4.1 内部路由相关知识资料文件与下载

4.1 内部路由协议相关知识

路由就是报文从源端到目的端的路径。当报文从路由器到目的网段有多条路由可达时，路由器可以根据路由表中最佳路由进行转发。最佳路由的选取与发现，与路由的协议优先级、路由度量有关。当多条路由的协议优先级与路由度量都相同时，可以实现负载均衡；当多条路由的协议优先级与路由度量不同时，可以构成路由备份，提高网络的可靠性。

4.1.1静态路由与动态路由

依据路由来源不同，路由可以分为三类：

² 通过链路层协议发现的路由称为直连路由。

² 通过网络管理员手动配置的路由称为静态路由。

² 通过动态路由协议发现的路由称为动态路由。

静态路由对系统要求低，适用于拓扑结构简单并且稳定的小型网络。缺点是不能自动适应网络拓扑的变化，需要人工干预。

动态路由协议有自己的路由算法，能够自动适应网络拓扑的变化，适用于具有一定数量三层设备的网络。缺点是配置对用户要求比较高，对系统的要求高于静态路由，并将占用一定的网络资源和系统资源。

4.1.2动态路由的分类

对动态路由协议的分类可以采用不同标准进行分类，可以根据路由作用范围分，也可以根据使用算法不同来区分。

（1）根据作用范围不同，路由协议可分为内部网关协议和外部网关协议。

² 内部网关协议IGP（Interior Gateway Protocol）：在一个自治系统内部运行。常见的IGP协议包括RIP、OSPF和IS-IS。

² 外部网关协议EGP（Exterior Gateway Protocol）：运行于不同自治系统之间。BGP是目前最常用的EGP协议。

（2）根据使用算法不同，路由协议可分为距离矢量协议和链路状态协议。

² 距离矢量协议（Distance-Vector Protocol）：包括RIP和BGP。其中，BGP也被称为路径矢量协议（Path-Vector Protocol）。

² 链路状态协议（Link-State Protocol）：包括OSPF和IS-IS。

以上两种算法的主要区别在于发现路由和计算路由的方法不同。

4.1.3 路由表和转发表

路由器转发数据包的关键是路由表和转发表（Forwarding Information Base ，FIB），每个路由器都至少保存着一张路由表和一张转发表。路由器通过路由表选择路由，通过转发表指导报文进行转发。

1.路由表

每台路由器中都保存着一张本地核心路由表（即路由设备的IP路由表），同时各个路由协议也维护着自己的路由表。

（1）本地核心路由表

路由器使用本地核心路由表用来保存决策优选路由，并负责把优选路由下发到转发表，通过转发表指导报文进行转发。

使用命令：

² display ip routing-table      ##显示本地核心路由表(IP路由表)

下面是通过display ip routing-table命令显示某路由器上的路由表信息。

[AR]display ip routing-table

Route Flags: R - relay, D - download to fib

-----------------------------------------------------------------------------------------------------

