春秋如斯

第06章_静态路由

  • 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。

1.静态路由应用场景

**技术背景：**如果只有直连路由，那么就只能到达直连的网络而无法到达远程网络。

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  • 静态路由是指由管理员手动配置和维护的路由

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  • 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，并且无需像动态路由那样占用路由器的CPU资源来计算和分析路由更新。

  • 静态路由的缺点在于，当网络拓扑发生变化时，静态路由不会自动适应拓扑改变，而是需要管理员手动进行调整。

  • 静态路由一般适用于结构简单的网络。在复杂网络环境中，一般会使用动态路由协议来生成动态路由。不过，即使是在复杂网络环境中，合理地配置一些静态路由也可以改进网络的性能。

2.静态路由配置

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  • 关联下一跳IP的方式
    • [Huawei] ip route-static ip-address { mask | mask-length } nexthop-address
  • 关联出接口的方式
    • [Huawei] ip route-static ip-address { mask | mask-length } interface-type interface-number
  • 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]

  • 参数ip-address指定了一个网络或者主机的目的地址，

  • 参数mask指定了一个子网掩码或者前缀长度。

  • 如果使用了广播接口如以太网接口作为出接口，则必须要指定下一跳地址；

  • 如果使用了串口作为出接口，则可以通过参数interface-type和interface-number(如Serial 1/0/0)来配置出接口，此时不必指定下一跳地址。

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），必须指定出接口。

  • 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。

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  • 切记：通讯是双向的，不要忘记配置返回流量的路由！

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静态路由：

  • 如果出口是以太网接口，则一定要写下一跳地址
  • 如果出口是PPP/HDLC接口，则可以写下一跳地址，也可以写出接口

静态路由优点：

  1. 按照管理员意志转发
  2. 不消耗设备资源，配置简单
  3. 适合规模较小，业务稳定的网络

静态路由缺点：

  1. 不适合大型网络
  2. 没有维护路径的能力

3.等价路由

同一个路由来源，当达到同一个目标网络有几条==相同度量值==的路由时，这些路由都会被加入到路由表中。

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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==。

  • 当源网络和目的网络之间存在多条链路时，可以通过等价路由来实现流量负载分担。这些等价路由具有相同的目的网络和掩码、优先级和度量值。

  • 本示例中RTA和RTB之间有两条链路相连，通过使用等价的静态路由来实现流量负载分担。在RTB上配置了两条静态路由，它们具有相同的目的IP地址和子网掩码、优先级(都为60)、路由开销(都为10),但下一跳不同。在RTB需要转发数据给RTA时，就会使用这两条等价静态路由将数据进行负载分担。

  • 在RTA上也应该配置对应的两条等价的静态路由。

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  • RTA至RTB

    • ip route-static 10.0.0.0 30 20.1.1.2
    • ip route-static 10.0.0.0 30 30.1.1.2

  • 路由负载分担算法：基于流负载分担

    • 对于TCP/UDP报文：SIP+DIP+SPPORT+DPORT+TCP/UDP相同的报文认为是同一个流。匹配同一条路由的不同的流在多条等价路径上执行转发
    • 对于非TCP/UDP报文：SIP+DIP相同的报文认为是同一个流。匹配同一条路由的不同的流在多条等价路径上执行转发。

4.浮动路由

4.1浮动路由 – 概述

  • 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。路由器只把优先级最高的静态路由加入到路由表中。当加入到路由表中的静态路由出现故障时，优先级低的静态路由才会加入到路由表并承担数据转发业务。

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  • 同一个目的网段使用相同的路由协议是实现浮动路由
    • 静态路由通过路由优先级实现主备备份，因为静态路由无法配置cost
    • 动态路由通过cost实现主备备份，通过设置cost，cost小的优先，cost大的作为备份，相同负载分担
  • 同一个目的网段使用不同路由协议实现浮动路由
    • 优选优先级高的路径，优先级高的失效，选择优先级低的路径
  • 在主链路正常情况下，只有主路由会出现在路由表中。在主链路出现故障时，浮动静态路由会被激活并加入到路由表中，承担数据转发业务。

4.2浮动路由 – 示例

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  • 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。

5.缺省路由

  • 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。

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  • 当路由表中没有与报文的目的地址匹配的表项时，设备可以选择缺省路由作为报文的转发路径。
  • 在路由表中，缺省路由的目的网络地址为0.0.0.0,掩码也为0.0.0.0。
  • 在本示例中，RTA使用缺省路由转发到达未知目的地址的报文。缺省静态路由的默认优先级也是60。在路由选择过程中，缺省路由会被最后匹配。

6.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。
  • 路由递归也被称为路由迭代。

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7.CIDR

  • CIDR（classless inter-domain routing，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。
  • CIDR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，该特性可以有效减少路由表条目数量。

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8.路由汇总

8.1路由汇总需求

  • 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。

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  • 对于一个大规模的网络来说，路由器或其他具备路由功能的设备势必需要维护大量的路由表项，为了维护臃肿的路由表，这些设备就不得不耗费大量的资源。同时，由于路由表的规模变大，会导致路由器在查表转发时效率降低。因此在保证网络中的路由器到各网段都具备IP可达性的同时，需要减小设备的路由表规模。
  • 一个网络如果具备科学的IP编址，并且进行合理的规划，是可以利用多种手段减小设备路由表规模的。一个非常常见而又有效的办法就是使用路由汇总（Route Summarization）。
  • 路由汇总又被称为路由聚合（Route Aggregation），是将一组有规律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，我们把汇聚之前的这组路由称为精细路由或明细路由，把汇聚之后的这条路由称为汇总路由或聚合路由。

8.2路由汇总简介

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  • RTA上为了能够前往远端地址，需要为每一个远端网段配置一条明细路由。去往10.1.1.0/24、10.1.2.0/24、10.1.3.0/24…拥有相同下一跳。将拥有相同下一跳，一组有规律的路由汇总成一条路由，这叫做路由汇总。
  • 路由汇总可以有效减少路由表项大小。

8.3汇总计算

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  • 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。
  • 诀窍在于：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”。

8.4汇总引发的问题

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  • 一般来说一条路由，无论是静态的或者是动态的，都需要关联到一个出接口，路由的出接口指的是设备要到达一个目的网络时的出站接口。

    • 路由的出接口可以是该设备的物理接口，例如百兆、千兆以太网接口，
    • 也可以是逻辑接口，例如VLAN接口（VLAN Interface），或者隧道（Tunnel）接口等。

  • 在众多类型的出接口中，有一种接口非常特殊，那就是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。

8.5精确汇总

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