動(dòng)態(tài)路由協(xié)議培訓(xùn)
目錄 1. 路由協(xié)議 3 1.1. 靜態(tài)的與動(dòng)態(tài)的內(nèi)部路由 3 1.2. 選路信息協(xié)議（RIP） 5 1.2.1. 慢收斂問(wèn)題的解決 7 1.2.2. RIP報(bào)文格式 8 1.2.3. RIP編址約定 9 1.2.4. RIP報(bào)文的發(fā)送 10 1.3. OSPF 10 1.3.1. 概述 10 1.3.2. 數(shù)據(jù)包格式 10 1.3.3. OSPF基本算法 11 1.3.4. OSPF路由協(xié)議的基本特征 12 1.3.5. 區(qū)域及域間路由 13 1.3.6. OSPF協(xié)議路由器及鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)包分類 16 1.3.7. OSPF協(xié)議工作過(guò)程 18 1.3.8. OSPF路由協(xié)議驗(yàn)證 21 1.3.9. 小結(jié) 21 1.4. HELLO協(xié)議 22 1.5. 將RIP，HELLO和EGP組合起來(lái) 23 1.6. 邊界網(wǎng)關(guān)協(xié)議第4版（BGP4） 24 1.7. EGP 27 1.7.1. 給體系結(jié)構(gòu)模型增加復(fù)雜性 27 1.7.2. 一個(gè)其本思想：額外跳 28 1.7.3. 自治系統(tǒng)的概念 30 1.7.4. 外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議（EGP） 31 1.7.5. EGP報(bào)文首部 32 1.7.6. EGP鄰站獲取報(bào)文 33 1.7.7. EGP鄰站可達(dá)性報(bào)文 34 1.7.8. EGP輪詢請(qǐng)求報(bào)文 34 1.7.9. EGP選路更新報(bào)文 35 1.7.10. 從接收者的角度來(lái)度量 37 1.7.11. EGP的主要限制 38 2. CISCO 路由器產(chǎn)品介紹 40 2.1. CISCO 2500 40 2.2. CISCO 4500-M 40 2.3. CISCO 7200 41 2.4. CISCO 7513/7507 43 3. 路由器的基本配置 43 參數(shù)設(shè)置 43 網(wǎng)絡(luò)號(hào) 43 IP類設(shè)置 44 菜單設(shè)置 44 歡迎文本 44 異步線的設(shè)置 44 總結(jié) 45 附錄一 路由器常用命令 45 4. 基本維護(hù) 52 兩種狀態(tài) 52 幫助 52 命令簡(jiǎn)寫 52 跟蹤錯(cuò)誤 53 進(jìn)入設(shè)置狀態(tài) 53 存儲(chǔ)退出 53 刪除設(shè)置 53 一些常用命令 53 修改地址 53 修改enable secrect password 55 附錄二 常見(jiàn)網(wǎng)絡(luò)故障分析及排除 55 1 路由器常用測(cè)試命令 55 2 路由器傳輸故障排除方法 55 3網(wǎng)絡(luò)常見(jiàn)問(wèn)題 57 路由協(xié)議 1 靜態(tài)的與動(dòng)態(tài)的內(nèi)部路由 在一個(gè)自治系統(tǒng)內(nèi)的兩個(gè)路由器彼此互為內(nèi)部路由器。例如，因?yàn)楹诵臉?gòu)成了一個(gè) 自治系統(tǒng)，兩個(gè)Internet核心路由器互為內(nèi)部路由器。在大學(xué)校園里的兩個(gè)路由器也互 為內(nèi)部路由器，因?yàn)樵谛@里的所有機(jī)器都屬于同一個(gè)自治系統(tǒng)。 自治系統(tǒng)中的路由器如何獲得關(guān)于本系統(tǒng)內(nèi)部的網(wǎng)絡(luò)的信息呢？在小型的、緩慢變 化著的互連網(wǎng)絡(luò)中，管理者可以使用手工方式進(jìn)行路由的建立與修改。管理者保留一張 關(guān)于網(wǎng)絡(luò)的表格，并在有新的網(wǎng)絡(luò)加入到該自治系統(tǒng)或從該自治系統(tǒng)刪除一個(gè)網(wǎng)絡(luò)時(shí)， 更新該表格。