Linux运维课程 第一阶段 重难点摘要（五）CISCO
一、高级路由管理
1、 路由：数据包从一台设备通过网络发往另一台不同网络中的设备，路由器不关心这些主机，它们只关心网络和通向每个网络的最佳路径。目的主机的IP地址用来保证数据包可以通过路由到达目的网络，而主机的MAC地址用于将数据包从路由器投递到目的主机。
静态路由：由管理员手动输入到路由表中的路由；不占用带宽，不会随着网络拓扑的变化而变化，缺少灵活性；
动态路由：通过动态学习得到路由；占用网络带宽和CPU资源；会随着网络拓扑的变化而变化，具有灵活性。
默认路由：即网关，只要是不能处理的数据包都交由网关处理。一般路由器不用配置默认路由，使用默认路由容易出现路由环路，慎用。
2、 静态路由配置：#ip route 目标网络地址 目标网络子网掩码 下一跳IP地址或该路由器发出的端口） 管理距离 permanent
管理距离：用来表示路由器的优先级，范围0-255，0优先级最高
直连接口 0
静态路由 1
EIGRP 90
IGRP 100
OSPF 110
RIP 120
外部EIGRP 170
Permanent：如果接口关闭或路由器不能和下一跳路由器通信，则会从路由表中删除，如写上permanent则不论什么情况路由表中都会保存这一路由。
默认路由配置：#ip route 0.0.0.0 0.0.0.0 下一跳IP
二、动态路由：
1、 动态路由是网络中的路由器之间自动相互通信，传递路由信息，不用人工干预，利用收到的信息定时更新路由表的过程，动态路由要比静态和默认路由配置简单，但要消耗路由器的CPU处理时间和网络带宽。
2、 路由协议分类：
静态路由；
动态路由有内部网关协议IGP（Interior Gatewayprotocol）和外部网关协议BGP（Border Gateway protocol）
其中内部网关协议包括：距离矢量协议（RIP、IGRP）；链路状态协议（OSPF，IS-IS）；混合型协议（EIGRP）。
RIP:RoutingInformation protocol
IGRP:InteriorGateway routing protocol
OSPF:OpenShortest Path First
IS-IS:Intermediasystem-Intermedia-system
EIGRP:EnhancedInterior Gateway routing protocol
三、RIP详解：
1、 RIP用跳数来决定到达互联网的最佳路径，如果RIP发现对同一个远程网络存在不止一条链路，并且他们都具有相同的跳数，则路由器将自动执行循环负载。最多可执行6条相同开销的链路实现负载均衡。
2、 路由表的形成：每台路由器在它的路由表中只有直接相连网络的信息，但可从激活的接口发送出自己的完整路由表，路由器会从所有相邻的路由器获取路由信息，最终获取完整的路由表。经过一条路由更新，网络中每个路由器都具有一张完整路由表的过程称为会聚（收敛）。如果会聚时间缓慢则会出现一些路的问题。
3、 RIP工作原理：RIP向邻居发送整个路由表信息；
使用跳数作为度量值，根据跳数多少选择最佳路由；
最大跳数为15跳，16跳为不可达（严重限制网络规模）；
会聚（收敛）；
定时器：路由更新定时器：每隔30秒，路由器向相邻的路由器发送完整的路由表；
路由无效定时器：如果一条路由在180秒内没收到更新，跳数标记为16；
路由刷新定时器：如果一条路由被标记为无效后，又过了60秒（共240秒），还没收到更新，则从路由表中删除。
4、 路由环路：慢会聚导致路由环路。
5、 解决路由环路的方法：
水平分割(split-horizon)：从一个接口上学到的路由信息，不再从这个接口发送出去；
路由中毒(route posion)：一旦某个路由信息出现问题，不是删除，而是把该路由信息标记为16跳（或无穷大），并把该信息保持一定时间（180S），保证其它路由器能收到这段信息。
6、 RIP路由协议分类：
RIP v1：有类路由协议，也就是路由更新时，不携带子网掩码，使用IP的标准子网掩码；
RIP v2：无类路由协议，发送路由更新时，携带子网掩码。
7、 实验：
#router rip 声明为RIP
#network192.168.1.0
#network192.168.2.0 宣告网段
#showrun
#showip route
#showip protocol
