【原】一文讀懂IP路由原理，網(wǎng)絡(luò)工程師必修課,！

攻城獅成長(zhǎng)日志 2023-10-13 發(fā)布于廣東

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IP路由概述

當(dāng)路由器收到一個(gè)IP報(bào)文時(shí),，路由器根據(jù)該IP報(bào)文的目的地址匹配路由條目（或路由表項(xiàng)）。

若有匹配的路由條目,，則依據(jù)該條目中的出接口或下一跳等信息進(jìn)行報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā),；
若無(wú)匹配的路由條目，則路由器沒(méi)有相關(guān)路由信息用于指導(dǎo)報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā),，此時(shí)會(huì)丟棄該報(bào)文,。

RIB與FIB

具有路由功能的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備都維護(hù)兩種重要的數(shù)據(jù)表：一是「路由表RIB」（Routing Information Base，路由信息庫(kù)）,；二是「轉(zhuǎn)發(fā)表FIB」,。

路由表

每個(gè)路由器都有路由表，而路由表又分為本地核心路由表和協(xié)議路由表,。

協(xié)議路由表

協(xié)議路由表中存放著該協(xié)議發(fā)現(xiàn)的路由信息,。以O(shè)SPF路由表為例，如下：

本地核心路由表

每臺(tái)路由器中都保存著一張?jiān)O(shè)備的本地核心路由表,。路由器對(duì)各個(gè)協(xié)議的路由表中相同的表項(xiàng)進(jìn)行優(yōu)選,，得到本地核心路由表，并把本地核心路由下發(fā)到FIB,，指導(dǎo)轉(zhuǎn)發(fā),。

?
本地核心路由表中的最優(yōu)路由，是依據(jù)各種路由協(xié)議的優(yōu)先級(jí)和度量值來(lái)選取的,。
?

「IP路由查找的最長(zhǎng)匹配原則」

路由器查找FIB表時(shí),，將報(bào)文的目的IP地址和FIB表中各表項(xiàng)的掩碼進(jìn)行按位“邏輯與”，得到的地址符合FIB表中的網(wǎng)絡(luò)地址則匹配,。最終選擇一個(gè)掩碼最長(zhǎng)的FIB表項(xiàng)轉(zhuǎn)發(fā)報(bào)文,。如下FIB表,，如果一個(gè)數(shù)據(jù)包的目的IP地址是10.3.3.3，路由器將會(huì)把這個(gè)數(shù)據(jù)包從哪個(gè)接口轉(zhuǎn)發(fā)出去呢,？從上述的FIB表中,，目的IP地址是10.3.3.3的數(shù)據(jù)包會(huì)匹配到第一條路由信息，下一條是10.0.1.1,，從GE0/0/0的接口轉(zhuǎn)發(fā)出去

動(dòng)態(tài)路由協(xié)議

動(dòng)態(tài)路由協(xié)議根據(jù)作用范圍不同,，可分為：

「內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議IGP（Interior Gateway Protocol）：」在一個(gè)自治系統(tǒng)內(nèi)部運(yùn)行。常見(jiàn)的IGP協(xié)議包括OSPF和IS-IS,。
「外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議EGP（Exterior Gateway Protocol）：」運(yùn)行于不同自治系統(tǒng)之間,。BGP是目前最常用的EGP協(xié)議。

「路由迭代」

路由必須有直連的下一跳才能夠指導(dǎo)轉(zhuǎn)發(fā),，靜態(tài)路由或BGP路由的下一跳可能不是直連的鄰居,，因此需要計(jì)算出一個(gè)直連的下一跳，這個(gè)過(guò)程就叫做路由迭代,。在本例中,，我們?yōu)镽1增加一條到達(dá)10.0.23.3的路由，使到達(dá)192.168.21.0/24的路由能夠完成迭代,。

ip route-static 192.168.21.0 24 10.0.23.3

這時(shí),，10.0.23.3不是R1的直連的，而且R1不知道如何去往10.0.23.3的路徑,。所以,，當(dāng)我們配置完上述命令，查看靜態(tài)路由表,，如下：

從上述的路由表中可以看到,，Interface為Unkown的，說(shuō)明數(shù)據(jù)包還不知道重路由器R1的那個(gè)接口轉(zhuǎn)發(fā)出去,，所以,，我們要繼續(xù)告訴路由去往10.0.23.3的路是怎么走的

[R1]ip route-static  10.0.23.0 24 10.0.12.2

上述命令就是告訴R1路由器去往10.0.23.3的路徑是怎么走的，10.0.12.2剛好是R1的直連路由,，所以，數(shù)據(jù)包就知道從G0/0/0轉(zhuǎn)發(fā)出去的,。這時(shí),，再查看路由表，發(fā)現(xiàn)去往192.168.21.0的也是從G0/0/0轉(zhuǎn)發(fā)出去的,，這時(shí)就完成路由器的迭代

