1. Terminology
longest match
routing priority
Metric (metric/cost)
routing recursion
Equal-cost routing
floating route
CIDR
route summary
2. Routing overview
1. Basic concepts of routing
A route is path information that guides packet forwarding, through which the path for forwarding an IP packet can be confirmed.
A routing device is a network device that forwards packets to the destination network segment according to the route. The most common routing device is a router.
The routing device maintains a routing table , which stores routing information.
Routing information:
Destination network: identify the destination network segment
Mask: identifies a network segment together with the destination address
Outbound interface: the interface where the data packet leaves the router after being routed
Next hop: the next hop address used by the router to forward the data packets to the destination network segment
routing table:
1) The router discovers routes through various methods
2) The router selects the optimal routing entry and puts it into the routing table
3) The routing table guides the forwarding of IP packets by the device
4) The router realizes the management of path information through the management of the routing table
2. Routing entry generation
Ways to obtain routing information (3 types)
3. Optimal routing entry optimization
IP routing table:
Destination/Mask: Indicates the destination network address and netmask of this route.
Proto (Protocol): The protocol type of the route, that is, the protocol through which the router learns the route.
Pre (Preference): Indicates the routing protocol priority of this route.
Cost: Routing cost. When multiple routes to the same destination have the same route priority, the route with the smallest cost will be the current optimal route.
NextHop: For this router, the next hop address to reach the destination network pointed to by this route. This field indicates the next device for data forwarding.
Interface: Indicates the outbound interface of this route. Indicates which interface of the router the data will be forwarded from.
Note: Preference is used to compare the priority of routes between different routing protocols, and Cost is used to compare the priorities of different routes within the same routing protocol.
Preferred process:
1) Compare priorities
Default priorities for common route types:
routing source |
routing type |
default priority |
direct connection |
direct route |
0 |
static |
static route |
60 |
dynamic routing |
OSPF internal routing |
10 |
|
OSPF external routing |
150 |
2）比较度量值
4.路由转发
遵循原则：最长匹配
当路由器收到一个IP数据包时，会将数据包的目的IP地址与自己本地路由表中的所有路由表项进行逐位（Bit-By-Bit）比对，直到找到匹配度最长的条目，这就是最长前缀匹配机制。
路由转发流程：
来自10.0.1.0/24网段的IP报文想要去往40.0.1.0/24网段，首先到达网关，网关查找路由表项，确定转发的下一跳、出接口，之后报文转发给R2。报文到达R2之后，R2通过查找路由表项转发给R3，R3收到后查找路由表项，发现IP报文目的IP属于本地接口所在网段，直接本地转发。
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三、静态路由
1.什么是静态路由？
由管理员手动配置和维护的路由。
静态路由有五个主要的参数：目的地址和掩码、出接口和下一跳地址、优先级。
目的地址和掩码
出接口和下一跳地址
在配置静态路由时，根据不同的出接口类型，指定出接口和下一跳地址。
对于点到点类型的接口，只需指定出接口。因为指定发送接口即隐含指定了下一跳地址，这时认为与该接口相连的对端接口地址就是路由的下一跳地址。
对于NBMA（NonBroadcast MultipleAccess）类型的接口（如ATM接口），配置下一跳IP地址。因为这类接口支持点到多点网络，除了配置静态路由外，还需在链路层建立IP地址到链路层地址的映射，这种情况下，不需要指定出接口。
对于广播类型的接口（如以太网接口），必须指定通过该接口发送时对应的下一跳地址。因为以太网接口是广播类型的接口，会导致出现多个下一跳，无法唯一确定下一跳。
静态路由优先级
