第4章 路由技術(shù)

第4章

路由技術(shù)第4章

路由技術(shù)4.1路由的基本概念4.2靜態(tài)路由4.3OSPFv34.4IS-IS4.5BGP2新一代互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與實(shí)踐-路由技術(shù)引言：IP網(wǎng)絡(luò)中的路由機(jī)制與設(shè)備功能概述IP報(bào)文進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)后，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備負(fù)責(zé)將其轉(zhuǎn)發(fā)到目的地路由：報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)中，支持路由功能的設(shè)備根據(jù)其IP報(bào)文的目的IP地址決定如何轉(zhuǎn)發(fā)報(bào)文，最終將報(bào)文從恰當(dāng)?shù)慕涌诎l(fā)送出去。這個(gè)過程被稱為路由。IP路由表（IPRoutingTable）：支持路由功能的設(shè)備有多種，如路由器、三層交換機(jī)、防火墻等，本章將以路由器為例在典型的IP網(wǎng)絡(luò)中，各路由器都會(huì)維護(hù)一張“地圖”用于指導(dǎo)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)路由表內(nèi)容的來源路由器可以自動(dòng)發(fā)現(xiàn)與直連接口關(guān)聯(lián)的路由網(wǎng)絡(luò)管理員也可通過手工配置的方式為路由器的路由表添加路由路由器還可以通過動(dòng)態(tài)路由協(xié)議自動(dòng)發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中的路由。3新一代互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與實(shí)踐-路由技術(shù)4.1路由的基本概念新一代互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與實(shí)踐-路由技術(shù)4IP網(wǎng)絡(luò)最基本的功能：為處于網(wǎng)絡(luò)中不同位置的設(shè)備實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)互通，將IP報(bào)文從源轉(zhuǎn)發(fā)到目的地當(dāng)路由器收到IP報(bào)文時(shí)，在其路由表中執(zhí)行路由查詢，尋找匹配其IP地址的路由條目（路由表項(xiàng)）若找到匹配的路由條目，則按照該條目所指示的出接口及下一跳IP地址轉(zhuǎn)發(fā)該報(bào)文未找到匹配條目，則意味著路由器沒有相關(guān)路由信息可用于指導(dǎo)該報(bào)文的轉(zhuǎn)發(fā)，該報(bào)文將會(huì)被丟棄路由表下圖展示了IPv6路由表的大致形式，包含如下信息：目的網(wǎng)絡(luò)（DestinationNetwork）：此路由對(duì)應(yīng)的目的網(wǎng)絡(luò)/主機(jī)的地址。前綴長(zhǎng)度（PrefixLength）：路由的前綴長(zhǎng)度。下一跳（NextHop）：對(duì)于本路由器而言，到達(dá)該路由指向的目的網(wǎng)絡(luò)的下一跳節(jié)點(diǎn)的IP地址。優(yōu)先級(jí)（Preference）：路由優(yōu)先級(jí)，優(yōu)先級(jí)最高者（數(shù)值最小者）將成為當(dāng)前的最優(yōu)路由。開銷（Cost）：Cost指示了本路由器到達(dá)目的網(wǎng)段的代價(jià)值。協(xié)議（Protocol）：該路由的協(xié)議類型，即路由器是通過什么協(xié)議學(xué)習(xí)到該路由的。接口（Interface）：路由的出接口，指明報(bào)文將從本路由器的哪個(gè)接口轉(zhuǎn)發(fā)出去5新一代互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與實(shí)踐-路由技術(shù)華為設(shè)備上的路由表例子在華為設(shè)備上，使用displayipv6routing-table命令可以查看設(shè)備的IPv6路由表。下圖展示了某臺(tái)設(shè)備的路由表。6新一代互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與實(shí)踐-路由技術(shù)路由信息的來源直連路由（DirectRoute）：到達(dá)本地直連網(wǎng)絡(luò)的路由。直連路由是由設(shè)備自動(dòng)發(fā)現(xiàn)的，當(dāng)設(shè)備的接口獲得了IP地址，并且為UP狀態(tài)時(shí)，設(shè)備會(huì)自動(dòng)發(fā)現(xiàn)到達(dá)其所在網(wǎng)段的路由，靜態(tài)路由（StaticRoute）：網(wǎng)絡(luò)管理員手工為設(shè)備配置的路由。若一個(gè)網(wǎng)段并非直連（遠(yuǎn)端網(wǎng)段），可由網(wǎng)絡(luò)管理員在設(shè)備上通過手工配置的方式為其路由表添加該路由相對(duì)穩(wěn)定，且設(shè)備與其他設(shè)備之間無需交互協(xié)議數(shù)據(jù)靜態(tài)路由無法根據(jù)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渥兓M(jìn)行自動(dòng)調(diào)整動(dòng)態(tài)路由（DynamicRoute）：轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備通過動(dòng)態(tài)路由協(xié)議所學(xué)習(xí)到的路由動(dòng)態(tài)路由是設(shè)備通過路由協(xié)議自動(dòng)發(fā)現(xiàn)的路由信息網(wǎng)絡(luò)管理員可在網(wǎng)絡(luò)設(shè)備上激活特定動(dòng)態(tài)路由協(xié)議，使設(shè)備之間能夠通過該協(xié)議交換路由信息在大型網(wǎng)絡(luò)中，通常需要同時(shí)部署靜態(tài)路由和動(dòng)態(tài)路由協(xié)議7新一代互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與實(shí)踐-路由技術(shù)直連路由直連路由的目的網(wǎng)絡(luò)是路由器自身的某個(gè)接口所在的網(wǎng)絡(luò)直連路由的發(fā)現(xiàn)是路由器自動(dòng)完成的，無需人為干預(yù)8新一代互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與實(shí)踐-路由技術(shù)靜態(tài)路由通過網(wǎng)絡(luò)管理員手動(dòng)配置建立的路由稱為靜態(tài)路由靜態(tài)路由配置方便，對(duì)系統(tǒng)要求低，適用于拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單并且穩(wěn)定的小型網(wǎng)絡(luò)，缺點(diǎn)是不能自動(dòng)適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞淖兓?