网络设备管理第6章 IP路由与WAN协议配置6.1 路由协议概述6.1.1 路由原理简介 路由器用于连接多个逻辑上分开的网络。路由器转发IP分组时，只根据分组的 目的IP地址的网络号选择合适的端口，把IP分组发送出去。路由器判定端口所连接 的是否是目的子网：如果是，就直接把分组通过端口送到网络上；否则，就要选择 下一个路由器来传送分组。路由器通过其默认网关传送不知道目的地址的IP分组。 这样，就可以通过路由器把知道目的地址的IP分组正确转发出去，把不知道目的地 址的IP分组送给默认网关，如此一级级地传送，IP分组最终将送到目的地，送不到 目的地的IP分组则被网络丢弃了。路由动作包括两项基本内容：寻径和转发。（1）寻径。寻径即判定到达目的地的最佳路径，由路由选择算法来实现。常见 的路由选择协议有路由信息协议（RIP）、开放式最短路径优先协议（OSPF）和边 界网关协议（BGP）等。 （2）转发。转发即沿最佳路径传送分组。6.1.2 静态路由和动态路由1.静态路由静态路由是在路由器中设置的固定路由表，除非网络管理员干预，否则静态路 由不会发生变化。由于静态路由不能对网络的改变作出反应，所以一般用于网络规 模不大、拓扑结构固定的网络中。静态路由的优点是路由器的CPU没有管理性开销，在路由器之间没有带宽占用 ，提高了安全性。缺点是网络管理人员必须真正地了解所配置的互联网络，以及每 台路由器应如何正确连接，从而正确配置这些路由。所有的静态路由表项都必须由 管理员手工添加，这在大型网络中显然是不可行的。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，它能实时地适应网络结构的变化。如果路由信息更新，则表 明发生了网络变化，路由选择软件就会重新计算路由，并发出新的路由更新信息。 这些信息通过网络使各路由器重新启动其路由算法，并更新各自的路由表，以动态 地反应网络拓扑结构的变化。动态路由适用于规模大、网络拓扑结构复杂的网络。 当然，各种动态路由协议会不同程度地占用网络带宽和CPU资源。在一个路由器中，可同时配置静态路由和动态路由（一种或多种），并将它们 各自维护的路由表都提供给转发程序。这些路由表的表项间可能会发生冲突，这种 冲突可通过配置各路由表的优先级来解决。通常静态路由具有默认的最高优先级， 当其他路由表表项与它矛盾时，就按静态路由转发。6.1.3 路由算法1.理想路由算法的特征（1）正确性：满足用户的业务需求。（2）简单性：算法应尽量简单，以满足节点和通信负载。（3）健壮性：网络的运行尽可能不要中断。（4）稳定性：算法能够适应网络拓扑结构和通信量的变化，对网络状态变化的 反应恰到好处。（5）公平性：全局效率和局部的公平性的平衡。（6）最优性：算法应是最佳的，通过优化相关参数减少分组经过的站点数。2.路由算法涉及的相关参数（1）跳数：分组从源节点到达目的节点经过的路由器个数。（2）带宽：链路的传输速率。（3）延时：分组从源节点到达目的节点花费的时间。（4）负载：单位时间通过路由器或线路的通信量。（5）可靠性：传输过程中的误码率。（6）开销：传输过程中的耗费，与所使用的链路带宽相关。6.1.3 路由算法3.常见路由算法1）距离向量算法距离向量算法（Distance Vector，DV）也称为最大流量演算法，使用此算法的 路由协议要求路由器将路由表发送给与其相邻的路由器，相邻路由器在新收到的路由 信息以及自身的路由表中找出最优路由，构成路由表的新表项，刷新原路由表。距离向量算法的基本思想是：各节点周期性地向所有相邻节点发送路由刷新报文 ，报文由一组(V，D)形式的有序数据对组成，其中“V”表示此节点可以到达的节点 ，“D”表示此节点与其到达的节点之间的距离。收到路由刷新报文的节点重新计算 和修改它的路由表。2）链路状态算法链路状态（Link State，LS）算法的基本思想是：通过各个节点之间的路由信息 交换,每个节点可获得关于整个网络的拓扑信息,得知网络中所有节点之间的链路连接 和各条链路的代价(延时、开销等)，并将这些拓扑信息抽象成一张带权无向图,然后 利用最短路径路由算法计算出到各个目的节点的最短路径。6.1.4 常见的路由协议1.RIP RIP是基于距离向量算法的路由协议。RIP采用距离向量算法，路由器收集所有 可到达目的地的不同路径，并保存有关到达每个目的地的最少站点数的路径信息， 除到达目的地的最佳路径外，任何其他信息均予以丢弃。同时，路由器把所收集的 路由信息用RIP协议通知相邻的其他路由器，这样，正确的路由信息逐渐扩散到了 全网。RIP协议基于跳数计算路由，因此具有简单、可靠、便于配置等特点。RIP的跳 数最多为15跳，当超过这个数字时，RIP协议会认为目的地不可达。单纯地以跳数 作为选路的依据不能充分描述路径特征，可能导致所选的路径不是最优的，因此， RIP协议只适用于中小型网络。RIP每隔30秒进行一次路由信息广播，这是其造成 网络广播风暴的原因之一。6.1.4 常见的路由协议2.OSPF协议OSPF协议是由IETF（Internet Engineering Task Force）的IGP工作组提出的 路由协议，它是目前Internet应用最广泛的路由协议。OSPF协议将一个自治系统划分为若干个更小的区域，并确定一个连接多个区 域的主干区域。在互联网中，一个自治系统是一个有权自主决定采用何种路由协议 的小型网络单位，它可以是一个简单的网络，也可以是网络群体。一个自治系统中的所有路由器必须相互连接，运行相同的路由协议，并分配同 一个自治系统编号。主干区域内部的路由器称为主干路由器，它连接各个区域的边界路由器，区域 边界路由器接收其他区域的信息。主干区域内有一个自治系统边界路由器，它专门 与其他自治系统交换路由信息。OSPF协议需要每个路由器向同一管理域的所有其他路由器发送链路状态广播 信息。