搜索
项目三、路由器动态路由配置教学目标：使用动态路由协议能适应网络拓扑结果的变化、维护工作量小。没有动态路由协议就没有互联网的今天，可见动态路由协议在路由器配置和使用中的重要性。本项目就是根据实际需要正确配置动态路由协议RIP、IGRP和OSPF相关参数，具体来将包括以下几方面知识：（1）动态路由的工作原理；（2）可变长子网掩码和子网划分；（3）无类别域间路由（CIDR）和进行路由汇总；（4）什么是距离矢量路由协议；（5）什么是链路状态路由协议；（6）什么是内部网关协议；（7）什么是外部网关协议；（8）路由信息协议（RIP）特性及其配置方法；（10）IGRP路由协议特性及其配置方法；（11）OSPF路由协议特性及其配置方法；为了学习上述知识，下面通过三个来自工程实际的动态路由配置的工作任务来学习以上知识。任务5：动态路由协议RIP的配置5.1工作任务你受聘于一家网络公司做网络工程师，恰好公司有一个客户提出网络建设，该客户新近兼并了一个学校，两个学校都建有自己的校园网。客户要求两校区的校园网通过路由器相连，现要在路由器上做动态路由协议RIP配置，实现两校区校园网内部主机的相互通信。5.2相关知识作为网络工程师，需要了解本工作任务所涉及的以下几方面知识：能够理解动态路由的工作原理；能够使用可变长子网掩码和进行子网划分；能够使用无类别域间路由（CIDR）和进行路由汇总；能够使用RIP路由协议连接两个网络。5.2.1动态路由协议工作原理1.为什么需要动态路由A图5.1路由配置实例BCD如图5.1所示的网络根据它是静态配置还是动态配置适应拓扑结构的变化的结果是不同的。A图5.1路由配置实例BCD2.动态路由选择工作原理动态路由的成功依赖于路由器的两个基本功能：维护路由表。以路由更新的形式将信息及时地发布给其它路由器。动态路由依靠一个路由选择协议和其他路由器共享信息。一个路由选择协议定义了一系列规则，当路由器和邻居路由器通信时就使用这些规则。举例来说，一个路由选择协议描绘了：如何发送更新信息。更新信息里包含哪些内容。什么时侯发送这些信息。如何定位更新这些信息的接收者。RIP、IGRP、EIGRP和OSPF都能够进行动态路由的操作。如果没有这些动态路由协议，因特网是无法实现的。5.2.2动态路由协议基础1.自治域系统互联网中有数以千万计的路由器在为数据的转发忙碌着，路由器之间的路由信息的传播将花费很长时间。如图5.2所示，在某一边缘上的路由器所连接的网络发生了图5.2互联网模型故障，变得不可用时，这个变化的路由信息需要很长时间才能传播到对岸，当最远端的路由器知道该信息时也许故障早已排除，网络又恢复了正常。在这个过程中，当网络不可用时，远端的路由器认为其依然可用，而当网络可用时，远端的路由器认为其不可用。此时路由器并没有反映出网络的真实情况，路由器也不能正确地路由数据。为了解决管理上的问题，网络又被分割成一个个便于管理的区域，如图5.3所示。图5.2互联网模型图5.3自治系统AS200AS1002.路由协议的分类（1）按学习路由和维护路由表的方法分类，路由选择协议可分为以下3种距离矢量（distance-vector）路由协议距离矢量路由协议确定网络中任一条链路的方向（矢量）和距离。属于距离矢量路由协议有RIPv1、RIPv2、IGRP等路由协议。链路状态（link-state）路由协议链路状态（也称最短路径优先）路由协议重建整个互联网的精确拓扑结构（或者至少是路由器所在部分的拓扑结构）。属于链路状态路由协议有OSPF、IS-IS等路由协议。混合型（hybrid）路由协议混合型路由协议结合了距离矢量路由协议和链路状态路由协议的特点。属于混合型路由协议有EIGRP路由协议，它是Cisco公司自己开发的路由协议。（2）按是否能够学习到子网分类按是否能够学习到子网分类可以把路由协议分为有类（Classful）的路由协议和无类（Classless）的路由协议两种。