2 路由选择协议

2.1 路由基础

1、网络互连

网络互连有多种方式，使用最多的是交换机互连和路由器互连。

（1）交换机互连网络

交换机工作在OSI参考模型的第二层，即数据链路层。完成数据帧的转发，主要目的是在连接的网络间提供透明的通信。

交换机的转发依据数据帧中的源MAC地址和目的MAC地址来判断一个帧是否应转发和转发到哪个端口。

由于交换机是对数据帧进行转发的，因此只能连接相同或相似的网络（数据帧的结构相同或相似）。对于不同类型的网络（数据帧结构不同），就不能使用交换机来互连。

交换机扩大了网络的规模，提高了网络的性能，给网络应用带来了方便。但交换机互连也带来了一些问题，例如广播风暴。

（2）路由器互连网络

路由器工作在OSI参考模型的第三层，即网络层。

路由器利用IP地址来区别不同的网络，实现网络的互连与隔离，保持各个网络的独立性。

路由器不转发广播消息。

由于是在网络层的互连，因而路由器可以连接不同类型的网络。只要网路层运行的是IP协议，通过路由器就可互连起来。

路由器根据IP地址来转发数据，IP地址的结构分为：网络号和主机号。

同一个网络中主机的IP地址，其网络号必须是相同的。有相同网络号的主机之间可以直接通信，不同网络号的IP地址不能直接通信，即使它们连接在一起，也不能通信。

路由器有多个端口，用于连接多个IP子网。不同的端口连接不同的IP子网，路由器多个端口的网络号必须不同。

2、路由协议

路由协议（Routing Protocol），就是建立和维护路由表，保证路由表的准确性的应用层协议。如RIP、OSPF等。

被路由协议（Routed Protocol），就是根据路由协议构建的路由表通过互连网转发用户数据的网络层协议。例如：IP协议。

根据路由器学习路由信息，生成并维护路由表的方式，路由可以分为：直连路由、静态路由、动态路由。

2.2 直连路由

直连路由（Connect routing）：是由数据链路层协议发现的，是指到路由器的接口地址所在网段的路径。

只要该接口处于激活状态（active），路由器就会把直连接口所在网段的路由信息填写到路由表中去。

在路由表中，用字母“C”来表示直连路由。

C 202.103.10.0/24 is directly connected，Serial 1/1

2.3 静态路由

静态路由（Static Route）是由网络管理员手工配置在路由表里的路由。

添加静态路由的命令格式：

Router(config)#ip route 目的网络ID 子网掩码下一跳IP地址或本路由器的外出接口[AD] [permanent]

其中Permanent（永久），是一个关键参数，不管发生什么情况，该静态路由都不会从路由表中消失。

说明：对于静态路由，是用下一跳路由器的IP地址，还是本路由器的外出端口，是有区别的。

（1）AD值不同。如果是下一跳路由器的IP地址，AD=1；如果是本路由器的外出端口，AD=0。

（2）本路由器的外出端口只能用在点到点的链路上，例如：PPP协议封装的数据链路。不能用在NBMA和多路访问（例如以太网）。

Router(config)#no ip route //取消所有“ip route”命令配置的静态路由

2.4 默认路由

默认路由（Default Route）就是在没有找到任何匹配路由项的情况下，才使用的路由。

在存根网络（只有一条连接到其邻居网络的网络）上可以使用默认路由。

在路由表中，默认路由的目的网络地址和子网掩码是0.0.0.0 0.0.0.0。

2.5 动态路由协议

动态路由（Dynamic Route）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。根据网络结构或流量的变化，动态路由协议会自动调整路由信息以实现路由。

动态路由协议根据所在的AS不同，又分为IGP（Interior Gateway Protocol）和EGP（Exterior Gateway Protocols）。

自治系统AS是指在同一管理机构的控制下，使用相同的路由策略的一组路由器的集合。

IGP在一个自治系统内运行。EGP连接不同的自治系统。

常见的动态路由协议有：RIP、OSPF、IS-IS、IGRP、EIGRP、

BGP

1、管理距离

管理距离AD（administrative distance），主要用于不同路由协议之间的可信度。

管理距离越小路由越可靠，管理距离的取值范围为0-255的整数值，0是最可信的，255是最不可信的。

如果一台路由器收到同一个网络的两个路由更新信息，将把管理距离小的路由放入路由表中。

2、路由选路原则

子网掩码最长匹配

管理距离最小优先

度量值最小优先

3、距离矢量和链路状态路由协议

IGP路由协议可以分为两类：距离矢量（Distance vector）路由协议，链路状态（Link state）路由协议。

（1）距离矢量路由协议

距离矢量路由选择算法定期地将路由表的拷贝从一个路由器发送到另一个路由器。这些在路由器间的定期更新交流了网络的路由信息和变化，基于距离矢量的路由选择算法也称为贝尔曼-福特（Bellman-Ford）算法。

RIP和IGRP都是距离矢量路由协议，他们都定期地发送整个路由表到直接相邻的路由器。

距离矢量路由协议环路的解决办法：

最大跳数计数

水平分割。限制路由器不能按接收信息的方向去发送信息。

路由中毒。通过将故障网络的跳数设置为最大跳数+1来暗示网络的不可达。

触发更新。当拓扑结构有变化，立即发送路由更新，无需等待更新计时器到期，减少出现路由环路的可能性。

抑制定时器。避免计数到无穷大的问题。

（2）链路状态路由协议

链路状态路由协议也称为最短路径优先协议，使用的算法是最短路径优先（Shortest path first，SPF），有时也称为dijkstras算法。

链路状态路由协议一般要维护3个表：

邻居表：用来跟踪直接连接的邻居路由器。

拓扑表：保存整个网络的拓扑信息数据库。

路由表：用来维护路由选择信息。

4、常见的路由协议

RIP，OSPF，IS-IS，IGRP，EIGRP，BGP