「Network」- 拓扑分发:直连路由、静态路由、动态路由

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路由器根据路由表转发数据包,路由表项可通过手动配置动态路由协议生成。

1)直连路由(Direct),设备自动生成指向本地直连网络的路由。静态路由,比动态路由使用更少的带宽,并且不占用CPU资源来计算和分析路由更新。当网络结构比较简单时,只需配置静态路由就可以使网络正常工作。但是,当网络发生故障或者拓扑发生变化后,静态路由不会自动更新,必须手动重新配置。

2)静态路由(Static),网络管理员手工配置的路由

3)动态路由(Dynamic),路由器运行动态路由协议学习到的路由。动态路由,相比较于静态路由,具有更强的可扩展性,具备更强的应变能力。

直连路由,Direct Routing

由设备自动生成,并指向本地直连网络。

在华为网络设备中,当配置接口地址后,将被创建直连路由。

静态路由,Static Routing

静态路由是指由管理员手动配置和维护的路由条目。

Q:指向下一跳 IP 的静态路由在路由表中,
A:管理距离为 1,度量值为 0

Q:当外发接口不可用时,路由表中的静态路由条目有何变化?
A:该路由从路由表中删除

优点/缺点

1)静态路由配置简单,被广泛应用于网络中。
2)另外,静态路由还可以实现负载均衡和路由备份。
3)轻量,适合小规模网络、节约宽带
4)安全,不会暴露网络拓扑

因此,学习并掌握好静态路由的应用与配置是非常必要的。

但是,静态路由也存在很多缺点:
1)当网络发生变化时,需要手动维护,成本高;
2)在故障时,需要及时处理,否则会引发问题;

应用场景

缺省路由:在企业网络中,我们需要手动配置默认网关(缺省路由,0.0.0.0/0),以访问外部网路;
负载分担:到达同一目的网路,由两条路由;
路由备份:到达同一目的网路,由两条路由,但是 Preference 不同;
汇总路由

配置使用

华为静态路由配置:Huawei/VRP/Routing

动态路由,Dynamic Routing

问题:静态路由需要网络管理人员手工配置,因此当网络发生变化时,静态路由需要手动调整,这制约静态路由在大规模网络中的应用。

解决:动态学习路由,根据某种规则(路由协议)建立路由转发表的协议,并能够根据网络变化作出相应调整的协议。简单说,当设备运行动态路由协议后,设备会以组播的方式向外发送自己的路由表数据,以让其他设备能学习到这些路由。

动态路由协议因其灵活性高、可靠性好、易于扩展等特点被广泛应用于现网。在动态路由协议中,OSFP 是应用场景最广泛的协议。

流程概述

1)发送:向其他路由传递路由信息;
2)接收:接收其他路由器的的路由信息;
3)建表:根据收到的路由信息,计算到目的网络的最优路径,并生成路由表;
4)动态:对网络拓扑的变化及时反应,生成新的路由选择表;同时向其他路由器宣告拓扑变化;

协议分类

对于动态路由协议,根据工作范围
1)IGP(Interior Gateway Protocol,内部网关协议):工作在 AS 内部;
—- RIP(已淘汰)、OSPF、IS-IS、EIGRP(思科私有协议,后成为标准);
2)EGP(Exterior Gateway Protocol,外部网关协议):工作在 AS 之间;
—- EGP(早已淘汰)、BGP;

IGP 需要发现、计算、传递等等动作;EGP 的主要任务是传递,并不包含发现功能。

对于动态路由协议,根据工作原理
1)距离矢量路由协议,DVRP,Distance Vector Routing Protocols
—- RIP、BGP(增强的距离矢量协议)
2)链路状态路由协议,LSRP,Link-State Routing Protocols
—- OSPF、IS-IS

DVRP,距离矢量路由协议

距离,表示“远近”;矢量,表示“方向”;

解释:
1)运行距离矢量路由协议的路由器,周期性地泛洪自己的路由表
2)通过路由的交互,而从相邻路由器学习到路由,并载入到自身路由表;
3)然后,再通告给其他相邻路由器。

缺点:
1)路由器并不清楚网络的拓扑,仅知晓去往某个目的网络的方向、开销;
2)周期通告,导致报文较多,占用资源较多;
2)或许会产生路由环路环路;

过程:
1)路由器每经过特定时间周期,向邻居发送自己的路由表;路由器从 邻居 那里获得非直连网络的路由信息;
2)依照“传闻”进行路由选择,即路由信息都是来自于上有的路由通告信息。
3)最终,在每个设备上都会具有一张完整的路由表(但不一致)

LSRP,链路状态路由协议

不管是 OSPF 还是 ISIS 协议,他们都是链路状态路由协议,采用的流程也是类似的。大致如下:

LSA Flooding

链路状态路由协议,通告链路状态,而非路由表。运行链路状态路由协议的路由器:
1)它们之间会先建立一个协议的邻居关系,
2)然后彼此之间开始交换 LSA(链路状态通告)信息。

LSA,用于描述链路状态信息,而是路由器接口的状态信息(并非路由表信息)。例如,接口的开销、连接的对象 等等。所以该类型协议描述的是拓扑信息。

LSDB Maintainning

1)路由器将接收到的 LSA 放入自己的 LSDB(Link State DataBase,链路状态数据库)。
2)路由器通过对LSDB中所存储的LSA进行解析,进而了解全网拓扑。

LSDB 通常会存储多种不同类型的 LSA,每类 LSA 所描述的信息不同。

SPF Calculating

1)每台路由器基于LSDB,使用 SPF(Shortest Path First,最短路径优先)算法进行计算。
2)每台路由器都计算出一棵以自己为根的、无环的、拥有最短路径的“树”。
3)有了这棵“树”,路由器就已经知道了到达所有网段的优选路径。

RIB Genernating

1)路由器将计算出来的优选路径,加载进自己的路由表(Routing Table,RIB)。
从这里我们就能看出 DVRP 与 LSRP 的本质区别:
1)LSRP 是通过相关信息计算得到从自身出发(树根)的最佳路由;
2)而 DVRP 则是直接通告路由信息,并通过各种控制手段来弥补问题;

参考文献

Routing – Wikipedia