新一代互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與實(shí)踐-路由技術(shù)動(dòng)態(tài)路由協(xié)議概述通過動(dòng)態(tài)路由協(xié)議發(fā)現(xiàn)的路由稱為動(dòng)態(tài)路由動(dòng)態(tài)路由協(xié)議有各自的路由算法，能夠自動(dòng)適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞淖兓m用于具有一定數(shù)量路由設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)缺點(diǎn)是在管理維護(hù)方面對(duì)管理者的要求較高，對(duì)設(shè)備性能的要求也高于靜態(tài)路由，并占用一定資源10新一代互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與實(shí)踐-路由技術(shù)距離矢量路由協(xié)議距離矢量路由協(xié)議包括RIP（RoutingInformationProtocol）和BGP（BorderGatewayProtocol）BGP也被稱為路徑矢量協(xié)議（Path-VectorProtocol）。距離矢量包含兩個(gè)關(guān)鍵的信息：“距離”和“方向”距離指的是到達(dá)目的網(wǎng)絡(luò)的度量值，而方向指的是到達(dá)該目的網(wǎng)絡(luò)的下一跳設(shè)備。11新一代互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與實(shí)踐-路由技術(shù)鏈路狀態(tài)路由協(xié)議鏈路狀態(tài)路由協(xié)議：OSPF（OpenShortestPathFirst，開放式最短路徑優(yōu)先）IS-IS（IntermediateSystem-to-IntermediateSystem，中間系統(tǒng)到中間系統(tǒng)）鏈路狀態(tài)（LinkState）：鏈路狀態(tài)路由協(xié)議用于描述網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及IP網(wǎng)段等的信息鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫LSDB（Link-StateDatabase），用于保存泛洪傳播的鏈路狀態(tài)信息LSDB可視為對(duì)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及IP網(wǎng)段等的描述若所有路由器擁有對(duì)該網(wǎng)絡(luò)的統(tǒng)一認(rèn)知，各路由器都可基于統(tǒng)一的LSDB運(yùn)用特定的算法進(jìn)行計(jì)算得到的結(jié)果是一棵以自己為根的、無環(huán)的最短路徑樹（可簡(jiǎn)單理解為網(wǎng)絡(luò)中的網(wǎng)段就對(duì)應(yīng)這棵樹的樹葉），并將基于這棵樹得到的路由加載到路由表中12新一代互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與實(shí)踐-路由技術(shù)自治系統(tǒng)AS（AutonomousSystem）自治系統(tǒng)的概念A(yù)S是由一個(gè)單一的機(jī)構(gòu)或組織所管理的一系列IP網(wǎng)絡(luò)及其設(shè)備所構(gòu)成的集合可以將AS理解為一個(gè)獨(dú)立的機(jī)構(gòu)或者企業(yè)所管理的網(wǎng)絡(luò)例如一家ISP的網(wǎng)絡(luò)等另一個(gè)AS的例子：

一家全球性的大型企業(yè)在其網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃上，可將全球各個(gè)區(qū)域劃分為一個(gè)個(gè)的AS，例如中國區(qū)是一個(gè)AS，韓國區(qū)是另一個(gè)AS等13新一代互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與實(shí)踐-路由技術(shù)鏈路狀態(tài)路由協(xié)議的分類IGP（InteriorGatewayProtocol，內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議）IGP協(xié)議在一個(gè)AS內(nèi)部運(yùn)行。常見的IGP協(xié)議包括RIP、OSPF和IS-IS。IGP協(xié)議能夠幫助一個(gè)AS內(nèi)的路由器發(fā)現(xiàn)到達(dá)該AS各個(gè)網(wǎng)段的路由，從而實(shí)現(xiàn)AS內(nèi)部的數(shù)據(jù)互通。EGP（ExteriorGatewayProtocol，外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議）EGP協(xié)議運(yùn)行于不同AS之間。在一個(gè)由多個(gè)AS構(gòu)成的大規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)中，需要EGP協(xié)議來完成AS之間的路由交互。Internet就是一個(gè)包含多個(gè)AS的超大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)，在Internet的骨干節(jié)點(diǎn)上，正是運(yùn)行著EGP協(xié)議，從而實(shí)現(xiàn)AS之間的路由交互。BGP是目前最常用的EGP協(xié)議。