,最后形成链路状态数据库(LSDB),也就是网络的拓扑表。形成拓扑表之后,再经过SPF算法,最后形成路由表。3.3.2 OSPF协议工作原理(1)hello报文路由器周期性(默认为10秒)地向邻居路由器的接口发送hello报文,用来建立和维护相邻路由器之间的邻居关系。(2)LSA(Link State Advertisement,链路状态通告)LSA包括自己的RID、邻居的RID、本路由器到这条链路的带宽、邻居路由器到这条链路的带宽、路由条目、掩码等信
16、息。OSPF就是依靠LSA来维护全网的路由。(3)DBD(DataBase Description,数据库描述)报文DBD报文是用来描述本地路由器的链路状态数据库(LSDB),在两个OSPF路由器初始化连接时要交换DBD报文,进行数据库的同步。(4)LSR(LinkState Request,链路状态请求)报文LSR报文用于请求相邻路由器链路状态数据库中的一部分数据。当两台路由器互相交换完DBD报文后,知道对端路由器有哪些LSA是自己的LSDB中所没有的,以及哪些LSA是已经失效的,则需要发送一个LSR报文,向对方请求所需的LSA。(5)LSU(LinkState Update,链路状态更新)
17、报文LSU报文是对LSR报文请求的响应,向对方发送其所需要的LSA。(6)LSAck(LinkState Acknowledgment,链路状态应答)报文LSAck报文是路由器在收到对端发来的LSU报文后所发出的确认应答报文。1.OSPF的报文类型3.3.2 OSPF协议工作原理2.OSPF的邻居(Neighbors)关系和邻接(Adjacency)关系邻居关系的建立是通过路由器之间相互发送hello报文来实现的,路由器会在启用OSPF协议的 接口上同期性(默认间隔为10秒)地发送hello报文,路由器一旦在其相邻路由器的hello报文 中发现了自己,则它们就成为邻居关系。成为邻居关系的路由器
18、之间不能发送LSA,也就不能实现LSDB的同步,如果两台路由器之间 需要同步LSDB,那么它们之间需要建立邻接关系。3.3.2 OSPF协议工作原理3.邻里关系的建立下面以两台路由器R1和R2为例,讨论它们之间邻居关系的建立过程,R1与R2之间通过发送三次hello报文即可建立邻居关系。双方将对方的状态置为2-way状态,邻居关系就建立起来了。3.3.2 OSPF协议工作原理4.指定路由器DR和备份指定路由器BDR在OSPF协议中,要保持LSDB的同步,必须建立邻接关系。如果彼此之间都建立邻 接关系,则需要n(n-1)/2条连接,开销较大。如果选举一台路由器作为DR(指定路由器),让网段中的其
19、他路由器都和它建立邻 接关系,交换LSA,其他路由器彼此之间不用建立邻接关系。这样只需要建立n-1条 邻接关系就可以了。3.3.2 OSPF协议工作原理5.DR和BDR的选举优先先级最高的最高的为DR,次高的为BDR。可以修改端口的优先级:Router(config-if)#ip ospf priority 0-255在优先级相同的情况下则比较Router-ID,RID最高者为DR,次高者为BDR。若端口的优先级设为0时,则该路由器不能成为DR/BDR。Router-ID可以通过以下命令手工指定:RRouter(config)#router ospf 1Router(config-router
20、)#router-id 1.1.1.1 如果没有手工指定RID,那么路由器会先看自己有没有Loopback接口,如果有,则使用Loopback接口上的IP地址作为自己的RID。如果没有,则比较自己所有物理接口上的IP地址,并从中选择最大的一个IP地址作为自己的RID来参与DR的选举。3.3.2 OSPF协议工作原理6.OSPF邻接关系的建立OSPF邻接关系的建立其建立其实就是LSDB同步的过程。分。分为四个四个阶段:段:第一阶段:协商主从关系第二阶段:选举DR和BDR第三阶段:发送DBD报文,对比收到的DBD报文和自己的本地LSA,明确自己所需要的LAS第四阶段:双方通过LS Request报
21、文、LS Update报文以及LS Ack报文来完成LSA的传输。以两台路由器R1和R2为例,来说明在双方建立了邻居关系的基础上,如何建立邻接关系。如图所示,R1的RID=1.1.1.1,R2的RID=3.3.3.3。3.3.2 OSPF协议工作原理6.OSPF邻接关系的建立3.3.2 OSPF协议工作原理6.OSPF邻接关系的建立(1)R1首先发送一个DBD报文,用于与对方协商主从关系。Send DBD to 3.3.3.3 on FastEthernet0/0 seq 0 xB89 opt 0 x52 flag 0 x7 len 32flag=0 x7,相应的二进制数为111,表示这是第一
22、个DBD报文,后续还有DBD要发送,自己是Master。(2)R2在收到R1的DBD报文后,回应一个DBD报文。由于R2的RID较大,所以在报文中R2认为自己才是Master,并且重新规定了序列号为seq=0 x107E。Rcv DBD from 3.3.3.3 on FastEthernet0/0 seq 0 x107E opt 0 x52 flag 0 x7 len 32 mtu 1500 state EXSTART(3)接下来开始选举DR和DBR。DR/BDR election on FastEthernet0/0Elect BDR 1.1.1.1Elect DR 3.3.3.3DR:3
23、.3.3.3(Id)BDR:1.1.1.1(Id)3.3.2 OSPF协议工作原理6.OSPF邻接关系的建立(4)R1收到报文后,同意R2为Master,自己为Slave。R1使用R2的序列号0 x107E来发送新的DBD报文,该报文开始正式传送LSA的摘要。NBR Negotiation Done.We are the SLAVERcv DBD from 3.3.3.3 on FastEthernet0/0 seq 0 x107E opt 0 x52 flag 0 x7 len 32 mtu 1500 state EXCHANGESend DBD to 3.3.3.3 on FastEthe
24、rnet0/0 seq 0 x107E opt 0 x52 flag 0 x2 len 52(5)R2收到报文后,发送新的DBD报文来描述自己的LSA摘要,此时R2已将报文的序列号改为seq=0 x107F,即原序列号加1。Rcv DBD from 3.3.3.3 on FastEthernet0/0 seq 0 x107F opt 0 x52 flag 0 x3 len 52 mtu 1500 state EXCHANGE3.3.2 OSPF协议工作原理6.OSPF邻接关系的建立(6)上述过程重复进行,当R2发送最后一个DBD报文时,flag=0 x1,相应的二进制数为001,即M=0,表示
25、这是最后一个DBD报文。Send DBD to 3.3.3.3 on FastEthernet0/0 seq 0 x107F opt 0 x52 flag 0 x0 len 32Rcv DBD from 3.3.3.3 on FastEthernet0/0 seq 0 x1080 opt 0 x52 flag 0 x1 len 32 mtu 1500 state EXCHANGEExchange Done with 3.3.3.3 on FastEthernet0/03.3.2 OSPF协议工作原理6.OSPF邻接关系的建立(7)R1发送LS Request报文向R2请求所需要的LSA。R2用
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