OSPF协议的链路状态广播中包括所有接口信息、所有的量度和其他一些变 量。在使用遵循OSPF协议的路由器时，必须先收集有关的链路状态信息，并根据 一定的算法计算出到每个节点的最短路径。执行OSPF协议的路由器通过各路由器 之间交换的链路状态信息建立并维护一个区域内同步的链路状态数据库。每个路由 器中的路由表从这个链路状态数据库出发，计算出以本路由器为根的最短路径树， 根据最短路径树得出路由表。6.1.4 常见的路由协议3.IGRP和EIGRPIGRP是Cisco公司开发的一种基于距离向量算法的路由协议，只在Cisco路由器 中实现。与RIP相比，IGRP将网络的带宽、延时、可靠性和负载等因素综合起来， 提供一种混合的选路度量，这种方式可以更真实地反映网络的路径特性，避免了 RIP中出现的问题。IGRP的最大跳数是255，可以应用于大规模网络。在IGRP协议的update包中，路由表项分为3个类别：（1）内部路由：被宣告的路由表项是本地化的。（2）系统路由：到达被边界路由器汇总的网络地址的路由。（3）外部路由：来自外部（如其他互联网自治系统）的路由。EIGRP是IGRP的增强版，它也是Cisco专有的路由协议。EIGRP使用DUAL（ 扩散更新算法），收敛速度快，可以保证网络100无环路。EIGRP采用触发更新 ，支持多种网络层路由协议及VLSM和不连续的子网，可实现非对等开销路径的负 载平衡。EIGRP使用和IGRP相同的路由算法，在同一自治系统内可彼此交换路由 信息。EIGRP不区分数据链路层协议和网络拓扑结构，支持自动路由归纳，也支持 网络管理员手工设置路由归纳。6.1.4 常见的路由协议4.BGP BGP用于实现自治系统间的路由选择功能，而各自治系统可以运行不同的内部 网关协议。BGP经历了4个版本，目前使用的是第四版，简称BGP-4，其主要文档 是RFC 1771，相关的文档还有RFC 17721774、RFC 1863、RFC 1930、RFC 1965和RFC 2439等。BGP主要用于互联网自治系统之间的互联，其最主要的功能在于控制路由的传 播和选择最好的路由。6.2 IP路由配置6.2.1 静态路由配置路由连接方式如图6-1所示，通过4个路由器可以连接对应的5个网段，即 192.168.0.0、192.168.1.0、192.168.2.0、192.168.3.0和192.168.4.0。相关路由器的端口IP配置如表6-1所示。6.2.1 静态路由配置1）RouterA的配置信息 RouterAenable RouterA#conf t RouterA(Config)# inte fa0/0 RouterA(Config-if)# ip address 192.168.0.1 255.255.255.0 RouterA(Config-if)#no shut RouterA (Config-if)# ip route 192.168.1.0 255.255.255.0 192.168.0.2 RouterA(Config)# ip route 192.168.2.0 255.255.255.0 192.168.0.2 RouterA(Config)# ip route 192.168.3.0 255.255.255.0 192.168.0.2 RouterA(Config)# ip route 192.168.4.0 255.255.255.0 192.168.0.26.2.1 静态路由配置2）RouterB的配置信息 RouterBenable RouterB#conf t RouterB(Config)# inte E0 RouterB(Config-if)# ip address 192.168.0.2 255.255.255.0 RouterB(Config-if)#no shut RouterB(Config)# inte S0 RouterB(Config-if)# ip address 192.168.1.1 255.255.255.0 RouterB(Config-if)#no shut RouterB (Config-if)# ip route 192.168.2.0 255.255.255.0 192.168.1.2 RouterB(Config)# ip route 192.168.3.0 255.255.255.0 192.168.1.2 RouterB(Config)# ip route 192.168.4.0 255.255.255.0 192.168.1.26.2.1 静态路由配置3）RouterC的配置信息 RouterCenable RouterC#conf t RouterC(Config)# inte e0 RouterC(Config-if)# ip address 192.168.4.1 255.255.255.0 RouterC(Config-if)#no shut RouterC(Config)# inte s0 RouterC(Config-if)# ip address 192.168.1.2 255.255.255.0 RouterC(Config-if)#no shut RouterC(Config)# inte s1 RouterC(Config-if)# ip address 192.168.2.1 255.255.255.0 RouterC(Config-if)#no shut RouterC (Config-if)# ip route 192.168.0.0 255.255.255.0 192.168.1.1 RouterC(Config)# ip route 192.168.3.0 255.255.255.0 192.168.2.26.2.1 静态路由配置4）RouterD的配置信息 RouterDenable Router