14新一代互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與實(shí)踐-路由技術(shù)路由優(yōu)先級(jí)15新一代互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與實(shí)踐-路由技術(shù)路由器可以通過多種不同的來源獲取路由信息。但在某一時(shí)刻，到某一目的地的路由必須能唯一確定為了判斷最優(yōu)路由，各路由協(xié)議（包括直連路由及靜態(tài)路由）都被賦予了一個(gè)優(yōu)先級(jí)當(dāng)存在多個(gè)路由信息源時(shí)，具有較高優(yōu)先級(jí)（優(yōu)先級(jí)值更小）的路由協(xié)議發(fā)現(xiàn)的路由將成為最優(yōu)路由，只有最優(yōu)路由被放入設(shè)備路由表中。路由優(yōu)先級(jí)16新一代互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與實(shí)踐-路由技術(shù)以下是某臺(tái)路由器的路由表中的靜態(tài)路由，從中可以看到路由的協(xié)議類型，以及與之對(duì)應(yīng)的優(yōu)先級(jí)。路由開銷17新一代互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與實(shí)踐-路由技術(shù)路由開銷Cost指示了本路由器到達(dá)目的網(wǎng)段的代價(jià)值，Cost值的大小會(huì)影響到路由的優(yōu)選。直連路由及靜態(tài)路由的缺省Cost為0，其他動(dòng)態(tài)路由協(xié)議都定義了其路由Cost的計(jì)算方法不同路由協(xié)議對(duì)路由Cost的定義和計(jì)算均有所不同距離矢量路由協(xié)議使用跳數(shù)作為Cost鏈路狀態(tài)路由協(xié)議OSPFv3的路由Cost則與路徑中沿途相應(yīng)接口的Cost有關(guān)（如接口的帶寬）默認(rèn)路由18新一代互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與實(shí)踐-路由技術(shù)默認(rèn)路由（DefaultRoute）也被稱為缺省路由。它是一種特殊的路由，是當(dāng)報(bào)文沒有在路由表中找到匹配的具體路由時(shí)才會(huì)使用該路由。如果報(bào)文的目的地址不能與路由表的任何目的地址相匹配，那么該報(bào)文將選取默認(rèn)路由進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。IPv6默認(rèn)路由在路由表中的形式為“::/0”。默認(rèn)路由一般用于網(wǎng)絡(luò)出口等場(chǎng)景，網(wǎng)絡(luò)管理員通過配置默認(rèn)路由，使出口設(shè)備能夠轉(zhuǎn)發(fā)到達(dá)Internet上任意地址的報(bào)文。默認(rèn)路由可通過網(wǎng)絡(luò)管理員在設(shè)備上手工配置，也可通過動(dòng)態(tài)路由協(xié)議自動(dòng)發(fā)現(xiàn)。以下展示了某臺(tái)名為Test1的路由器的IPv6路由表，在其中我們能看到一條默認(rèn)路由，該默認(rèn)路由對(duì)應(yīng)的協(xié)議是“OSPFv3ASE”，表示該路由學(xué)習(xí)自O(shè)SPFv3，并且是一條OSPFv3的AS外部路由。默認(rèn)路由19新一代互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與實(shí)踐-路由技術(shù)4.2靜態(tài)路由新一代互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與實(shí)踐-路由技術(shù)20靜態(tài)路由是網(wǎng)絡(luò)管理員使用手工配置的方式為路由器添加的路由。靜態(tài)路由的主要的參數(shù)有：目的網(wǎng)絡(luò)地址和前綴長(zhǎng)度、出接口、下一跳地址、優(yōu)先級(jí)等。下面是一個(gè)對(duì)路由器配置靜態(tài)路由的例子。浮動(dòng)靜態(tài)路由新一代互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與實(shí)踐-路由技術(shù)21在華為路由設(shè)備上，靜態(tài)路由的優(yōu)先級(jí)缺省為60。在某些場(chǎng)景下，我們可能需要修改靜態(tài)路由的優(yōu)先級(jí)，例如圖所示的場(chǎng)景，某企業(yè)網(wǎng)中出口路由器（名為Huawei）同時(shí)連接ISP1和ISP2的Internet接入鏈路。當(dāng)經(jīng)過下面的配置后路由器Huawei只會(huì)將優(yōu)先級(jí)更高的路由加載到路由表。只有當(dāng)該路由失效時(shí)，下一跳為ISP2路由器的備份路由才會(huì)“浮現(xiàn)出來”，因此該路由也被稱為“浮動(dòng)路由”。4.3OSPFv3新一代互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與實(shí)踐-路由技術(shù)22OSPF（OpenShortestPathFirst）是IETF組織開發(fā)的一個(gè)基于鏈路狀態(tài)的域內(nèi)（即AS內(nèi)部）IGP協(xié)議，被廣泛應(yīng)用于企業(yè)/園區(qū)網(wǎng)絡(luò)中，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的互聯(lián)互通。OSPF是典型的鏈路狀態(tài)路由協(xié)議，路由器之間通過交互鏈路狀態(tài)信息來發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浼熬W(wǎng)段信息，并運(yùn)行特定算法來計(jì)算無環(huán)路由。OSPF概述-基本工作機(jī)制新一代互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與實(shí)踐-路由技術(shù)23發(fā)現(xiàn)鄰居，并建立鄰居關(guān)系路由器運(yùn)行OSPF協(xié)議后，會(huì)在所有激活OSPF的接口發(fā)送及偵聽OSPFHello報(bào)文（如圖4-13所示）。OSPF路由器通過交互OSPFHello報(bào)文來發(fā)現(xiàn)直連鏈路上的其他OSPF路由器，在收到Hello報(bào)文后，路由器將檢查報(bào)文中的各項(xiàng)參數(shù)，如果參數(shù)檢查通過，雙方即可建立OSPF鄰居關(guān)系。