工学IP路由基础知识课件

IP路由基础知识交流传统的、单播的IP路由基础知识，不包括Multicast、Qos、TE、安全和二层内容IP路由基础知识交流传统的、单播的IP路由基础知识，不包括M1交流内容IPv4编址传统单播IP转发过程路由概述路由优化交流内容IPv4编址2有类别编址——IPv4地址的类别第一个字节第二个字节第三个字节第四个字节A类地址——0B类地址——10C类地址——110D类地址——1110E类地址——11110地址类别第一个字节范围可能的网络数可能的主机数A类0-127128（2个保留）16777214B类128-1911638465534C类192-2232097152254有类别编址——IPv4地址的类别第一个字节第二个字节第三个字3有类别编址——子网掩码B类IP地址：172.24.100.45点分十进制1722410045二进制10101100000110000110010000101101子网掩码：255.255.255.0二进制11111111111111111111111111100000点分十进制2552552550几点说明：1、灰色部分是B类地点的正常网络部分，蓝色部分是子网部分2、子网划分使得网络更加高效，更加容易扩展，更加容易管理3、子网划分会丢失一部分宝贵的IP地址资源4、子网划分提供了一个对外部世界隐蔽起来的逻辑结构有类别编址——子网掩码B类IP地址：172.24.100.44IPv4地址危机即使采用了子网划分技术，IP编址的有类别系统也不能满足Internet的需要。1992年，IETF就开始考虑下面两个问题：IPv4地址耗尽问题——当时B类地址已经处在耗尽的边缘Internet路由表快速增长，随着更多的C类地址被连接到Internet，太多的网络地址信息大量充斥威胁了Internet路由器的处理能力IPv4编址的主要扩展技术无类别域间路由私有IP空间和NAT升级版本到IPv6IPv4地址危机即使采用了子网划分技术，IP编址的有类别系统5IPv4CIDR（无类别域间路由）CIDR不考虑地址类别，只根据比特掩码判断一个地址的网络部分和主机部分（1994年）路由聚合和超网172.24.0.0/16-172.24.31.0/16这个8个B类地址能够聚合成一个超网——172.24.24.0/13提高路由效率降低计算路由表和路由的代价减少路由器内存占用IPv4CIDR（无类别域间路由）CIDR不考虑地址类别，6IPv6简介地址空间128位地址空间，几乎无穷无尽3层结构化地址空间，确保可管理性注：IPv4有类别的地址空间是扁平的，子网划分、CIDR和VLSM都是结构化的编址技术服务质量地址自动配置认证安全IPv6简介地址空间7IPv4VLSM（可变长子网掩码）子网号子网地址子网0207.21.24.0/27子网1207.21.24.32/27子网2207.21.24.64/27子网3207.21.24.96/27子网4207.21.24.128/27子网5207.21.24.160/27子网6207.21.24.192/27子网7207.21.24.224/27子网号子网地址子网0207.21.24.192/30子网1207.21.24.196/30子网2207.21.24.200/30子网3207.21.24.204/30子网4207.21.24.208/30子网5207.21.24.212/30子网6207.21.24.216/30子网7207.21.24.220/30注：VLSM可以提高编址效率IPv4VLSM（可变长子网掩码）子网号子网地址子网0208私有IP地址和NAT类别RFC1918内部地址范围CIDR前缀A10.0.0.0到10.255.255.25510.0.0.0/8B172.16.0.0到172.31.255.255172.16.0.0/12C192.168.0.0到192.168.255.255192.168.0.0/16注：私有地址和NAT配合使用，可以有效的节约宝贵的IP地址资源私有IP地址和NAT类别RFC1918内部地址范围CIDR前9交流内容IPv4编址传统单播IP转发过程路由概述路由优化交流内容IPv4编址10传统单播IP转发过程IP层（根据目的地址查询路由表，决定下一跳）链路层链路层物理层物理层传统单播IP转发过程IP层（根据目的地址查询路由表，决定下一11交流内容IPv4编址传统单播IP转发过程路由概述路由优化交流内容IPv4编址12什么是路由路由是指导IP报文发送的路径信息（DIP,SIP）R1目标网络N其它网络什么是路由路由是指导IP报文发送的路径信息（DIP,SIP）13路由的花费路由的花费标示出了到达这条路由所指的目的地址的代价，通常以下因素会影响到路由的花费值线路延迟、带宽、线路占有率、线路可信度、跳数、最大传输单元静态路由的花费值为0。