CCNA学习 路由

路由：是指导IP报文转发的路径。

1. 路由表：

   1. 路由器中维护的路由条目的集合

   2. 路由器根据路由表做路径选择

2. 路由表：
   1. 直连网段：

      1. 配置IP地址，端口UP状态，形成直连路由

      2. 非直连网段
   2. 路由表储存在RAM中，包含以下信息：

      1. 直连网络 – 一个设备连接到另一个路由器接口时会出现

      2. 远程网络连接 – 这个网络并非直接连接到某一台路由器

      3. 网络的详细信息 – 包括源信息, 网络地址和子网掩码, 下一条路由的IP地址
   3. 建立路由表的三种途径:

      1. 直连路由 –直接连到路由器上的网络

      2. 静态路由 –管理员手工构建路由表

      3. 动态路由 –路由器之间动态学习到的路由表

   4. 命令： show ip router 用于查看路由表；

   5. 直连路由出现在路由表的条件：

      1. 接口应该 up up

      2. ip地址通过接口分配

   6. 配置静态路由：

      1. ip route network-address subnet-mast 【ip-address | exit-interface】

      2. network-address  要加入路由表的远程网络的目的网络地址；

      3. subnt-mast  子网掩码

      4. ip-address一般指下一跳路由器的ip地址

      5. exit-interface  将数据包转发到网络是的数据接口

   7. 路由表中的静态路由：

      1. 包含: 网络地址和子网掩码以及路由下一跳IP地址或出接口

      2. 在路由表中用S标出

      3. 在静态或动态路由被使用之前，路由表中必须包含与远程网络相关的直连路由

   8. 静态路由的汇总：

      1. 汇总路由减小路由表

      2. 路由汇总就是将多条路由化为一条

   9. 默认静态路由：

      1. 这个路由将匹配所有的包

      2. 像汇总路由一样能帮助你减少路由条目

   10. 配置一条默认静态路由：

       1. 和静态路由相似，但IP地址和子网掩码全部是零

       2. Router(config)#ip route 0.0.0.0 0.0.0.0 [exit-interface | ip-address 】

       3. 使用默认静态路由，必须使用ip classless命令：

          1. ip classless

          2. no ip classless

       4. 故障排查-路由不可到达：

          1. 命令：

             1. -Ping– 测试连通性

             2. Traceroute– 追踪两段中的每一跳

             3. Show IP route– 用于显示路由表

             4. Show ip interface brief– 接口消息摘要

             5. Show cdp neighbors detail– 用于搜集邻居信息

3. 动态路由协议：

   1. 向路由表中添加远程网络

   2. 探索网络

   3. 更新和维护路由表

   4. 自主网络探索：通过共享路由表信息路由器能探索到新的网络

4. 距离矢量意义：

   1. 使用距离矢量路由协议的路由器并不了解到达目的网络的整条路径。该路由器只知道：
          - 自身与目的网络之间的距离
          - 应该往哪个方向或使用哪个接口转发数据包

   2. 距离矢量协议适用于以下情形：

      1. 网络结构简单、扁平，不需要特殊的分层设计。
         管理员没有足够的知识来配置链路状态协议和排查故障.
         特定类型的网络拓扑结构，如集中星形 (Hub-and-Spoke) 网络。
         无需关注网络最差情况下的收敛时间。

      2. 链路状态:

         1. 链路状态路由协议向全网扩散链路状态信息
            链路状态路由协议当网络结构发生变化立即发送更新信息
            链路状态路由协议只发送需要更新的信息

      3. 链路状态协议适用于以下情形：

         1. 网络进行了分层设计，大型网络通常如此。
            管理员对于网络中采用的链路状态路由协议非常熟悉。
            网络对收敛速度的要求极高。

      4. 有类与无类路由协议

         1. 有类路由协议在路由信息更新过程中不发送子网掩码信息.
            eg:RIPv1、IGRP

         2. 在无类路由协议的路由信息更新中，同时包括网络地址和子网掩码
            eg：RIPv2、OSPF、IS-IS、BGP

   3. 度量值：

      1. 度量是指路由协议用来分配到达远程网络的路由开销的值

      2. IP 路由协议中使用的度量如下：

         1. 带宽      ---EIGRP
            开销      ---OSPF&IS-IS
            延迟      --- EIGRP
            跳数      ----RIP
            负载      ---- EIGRP
            可靠性  --- EIGRP

      3. 度量的用途：

         1. 用于确定到达目的的最佳路径

      4. 管理距离（AD）的用途：

         1. 这个数值用于指定路由协议的优先级

   4. 