例如圖1.1中顯示的小公司的互連網(wǎng)絡(luò)。為這樣的互連網(wǎng)絡(luò)選路耗費(fèi)就微不 足道，因?yàn)槿魏蝺牲c(diǎn)之間僅有一條路由。管理者可用人工的方式來(lái)配置所有的主機(jī)和路 由器的路由。互連網(wǎng)絡(luò)更改狀態(tài)（如新增一個(gè)網(wǎng)絡(luò)）時(shí)，管理者重新配置所有機(jī)器上的 路由。 圖1.1 在一個(gè)網(wǎng)點(diǎn)中包括了5個(gè)以太網(wǎng)和4個(gè)路由器的小型互連網(wǎng)絡(luò)。在這 個(gè)互連網(wǎng)絡(luò)中任意兩臺(tái)主機(jī)之間僅有一個(gè)路由 人工的系統(tǒng)明顯存在缺點(diǎn)，它不能適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的迅速增長(zhǎng)或迅速變化。在大型的、迅 速變化的環(huán)境中，如Internet 網(wǎng)，人對(duì)情況變化的反應(yīng)速度太慢，來(lái)不及處理問(wèn)題；必須使用自動(dòng)機(jī)制。采用自動(dòng)機(jī) 制還有利于提高可靠性，并對(duì)某些路由可變的小型互連網(wǎng)絡(luò)中的故障采取反應(yīng)措施。為 了驗(yàn)證這一點(diǎn)，我們假設(shè)在圖1.1中增加一個(gè)路由器，使之變?yōu)閳D1.2 所示的結(jié)構(gòu)。 圖1.2 增加了路由器R5后使得網(wǎng)絡(luò)2和3之間多了一條備用路徑當(dāng)原有路由出故 障時(shí)，選路軟件能夠迅速切換到備用路由 對(duì)于擁有多個(gè)物理路徑的互連網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)，管理者通常選擇其中一條作為基本路 徑。如果該基本路徑上的路由器出故障，就必須改動(dòng)路由使得通信流量通過(guò)備用路由器 來(lái)傳輸。人工改變路由的方式耗時(shí)長(zhǎng)而且容易帶來(lái)錯(cuò)誤。因此，即便是小型互連網(wǎng)中， 也應(yīng)使用處動(dòng)機(jī)制來(lái)迅速而可靠地改變路由。 為了自動(dòng)地保存準(zhǔn)確的網(wǎng)絡(luò)可達(dá)信息，內(nèi)部路由器之間要進(jìn)行通信，即路由器與可 到達(dá)的另一個(gè)路由器要交換網(wǎng)絡(luò)可到達(dá)性數(shù)據(jù)或網(wǎng)絡(luò)選路信息。把整個(gè)自治系統(tǒng)的可到 達(dá)信息匯集起來(lái)之后，系統(tǒng)中某個(gè)路由器就使用EGP把它們通告給另一個(gè)自治系統(tǒng)。 內(nèi)部路由器通信與外部路由器通信的不同之處就是：EGP提供了為外部路由器通信廣 泛使用的標(biāo)準(zhǔn)，而內(nèi)部路由器通信卻沒(méi)有一個(gè)單獨(dú)的標(biāo)準(zhǔn)。造成這種情況的原因之一， 就是自治系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和具體技術(shù)的多樣性。另一個(gè)原因是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單與功能強(qiáng)大之間 的折衷，即易于安裝和配置的協(xié)議往往不能提供強(qiáng)大的功能。因此，流行的適用于內(nèi)部 路由器通信的協(xié)議有很多種，但多數(shù)自治系統(tǒng)只選擇其中一個(gè)在內(nèi)部的來(lái)傳播選路信息 。 由于沒(méi)有單獨(dú)的標(biāo)準(zhǔn)，我們使用內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議IGP(Interior Gateway Protocol)作為統(tǒng)稱來(lái)描述所有的用于內(nèi)部路由器之間交換的網(wǎng)絡(luò)可達(dá)信息及選路信息的 算法。