#debugip rip 查看RIP路由更新信息
#undebugall 关闭debug命令
#ipsplit-horizon
#noip split-horizon 关闭水平分割
#routerrip
#version2 升级为rip v2
#noauto-summary 关闭自动汇总（不使用默认的子网掩码，变为支持vlsm可变长子网掩网）
#end
#clearip route * 清空路由表，重新获取路由信息
四、OSPF详解
1、 最短路径优先协议：把路由器分成区域，收集区域的所有路由器的链路状态信息，根据状态信息生成完整的网络拓扑结构，每一个路由器再根据拓扑结构计算出路由（不同协议使用不同的度量值），此协议有三张表：邻居表、拓扑表、路由表。
2、 OSPF区域：必须要有一个0区域，称作骨干区域（backbone area），其它区域都需要连接到这个区域，把AS（自治系统Autonomoussystem）划分成区域管理更加灵活，每个路由器只维护所在区域的路由信息，如果某个链路发生故障，不用通知整个AS，只要所在区域进行处理即可，提高了网络效率。
3、 路由器ID：
1） 在OSPF区域里，唯一标识路由器的名字；
2） 选取规则：优先选择loopback接口上数值最高的IP地址作为路由器ID，如没loopback接口，则选取物理接口中数值最高的IP作为路由器ID
3） 使用loopback地址作为路由器ID的好处：它比任何其它物理接口都更稳定；可以预先分配和识别作为路由器ID
Loopback设置：
#int loopback 0
#ip add 192.168.100.1 255.255.255.0
#no shutdown
4、 三张表：
邻居表（邻接关系数据库）：保存路由器全部的建立邻接关系的数据；
拓扑表（链路状态数据库）：把邻居更新过来的链路信息保存在链路状态数据库中；
路由表：利用SPF算法得出最优路由保存在路由表中。
5、 HELLO协议能动态地发现邻居，并维护邻居关系，HELLO数据包和链路状态通告（LSA，link state advertisement）共同用于建立并维护拓扑数据库。HELLO包使用组播224.0.0.5（RIP:224.0.0.0,EIGRP:224.0.0.100）。在广播型网络或点对点网络中，HELLO的发送间隔是10S。
6、 OSPF支持多种网络环境：以太网（广播型）；PPP、HDLC（点到点型）；多个点到点的集合（点到多点型）
7、 DR（Designate Router）和BDR（Backup DesignateRouter）
1） 在广播型网络中（以太网）才需进行DR与BDR的选举；
2） 在广播型网络中，如没有DR、BDR，则所有的路由器都建立邻接关系。那么一旦链路状态发生变化，会出现重复通告，造成网络和路由器资源的浪费；
3） 一旦选举了DR、BDR，则DRother只和DR建立邻接关系，链路状态发生变化后，由变化的路由器通知DR，再由DR告知其它路由器；
4） DR和BDR之间建立邻接关系，但DRother和DR、BDR形成邻接关系；
5） DR的选举规则：比较路由器接口的优先级（默认为1），谁大则为DR；如果优先级相同，则比较路由器ID，谁大则为DR；如果路由器接口优先级为0，则不参与DR选举。
8、 SPF算法：计算度量值（RIP使用跳数hup count，EIGRP使用K值默认只有带宽和延迟）
OSPF使用带宽作为度量值。公式：度量值=1008 /带宽=100M/带宽
9、 配置
#router ospf 进程号
#network 网络号 反掩码 area区域号
注：进程号1-65535，只对本地路由器有用，标志在同一台路由器中不同的OSPF进程，所以可以不用和其它路由器一致）
反掩码（wildcard-mask）：把标准子网掩网的二进制位取反（子网掩码为1的位在反掩码中为0，子网掩码为1的位在反掩码中为1）；在子网掩码中1代表绝对匹配，0是模糊匹配，例255.255.255.0代表一个网段，255.255.255.255代表一个主机；在反掩码中0代表绝对匹配，1代表模糊匹配，例：0.0.0.255代表一个网段，0.0.0.0代表一个主机）
#routerospf 10
#network192.168.20.0 0.0.0.255 area 0
#showip route
#showip ospf