5. 管理性距离比较：
   1. 直连网络：默认管理距离是 0
   2. 静态路由：默认管理距离是 1

6. 距离矢量-网络发现：

   1. 路由器初始启动
      -最初的网络发现
      直连网络写入路由表

   2. 路由信息交换

7. 收敛：

   1. 路由器收敛完成
            - 当所有路由表包含相同网络信息

   2. 路由器继续交换路由信息
            - 当无新信息时收敛结束
             - 网络在达到收敛前无法完全正常工作

8. 距离矢量-路由环路：

   1. 路由环路：路由环路是指数据包在一系列路由器之间不断传输却始终无法到达其预期目的网络的一种现象。

      路由环路会造成的影响:

      1. 环路内的路由器占用链路带宽来反复收发流量
         路由器的 CPU 因不断循环数据包而不堪重负
         影响到网络收敛
         路由更新可能会丢失或无法得到及时处理

   2. 目前有多种机制可以消除路由环路。这些机制包括：
      定义最大度量以防止计数至无穷大
      抑制计时器
      水平分割
      路由毒化或毒性反转
      触发更新

   3. 解决方法1：设置最大值：

      1. 距离矢量路由协议指定一个度量值来限定无穷大
         一旦路由器计数达到该“无穷大”值，该路由就会被标记为不可达。

   4. 解决方法2：水平分割规则：

      1. 防止由于距离矢量路由协议收敛缓慢而导致路由环路的另一种方法是水平分割
         水平分割规则规定:
               - 路由器不能使用接收更新的同一接口来通告同一网络。

   5. 解决方法3：带毒性反转或路由毒化的水平分割：

      1. 路由毒化用于在发往其它路由器的路由更新中将路由标记为不可达。

      2. 带毒性反转的水平分割: （加速收敛）
               - 带毒性反转的“水平分割”规则规定，从特定接口向外发送更新时，将通过该接口获知的所有网络标示为不可达。

   6. 解决方法4：抑制计时器：

      1. 等待网络中其它路由器收敛,在该时间内不学习任何与该网络相关的路由信息
         (RIP缺省180秒),在倒记时期间间继续向其它路由器发送毒化信息

   7. 解决方法5：触发更新：

      1. 在接口上需要开启触发更新：ip rip triggered

9. OSPF  (开放式最短路径优先)：

   1. 链路状态路由协议：又称为最短路径优先协议,它建基于 Edsger Dijkstra 的 SPF(最短路径优先)算法。

   2. OSPF 简介：

      1. OSPF（Open Shortest Path First，开放最短路径优先）是一种链
            路状态路由协议，无路由循环（全局拓扑），属于IGP。RFC 2328，
            “开放”意味着非私有的，对公众开放的。
         管理性距离：110
         OSPF采用SPF算法计算达到目的地的最短路径：
               - 什么叫链路(LINK)？=路由器接口
               - 什么叫状态(State)？=描述接口和邻居路由器之间的关系

   3. SPF算法：

      1. 每个路由器都把自己当做根，并且给予累积成本(Cost值)来计算到达
            目的地的最短路径。
         Cost = 参考带宽(108) / 接口带宽(b/s)

   4. OSPF分层次网络设计：

      1. 减少了路由选择表条目
          将区域内的拓扑变化影响限制在本地区域

   5. OSPF的三张表

      1. 邻居表（neighbor table）：
            -  OSPF用邻居机制来发现和维持路由的存在，邻居表存储了双向通信的邻居关系OSPF路由器列表的信息。

      2. 拓扑表（topology table）：
            - OSPF用LSA（link state Advertisement 链路状态通告）来描述网络拓扑信息，然后OSPF路由器用拓扑数据库来存储网络的这些LSA。