數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)流程

PC1把數(shù)據(jù)包從物理網(wǎng)卡轉(zhuǎn)發(fā)網(wǎng)關(guān)設(shè)備R1,，R1對(duì)PC1的數(shù)據(jù)包進(jìn)行解封裝，發(fā)現(xiàn)它的目的地址是192.168.21.1,，于是就會(huì)查找路由表,，匹配到去往192.168.21.1的下一跳是10.0.12.2,，從GE0/0/0轉(zhuǎn)發(fā)出去。

路由引入

基本概念

路由引入指的是將路由信息從一種路由協(xié)議發(fā)布到另一種路由協(xié)議的操作,。

通過(guò)路由引入,，可以實(shí)現(xiàn)路由信息在不同路由協(xié)議間傳遞。
執(zhí)行路由引入時(shí),，還可以部署路由控制,，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)業(yè)務(wù)流量的靈活把控。

例如下圖,，兩個(gè)路由協(xié)議之間路由信息彼此隔離若要實(shí)現(xiàn)路由互通,，可以通過(guò)以下方法：

重新規(guī)劃及整改全網(wǎng)路由協(xié)議，該方案部署復(fù)雜,。
在OSPF和IS-IS路由域的邊界設(shè)備上進(jìn)行操作,，使得路由信息在兩個(gè)動(dòng)態(tài)路由協(xié)議之間傳遞。該方案不需要改變?cè)型負(fù)浼軜?gòu),，部署較為簡(jiǎn)單,，但可能有「環(huán)路風(fēng)險(xiǎn)」。

路由引入的方向性

路由引入是具有方向性的,，將路由信息從路由協(xié)議A引入到路由協(xié)議B（A-to-B）,，則路由協(xié)議B可獲知A中的路由信息，但是此時(shí),，A還并不知曉B路由協(xié)議中的路由信息,，除非配置B-to-A的路由引入路由引入時(shí)需要注意以下幾點(diǎn)：

「路由優(yōu)先級(jí)」
「路由回灌」
「路由度量值」

優(yōu)先級(jí)

R1將直連路由10.1.1.0/24引入到OSPF中。
R3通過(guò)OSPF學(xué)習(xí)到10.1.1.0/24網(wǎng)段路由（OSPF外部路由,，「路由優(yōu)先級(jí)為150」）,。
R2在IS-IS進(jìn)程中引入OSPF路由。
R3也會(huì)通過(guò)IS-IS學(xué)習(xí)到10.1.1.0/24網(wǎng)段路由（路由優(yōu)先級(jí)為15）,。
對(duì)R3而言,，IS-IS路由優(yōu)于OSPF外部路由，因此優(yōu)選來(lái)自R4的IS-IS路由,。
后續(xù)R3訪問(wèn)10.1.1.0/24網(wǎng)段的路徑為：R3->R4->R2->R1,，這是次優(yōu)路徑。

度量值

在IS-IS中引入OSPF路由
在OSPF中引入IS-IS路由

不同的路由協(xié)議對(duì)路由度量值的定義不同,，那么在路由協(xié)議之間進(jìn)行路由引入時(shí),，被引入的路由的度量值該如何定義？定義成多少,？

將其它協(xié)議引入到OSPF,，默認(rèn)開(kāi)銷(xiāo)為1，Type2，「路由優(yōu)先級(jí)為150」（可以通過(guò)default cost修改初始度量值）
將其它協(xié)議引入到ISIS,，默認(rèn)開(kāi)銷(xiāo)為0,，Level-2，「路由優(yōu)先級(jí)為15」（可以通過(guò)default cost修改初始度量值）
將其它協(xié)議引入到BGP,，默認(rèn)開(kāi)銷(xiāo)為IGP的度量值,，「路由優(yōu)先級(jí)為255」（可以通過(guò)default med修改初始度量值）

路由引入場(chǎng)景

路由引入主要涉及以下幾種場(chǎng)景：

動(dòng)態(tài)路由協(xié)議之間的路由引入
引入直連路由到動(dòng)態(tài)路由協(xié)議
引入靜態(tài)路由到動(dòng)態(tài)路由協(xié)議

案例演示

「引入直連路由到OSPF」

可以通過(guò)使用import-route direct命令，將路由表中所有直連路由引入到動(dòng)態(tài)路由協(xié)議,。引入后的路由會(huì)作為OSPF外部路由,，在整個(gè)OSPF網(wǎng)絡(luò)內(nèi)通告。

「引入靜態(tài)路由到OSPF」

可以通過(guò)使用import-route static命令,，將路由表中所有靜態(tài)路由引入到動(dòng)態(tài)路由協(xié)議,。可以通過(guò)路由策略,，匹配哪些靜態(tài)路由需要引入,。引入后的路由會(huì)作為OSPF外部路由，在整個(gè)OSPF網(wǎng)絡(luò)內(nèi)通告,。