有类的路由协议有类的路由协议包括RIPv1、IGRP等。这一类的路由协议不支持可变长度的子网掩码，不能从邻居那里学到子网，所有关于子网的路由在被学到时都会自动变成子网的主类网（按照标准的IP地址分类）。无类的路由协议这一类的路由协议支持可变长度的子网掩码，能够从邻居那里学到子网，所有关于子网的路由在被学到时都不用被变成子网的主类网，而以子网的形式直接进入路由表。3.邻居关系邻居关系对于运行动态路由协议的路由器来说，是至关重要的。如图5.4所示。在使用比较复杂的动态路由协议（如OSPF或EIGRP）的网络里，一台路由器A，必须先同自己的邻居（Neighbor）路由器B建立起邻居关系（peersadjacency）。这样，它的邻居路由器B才会把自己知道的路由或拓扑链路的信息告诉路由器A。A图5.4路由器邻居关系192.168.1.0网段192.168.3.0网段192.168.2.0网段HelloHello形成邻居关系我知道192.168.1.0网段我知道192.168.3.0网段B路由器之间想要建立和维持邻居关系，互相之间也需要周期性地保持联络，这就是路由器之间为什么会周期性地发送一些hello包的原因。这些包是路由器之间在互相联络，以维持邻居关系。链路状态路由协议和混合型的路由协议使用Hello包维持邻居关系。A图5.4路由器邻居关系192.168.1.0网段192.168.3.0网段192.168.2.0网段HelloHello形成邻居关系我知道192.168.1.0网段我知道192.168.3.0网段B4.网络路径的度量在网络里面，为了保证网络的畅通，通常会连接很多的冗余链路。所谓度量值（度量值value），就是路由器根据自己的路由算法计算出来的一条路径的优先级。当有多条路径到达同一个目的地时，度量值最小的路径是最佳的路径，应该进入路由表。路由器中最常用的度量值包括：带宽（bandwidth）：链路的数据承载能力。延迟（delay）：把数据包从源端送到目的端所需的时间。负载（load）：在网络资源（如路由器或链路）上的活动数量。可靠性（reliability）：通常指的是每条网络链路上的差错率。跳数（hopcount）：数据包到达目的端所必须通过的路由器个数。滴答数（ticks）：用IBMPC的时钟标记（大约55毫秒或1/8秒）计数的数据链路延迟。开销（cost）：一个任意的值，通常基于带宽、花费的钱数或其它一些由网络管理员指定的度量方法。5.收敛时间路由选择算法对动态路由选择来说是基础。只要因为网络升级、重新配置或故障而改变，网络信息库就必须随之改变。信息需要以精确的、一致的观点反映新的拓扑结构。这个精确的、一致的观点就称为收敛（convergence）。当一个互联网中的所有路由器都运行着相同的信息时，就称为该网络已收敛。快速收敛是网络希望具有的特征，因为它可以尽量避免路由器利用过时的信息作出错误的或无效的路由判断。5.2.3路由协议管理距离可以同时使用多种路由选择协议以及静态路由。如果多个路由选择源提供了相同的路由选择信息，将根据管理距离来确定每个路由选择源的可信度。管理距离让CiscoIOS软件能够区别对待不同的路由选择信息源；IOS选择管理距离最小的路由选择信息源提供的路由。表5-1默认的管理距离值路由源默认管理距离直连路由0静态路由1EIGRIP总结路由5如图5.5所示，路由器A从路由器C那里获悉了一条到网络E的RIP路由，同时又从路由器B那里获悉了一条到网络E的IGRP路由。由于IGRP的管理距离更小，因此路由器A选择IGRP路由。内部ERGRP90IGRP100OSPF110IS-IS115RIP120外部ERGRP170未知2555.2.4有类路由和无类路由随着网络的增长，子网的数量和网络地址的需求量也成比例地增长。没有IP寻址技术中的无类别域间路由（CIDR）、路由汇总等技术，路由表的大小会激增，并引起诸多问题。