OSPF概述-基本工作機(jī)制新一代互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與實(shí)踐-路由技術(shù)24在鄰居之間交互鏈路狀態(tài)信息在建立OSPF鄰居關(guān)系后，OSPF鄰居之間將交互LSA（LinkStatusAdvertisement，鏈路狀態(tài)通告）。每臺(tái)OSPF路由器都會(huì)產(chǎn)生LSA，OSPF定義了多種類型的LSA用于描述不同的信息，包括：描述路由器直連接口的鏈路狀態(tài)和開銷等信息的LSA描述設(shè)備接口的地址前綴信息的LSA描述區(qū)域間路由的LSA描述到AS外部路由的LSA等路由器通過交互這些LSA來了解整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)?、網(wǎng)段及路由信息。OSPF概述-基本工作機(jī)制新一代互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與實(shí)踐-路由技術(shù)25維護(hù)LSDB每臺(tái)路由器將其從網(wǎng)絡(luò)中搜集到的LSA存儲(chǔ)在LSDB（Link-StateDatabase，鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫）中。建立了LSDB，路由器相當(dāng)于掌握了全網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，并知曉了所有網(wǎng)段信息。通過LSDB，路由器可以得到一個(gè)關(guān)于本網(wǎng)絡(luò)的帶權(quán)有向圖，如下圖所示。OSPFRouter-ID新一代互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與實(shí)踐-路由技術(shù)26這里OSPFRouter-ID指的是OSPFv3Router-ID（RouterIdentification，路由器標(biāo)識(shí)），它是設(shè)備在OSPFv3進(jìn)程中所使用的標(biāo)識(shí)符如下圖。Router-ID的長(zhǎng)度為32bit，其格式與IPv4地址相同，例如1.1.1.1。用戶必須確保設(shè)備的Router-ID在一個(gè)OSPFv3域內(nèi)中唯一。OSPFv3的Router-ID必須手工配置，如果沒有配置Router-ID，OSPFv3將無法正常運(yùn)行。為保證OSPFv3運(yùn)行的穩(wěn)定性，在進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃時(shí)，應(yīng)確定Router-ID的劃分并手工配置。OSPFCost新一代互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與實(shí)踐-路由技術(shù)27Cost是OSPF路由的度量值，指的是到達(dá)目的網(wǎng)絡(luò)的代價(jià)。一條OSPF路由的Cost值越小，則該路由越優(yōu)。在圖4-17所示的網(wǎng)絡(luò)中，R1通過OSPF發(fā)現(xiàn)了兩條到達(dá)2001:DB8:5::/64的路由，其中路由1的Cost為3，路由2的Cost為4，因此R1將優(yōu)先使用路由1，并將該路由加載到其路由表中。OSPFCost新一代互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與實(shí)踐-路由技術(shù)28每一個(gè)激活了OSPF的網(wǎng)絡(luò)接口都會(huì)維護(hù)該接口Cost值。缺省時(shí)接口Cost值等于100Mbps/接口帶寬，取計(jì)算結(jié)果的整數(shù)部分，當(dāng)結(jié)果小于1時(shí)，值取1。其中100Mbps為OSPF指定的帶寬參考值，該值是可配置的（缺省的參考值為100Mbps，可在OSPFv3視圖下使用bandwidth-reference配置命令修改）。由于修改參考值將直接影響Cost值的計(jì)算，從而影響網(wǎng)絡(luò)中OSPF路由的優(yōu)選，因此操作時(shí)格外謹(jǐn)慎。如下圖，路由器的3個(gè)不同類型的接口都激活了OSPF，這些接口的默認(rèn)Cost如圖所示。OSPF鄰居表新一代互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與實(shí)踐-路由技術(shù)29OSPF要求在路由器之間傳遞鏈路狀態(tài)通告之前，需先建立OSPF鄰居關(guān)系。Hello報(bào)文用于發(fā)現(xiàn)直連鏈路上的其他OSPF路由器，當(dāng)設(shè)備的接口激活OSPF后，設(shè)備便會(huì)從接口發(fā)送OSPFHello報(bào)文，并在接口上偵聽OSPF報(bào)文，當(dāng)設(shè)備在接口上發(fā)現(xiàn)OSPF鄰居后，鄰居的信息就會(huì)被寫入路由器的OSPF鄰居表，隨后鄰接關(guān)系的建立過程也就開始了。如下圖為R1的鄰居表。LSDB及路由表新一代互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與實(shí)踐-路由技術(shù)30路由器將網(wǎng)絡(luò)中的LSA搜集后保存到自己的LSDB中，因此LSDB是路由器對(duì)網(wǎng)絡(luò)的完整認(rèn)知。OSPF定義了多種類型的LSA，這些LSA都有各自的用途。當(dāng)然，最終的目的都是為了讓路由器知曉網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、網(wǎng)段信息及路由信息并計(jì)算出最短路徑樹，從而發(fā)現(xiàn)去往全網(wǎng)各個(gè)網(wǎng)段的路由。在上面例子中，R1及R2都會(huì)產(chǎn)生LSA，并且在所屬的區(qū)域（Area）中泛洪這些LSA。以R1為例，它會(huì)將自己產(chǎn)生的以及R2產(chǎn)生的LSA保存在其LSDB中；由于R1與R2同屬一個(gè)區(qū)域，因此其LSDB也是一致的，以R1的LSDB為例：LSDB及路由表新一代互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與實(shí)踐-路由技術(shù)31OSPF根據(jù)LSDB中的數(shù)據(jù)運(yùn)行并采用SPF算法計(jì)算出一棵以自身為根的、無環(huán)的最短路徑樹?