对于不同的静态路由，可以为它们配置不同的优先级，优先级数字越小优先级越高。配置到达相同目的地的多条静态路由，如果指定相同优先级，则可实现负载分担；如果指定不同优先级，则可实现路由备份。
2.静态路由相比动态路由的优缺点和应用场景：
与动态路由相比，具有如下的优势:
1）节省带宽。
2）更加灵活，安全性更高。
3）提高路由器的性能。
缺点：
1）管理的工作量比较大。
2）不够灵活。
3）网络管理员的技能有更高的要求。
从这个优点与缺陷的对比中，我们可以看到，静态路由与动态路由有不同适用的场合。作为静态路由来说，往往是用在规模比较小的网络中，或者说对安全有特别要求的应用中。在这些场合中，主要的一个特点就是即时手工维护路由信息，其工作量也不是很大。或者说能够被用户所接受。
而对于大型网络，或者静态在变化的网络来说，不适宜采用静态路由工作模式。因为此时工作量会变得很大。此时采用动态路由可能会更加合适。
特殊的静态路由：缺省路由
在通信网络中，缺省路由（DefaultRoute）是路由表中一种特殊的静态路由，当网络中报文的路由无法匹配到当前路由表中的路由记录时，缺省路由用来指示路由器或网络主机将该报文发往指定的位置。缺省路由在路由表中目的地址为0.0.0.0、子网掩码为0.0.0.0，显示为Gateway of last resort is (IP Address)to network 0.0.0.0 。换言之，如果数据报文的目的地址无法与路由表中的路由记录相匹配，则路由器或网络主机中将使用缺省路由转发该报文 。
3.配置静态路由
1.关联下一跳IP的方式
[Huawei] ip route-static ip-address { mask | mask-length} nexthop-address
2.关联出接口的方式
[Huawei] ip route-static ip-address { mask | mask-length} interface-type interface-number
3.关联出接口和下一跳IP方式
[Huawei] ip route-static ip-address { mask /mask-length } interface-type interface -number [ nexthop-address ]
在创建静态路由时，可以同时指定出接口和下一跳。对于不同的出接口类型，也可以只指定出接口或只指定下一跳。
对于点到点接口(如串口)，只需指定出接口。
对于广播接口(如以太网接口)和VT (Virtual-template) 接口，必须指定下一跳。
实例：
1）配置IP地址
2）测试网络连通性：R1访问R2 R2访问R3
3）在R1和R3上添加静态路由
R1的配置：
[R1]iproute-static 23.1.1.0 255.255.255.0 12.1.1.2 //配置静态路由目录网络为23.1.1.0，下一跳为12.1.1.2
[R3]iproute-static 12.1.1.0 24 23.1.1.2
4）R1 pingR3
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四、动态路由
1.概述
动态路由协议能够自动发现和生成路由，并在拓扑变化时及时更新路由，可以有效减少管理人员工作量，更适用于大规模网络。
2.分类
根据路由信息传递的内容、计算路由的算法，可以将动态路由协议分为两大类：
距离矢量协议（Distance-VectorProtocol）RIP
链路状态协议（Link-StateProtocol）OSPF、IS-IS
根据工作范围不同，又可以分为：
内部网关协议IGP（Interior Gateway Protocol）:在一个自治系统内部运行。RIP、OSPF、ISIS为常见的IGP协议。
外部网关协议EGP（Exterior Gateway Protocol）：运行于不同自治系统之间。BGP是目前最常用的EGP协议。
注：BGP使用一种基于距离矢量算法修改后的算法，该算法被称为路径矢量（Path Vector）算法。因此在某些场合下，BGP也被称为路径矢量路由协议。
五、路由高级特性
1.路由递归
路由必须有直连的下一跳才能够指导转发，但是路由生成时下一跳可能不是直连的，因此需要计算出一个直连的下一跳和对应的出接口，这个过程就叫做路由递归，又称路由迭代
思考：去往30.1.2.0/24的路由，下一跳为20.1.1.3，非本地直连网络，如果路由表中没有去往20.1.1.3的路由，该静态路由将不会生效，无法作为有效路由条目，并不会出现在路由表。
做法：添加一条去往20.1.1.3的路由，下一跳为直连网络内的IP地址10.0.0.2。去往30.1.2.0/24的路由通过递归查询得到一个直连的下一跳，该路由因此生效。
2.等价路由
来源相同、开销相同的路由都会被加入路由表，形成的路由为等价路由，路由表中存在等价路由之后，前往该目的网段的IP报文路由器会通过所有有效的接口、下一跳转发，这种转发行为被称为负载分担。
3.浮动路由
静态路由支持配置时手动指定优先级，可以通过配置目的地址/掩码相同、优先级不同、下一跳不同的静态路由，实现转发路径的备份，浮动路由是主用路由的备份，保证链路故障时提供备份路由。主用路由下一跳可达时该备份路由不会出现在路由表。
例子：
在RTA上配置浮动路由
[RTA] ip route-static 20.0.0.0 3010.1.1.2
[RTA] ip route-static 20.0.0.0 3010.1.2.2 preference 70
RTA-RTB之间的链路正常时，20.0.0.0/30的两条路由条目都是有效的条目，此时比较优先级，下一跳为10.1.1.2的优先级60，下一跳
为10.1.2.2的优先级70，因此下一跳为10.1.1.2的加入路由表。
RTA-RTB之间的链路故障时，10.1.1.2不可达，因此下一跳为10.1.1.2的路由失效，此时前往20.0.0.0/30的路由就只存在一条，该条路
由将会被选入路由表。前往20.0.0.1的流量将会被转发到10.1.2.2。
4.CIDR
Classless inter-domainrouting，无类别域间路由：采用IP地址加掩码长度来标识网络和子网，而不是按照传统A、B、C等类型对网络地址进行划分。容许任意长度的掩码长度，将IP地址看成连续的地址空间，可以使用任意长度的前缀分配，多个连续的前缀可以聚合成一个网络。
优点：有效减少路由表条目数量。
5.路由汇总
1）背景：子网划分、VLSM解决了地址空间浪费的问题，但同时也带了新的问题：路由表中的路由条目数量增加。为减少路由条目数量可以使用路由汇总。
2） 概述：路由汇总将一组具有相同前缀的路由汇聚成一条路由，从而达到减小路由表规模以及优化设备资源利用率的目的，路由汇总将一组具有相同前缀的路由汇聚成一条路由，从而达到减小路由表规模以及优化设备资源利用率的目的。
3）计算：基于一系列连续的、有规律的IP网段，如果需计算相应的汇总路由，且确保得出的汇总路由刚好“囊括”上述IP网段，则需保证汇总路由的掩码长度尽可能长。
诀窍：将明细路由的目的网络地址都换算成二进制，然后排列起来，找出所有目的网络地址中“相同的比特位”。
4）汇总带来的问题：产生环路
解决方案：
[RTB] ip route-static 10.1.0.0 16 0NULL0
Null（无效）接口：这种类型的接口只有一个编号，也就是0。Null0是一个系统保留的逻辑接口，当网络设备在转发某些数据包时，如果使用出接口为Null0的路由，那么这些报文将被直接丢弃，就像被扔进了一个黑洞里，因此出接口为Null0的路由又被称为黑洞路由。
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