IP路由选择 - 技术栈

文章目录

[1. 基本概念](#1. 基本概念)
[2. RIP(路由选择信息协议)](#2. RIP(路由选择信息协议))
[3. OSPF](#3. OSPF)

1. 基本概念

路由选择协议
路由选择协议让路由器能够动态地发现互联网络，并确保所有路由器的路由选择表都相同。路由选择协议还用于找出最佳路径，让分组穿越互联网络前往目的地的效率最高。RIP、RIPv2、IEGRP和OSPF都是路由选择协议。
被路由的协议
所有路由器都知道所有的网络后，就可以使用被路由的协议沿确定的路径发送用户数据了。被路由的协议是在接口上指定了，决定了分组传输方式。IP和IPv6都属于被路由的协议。

路由表示例说明：

输出说明：

C：表示网络是直连的
L：本地路由每条本地路由的前缀都是/32，只能前往一个地址。
IP路由选择过程：
以下图为例说明

ICMP生成一个回应请求------数据字段中的字母
ICMP将请求交给IP，后者将创建一个嗯组。这个分组至少包含IP源地址、IP目标地址以及包含十六进制01的协议字段；
创建分组后，IP判断目标IP地址位于本地网络还是远程网络；
IP判断出这是一个远程请求，因为必须将分组发送到默认网关，以便它能够被路由到远程网络；
在Host_A上，配置的默认网关为172.16.10.1。为将分组发送到默认网关，必须知道IP地址172.16.10.1的接口E0的硬件地址。只有知道硬件地址后，才能将分组交给数据链路层，再由后者将其封装成帧，并发送到与网络172.16.10.1相连的路由器接口。在LAN内，主机只能通过硬件地址进行通信，因此Host_A要与Host_B通信，必须将分组发送给本地网络的默认网关的介质访问控制（MAC）地址；

MAC地址只能用于LAN内部通信，而不能用于穿越路由器进行通信。

检查主机的地址解析协议（ARP）缓存，看看默认网关的IP地址是否被解析为硬件地址。如果已经解析为硬件地址，就可直接将分组交给数据链路层，由它将分组封装成帧。硬件目标地址将随分组一起向下传递。
查看主机ARP缓存:

如果主机的ARP缓存中没有相应的硬件地址，将在本地网络发送ARP广播，以查询172.16.10.1对应的额硬件地址。路由器将响应这种请求，并提供接口E0的硬件地址，而主机将缓存该硬件地址。

2. RIP(路由选择信息协议)

路由选择信息协议（RIP）是纯粹的距离矢量路由协议，它每隔30s就通过所有活动接口将整个路由选择标发送出去。RIP根据跳数来确定前往远程网络的最佳路径，默认允许的最大跳数是15，如果目标网络相隔16跳，将被视为不可达 。

RIP1只支持分类路由选择，即网络中的所有设备都必须使用相同的子网掩码。因为在RIP1发送的更新中，没有子网掩码信息。RIP2支持前缀路由选择，并在路由选择更新中包含子网掩码信息，称为无类路由信息。

配置RIP，只需要使用命令router rip，再指定RIP路由选择协议应通告的网络。

在路由选择模式协议配置模式下，不用指定远程网络，只指定直连网络即可。

配置示例：

抑制RIP更新的传播
避免RIP更新传遍整个LAN和WAN，可以使用passive-interface命令，禁止从指定接口向外发送RIP更新广播，单允许该接口接收RIP更新。示例如下：
使用RIP通告默认路由
将离开当前自主系统的路由通告给其他路由器，在RIP2中可以在路由器中配置一条前往ISP的默认路由，再使用一个命令将该默认路由通告给AS中的所有路由器，告诉他们该将前往互联网的分组发送到哪里。

3. OSPF

OSPF最短路径优先是一种标准的开放路由选择协议。工作原理如下：首先使用Dijkstra算法创建一个最短路径树，再使用计算得到的最短路径填充路由表，其支持IPv4和IPv6。

特点：

RIP和OSPF对比

基本术语和概念

自主系统边界路由器ASBR：将AS系统连接起来的路由器。

区域边界路由器：将其他区域连接到AS主干区域的路由器。

链路：链路是网络或被划分到给定网络的路由器接口。接口被加入到OSPF进程后，就被视为里链路。接口有状态信息，还有一个和多个IP地址。

工作原理

OSPF操作

初始化邻居关系

初始化OSPF时，路由器将给它分配内存，并分配用于维护邻居表和拓扑表的内存。确定配置了OSPF的接口后，路由器将检查这些这些接口是否处于活动状态，并开始发送hello 分组。

hello协议用于发现邻居、建立邻居关系以及维护与其他OSPF路由器的关系。在支持组播的环境中，定期地通过每个启用了OSPF的接口向外发送hello分组，其发送频率取决于网络的类型和拓扑。在广播网络和点对点网络中，hello分组的发送间隔为10s，而在非广播网络和点到多点网络中，间隔为30s。
LSA泛洪

OSPF使用LSA泛洪来共享路由选择信息。通过发送LSU分组，可在区域内所有OSPF路由器之间共享包含链路状态的LSA信息。网络拓扑图是根据LSA更新创建的，而泛洪让所有OSPF路由器都有相同的网络拓扑图，可用于SPF计算。

为实现高效泛洪，使用了保留的组播地址224.0.0.5（AllSPFRouters）。LSA更新指出了拓扑变化，其更新方式稍有不同：用于发送更新的组播地址取决于网络类型。 (点到多点网络使用邻接路由器的单薄地址）
计算SPF树

每台路由器都计算前往当前区域中每个网络你的最佳/最短路径。这种计算是根据拓扑数据库中的信息计算，使用的算法名名为最短路径优先（SPF）。每台路由器都创建一根树，其根为当前路由器，而其他所有网络都分布在不同的树叶和树枝上。路由器根据这个最短路径树将OSPF路由插入到路由选择表中。

这棵树只包含路由器所属区域中的网络，SPF算法考虑的一个重要指标是：前往网络的每条潜在路径的度量值或成本。
OSPF度量值

OSPF使用的度量值称为成本。SPF树种每个出站接口都有相关联的成本。整条路径的成本为路径上每个出站接口的成本之和。

可使用ip ospf cost覆盖默认值，将成本设置为1~65535.
配置ospf

示例
- router ospf 进程id：用于激活OSPF路由选择进程，OSPF进程ID用1-65536的数字标识，用于标识OSPF数据库实例，只在本地有意义。不同OSPF的进程 ID即便不同，也能互相通信。可在同一台路由器上同时运行多个OSPF进程，每个进程都维护不同的拓扑表副本，并独立管理通信；需要使用OSPF将多个AS连接起来时，可使用多个进程。
- network xxx xxx：network中前两个参数是网络号和通配符掩码，这两个参数一起确定OSPF将在其上运行的接口，这些接口将包含在OSPF LSA中。最后一个参数是区域号，指定了网络好喝通配符掩码指定接口所属的区域。仅当两台OSPF路由器的接口属于同一个网络和区域时，它们才能建立邻居关系