09.《路由基础知识解析和实践》

09.路由基础

核心概念

路由（route）：指导报文转发的路径信息；（在路由表中以IP地址网段方式存在）

路由表（routing-table）：用于存放路由信息，查看命令“display ip routing-table”

路由器（router）：具备路由功能的三层设备，查路由表转发数据

路由关键组成部分

目的网络：标识目的网段

掩码：与目的地址共同标识一个网段

出接口：数据包被路由后离开本路由器的接口

下一跳：路由器转发到达目的网段的数据包所使用的下一跳地址

三层转发原理介绍(通信流程)

1. PC 发送 ARP 广播请求，解析 R1 的 G0/0/0 接口 MAC；R1 单播回复 Reply。
2. PC1 封装单播数据转发至 R1。
3. R1 收到目的 MAC 为自身的数据，解封装后查询 IP 头部，目的 IP 为 20.1.1.1；通过路由表匹配 20.1.1.0/24 的直连路由转发数据。
4. R1 解析 PC2 的 MAC 地址，重新封装 EII 头部，将数据发送至 PC2。

参考示图：

路由类型及配置

直连路由（direct）

特点：当路由设备的接口配置 IP 地址后，会自动生成对应网段的直连路由；优先级默认为 0，且不可修改。

实验示例

实验拓扑

配置实例(R1)

interface GigabitEthernet0/0/0ip address 10.1.1.254  255.255.255.0
#
interface GigabitEthernet0/0/1ip address20.1.1.254 255.255.255.0

查看路由表

字段说明

• Destination/Mask：目的网段 / 掩码（路由网段）
• Proto：协议类型
• Pre：路由优先级
• Cost：路由开销（度量值）
• Flags：标志
• NextHop：下一跳 IP 地址
• Interface：出接口

静态路由（Static）

• 特点：需管理员手动配置，需指定目的网段、掩码、下一跳（或出接口）；优先级默认为 60，可修改。

• 配置格式：ip route-static 目的网段 掩码 下一跳地址

实验示例

实验拓扑

配置实例（常规操作省略）

[R1]ip route-static 30.1.1.0 24 12.1.1.2
#
[R2]ip route-static 10.1.1.0 24 12.1.1.1
#
[R2]ip route-static 20.1.1.0 24 12.1.1.1

查看路由表

测试：此时PC可以相互访问

缺省路由/默认路由

• 特殊的静态路由，目的网段和掩码固定为 0.0.0.0/0。
• 配置格式：ip route-static 0.0.0.0 0 下一跳地址（匹配任意目的网段）。

动态路由

通过动态路由协议学习路由，常见协议包括 RIP、OSPF、ISIS、BGP、EIGRP 等。

RIP（routing information protocol—路由信息协议）

• 性质：动态的距离矢量（DV）路由协议，设备间直接传递路由。
• 封装：基于 UDP 协议，IP 头部 protocol 字段为 17，端口号 520。
• 路由优先级：100。
• 开销（cost/metric）：基于跳数计算（默认 0，每经过一台 RIP 设备跳数加 1，最多 15 跳，16 跳不可达）。
• 报文更新方式：
  • RIPv1（默认）：广播更新，目的 IP 为 255.255.255.255。
  • RIPv2：组播更新，目的 IP 为 224.0.0.9。
• 报文类型：
  • request（请求）：请求路由信息。
  • response（响应）：针对请求进行确认回复。
• 防环机制：
  • 水平分割：从某接口接收的 RIP 路由，不再从该接口发送（默认开启）。
  • 毒性逆转：从某接口接收的 RIP 路由，仍从该接口发送但标记为 16 跳不可达（cost=16，默认关闭）。

实验示例

实验拓扑

配置策略

第一步：配置IP地址-----略

第二步：配置RIPv1（通过动态路由协议学习设备非直连路由）

R1

rip 1
network 10.0.0.0       //主类宣告设备本地接口IP地址（例如172.16.1.1/24，宣告为172.16.0.0） network network 20.0.0.0
network 12.0.0.0

R2

rip 1
network 12.0.0.0 
network 23.0.0.0 
network 30.0.0.0

R3

rip 1
network 23.0.0.0 
network 40.0.0.0 

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测试：此时所有PC相互访问

在RIPv1基础上，修改为version 2：

R1,R2,R3

rip 1
version 2

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• RIPv1 与 RIPv2 对比：
  1. RIPv2 报文中新增 route tag、netmask、nexthop 三个字段。
  2. RIPv2 支持认证，RIPv1 不支持。
  3. RIPv2 支持路由重分布，RIPv1 不支持。

OSPF（open shortest path first - 开放式最短路径优先)

• 性质：动态的链路状态（LS）路由协议，设备间传递 LSA（链路状态通告）携带路由信息；相互称为邻接关系。
• 封装：基于 IP 头部，无 TCP/UDP 头部，协议号 89。
• 路由优先级：10（AS 内部路由，使用 network 命令）、150（AS 外部路由，使用 import-route 命令）。
• 开销（cost）：参考带宽（100M）/ 接口带宽；百兆及以上默认开销为 1，串口链路默认 48；一条路由的总开销为入方向接口开销之和。
• 报文更新方式：触发式组播更新，目的组播地址为 224.0.0.5（所有 OSPF 设备）或 224.0.0.6（DR、BDR）。
• Router-id：唯一标识 OSPF 设备（32bit 点分十进制），不可冲突；选举规则：①手动指定优先；②loopback 接口 IP 地址大的优先；③物理接口 IP 地址大的优先。
• 区域概念：area 0 为骨干区域，其他为非骨干区域；同一区域设备拥有相同 LSDB（链路状态数据库）；多区域部署时非骨干区域必须与骨干区域相连，单区域推荐用 area 0。
• 报文类型：
  • Hello：发现、建立、维系邻居关系。
  • DD（数据库描述）：携带 LSA 头部，选举主从，确定序列号，对比 LSDB。
  • LSR（链路状态请求）：请求缺少的 LSA。
  • LSU（链路状态更新）：针对请求回复LSA。
  • LSAck（链路状态确认）：针对更新进行确认回复。

实验示例

实验拓扑

第一步：配置IP地址---略
R1：
interface LoopBack0  //创建loopback接口，编号为0 ip address 1.1.1.1 255.255.255.255ip address 1.1.1.1 255.255.255.255
第二步：配置OSPF
R1：
ospf 1area 0.0.0.0network 1.1.1.1 0.0.0.0network 12.1.1.1 0.0.0.0    //精确宣告接口IPR2：
ospf 1 router-id 2.2.2.2       //创建ospf进程并且指定router-id area 0.0.0.0area 0.0.0.0network 2.2.2.2 0.0.0.0network 12.1.1.2 0.0.0.0 network 23.1.1.2 0.0.0.0
R3：
ospf 1 router-id 3.3.3.3 area 0.0.0.0network 3.3.3.3 0.0.0.0network 23.1.1.0 0.0.0.255   //通配符宣告（网段宣告） ，但是一定不能写成23.1.1.0 0.0.0.0 

查看邻居

查看LSDB

查看路由表

测试

look接口相互可达（带更新源地址测试）

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