例如，如果路由表已经很大，那么每次拓扑变化都需要更多的CPU资源来处理和确认；除此之外，在一个很大的路由表中，CPU分类并查找目的地址需要更长的延迟时间。使用无类别域间路由和路由汇总可以在一定程度上解决这些问题。A图5.5管理距离EIGRP管理距离＝100RIP管理距离＝120我需要将分组发送到网络E，通过路由器B和C都可以到达那里哪条路有更佳呢？BCD为有效地使用无类别域间路由和路由汇总来控制路由表的大小，网络管理员使用先进的IP寻址技术，比如可变长子网掩码（VLSM）。A图5.5管理距离EIGRP管理距离＝100RIP管理距离＝120我需要将分组发送到网络E，通过路由器B和C都可以到达那里哪条路有更佳呢？BCD1.可变长子网掩码（VLSM）在网络中，可变长子网掩码（VLSM）用来支持多层次的子网IP地址，但只有使用了支持可变长子网掩码（VLSM）的路由协议，如OSPF、EIGRP、RIPv2时，才能应用这种策略。在一个大的网络中，VLSM是关键的技术。在一个可扩展的网络中，VLSM用来有效地规划IP地址。如果把网络分成多个不同大小的子网，可以使用可变长子网掩码，每个子网可以使用不同长度的子网掩码。例如，如果按部门划分网络，一些网络的掩码可以为255.255.255.0（多数部门），其他的可为255.255.252.0（较大的部门）。在使用有类别路由协议时，因为不能跨主网络交流掩码，所以必须连续寻址且要求同一个主网络只能用一个网络掩码。对于大小不同的子网，只能按最大子网的要求设置子网掩码，造成了浪费。尤其是网络连接路由器时，两个串口只需要两个IP地址，分配的地址却和最大的子网一样。使用可变长子网掩码VLSM（VariableLengthSubnetMasking）允许对同一主网络使用不同的网络掩码，或者说VLSM可以改变同一主网络的子网掩码的长度。在使用无类别路由协议（ClasslessRoutingProtocol）如OSPF、RIPv2、EIGRP协议时，就可以使用VLSM。使用可变长子网掩码可以让位于不同端口的同一网络编号采用不同的子网掩码，能节省大量的地址空间，允许非连续寻址则使网络的规划更灵活。（1）前缀长度前缀长度是子网掩码的简单记法，是层次上网络中的关键技术。前缀长度是子网掩码中“1”的个数。在子网掩码中。一系列连续的1决定了IP地址中有多少位用来表示网络号，一系列连续的0则代表了主机号的位数。增加网络部分的位数时，主机部分的位数会相应减少。在默认掩码增加位数后，就创建了一系列的子网，每个子网可以用二进制形式表示。可以通过公式2n来计算创建的子网个数，其中，n是默认掩码增加的位数。CiscoIOS12.0之前的版本中，必须进行配置来允许子网0。CiscoIOS12.0及之后的版本中，子网0默认启用。全1的子网在所有版本中都是允许的。IP地址中，除了网络部分和子网部分外的其余位是主机部分。主机地址由这些剩余位表示，而且在同一个网络中，不同主机的主机号不同。可以通过公式2m－2来计算子网中的主机数，其中，m是主机部分的位数。主机部分中，全0代表子网号，全1是该子网的广播地址。根据IP网络号和网络掩码，有以下特点：当主机位为全0时，该地址就是地址范围的开始；当主机位为全1时，该地址就是地址范围的结束。（2）VLSM的优点VLSM允许路由表中存在一个已知子网的多个子网掩码，VLSM有以下优点：①IP地址的使用更加有效不使用VLSM，企业必须申请一个A、B或C类的子网。比如，考虑将网络172.16.0.0/16使用前缀长度24来划分子网，再将其中一个子网172.16.15.0/24用／27的掩码进一步划分，这些子网的范围可以从172.16.15.0/27到172.16.15.224/27，这些小子网中的172.16.15.100/27又用掩码／30进行划分，这样子网中只能存在两台主机，一般用于广域网连接。②应用路由汇总时，有更好的性能VLSM在地址规划时允许许多层次，因此可以提供更好的路由汇总。③与其他路由