不同的动态路由协议会选择以上的一种或几种因素来计算花费值。该花费值只在同一种路由协议内有比较意义。不同的路由协议之间的路由花费值没有可比性，也不存在换算关系路由的花费路由的花费标示出了到达这条路由所指的目的地址的代价14路由的优先级注：从优先级最高的协议获取的路由最先被优先选择加入路由表中。RIPOSPF10.0.0.0R010.0.0.0R110.0.0.0R1路由表路由的优先级注：从优先级最高的协议获取的路由最先被优先选择R15路由收敛收敛(convergence)从一个路由器的观点来看，是对选择到一个新的目的地或由于原来的路径发生变化而需要重新选择路径所采取措施的过程从一个网络的观点来看，网络中所有路由器感知到网络变化，并对此变化通过路由算法在全网内达到对新的网络拓扑结构一致的观点，路由表重新稳定的过程收敛速度网络变化导致的该信息在网络上传播加上网络上所有路由器重新计算最佳路径所花费的时间路由收敛收敛(convergence)16路由聚合路由聚合为了减小路由表的规模，对于某些属于一个更大网段的子网所对应的路由，可以使用聚合的方法，不发布那些具体的子网路由，代之以发布那个更大网段的路由自动聚合和手动聚合很多路由协议支持自动聚合，自动聚合是按自然掩码来聚合路由的少数路由协议支持手动聚合，可以根据需要配置不同的聚合方式路由聚合路由聚合17路由迭代路由迭代原理在路由器中，每个路由项均必须有其对应的下一跳地址，对于普通的路由来说，其下一跳地址在路由器直连的网段内。对于需要迭代的路由，其下一跳不在路由器直连的网段内，在转发时，必须将此非直连下一跳地址做一次或多次迭代处理，以找出一个直连的下一跳地址，从而进行二层寻径使用迭代的路由可以是静态路由、BGP路由路由迭代的优/缺点优点是路由项不依赖于特定的接口，缺点是路由器处理起来稍微麻烦缺点是路由器处理起来稍微麻烦路由迭代路由迭代原理18负载分担等价路由负载分担到一个目的地有走几个不同链路的相同开销的路径，IP报文在这几个链路上轮流发送提高链路利用率，一般路由协议都支持非等价路由负载分担到一个目的地有走几个不同链路的不同开销的路径，IP报文在这几个链路依据通过给链路的开销按比例轮流发送VRP不支持该特性负载分担等价路由负载分担19路由器工作过程IPETHPPP以太口串口IPETHPPP以太口串口协议封装路由选择协议转换路由器路由器WAN传送拆包LAN1LAN2接收发送工作过程路由器工作过程IPETHPPP以太口串口IPETHPPP以太20路由表示例[Quidway]displayiproutingRoutingTables:Destination/MaskprotoprefMetricNexthopInterface0.0.0.0/0Static600120.0.0.2Serial08.0.0.0/8RIP1003120.0.0.2Serial09.0.0.0/8OSPF105020.0.0.2Ethernet09.1.0.0/1RIP 1004120.0.0.2Serial011.0.0.0/8Static600120.0.0.2Serial020.0.0.0/8Direct0020.0.0.1Ethernet020.0.0.1/32Direct00127.0.0.1LoopBack0......路由表示例[Quidway]displayiprouti21路由生成链路层协议发现的路由开销小，配置简单，无需人工维护。只能发现本接口所属网段的路由。手工配置静态路由无开销，配置简单，需人工维护，适合简单拓朴结构的网络。