；谶@棵樹，OSPF能夠發(fā)現(xiàn)到達(dá)網(wǎng)絡(luò)中各個(gè)網(wǎng)段的最短路徑，從而得到路由信息并將其加載到OSPF路由表中。OSPFv3路由表是OSPFv3路由協(xié)議所得到的路由表，該路由表可為設(shè)備的IPv6路由表提供路由。在本例中，R1的OSPFv3路由表如下：OSPF區(qū)域新一代互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與實(shí)踐-路由技術(shù)32一系列連續(xù)的OSPF路由器組成的網(wǎng)絡(luò)被稱為OSPF域（Domain），通常一個(gè)域?qū)?yīng)一個(gè)AS，域內(nèi)的OSPF路由器由一個(gè)管理實(shí)體進(jìn)行管理維護(hù)。為了確保每臺(tái)路由器能夠正確地計(jì)算出路由，OSPF要求域內(nèi)所有的路由器擁有相同的LSDB。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模較小時(shí)，這是沒有問題的。但是當(dāng)網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模變得越來越大時(shí)，網(wǎng)絡(luò)中所泛洪的LSA越來越多，各路由器所維護(hù)的LSDB也變得臃腫?；谠擙嫶驦SDB所進(jìn)行的計(jì)算也勢(shì)必需要耗費(fèi)更多的設(shè)備資源。此外，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞淖兓瘜?huì)引起整個(gè)域內(nèi)所有路由器的重新計(jì)算，從而增加設(shè)備的性能損耗；隨著網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的增大，每臺(tái)路由器需要維護(hù)的路由表也越來越大，也將增加設(shè)備的存貯負(fù)擔(dān)。如圖展示了某大型網(wǎng)絡(luò)的例子，該網(wǎng)絡(luò)中部署了OSPF，由于網(wǎng)絡(luò)規(guī)模較大，而所有路由器都需要保持LSDB同步，設(shè)備的負(fù)擔(dān)較大。OSPF區(qū)域新一代互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與實(shí)踐-路由技術(shù)33OSPF引入了區(qū)域（Area）的概念，以使OSPF能夠支持更大規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)。一個(gè)OSPF網(wǎng)絡(luò)可規(guī)劃一個(gè)區(qū)域，也可以規(guī)劃成多個(gè)區(qū)域。某些LSA的泛洪被限制在單個(gè)區(qū)域內(nèi)部，同一個(gè)區(qū)域內(nèi)的路由器維護(hù)一套相同的LSDB；每個(gè)區(qū)域獨(dú)立地進(jìn)行SPF計(jì)算，區(qū)域內(nèi)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)對(duì)于區(qū)域外部是不可見的，且區(qū)域內(nèi)部拓?fù)渥兓耐ㄖ脖痪窒拊谠搮^(qū)域內(nèi)，從而避免對(duì)區(qū)域外部造成影響。另外在區(qū)域邊界路由器（AreaBorderRouter，ABR）上可通過執(zhí)行路由聚合來減少網(wǎng)絡(luò)中的路由條目數(shù)量。OSPF區(qū)域是從邏輯上將路由器劃分為不同的組，每個(gè)區(qū)域使用區(qū)域ID（AreaID）進(jìn)行標(biāo)識(shí)，區(qū)域ID是一個(gè)32bit的非負(fù)整數(shù)，按點(diǎn)分十進(jìn)制的形式（與IPv4地址的格式一樣）呈現(xiàn)，例如Area0.0.0.1，為了簡(jiǎn)便起見，我們也會(huì)采用十進(jìn)制的形式來表示，例如Area0.0.0.1等同于Area1，Area0.0.0.255等同于Area255，Area0.0.1.0等同于Area256。許多網(wǎng)絡(luò)廠商的設(shè)備同時(shí)支持這兩種區(qū)域ID配置及表示方式。OSPF區(qū)域新一代互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與實(shí)踐-路由技術(shù)34在OSPF中，Area0是骨干區(qū)域。當(dāng)一個(gè)OSPF網(wǎng)絡(luò)存在多個(gè)區(qū)域時(shí)，必須存在且只能存在一個(gè)Area0，其他的非骨干區(qū)域需使用非0的ID。非骨干區(qū)域必須與Area0直接相連，Area0負(fù)責(zé)在區(qū)域之間發(fā)布路由信息。為避免區(qū)域間的路由形成環(huán)路，非骨干區(qū)域之間不允許直接相互發(fā)布區(qū)域間路由。在圖4-21所示的企業(yè)網(wǎng)絡(luò)中，我們將省級(jí)核心路由器及每個(gè)地市的市級(jí)核心路由器都劃分在了骨干區(qū)域Area0中，并且為了方便管理，為每個(gè)地市單獨(dú)規(guī)劃了一個(gè)區(qū)域并分配了相應(yīng)的區(qū)域ID。4.4IS-IS新一代互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與實(shí)踐-路由技術(shù)35基于ISO提出了著名的OSI參考模型OSI協(xié)議棧中，CLNP（ConnectionLessNetworkProtocol）對(duì)應(yīng)于相當(dāng)于TCP/IP協(xié)議棧中的IPIS（IntermediateSystem，中間系統(tǒng)）對(duì)應(yīng)于路由器IS-IS是為CLNP設(shè)計(jì)的動(dòng)態(tài)路由協(xié)議，IETF對(duì)IS-IS進(jìn)行了擴(kuò)展，使得它能夠同時(shí)支持IP路由IS-IS是一種IGP路由協(xié)議，同時(shí)與OSPF一樣，IS-IS也是鏈路狀態(tài)路由協(xié)議工作原理方面與OSPF相似IS-IS路由器之間會(huì)建立鄰居關(guān)系，并交互LSP（Link-StatePacket）LSP中包含鏈路狀態(tài)信息，被保存到LSDB中，并使用SPF算法進(jìn)行算，最終得到路由信息IS-IS協(xié)議本身具有高可擴(kuò)展性當(dāng)新的業(yè)務(wù)需求出現(xiàn)時(shí)，IS