九、IP路由基础及静态路由基础

以太网交换机工作在数据链路层,用于在网络内进行数据转发。而企业网络的拓扑结构一般会比较复杂,不同的部门,或者总部和分支可能处在不同的网络中,此时就需要使用路由器来连接不同的网络,实现网络之间的数据转发。

IP路由基础

自治系统

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自治系统(AS):由同一个管理机构管理、使用统一路由策略的路由器的集合。(单一实体管辖的网络,如一个企业网,一个互联网服务提供商,一个达性组织机构等。在BGP中涉及较多)

LAN(local area network)和广播域

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路由器用来分隔不同的广播域。路由器下不同的接口属于不同的网段。

路由选路

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路由器负责为数据包选择一条最优路径,并进行转发。如图中,假设RTA要发送数据到RTD,此时会有两条路径进行选择。此时就需要通过路由表进行选路了。选路原则后面的博客会慢慢介绍。在进行路由选路时,记住以下两步骤:

  1. 为数据包选择一条最优路径
  2. 进行转发

IP路由表

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路由表中包含了路由器可以到达的目的网络。目的网络在路由表中不存在的数据包会被丢弃。
上图所示各个参数

  1. destination:目的网段
  2. mask:掩码长度
  3. proto:协议类型
  4. pre:路由优先级
  5. cost:路径花销(越小越优先)
  6. nexthop:下一跳地址
  7. interface:出接口
    路由表的建立主要通过直连、静态和动态路由协议(OSPF、RIP)建立。可以通过display ip-routing table查看路由表。

路由优先级

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不同的路由协议拥有不同的优先级
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最长匹配原则

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路由表中如果有多个匹配目的网络的路由条目,则路由器会选择掩码最长的条目。

路由器转发数据包

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路由器需要知道下一跳和出接口才能将数据转发出去。。此时提一下通信的含义:通信是双向的,有去有回的才叫做通信。

路由器选择最优路由的顺序

  1. 路由优先级
  2. cost以及最长匹配原则

路由表中Pre的单词为:preference。百度翻译中含义为偏爱,我们只需要记住数值越小越优先即可。

静态路由基础

静态路由是指由管理员手动配置和维护的路由。
静态路由配置简单,被广泛应用于网络中。另外,静态路由还可以实现负载均衡和路由备份。因此,学习并掌握好静态路由的应用与配置是非常必要的。
在一个网络中,我们无法保证某条线路不会出现意外情况,所以当某条线路出现问题的时候,我们需要该网络依旧畅通,不影响使用。所以要采用备份机制。负载均衡是,例如上面路由基础中有一张图是RTA到RTD有两条路可以选择,但是因为我们需要到达的是同一个目的地。所以如果能让两条线路都利用起来,相当于增加了我们的带宽,不会造成浪费。一般而言,负载均衡和备份会同时使用。
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如图所示,既可以做备份,也可以做负载均衡。

静态路由应用场景

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静态路由是指由管理员手动配置和维护的路由。一般而言,访问外网时配置的就是静态路由(缺省路由)。
缺省路由的含义是:代表除了路由器上知道的所有网络。
因为在我们的internet网中,存在数不清的网络,我们不可能将每个网段都写入我们的路由器中,所以使用缺省路由来代替。

静态路由配置

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路由器各个接口IP地址如图中所示,其中R1和R2相连网段为192.168.1.0/24,R2与R3之间相连网段为192.168.2.0/24。注意观察,R2两个接口的配置不是属于同一网段的,与前面提到的相呼应。
配置相同网段时:
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显示的是有冲突的。
在没配置静态路由时,网段之内是可以通信的,但是网段与网段之间是不可以通信的。
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配置命令:

ip route-static 目的网段 掩码 下一跳

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前面提过。通信是一个双向的过程,所以,在R3上也需要配置到达R1的路由。
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此时再ping一下试试:
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此时可以看到是成功的,通过tracert查看它经过的路径:
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可以看到它经过的路径,同时tracert的工作原理在前面的博客有写。
查看一下路由表:display ip routing-table
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在串行接口上,可以通过指定下一跳地址或出接口来配置静态路由。但是现在不太使用串行口了,所以就不演示了。串行口为ensp中这个图标
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有兴趣的话可以自己配置一下,配置命令是一样的,只需要把下一跳换成出接口就好了。

负载分担

静态路由支持到达同一目的地的等价负载分担。
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交换机里面是没有配置的,此时把它当作集线器来用即可。
配置命令:同时需要在R5上配置。
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查看路由表:
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此时可以看到去R5的两条路由是等价的,此时便实现了等价负载分担。
【注】L0为环回口
环回口定义:是路由器上的一个逻辑、虚拟接口。此处用来代表路由去R4、R5。你可以理解为路由器的另一个接口,只不过是虚拟出来的。

路由备份

采用的依旧是刚刚那张图

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配置稍微有点不同:
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将下面那条线路改为备份。注意后面跟的preference为100。而静态的优先级为60,此时我们再查看一下路由表:
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可以清楚的发现,下面那条链路被隐藏了起来。但是上面这条线路出来问题以后(此处为手动shut down G 0/0/0),下面那条线路便可以发挥作用。
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如图所示,上面的线路出现错误时。下面的线路便显现出来了。下面那条备份线路也称为浮动静态路由。在主链路失效时,会加入到路由表并承担数据转发业务。

缺省路由

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缺省路由是目的地址和掩码都为全0的特殊路由。
如果报文的目的地址无法匹配路由表中的任何一项,路由器将选择依照缺省路由来转发报文。但是缺省路由容易发生环路,所以一般用于访问外网(前面有提到)。
ok,下一篇讲RIP,OSPF放在后面讲,但是最开始是写了两篇OSPF的文章的,但是不完整,如果以后的实验涉及到OSPF可以参考前面的博客。

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