例如Butterfly核心路由器構(gòu)成了一個(gè)特定的自治系統(tǒng)，它使用SPREAD作為其內(nèi)部 網(wǎng)關(guān)協(xié)議IGP。有些自治系統(tǒng)使用EGP來(lái)作IGP，不過(guò)這對(duì)那些由具有廣播功能的局域網(wǎng)組 成的小型自治系統(tǒng)沒(méi)有多少意義。 圖1.3是自治系統(tǒng)使用某種IGP在內(nèi)部路由器之間傳播可到達(dá)信息的示意圖。 在這個(gè)圖中，IGP1和IGP2分別表示自治系統(tǒng)1和2所使用的內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議。從圖中可 以得到這個(gè)重要的概念： 圖1.3 兩個(gè)自治系統(tǒng)各自在其內(nèi)部使用不同的IGP，但是其外部路由器使用 EGP與另一個(gè)系統(tǒng)通信的示意圖 一個(gè)單個(gè)的路由器可以同時(shí)使用兩種選路協(xié)議，一個(gè)用于到自治系統(tǒng)之外 的通信，另一個(gè)用于自治系統(tǒng)內(nèi)部的通信。 具體地說(shuō)，運(yùn)行EGP通告可達(dá)性的路由器，通常還需要運(yùn)行一種IGP，以便獲得其自 治系統(tǒng)內(nèi)部的信息。 2 選路信息協(xié)議（RIP） 使用最廣泛的一種IGP是選路信息協(xié)議RIP（Routing Information Protocol），RIP的另一個(gè)名字是routed（路由守護(hù)神），來(lái)自一個(gè)實(shí)現(xiàn)它的程序。這個(gè) 程序最初由加利福尼亞大學(xué)伯克利分校設(shè)計(jì)，用于給他們?cè)诰钟蚓W(wǎng)上的機(jī)器提供一致的 選路和可達(dá)信息。它依靠物理網(wǎng)絡(luò)的廣播功能來(lái)迅速交換選路信息。它并不是被設(shè)計(jì)來(lái) 用于大型廣域網(wǎng)的（盡管現(xiàn)在的確這么用）。 在旋樂(lè)（Xerox）公司的Palo Alto研究中心PARC早期所作的關(guān)于網(wǎng)絡(luò)互連的研究的基礎(chǔ)上，routed實(shí)現(xiàn)了起源于Xero x NS RIP的一個(gè)新協(xié)議，它更為通用化，能夠適應(yīng)多種網(wǎng)絡(luò)。 盡管在其前輩上做了一些小改動(dòng)，RIP作為IGP流行起來(lái)并非技術(shù)上有過(guò)人之處，而 是由于伯克利分校把路由守護(hù)神軟件附加在流行的4BSD UNIX系統(tǒng)上一起分發(fā)，從而使得許多TCP/IP網(wǎng)點(diǎn)根本沒(méi)考慮其技術(shù)上的優(yōu)劣就采用rout ed并開(kāi)始使用RIP。一旦安裝并使用了這個(gè)軟件，它就成為本地選路的基礎(chǔ)，研究人員也 開(kāi)始在大型網(wǎng)絡(luò)上使用它。 關(guān)于RIP的最令人吃驚的事可能就是它在還沒(méi)有正式標(biāo)準(zhǔn)之前就已經(jīng)廣泛流行了。大 多數(shù)的實(shí)現(xiàn)都脫胎于伯克利分校的程序，但是由于編程人員對(duì)未形成文檔的微妙細(xì)節(jié)理 解不同而造成了它們之間互操作性限制。協(xié)議出現(xiàn)新版本后，出現(xiàn)了更多的問(wèn)題。在19 88年6月形成了一個(gè)RFC標(biāo)準(zhǔn)，這才使軟件商解決了互操作性問(wèn)題。 RIP協(xié)議的基礎(chǔ)就是基于本地網(wǎng)的矢量距離選路算法的直接而簡(jiǎn)單的實(shí)現(xiàn)。它把參加 通信的機(jī)器分為主機(jī)的（active）和被動(dòng)的（passive或silent）。主動(dòng)路由器向其他路 由器通告其路由，而被動(dòng)路由器接收通告并在此基礎(chǔ)上更新其路由，它們自己并不通告 路由。只有路由器能以主動(dòng)方式使用RIP，而主機(jī)只能使用被動(dòng)方式。 以主動(dòng)方式運(yùn)行RIP的路由器每隔30秒廣播一次報(bào)文，該報(bào)文包含了路由器當(dāng)前的選 路數(shù)據(jù)庫(kù)中的信息。