一. 路由基本知识

1.什么是路由

路由是指导报文转发的路径信息，通过路由可以确认转发IP报文的路径。

路由设备是依据路由转发报文到目的网段的网络设备，最常见的路由设备：路由器。

路由设备维护着一张路由表，保存着路由信息。

2.路由？路由表？

路由中包含以下信息：

目的网络：标识目的网段

掩码：与目的地址共同标识一个网段

出接口：数据包被路由后离开本路由器的接口

下一跳：路由器转发到达目的网段的数据包所使用的下一跳地址 这些信息标识了目的网段、明确了转发IP报文的路径。

路由器选择最优的路由条目放入路由表中。

路由表指导设备对IP报文的转发。

路由表中各字段含义：

Destination/Mask：表示此路由的目的网络地址与网络掩码。将目的地址和子网掩码“逻辑与”后可得到目的主机或路由器所在网段的地址。例如：目的地址为1.1.1.1，掩码为255.255.255.0的主机或路由器所在网段的地址为1.1.1.0。

Proto（Protocol）：该路由的协议类型，也即路由器是通过什么协议获知该路由的。

Pre（Preference）：表示此路由的路由协议优先级。针对同一目的地，可能存在不同下一跳、出接口等多条路由，这些不同的路由可能是由不同的路由协议发现的，也可以是手工配置的静态路由。优先级最高（数值最小）者将成为当前的最优路由。

Cost：路由开销。当到达同一目的地的多条路由具有相同的路由优先级时，路由开销最小的将成为当前的最优路由。

NextHop：表示对于本路由器而言，到达该路由指向的目的网络的下一跳地址。该字段指明了数据转发的下一个设备。 Interface：表示此路由的出接口。指明数据将从本路由器的哪个接口转发出去。

3.路由表如何获取路由信息？

路由器依据路由表进行路由转发，为实现路由转发，路由器需要发现路由，以下为常见的路由获取方式。

直连路由：直连接口所在网段的路由，由设备自动生成。

• 使用直连路由进行路由转发时，报文的目的IP和路由器接口IP在一个网段之中。
• 当匹配中直连路由进行转发时，此时路由器会查看ARP表项，将报文直接转到目的地址，此时该路由器为路由转发的最后一跳路由器。
• 直连路由的下一跳地址并不是其他设备上的接口地址，因为该路由的目的网段为接口所在网段，本接口就是最后一跳，不需要再转发给下一跳，所以在路由表中的下一跳地址就是接口自身地址。
• 使用直连路由进行路由转发时，转发的动作不是交给下一跳，而是查询ARP表项，根据ARP表项封装报文，将报文发送到目的IP。

静态路由：由网络管理员手工配置的路由条目 。

• 静态路由由网络管理员手动配置，配置方便，对系统要求低，适用于拓扑结构简单并且稳定的小型网络。 但不能自动适应网络拓扑的变化，需要人工干预。

动态路由：路由器通过动态路由协议（如OSPF、IS-IS、BGP等）学习到的路由

• 动态路由协议有自己的路由算法，能够自动适应网络拓扑的变化，适用于具有一定数量三层设备的网络。

• 距离矢量路由协议：代表rip；传递是路由信息 ，不计算拓扑信息

  链路状态路由协议：代表ospf、IS-IS；传递的是链路状态信息 ，既计算路由信息，也计算拓扑信息。

4.路由表中路由的优选与转发

路由加入路由表的规则：

①网络地址和掩码是否相同：不同，都加入路由表；相同，比较优先级；

②优先级：不同，优先级数值 比较小的加入路由表；相同，比较cost值；

③cost值：不同，cost值小的加入路由表；相同，实现负载分担；

路由表转发数据时路由的匹配原则：最长掩码匹配原则

5.路由转发流程

当路由器收到一个数据包时，会在自己的路由表中查询数据包的目的IP地址。

如果能够找到匹配的路由表项，则依据表项所指示的出接口及下一跳来转发数据；

如果没有匹配的表项，则丢弃该数据包。

二.拓展知识及实验

6.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。

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（两个路由条目指向的目的网段相同，但是具有不同的下一跳地址），路由转发会将流量分布到多条路径上。

3）浮动路由

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中。

4）路由汇总 CIDR  无类域间路由

就是把多个小的网段聚合成一个大的网段

聚合网段的计算 ：相同的位数不变，作为网络位，不同的位数全部作为主机位使用，进而得到聚合网段

路由聚合不当，可能会存在 环路，为了解决环路问题，可以适当的配置黑洞路由，黑洞路由指的是下一跳为null0

5.静态路由基础配置

注意：

对于点到点接口（如串口），可以指定出接口或者下一跳。
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。
注意：需要注意通信是双向的，针对通信过程中的往返流量，都需关注途径设备上的路由配置。

缺省路由在路由表中的形式为0.0.0.0/0，缺省路由也被叫做默认路由。

静态路由

//修改下面路径的优先级，改为80，变成备份链路
[R1]ip route-static 10.0.23.0 24 10.0.21.2 preference 80

[R1]ip route-static 3.3.3.3 255.255.255.255 10.0.23.3
[R1]ip route-static 10.0.23.0 255.255.255.0 10.0.12.2

等价路由

[R1]ip route-static 10.0.23.0 255.255.255.0 10.0.21.2//在上一个实验基础上

 浮动路由

//修改下面路径的优先级，改为80，变成备份链路
[R1]ip route-static 10.0.23.0 24 10.0.21.2 preference 80 

7.动态路由协议OSPF

• OSPF协议的工作原理：

1）建立邻居关系           ----2-way状态

2）同步链路状态数据库    ---full状态

3）计算得到路由信息

• OSPF协议中常见术语

区域：OSPF Area用于标识一个OSPF的区域。

ospf中area 0为骨干区，其他区域为非骨干区，非骨干区必须和骨干区相连

LSA：链路状态公告 --包含了路由器的链路状态信息，也就是路由器的接口信息，比如接口IP 、掩码、链路类型等

Router-ID（Router Identifier，路由器标识符），用于在一个OSPF域中唯一地标识一台路由器。router-id是一个32位二进制的标识字段，格式和IPv4地址 一样，但是不是 IP地址

router-id生成方式：①手动配置；②自动生成：I：有loopback口，选择loopback口地址最大的作为router-id；II：无loopback口，选择物理口地址最大的作为router-id；

cost度量值：

OSPF使用Cost（开销）作为路由的度量值。每一个激活了OSPF的接口都会维护一个接口Cost值，缺省时接口Cost值=（100 Mbit/s） /接口带宽。其中100 Mbit/s为OSPF指定的缺省参考值，该值是可配置的。

笼统地说，一条OSPF路由的Cost值可以理解为是从目的网段到本路由器沿途所有入接口的Cost值累加。如果修改带宽参考值，整个路由器接口的cost值都会发生变动

• OSPF中的报文有五种：

• OSPF中有三大表项：

1. OSPF邻居表

   OSPF邻居表显示了OSPF路由器之间的邻居状态，使用display ospf peer查看。

   OSPF路由器之间的邻居状态，摘要的状态。

2. LSDB表 
    LSDB会保存自己产生的及从邻居收到的LSA信息。使用命令行display ospf lsdb查看LSDB表。

3. OSPF路由表
   OSPF路由表和路由器路由表（又叫全局路由表）是两张不同的表项。OSPF路由表计算得到的路由不一定会加入全局路由表使用命令display ospf routing查看OSPF路由表。