Routing Tables: Public

         Destinations :5       Routes : 5

Destination/Mask    Proto  Pre  Cost  Flags NextHop         Interface

 0.0.0.0/0      Static   60   0       D   192.168.0.2      GigabitEthernet1/0/0

 10.8.0.0/16    Static   60   3       D   192.168.0.2      GigabitEthernet1/0/0

 10.9.0.0/16    Static   60   50      D   172.16.0.2       GigabitEthernet3/0/0

 10.9.1.0/24    Static   60   4       D   192.168.0.2      GigabitEthernet2/0/0

 10.20.0.0/16   Direct   0    0       D   172.16.0.1       GigabitEthernet4/0/0

路由表中个参数含义如下。

² Destination/Mask：代表目标网络。

² Proto：代表路由来源；包括Static，Direct，OSPF，RIP等。

² Pre：代表路由的协议优先级；不同的路由协议优先级不同。

² Cost：代表路由开销值（度量值）。

² Flags：代表路由表标志。Route Flags中，R是relay的首字母，说明是迭代路由。D是download的首字母,表示该路由下发到FIB表。

² Nexthop：代表路由的下一跳IP地址。

² Interface：代表路由下一跳对应的本地转发接口。

（2）协议路由表

每个开启的动态协议都会生产一个路由表，这个路由表就是协议路由表。协议路由表中存放着该协议发现的路由信息。

华为设置显示协议路由表的命令如下。

² Display ospf [process ID] routing    ##显示OSPF协议路由表

² Display ospf lsdb                 ##显示OSPF链路状态数据库  

² Display isis [process ID] route       ##显示ISIS协议路与表

² Display isis lsdb                  ##显示isis链路状态数据库

² Display rip process ID route        ##显示RIP协议学习到路由

² Display rip process ID database     ##显示RIP路由信息数据库

² disp bgp routing-table            ##显示BGP协议路由表

2. 转发表FIB

路由器中的转发表，是根据路由表产生的。在路由表选择出路由后，路由表会将激活的路由下发到转发表FIB表中。当报文到达路由器时，会通过查找FIB表进行转发。

华为路由器设备使用如下命令查看FIB表。

² Display FIB                  ##显示路由设备转发表

FIB表的匹配遵循最长匹配原则。下面是通过display FIB命令显示某路由器上的转发表FIB信息。

[AR]display fib

Route Flags: G - Gateway Route, H - Host Route,    U - Up Route

             S - Static Route,  D - Dynamic Route, B - Black Hole Route（黑洞路由）

             L - Vlink Route

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------

FIB Table:

Total number of Routes : 5

Destination/Mask   Nexthop      Flag    TimeStamp     Interface        TunnelID

0.0.0.0/0          192.168.0.2    SU     t[37]      GigabitEthernet1/0/0    0x0

10.8.0.0/16        192.168.0.2    DU     t[37]      GigabitEthernet1/0/0    0x0

10.9.0.0/16        172.16.0.2     DU     t[32]      GigabitEthernet3/0/0    0x0

10.9.1.0/24        192.168.0.2    DU     t[32]      GigabitEthernet2/0/0    0x0

10.20.0.0/16       172.16.0.1     U      t[32]      GigabitEthernet4/0/0    0x0

4.1.4路由迭代

路由必须有直连的下一跳和出接口才能够指导转发，但是路由生成时下一跳可能不是直连的，或者没有指定出接口，因此需要计算出一个直连的下一跳和对应的出接口，这个过程就叫做路由迭代。

BGP路由、静态路由和UNR路由（用户网络路由，比如地址池中地址形成的路由）的下一跳都有可能不是直连的，都需要进行路由迭代。对于OSPF和IS-IS等链路状态路由协议而言，其下一跳是直接在路由计算时得到的，不需要进行路由迭代。

路由表信息中，flags中标识为R（relay）时，说明是迭代路由，路由器会根据路由下一跳的IP地址获取出接口。

4.1.5路由协议的优先级

对于相同的目的地，不同的路由协议可能会发现不同的路由，但这些路由并不都是最优的。为了判断最优路由，各路由协议都被赋予了一个优先级，当存在多个路由信息源时，具有较高优先级（取值较小）的路由协议发现的路由将成为最优路由，并将最优路由放入本地核心路由表中。

路由器定义优先级。优先级是指用户可以手工为各路由协议配置的优先级，缺省情况下如表所示。

其中，0表示直接连接的路由，255表示来自不可信源端的路由；数值越小表明优先级越高。除直连路由（DIRECT）外，各种路由协议的外部优先级都可由用户手工进行配置。另外，每条静态路由的优先级都可以不相同。

4.1.6路由度量值（开销值COST）

路由度量是指不同的路由协议用来确定最优路径要考虑的的因素（依据），不同的路由协议确定最优路径的因素（依据）是不同，这些因素包括路径长度（经过的路由设备数量，也称跳数），网络带宽（链路传输数据能力），负载情况（每秒转发数据包数量情况），通讯开销（运营成本）等。最常用的度量，比如，RIP协议使用路径长度因素，OSPF协议使用网络带宽因素。

路由度量值标示出了这条路由到达指定的目的地址的开销（COST）。注意，路由表中的COST值，对于同种路由协议之间的比较才有意义。COST值越小，路由越优。

（1）RIP协议使用跳数作为开销值（COST），取值范围为0~15。默认值为0。

（2）OSPF协议根据该接口的带宽自动计算其开销值。计算公式为：

² 接口开销COST=带宽参考值/接口带宽

取计算结果的整数部分作为接口开销值（当结果小于1时取1）。通过改变带宽参考值可以间接改变接口的开销值。缺省情况下，OSPF的带宽参考值为100Mbit/s。根据公式100000000/带宽，则百兆Ethernet接口开销的缺省值是1。可以使用bandwidth-reference命令修改带宽参考值。

（3）ISIS 协议的开销类型narrow、narrow-compatible和wide、wide-compatible等类型。ISIS的开销与链路带宽相关。当开销类型为narrow、narrow-compatible时，Cost长度为6bit，取值范围是1～63。当开销类型为wide或wide-compatible时，Cost长度为24bit，取值范围是1～16777214。缺省值为10。

4.1.7负载分担与路由备份

当多条路由的路由优先级和路由度量值都相同时，这几条路由就称为等价路由，多条等价路由可以实现负载分担。当这几条路由为非等价路由时，就可以实现路由备份。