每個(gè)報(bào)文由序偶構(gòu)成，每個(gè)序偶由一個(gè)IP網(wǎng)絡(luò)地址和一個(gè)代表到達(dá) 該網(wǎng)絡(luò)的距離的整數(shù)構(gòu)成。RIP使用跳數(shù)度量（hop count metric）來(lái)衡量到達(dá)目的站的距離。在RIP度量標(biāo)準(zhǔn)中，路由器到它直接相連的網(wǎng)絡(luò)的跳 數(shù)被定義為1，到通過(guò)另一個(gè)路由器可達(dá)的網(wǎng)絡(luò)的距離為2跳，其余依此類推。因此從給 定源站到目的站的一條路徑的跳數(shù)（number of hops或hop count）對(duì)應(yīng)于數(shù)據(jù)報(bào)沿該路傳輸時(shí)所經(jīng)過(guò)的路由器數(shù)。顯然，使用跳數(shù)作為衡量最短路 徑并不一定會(huì)得到最佳結(jié)果。例如，一條經(jīng)過(guò)三個(gè)以太網(wǎng)的跳數(shù)為3的路徑，可能比經(jīng)過(guò) 兩條低速串行線的跳數(shù)為2的路徑要快得多。為了補(bǔ)償傳輸技術(shù)上的差距，許多RIP軟件 在通告低速網(wǎng)絡(luò)路由時(shí)人為地增加了跳數(shù)。 運(yùn)行RIP的主動(dòng)機(jī)器和被動(dòng)機(jī)器都要監(jiān)聽(tīng)所有的廣播報(bào)文，并根據(jù)前面所說(shuō)的矢量距 離算法來(lái)更新其選路表。例如圖1.2中的互連網(wǎng)絡(luò)中，路由器R1在網(wǎng)絡(luò)2上廣播的選路信 息報(bào)文中包含了序偶（1,1），即它能夠以費(fèi)用值1到達(dá)網(wǎng)絡(luò)1。路由器R2和R5收到這個(gè)廣 播報(bào)文之后，建立一個(gè)通過(guò)R1到達(dá)網(wǎng)絡(luò)1的路由（費(fèi)用為2）。然后，路由器R2和R5在網(wǎng) 絡(luò)3上廣播它們的RIP報(bào)文時(shí)就會(huì)包含序偶（1,2）。最終，所有的路由器和主機(jī)都會(huì)建立 到網(wǎng)絡(luò)1的路由。 RIP規(guī)定了少量的規(guī)則來(lái)改進(jìn)其性能和可靠性。例如，當(dāng)路由器收到另一個(gè)路由器傳 來(lái)的路由時(shí)，它將保留該路由直到收到更好的路由。在我們所舉的例子中，如果路由器 R2和R5都以費(fèi)用2來(lái)廣播到網(wǎng)絡(luò)1的路由，那么R3的R4就會(huì)將路由設(shè)置為經(jīng)過(guò)先廣播的那 個(gè)路由器到達(dá)網(wǎng)絡(luò)1。即： 為了防止路由在兩個(gè)或多個(gè)費(fèi)用相等的路徑之間振蕩不定，RIP規(guī)定在 得到費(fèi)用更小的路由之前保留原有路由不變。 如果第一個(gè)廣播路由的路由器出故障（如崩潰）會(huì)有什么后果？RIP規(guī)定所有收聽(tīng)者 必須對(duì)通過(guò)RIP獲得的路由設(shè)置定時(shí)器。當(dāng)路由器在選路表中安置新路由時(shí)，它也為之設(shè) 定了定時(shí)器。當(dāng)該路由器又收到關(guān)于該路由的另一個(gè)廣播報(bào)文后，定時(shí)器也要重新設(shè)置 。如果經(jīng)過(guò)180秒后還沒(méi)有下一次通告該路由，它就變?yōu)闊o(wú)效路由。 RIP必須處理下層算法的三類錯(cuò)誤。第一，由于算法不能明確地檢測(cè)出選路的回路， RIP要么假定參與者是可信賴的，要么采取一定的預(yù)防措施。第二，RIP必須對(duì)可能的距 離使用一個(gè)較小的最大值來(lái)防止出現(xiàn)不穩(wěn)定的現(xiàn)象（RIP使用的值是16）。因而對(duì)于那些 實(shí)際跳數(shù)值在16左右的互連網(wǎng)絡(luò)，管理者要么把它劃分為若干部分，要么采用其他的協(xié) 議。