动态路由协议发现的路由开销大，配置复杂，无需人工维护，适合复杂拓朴结构的网络路由生成链路层协议发现的路由22静态路由129.1.0.0/16E0QuidwayBS010.0.0.2QuidwayA10.0.0.1S0在路由器QuidwayA上配置：iproute-static129.1.0.0255.255.0.010.0.0.2或：iproute-static129.1.0.01610.0.0.2或：iproute-static129.1.0.016s0静态路由129.1.0.0/16E0QuidwayBS0123缺省路由QuidwayA10.0.0.1S010.0.0.2S0QuidwayB企业网络Internet在路由器QuidwayA上配置：iproute-static0.0.0.00.0.0.010.0.0.2Internet上大约99.99%的路由器上都存在一条缺省路由!缺省路由并不一定都是手工配置的静态路由，有时也可以由动态路由协议产生缺省路由QuidwayA10.0.0.1S010.0.0.24浮动静态路由浮动静态路由去往同一目的网络的多条静态路由，它们有不同的优先级每条静态路由有不同的优先级，优先级最高的为主链路，其他依次备份当主链路down掉，会自动切换备用链路浮动静态路由浮动静态路由25路由协议的基本原理动态路由协议是做什么的计算路由的．计算本地路由器到网络中其它网段的路由如何做到这一点每台路由器将自己已知的路由相关信息发给相邻的路由器，由于大家都这样做，最终每台路由器都会收到网络中所有的路由信息．然后运行某种算法，计算出最终的路由来．（实际上需要计算的是该条路由的下一跳和花费）路由协议的基本原理动态路由协议是做什么的26IGP和EGP内部路由协议：RIPOSPFIS-IS……自治系统：AS100自治系统：AS200外部路由协议：BGPIGP和EGP内部路由协议：自治系统：AS100自治系统：A27路由协议分类距离矢量算法RIPBGP链路状态算法OSPFIS-IS路由协议分类距离矢量算法28衡量路由协议优劣的标准正确性能够正确找到最优的路由，且无自环。快收敛当网络的拓朴结构发生变化之后，能够迅速在自治系统中作相应的路由改变低开销协议自身的开销（内存、CPU、网络带宽）最小安全性协议自身不易受攻击，有安全机制普适性适应各种拓朴结构和规模的网络衡量路由协议优劣的标准正确性29交流内容IPv4编址传统单播IP转发过程路由概述路由优化交流内容IPv4编址30策略路由策略路由技术：不仅根据目的地址，还可以根据源地址来选择路由策略路由技术产生的原因：动态路由建立起来的路由不能满足实际需要（例如财务成本、安全和组织权限等）策略路由技术的应用：网络管理员可以控制特别流的路由，这个路由不同于动态路由协议建立起来的路由策略路由策略路由技术：不仅根据目的地址，还可以根据源地址来选31被动接口注：被动接口可以控制路由信息的发布，不向没有连接路由器的端口发送路由信息报文被动接口注：被动接口可以控制路由信息的发布，不32路由过滤注：路由过滤可以精确的控制路由信息的发布和接收，是实现路由策略的技术基础之一路由过滤注：路由过滤可以精确的控制路由信息的发33使用多种路由协议1、路由协议的管理距离（负载均衡）2、路由再发布（可以进行再发布过滤）使用多种路由协议1、路由协议的管理距离（负载均衡）34总结路由优化的技术基础策略路由被动接口路由过滤使用多种路由协议路由优化的应用控制路由信息的传播，进而控制路由策略主备倒换，对称，负载均衡，流量控制等等总结路由优化的技术基础35总结IPv4编址传统单播IP转发过程路由概述路由优化总结IPv4编址36IP路由基础知识交流传统的、单播的IP路由基础知识，不包括Multicast、Qos、TE、安全和二层内容IP路由基础知识交流传统的、单播的IP路由基础知识，不包括M37交流内容IPv4编址传统单播IP转发过程路由概述路由优化交流内容IPv4编址38有类别编址——IPv4地址的类别第一个字节第二个字节第三个字节第四个字节A类地址——0B类地址——10C类地址——110D类地址——1110E类地址——11110地址类别第一个字节范围可能的网络数可能的主机数A类0-127128（2个保留）16777214B类128-1911638465534C类192-2232097152254有类别编址——IPv4地址的类别第一个字节第二个字节第三个字39有类别编址——子网掩码B类IP地址：172.24.100.45点分十进制1722410045二进制