-IS支持在協(xié)議主體功能不變的基礎(chǔ)上進(jìn)行靈活擴(kuò)展IS-IS的NET及區(qū)域新一代互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與實(shí)踐-路由技術(shù)36在OSI協(xié)議棧中，NSAP（NetworkServiceAccessPoint）被視為CLNP地址用于在OSI協(xié)議棧中定位資源的地址，類似于TCP/IP中的IP地址與TCP/UDP端口號(hào)的組合NET（NetworkEntityTitle，網(wǎng)絡(luò)實(shí)體名稱）用于在網(wǎng)絡(luò)層標(biāo)識(shí)一臺(tái)設(shè)備NSAP的特殊形式在設(shè)備上部署IS-IS時(shí)，即使是純IP網(wǎng)絡(luò)（不是CLNP網(wǎng)絡(luò)），也必須為IS-IS指定NETIS-IS的NET及區(qū)域新一代互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與實(shí)踐-路由技術(shù)37NET由三部分組成區(qū)域ID（AreaID）：IS-IS支持多區(qū)域，在一個(gè)大型的網(wǎng)絡(luò)中，往往采用多區(qū)域設(shè)計(jì)。區(qū)域ID是區(qū)域標(biāo)識(shí)符，其長(zhǎng)度可變（1～13byte）。同一個(gè)區(qū)的IS-IS路由器需配置相同的ID系統(tǒng)ID（SystemID）：相當(dāng)于OSPF中的Router-ID，6byte，在網(wǎng)絡(luò)部署過程中，必須保唯一性。NSEL：位于NET的最后一個(gè)字節(jié)，其值必須為0x00。IS-IS的層次化結(jié)構(gòu)新一代互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與實(shí)踐-路由技術(shù)38IS-IS的區(qū)域類型Level-1區(qū)域：連續(xù)的、同屬一個(gè)區(qū)域的Level-1（含Level-1-2）路由器構(gòu)成的區(qū)域稱為L(zhǎng)evel-1區(qū)域。Level-2區(qū)域：連續(xù)的、同屬一個(gè)區(qū)域的Level-2（含Level-1-2）路由器構(gòu)成的區(qū)域稱為L(zhǎng)evel-2區(qū)域。IS-IS的層次化結(jié)構(gòu)新一代互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與實(shí)踐-路由技術(shù)39IS-IS的分層結(jié)構(gòu)IS-IS采用兩級(jí)分層結(jié)構(gòu)：骨干網(wǎng)絡(luò)及非骨干網(wǎng)絡(luò)。IS-IS的層次化結(jié)構(gòu)新一代互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與實(shí)踐-路由技術(shù)40IS-IS的鄰居關(guān)系IS-IS則有所不同。IS-IS的鄰居關(guān)系分為兩種：Level-1鄰居關(guān)系和Level-2鄰居關(guān)系。以下設(shè)備之間可以形成Level-1鄰居關(guān)系：（1）處于相同區(qū)域的Level-1路由器之間；（2）處于相同區(qū)域的Level-1路由器與Level-1-2路由器之間；（3）處于相同區(qū)域的Level-1-2路由器之間。以下設(shè)備之間可以形成Level-2鄰居關(guān)系：1) 處于相同區(qū)域的Level-2路由器之間，或處于不同區(qū)域的Level-2路由器之間；2) 處于相同區(qū)域的Level-1-2路由器之間，或處于不同區(qū)域的Level-1-2路由器之間；3) 處于相同或不同區(qū)域的Level-2路由器與Level-1-2路由器之間。IS-IS的路由器分類新一代互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與實(shí)踐-路由技術(shù)41Level-1路由器Level-1路由器位于Level-1區(qū)域內(nèi)部，只維護(hù)Level-1LSDBLevel-1路由器只能夠與位于相同區(qū)域的Level-1路由器或Level-1-2路由器建立Level-1鄰居關(guān)系。缺省時(shí)，Level-1路由器僅知曉到達(dá)本區(qū)域內(nèi)的網(wǎng)段的路由，當(dāng)其收到去往區(qū)域外部的報(bào)文時(shí)，要將其轉(zhuǎn)發(fā)給本區(qū)域中最近的（路徑Cost最小的）Level-1-2路由器。Level-2路由器Level-2路由器維護(hù)Level-2LSDB，并負(fù)責(zé)區(qū)域間的路由。Level-2路由器可以與位于相同或者不同區(qū)域內(nèi)的Level-2路由器或Level-1-2路由器形成Level-2鄰居關(guān)系。IS-IS通過Level-2鄰居關(guān)系連接所有骨干路由器，這些Level-2鄰居關(guān)系必須連續(xù)，不能有中斷。Level-1-2路由器Level-1-2路由器是同時(shí)為L(zhǎng)evel-1及Level-2級(jí)別的路由器。該類路由器將維護(hù)Level-1LSDB和Level-2LSDB，這兩個(gè)LSDB分別用于區(qū)域內(nèi)路由及區(qū)域間路由計(jì)算。Level-1-2路由器能與同屬一個(gè)區(qū)域的Level-1、Level-1-2路由器建立Level-1鄰居關(guān)系，也可與Level-2路由器或Level-1-2路由器建立Level-2的鄰居關(guān)系。4.5BGP新一代互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與實(shí)踐-路由技術(shù)42EGP：運(yùn)行于不同AS之間在多個(gè)AS構(gòu)成的大規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)中，需要EGP協(xié)議來完成AS之間的路由交互BGP是目前最常用的EGP協(xié)議，被廣泛應(yīng)用于ISP的骨干網(wǎng)絡(luò)，以及一些大型企業(yè)網(wǎng)絡(luò)BGP版本早期版本分別是BGP1（RFC1105）、BGP2（RFC1163）和BGP33（RFC1267）1994年開始使用BGP4（RFC1771，后被RFC4271替代）為支持多種網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議，IETF對(duì)BGP4擴(kuò)展形成MP-BGP（RFC4760），能夠?yàn)槎喾N路由協(xié)議提供路由信息，包括IPv6和組播。