#showip ospf neighbor
#showip ospf interface 接口号
#intf0/1
#ipospf priority 0 改变优先级，范围<0-255>默认为1，一般让哪个路由器不用参与DR选举，用此项
#intloopback 0
#ipadd 200.0.0.1 255.255.255.0
#noshutdown 设置回环接口，一般将loopback调大，从而路由器ID最大，作为DR
#clearip ospf process 重新获取路由信息
注：OSPF默认不自动汇总，如需汇总需手工启动（RIP v2与EIGRP默认自动汇总）
五、EIGRP详解
1、 同时拥有距离矢量（从邻居处得到路由更新信息）和链路状态（保存整个的链路状态信息）两种协议的特性，被称为混合型路由选择协议。
2、 主要功能：
1） 邻居发现：路由器彼此进行路由交换之前，必须首先成为邻居
A、 接收HELLO包：当EIGRP建立邻居时，会向组播地址224.0.0.10发送信息，如果有回应，并满足条件建立邻居关系；
B、 度量值：使用K值计算，以下要素记录度量值：带宽（bandwidth）、延迟(delay)、可靠性(reliability)、负载(loading)、最大传输单元(MTU)
C、 邻居发现的专用术语：
通告距离(advice distance)：下一跳路由到达目标网段的距离；
可行距离(feasible distance)：本地到达目标网段的距离=本地到达邻居的距离+AD
继任者：到达目标网络的最佳路由，只有最佳路由才能保存在路由表中；
可行性继任者：到达目标网络的备用路由，可有16个备用路由，可行性继任者保存在拓扑表中，一旦继任者不能使用，可靠性继任者马上使用，保证了EIGRP的快速会聚（路径是否可作为可行性继任者，需要看此路径的AD是否小于继任者的FD）
D、 邻居发现后会建立起邻居表、拓扑表、路由表
邻居表：每个路由器都保存有邻接邻居的状态信息，当知道又发现了一个新邻居时，该邻居的地址和接口信息将被记录下来，这些信息就保存在邻居表中，而邻居表存储在RAM中
拓扑表：由协议相关模块根据弥散更新算法（DUAL，diffusing update algorithom）生成，它包含所有邻近路由的信息和到达每个邻近的AD值和FD值
路由表：保存正在使用的路由信息
2）支持vlsm(variable length subnet mask)可变长子网掩码、CIDR(classless Inter-domain Routing)无类域间路由选择及汇总
3）协议相关模块（protocol dependent madule）,使用PDM实现对不同网络层协议（IP、IPX、AppleTalk）的支持
4）可靠传输协议RTP（reliable transport protocol）管理路由器间的消息传输
5）EIGRP的管理距离：5（汇总路由的管理距离）、90（EIGRP内部路由）、170（EIGRP外部路由）
#router eigrp 接AS号 需配置AS号，邻居间AS号一定要一致
#network 网段
#end
#show ip route
#show ip route eigrp
#show ip eigrp neighbor
#show ip eigrp topology
#show ip protocols
#router eigrp 100
#no auto-summary 关闭自动汇总
#router eigrp 100
#variance <1-128> 配置EIGRP负载均衡
注：EIGRP负载均衡：默认EIGRP和RIP支持等价负载均衡，也就是只有当两条路径的FD值一致，会启动两条路径的负载均衡，EIGRP还支持非等价负载均衡，也就是当两条路径的FD值不一致时，也可实现负载均衡，优先路径负担更多负载。
拓扑表中记录了最优路径和备用路径，只要最优路径的FD值与variance的乘积大于备用路径的FD值，就会把备用路径加入负载均衡（最优路径FD*variance>备用路径FD值）
#show ip route 接负载的网段 可查看负载路由中数据包的配比
#clear ip eigrp neighbors 清除邻居表，重建邻居与路由信息
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