10101100000110000110010000101101子网掩码：255.255.255.0二进制11111111111111111111111111100000点分十进制2552552550几点说明：1、灰色部分是B类地点的正常网络部分，蓝色部分是子网部分2、子网划分使得网络更加高效，更加容易扩展，更加容易管理3、子网划分会丢失一部分宝贵的IP地址资源4、子网划分提供了一个对外部世界隐蔽起来的逻辑结构有类别编址——子网掩码B类IP地址：172.24.100.440IPv4地址危机即使采用了子网划分技术，IP编址的有类别系统也不能满足Internet的需要。1992年，IETF就开始考虑下面两个问题：IPv4地址耗尽问题——当时B类地址已经处在耗尽的边缘Internet路由表快速增长，随着更多的C类地址被连接到Internet，太多的网络地址信息大量充斥威胁了Internet路由器的处理能力IPv4编址的主要扩展技术无类别域间路由私有IP空间和NAT升级版本到IPv6IPv4地址危机即使采用了子网划分技术，IP编址的有类别系统41IPv4CIDR（无类别域间路由）CIDR不考虑地址类别，只根据比特掩码判断一个地址的网络部分和主机部分（1994年）路由聚合和超网172.24.0.0/16-172.24.31.0/16这个8个B类地址能够聚合成一个超网——172.24.24.0/13提高路由效率降低计算路由表和路由的代价减少路由器内存占用IPv4CIDR（无类别域间路由）CIDR不考虑地址类别，42IPv6简介地址空间128位地址空间，几乎无穷无尽3层结构化地址空间，确保可管理性注：IPv4有类别的地址空间是扁平的，子网划分、CIDR和VLSM都是结构化的编址技术服务质量地址自动配置认证安全IPv6简介地址空间43IPv4VLSM（可变长子网掩码）子网号子网地址子网0207.21.24.0/27子网1207.21.24.32/27子网2207.21.24.64/27子网3207.21.24.96/27子网4207.21.24.128/27子网5207.21.24.160/27子网6207.21.24.192/27子网7207.21.24.224/27子网号子网地址子网0207.21.24.192/30子网1207.21.24.196/30子网2207.21.24.200/30子网3207.21.24.204/30子网4207.21.24.208/30子网5207.21.24.212/30子网6207.21.24.216/30子网7207.21.24.220/30注：VLSM可以提高编址效率IPv4VLSM（可变长子网掩码）子网号子网地址子网02044私有IP地址和NAT类别RFC1918内部地址范围CIDR前缀A10.0.0.0到10.255.255.25510.0.0.0/8B172.16.0.0到172.31.255.255172.16.0.0/12C192.168.0.0到192.168.255.255192.168.0.0/16注：私有地址和NAT配合使用，可以有效的节约宝贵的IP地址资源私有IP地址和NAT类别RFC1918内部地址范围CIDR前45交流内容IPv4编址传统单播IP转发过程路由概述路由优化交流内容IPv4编址46传统单播IP转发过程IP层（根据目的地址查询路由表，决定下一跳）链路层链路层物理层物理层传统单播IP转发过程IP层（根据目的地址查询路由表，决定下一47交流内容IPv4编址传统单播IP转发过程路由概述路由优化交流内容IPv4编址48什么是路由路由是指导IP报文发送的路径信息（DIP,SIP）R1目标网络N其它网络什么是路由路由是指导IP报文发送的路径信息（DIP,SIP）49路由的花费路由的花费标示出了到达这条路由所指的目的地址的代价，通常以下因素会影响到路由的花费值线路延迟、带宽、线路占有率、线路可信度、跳数、最大传输单元静态路由的花费值为0。不同的动态路由协议会选择以上的一种或几种因素来计算花费值。该花费值只在同一种路由协议内有比较意义。不同的路由协议之间的路由花费值没有可比性，也不存在换算关系路由的花费路由的花费标示出了到达这条路由所指的目的地址的代价50路由的优先级注：从优先级最高的协议获取的路由最先被优先选择加入路由表中。