其中MP-BGP在IPv6網(wǎng)絡(luò)中的協(xié)議擴(kuò)展也被稱為BGP4+。BGP對(duì)等體關(guān)系新一代互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與實(shí)踐-路由技術(shù)43在典型的BGP配置中，首先指定設(shè)備的BGP所在的AS號(hào)，然后為設(shè)備指定BGP對(duì)等體。BGP定義如下兩種對(duì)等體關(guān)系。EBGP如果建立對(duì)等體關(guān)系的兩臺(tái)BGP路由器位于不同的AS，那么它們之間的關(guān)系被稱為EBGP對(duì)等體關(guān)系。IBGP如果建立對(duì)等體關(guān)系的兩臺(tái)BGP路由器位于相同的AS，那么它們之間的關(guān)系被稱為IBGP對(duì)等體關(guān)系EBGP路由與IBGP路由新一代互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與實(shí)踐-路由技術(shù)44R4將會(huì)把到達(dá)本地AS內(nèi)2001:DB8:4::/64網(wǎng)段的路由發(fā)布到BGP，分析一下路由的傳遞過程？將路由發(fā)布到BGP新一代互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與實(shí)踐-路由技術(shù)45在IGP中，以O(shè)SPF為例，設(shè)備的接口激活OSPF后，設(shè)備之間將建立鄰居關(guān)系并交互LSA，然后基于LSDB進(jìn)行路由計(jì)算。也就是說，IGP是能夠自動(dòng)發(fā)現(xiàn)到達(dá)網(wǎng)絡(luò)中各個(gè)網(wǎng)段的路由的，而BGP則不同。BGP本身不會(huì)自動(dòng)發(fā)現(xiàn)路由，需要通過配置將其他路由發(fā)布到BGP中。向BGP發(fā)布路由主要通過兩種方式：Import方式：即路由引入方式，該方式也被稱為路由重分發(fā)。通過Import方式，可將設(shè)備上通過OSPF、IS-IS等協(xié)議學(xué)習(xí)到的路由引入到BGP中，也可以將設(shè)備路由表中的直連路由或靜態(tài)路由引入到BGP中。Import方式適用于一次批量引入相同類型的路由到BGP。例如若將靜態(tài)路由通過Import方式引入BGP，則路由表中的所有靜態(tài)路由均會(huì)被引入。當(dāng)然，管理員可以在執(zhí)行路由引入操作的同時(shí)部署路由策略，來過濾掉那些不想要被引入的路由。Network方式：即逐條將路由表中的路由引入到BGP中，這種方式比Import方式更精確。將路由發(fā)布到BGP新一代互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與實(shí)踐-路由技術(shù)46下圖為某大型企業(yè)的總公司與分公司的網(wǎng)絡(luò)由不同的管理實(shí)體負(fù)責(zé)維護(hù)，該企業(yè)將總公司網(wǎng)絡(luò)與分公司網(wǎng)絡(luò)被規(guī)劃在了不同的AS，并通過BGP實(shí)現(xiàn)AS之間的路由信息交互。例：將路由發(fā)布到BGP新一代互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與實(shí)踐-路由技術(shù)47例：將路由發(fā)布到BGP新一代互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與實(shí)踐-路由技術(shù)48BGP的路徑屬性新一代互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與實(shí)踐-路由技術(shù)49BGP定義了多種路徑屬性，路徑屬性用于描述路由。一條BGP路由也攜帶著多種路徑屬性，路徑屬性將影響B(tài)GP路由的優(yōu)選。在BGP路由表中，到達(dá)同一個(gè)目的地可能存在多條路由，此時(shí)設(shè)備會(huì)按照BGP路由優(yōu)選規(guī)則，選擇其中一條路由作為最優(yōu)路由。設(shè)備只會(huì)將所選擇的最優(yōu)路由加載到其IPv6路由表中用于數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)，并只將該最優(yōu)路由通告給BGP對(duì)等體。BGP的路徑屬性新一代互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與實(shí)踐-路由技術(shù)50BGP的路徑屬性新一代互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與實(shí)踐-路由技術(shù)51BGP的路徑屬性新一代互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與實(shí)踐-路由技術(shù)52BGP的路徑屬性的分類公認(rèn)（Well-known）：所有BGP設(shè)備都可以識(shí)別該類屬性，公認(rèn)屬性進(jìn)一步分為如下兩類。（1）強(qiáng)制（Mandatory）：當(dāng)設(shè)備使用BGP更新報(bào)文通告路由更新時(shí)必須攜帶該類屬性。（2）自由決定（Discretionary）：當(dāng)設(shè)備使用BGP更新報(bào)文通告路由更新時(shí)不要求必須攜帶該類屬性?？蛇x（Optional）：BGP設(shè)備可以識(shí)別，或者不識(shí)別該類屬性，可選屬性進(jìn)一步分為如下兩類。（1）傳遞（Transitive）：如果BGP設(shè)備不識(shí)別該類屬性，也應(yīng)接收包含該類屬性的路由并將其通告給其他對(duì)等體。（2）非可傳遞（Non-transitive）：如果BGP設(shè)備不識(shí)別該類屬性，則忽略包含該類屬性的路由，也不會(huì)將路由通告給其他對(duì)等體。BGP的路徑屬性新一代互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與實(shí)踐-路由技術(shù)53OriginOrigin屬性用于描述BGP路由的來源，是公認(rèn)強(qiáng)制屬性。Origin屬性存在以下三種類型：（1）IGP：如果BGP路由是通過network命令發(fā)布到BGP的，那么該路由的Origin屬性為IGP。