      3. OSPF路由表（routing table）：
            - 对链路状态数据库进行SPF（Dijkstra）计算，而得出的OSPF路由表。

   6. OSPF的基本运行步骤：

      1. 步骤1、建立邻接关系
         步骤2、必要的时候进行DR的选举
         步骤3、发现路由
         步骤4、选择合适的路由器
         步骤5、维护路由信息

      2. 步骤1、建立邻接关系 - Hello包：

         1. Hello包用来发现 OSPF 邻居并建立相邻关系，通过组播地址:224.0.0.5发
                送给ALL SPF Routers
            通告两台路由器建立相邻关系所必需统一的参数
            在以太网和帧中继网络等多路访问网络中选举指定路由器 (DR) 和备用指定
                路由器 (BDR)

      3. 步骤2、必要的时候进行DR的选举：

         1. 为减小多路访问网络中的 OSPF 流量，OSPF 会选举一个指定路由器 (DR)    和一个备用指定路由器 (BDR)。
            选举规则：最高接口优先级被选作DR，如果相等，具有最高的路由器ID的路由器被选举成DR，并且DR不具有强制性。
            指定路由器 (DR)：DR 负责使用该变化信息更新其它所有 OSPF 路由器（称为 DROther）
            备用指定路由器 (BDR)：BDR 会监控 DR 的状态，并在当前 DR 发生故障时接替其角色

      4. 路由器ID的选举：

         1. Router ID:
                     用于标识OSPF路由器的ID，全网唯一性；可手动配置，也可动态选举（有Loopback接口时，选择最高的Loopback IP地址；否则，选择最高活跃物理接口的IP地址）。

      5. 步骤3、发现路由：

         1. 在这个步骤中，路由器与路由器之间首先利用Hello包的路由器ID信息确认主从关系，然后主从路由器相互交换链路状态信息，交换完成后建立完全邻接关系，同时邻接路由器拥有自己独立的、完整的链路状态数据库。
             在多路访问网络(Multi-Access)内，DR与BDR相互交换链路状态信息，并同时与本子网内的其他路由器交换链路状态信息，在点对点和点对多点的网络中，相邻路由器之间互换链路状态信息

      6. 步骤4、选择合适的路由器：

         1. 当一台路由器拥有完整独立的链路状态数据库后，OSPF路由器依据链路状态数据库的内容，独立的运行SPF算法计算出到每一个目的网络的最优路径，并将这条路径添加到路由表中。
            OSPF利用开销cost计算到目的地的路径，cost最小即为最优路径。

      7. 步骤5、维护路由信息：

         1. 路由器A用224.0.0.6通知DR路由器
             如果有BDR，同时也会发送给BDR路由器

         2. DR利用组播地址224.0.0.5通知其它路由器

         3. 连接其他网路的路由器将LSU扩散到该网络，如果是多路访问网络，LSU将传递给该网络的DR路由器

         4. 路由器收到包含变化后的LSA的LSU后，更新自己的链路状态数据库，过一段时间(SPF延迟)，对更新的链路状态数据库执行SPF算法，必要时更新路由表。

         5. 广播型多路访问网络：

            1. 需要进行DR的选举
                其他OSPF路由器只与DR和BDR形成邻接关系

         6. 点到点链路：

            1. 点对点不进行DR的选举
                OSPF自动检测这种接口类型

         7. 配置多区域ospf：

            1. Router-B(config)#router ospf 100
               Router-B(config-router)#network 10.1.1.2 0.0.0.0  area 0
               Router-B(config-router)#network 10.2.2.2 0.0.0.0  area 1

         8. 查看OSPF邻居表
            Router# show ip ospf neighbor
            显示路由表的信息
            Router# show ip route
            清除 IP路由表的信息
            Router# clear ip route
            在控制台显示 OSPF的工作状态
            Router# debug ip ospf

      8. 查看OSPF相关信息：

         1. 查看OSPF邻居表
            Router# show ip ospf neighbor
            显示路由表的信息
            Router# show ip route
            清除 IP路由表的信息
            Router# clear ip route *
            在控制台显示 OSPF的工作状态
            Router# debug ip ospf