RIPOSPF10.0.0.0R010.0.0.0R110.0.0.0R1路由表路由的优先级注：从优先级最高的协议获取的路由最先被优先选择R51路由收敛收敛(convergence)从一个路由器的观点来看，是对选择到一个新的目的地或由于原来的路径发生变化而需要重新选择路径所采取措施的过程从一个网络的观点来看，网络中所有路由器感知到网络变化，并对此变化通过路由算法在全网内达到对新的网络拓扑结构一致的观点，路由表重新稳定的过程收敛速度网络变化导致的该信息在网络上传播加上网络上所有路由器重新计算最佳路径所花费的时间路由收敛收敛(convergence)52路由聚合路由聚合为了减小路由表的规模，对于某些属于一个更大网段的子网所对应的路由，可以使用聚合的方法，不发布那些具体的子网路由，代之以发布那个更大网段的路由自动聚合和手动聚合很多路由协议支持自动聚合，自动聚合是按自然掩码来聚合路由的少数路由协议支持手动聚合，可以根据需要配置不同的聚合方式路由聚合路由聚合53路由迭代路由迭代原理在路由器中，每个路由项均必须有其对应的下一跳地址，对于普通的路由来说，其下一跳地址在路由器直连的网段内。对于需要迭代的路由，其下一跳不在路由器直连的网段内，在转发时，必须将此非直连下一跳地址做一次或多次迭代处理，以找出一个直连的下一跳地址，从而进行二层寻径使用迭代的路由可以是静态路由、BGP路由路由迭代的优/缺点优点是路由项不依赖于特定的接口，缺点是路由器处理起来稍微麻烦缺点是路由器处理起来稍微麻烦路由迭代路由迭代原理54负载分担等价路由负载分担到一个目的地有走几个不同链路的相同开销的路径，IP报文在这几个链路上轮流发送提高链路利用率，一般路由协议都支持非等价路由负载分担到一个目的地有走几个不同链路的不同开销的路径，IP报文在这几个链路依据通过给链路的开销按比例轮流发送VRP不支持该特性负载分担等价路由负载分担55路由器工作过程IPETHPPP以太口串口IPETHPPP以太口串口协议封装路由选择协议转换路由器路由器WAN传送拆包LAN1LAN2接收发送工作过程路由器工作过程IPETHPPP以太口串口IPETHPPP以太56路由表示例[Quidway]displayiproutingRoutingTables:Destination/MaskprotoprefMetricNexthopInterface0.0.0.0/0Static600120.0.0.2Serial08.0.0.0/8RIP1003120.0.0.2Serial09.0.0.0/8OSPF105020.0.0.2Ethernet09.1.0.0/1RIP 1004120.0.0.2Serial011.0.0.0/8Static600120.0.0.2Serial020.0.0.0/8Direct0020.0.0.1Ethernet020.0.0.1/32Direct00127.0.0.1LoopBack0......路由表示例[Quidway]displayiprouti57路由生成链路层协议发现的路由开销小，配置简单，无需人工维护。只能发现本接口所属网段的路由。手工配置静态路由无开销，配置简单，需人工维护，适合简单拓朴结构的网络。动态路由协议发现的路由开销大，配置复杂，无需人工维护，适合复杂拓朴结构的网络路由生成链路层协议发现的路由58静态路由129.1.0.0/16E0QuidwayBS010.0.0.2QuidwayA10.0.0.1S0在路由器QuidwayA上配置：iproute-static129.1.0.0255.255.0.010.0.0.2或：iproute-static129.1.0.01610.0.0.2或：iproute-static129.1.0.016s0静态路由129.1.0.0/16E0QuidwayBS0159缺省路由QuidwayA10.0.0.1S010.0.0.2S0QuidwayB企业网络Internet在路由器QuidwayA上配置：iproute-static0.0.0.00.0.0.010.0.0.2Internet上大约99.99%的路由器上都存在一条缺省路由!缺省路由并不一定都是手工配置的静态路由，有时也可以由动态路由协议产生缺省路由QuidwayA10.0.0.1S010.0.0.60浮动静态路由