（2）EGP：如果BGP路由是通過EGP這個(gè)協(xié)議學(xué)習(xí)到的，那么該路由的Origin屬性為EGP。EGP路由協(xié)議是一個(gè)較為老舊的路由協(xié)議，目前已經(jīng)不再被使用。讀者需要注意，這里的EGP與動(dòng)態(tài)路由協(xié)議分類中的EGP是不同的。（3）Incomplete：如果BGP路由是通過其他方式學(xué)習(xí)到的，例如通過import-route命令引入的，那么該路由的Origin屬性為Incomplete。當(dāng)?shù)竭_(dá)同一個(gè)目的網(wǎng)段存在多條BGP路由時(shí)，在其他條件相同的情況下，Origin屬性為IGP的路由最優(yōu)，其次是EGP，最后是Incomplete。BGP的路徑屬性新一代互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與實(shí)踐-路由技術(shù)54AS_PathAS_Path是每條BGP路由都會(huì)攜帶的屬性，是公認(rèn)強(qiáng)制屬性，它描述了一條BGP路由在傳遞過程中所經(jīng)過的AS的號(hào)碼。AS_Path是一個(gè)可變長(zhǎng)列表，當(dāng)?shù)竭_(dá)同一個(gè)目的網(wǎng)段存在多條BGP路由時(shí)，在其他條件相同的情況下，AS_Path越短的路由越優(yōu)；此外，AS_Path可以用于防止AS之間產(chǎn)生環(huán)路，當(dāng)路由器收到一條BGP路由，且在路由的AS_Path中發(fā)現(xiàn)了本地AS號(hào)時(shí)，將會(huì)忽略該路由，從而避免了AS間的路由環(huán)路。Next_HopNext_Hop是公認(rèn)強(qiáng)制屬性，它描述了到達(dá)目的網(wǎng)段的下一跳地址。BGP路由所攜帶的Next_Hop屬性值將在路由器計(jì)算路由時(shí)用于確認(rèn)到達(dá)該路由的目的網(wǎng)段的實(shí)際下一跳IP地址和出接口。Local_PreferenceLocal_Preference是公認(rèn)自由決定屬性，只能在一個(gè)AS內(nèi)傳播，即該屬性只能伴隨路由被通告給IBGP對(duì)等體。Local_Preference也稱為本地優(yōu)先級(jí)。當(dāng)一個(gè)AS存在多個(gè)離開本AS的出口時(shí)，Local_Preference屬性可用于判斷流量離開本AS時(shí)哪個(gè)出口更佳。當(dāng)?shù)竭_(dá)同一個(gè)目的網(wǎng)段存在多條BGP路由時(shí)，在其他條件相同的情況下，Local_Preference越大則路由越優(yōu)。BGP的路徑屬性新一代互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與實(shí)踐-路由技術(shù)55MEDMED（Multi-ExitDiscriminator）是可選非傳遞屬性，用于判斷流量進(jìn)入AS時(shí)的最佳路由。MED屬性僅在AS內(nèi)部或者相鄰兩個(gè)AS之間傳遞，收到此屬性的AS一方不會(huì)再將其通告給任何其他第三方AS。當(dāng)?shù)竭_(dá)同一個(gè)目的網(wǎng)段存在多條BGP路由時(shí)，在其他條件相同的情況下，MED越小則路由越優(yōu)。CommunityCommunity是可選傳遞屬性，可用于對(duì)路由進(jìn)行標(biāo)記，便于路由策略的部署。在典型的場(chǎng)景中，我們可以將一批具有相同特征的BGP路由設(shè)置相同的Community屬性值。例如某個(gè)企業(yè)將其網(wǎng)絡(luò)中的辦公業(yè)務(wù)相關(guān)的路由設(shè)置Community屬性值123:1，將研發(fā)業(yè)務(wù)相關(guān)的路由設(shè)置Community屬性值123:2。這樣，當(dāng)需要針對(duì)辦公業(yè)務(wù)相關(guān)的路由修改路徑屬性時(shí)（例如調(diào)整路由的MED），僅需通過過濾器匹配Community屬性值為123:1的路由即可，而無需關(guān)注這些路由的網(wǎng)絡(luò)前綴信息。BGP的路由優(yōu)選規(guī)則新一代互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與實(shí)踐-路由技術(shù)56當(dāng)BGP收到到達(dá)同一目的地的多條路由時(shí)，會(huì)根據(jù)如下選路規(guī)則選擇出最優(yōu)路由。1、優(yōu)選Preferred_Value屬性值最大的路由。該屬性為華為設(shè)備的特有屬性，僅在設(shè)備本地有效。2、優(yōu)選Local_Preference屬性值最大的路由。3、本地始發(fā)的BGP路由優(yōu)于從其他對(duì)等體學(xué)習(xí)到的路由。其中本地始發(fā)的路由類型按優(yōu)先級(jí)從高到低的排列是：通過aggregate命令生成的匯總路由、通過summaryautomatic命令生成的匯總路由、通過network命令發(fā)布的路由以及通過import-route命令發(fā)布的路由。4、優(yōu)選AIGP（AccumulatedInteriorGatewayProtocol）屬性值最小的路由。此外，有AIGP的路由優(yōu)于沒有AIGP的路由。5、優(yōu)選AS_Path長(zhǎng)度最短的路由。6、優(yōu)選Origin屬性最優(yōu)的路由。Origin屬性值按優(yōu)先級(jí)從高到低的排列是：IGP、EGP及Incomplete。BGP的路由優(yōu)選規(guī)則新一代互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與實(shí)踐-路由技術(shù)577、優(yōu)選MED屬性值最小的路由。8、優(yōu)選從EBGP對(duì)等體學(xué)來的路由（EBGP路由優(yōu)先級(jí)高于IBGP路由）。9、優(yōu)選到Next_Hop的IGP度量值最小的路由。10、優(yōu)選Cluster_List最短的路由。11、優(yōu)選Router-ID數(shù)值最小的設(shè)備所通告的路由。12、優(yōu)選具有最小對(duì)等體地址的對(duì)等體所通告的路由。BGP進(jìn)行路由優(yōu)選時(shí)，從第一條規(guī)則開始執(zhí)行，如果根據(jù)第一條規(guī)則無法作出最優(yōu)路由的判斷，例如路由的Preferred_Value屬性值相同，則繼續(xù)執(zhí)行