第三，選路更新報(bào)文在網(wǎng)絡(luò)之間的傳輸速度很慢，RIP所使用的矢量距離算法會(huì)產(chǎn)生 慢收斂（slow convergence）或無(wú)限計(jì)數(shù)（count to infinity）問(wèn)題從而引發(fā)不一致性。選擇一個(gè)小的無(wú)限大值（16），可以限制慢收斂問(wèn) 題，但不能徹底解決客觀存在。 選路表的不一致問(wèn)題并非僅在RIP中出現(xiàn)。它是出現(xiàn)在任何矢量距離協(xié)議中的一個(gè)根 本性的問(wèn)題，在此協(xié)議中，更新報(bào)文僅僅包含由目的網(wǎng)絡(luò)及到達(dá)該網(wǎng)絡(luò)的距離構(gòu)成的序 偶。為了理解這個(gè)問(wèn)題我們考慮圖1.4中路由集合。圖中描述了在圖1.2中到達(dá)網(wǎng)絡(luò)1的路 由。 圖1.4 慢收斂問(wèn)題。(a)中的三個(gè)路由器各有到網(wǎng)絡(luò)1的路由。(b)中，到網(wǎng)絡(luò)1 的路由已經(jīng)消失了，但是R2對(duì)它的路由通告引起了選路的環(huán)路 正如圖1.4（a）所顯示的那樣，R1直接與網(wǎng)絡(luò)1相連，所以在它的選路表中有一條到 該網(wǎng)絡(luò)的距離為1的路由；在周期性的路由廣播中包括了這個(gè)路由。R2從R1處得知了這個(gè) 路由，并在自己的選路表中建立了相應(yīng)的路由產(chǎn)工將之以距離值2廣播出去。最后R3從R 2處得知該路由并以距離值3廣播。 現(xiàn)在假設(shè)R1到網(wǎng)絡(luò)1的連接失效了。那么R1立即更新它的選路表把該路由的距離置為 16（無(wú)窮大）。在下一次廣播時(shí)，R1應(yīng)該通告這一信息。但是，除非協(xié)議包含了額外的 機(jī)制預(yù)防此類情況，可能有其他的路由器在R1廣播之前就廣播了其路由?？赡芗僭O(shè)一個(gè) 特殊的情況，即R2正好在R1與網(wǎng)絡(luò)1連接失效后通告其路由。因此，R1就會(huì)收到R2的報(bào)文 ，并對(duì)此使用通常的矢量距離算法：它注意到R2有到達(dá)網(wǎng)絡(luò)1的費(fèi)用更低的路由，計(jì)算出 現(xiàn)在到達(dá)網(wǎng)絡(luò)1需要3跳（R2通告的到網(wǎng)絡(luò)1費(fèi)用是2跳，再加上到R2的1跳）。然后在選路 表中裝入新的通過(guò)R2到達(dá)網(wǎng)絡(luò)1的路由。圖1.4描述了這個(gè)結(jié)果。這樣的話，R1和R2中的 任一個(gè)收到去網(wǎng)絡(luò)1的數(shù)據(jù)報(bào)之后，就會(huì)把該報(bào)文在兩者之間來(lái)回傳輸直到壽命計(jì)時(shí)器超 時(shí)溢出。 這兩個(gè)路由器隨后廣播的RIP不能迅速解決這個(gè)問(wèn)題。在下一輪交換選路信息的過(guò)程 中，R1通告它的選路表中的各個(gè)項(xiàng)目。而R2得知R1到網(wǎng)絡(luò)1的距離是3之后，計(jì)算出該路 由新長(zhǎng)度4。到第三輪的時(shí)候，R1收到從R2傳來(lái)的路由距離增加的信息，把自己的選路表 中該路由的距離增到5。如此循環(huán)往復(fù)，直至距離值到達(dá)RIP的極限。 1 慢收斂問(wèn)題的解決 對(duì)圖1.4的例子，可以使用分割范圍更新（split horizon update）技術(shù)來(lái)解決慢收斂問(wèn)題。在使用分割范圍技術(shù)時(shí)，路由器記錄下收到各路由的 接口，而當(dāng)這路由器通告路由時(shí)，就不會(huì)把該路由再通過(guò)那個(gè)接口送回去。在該例中， 路由器R2不會(huì)把它到網(wǎng)絡(luò)1的距離為2的路由再通告給R1，因此一旦R1與網(wǎng)絡(luò)1的連接失效 ，它就不會(huì)再通告該路由。經(jīng)過(guò)幾輪選路更新之后，所有的機(jī)器都會(huì)知道網(wǎng)絡(luò)1是不可...
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