第一章 路由选择原理
+1 路由选择原理与静态路由
S 202.99.8.0
S1/2
S 192.168.10.0 S1/2
RB 去往192.168.10.0 ？
RA 去往202.99.8.0
？
手工添加告诉路由器去往 202.99.8.0走S1/2接口这条路
手工添加告诉路由器去往 192.168.10.0走S1/2接口这条路
1、配置静态路由步骤
静态路由的一般配置步骤 1.分析网络情况画拓扑图 2.在源和目标之间画代表数据流的线 3.确保在源和目标之间的三层设备上都有关于目标的正确的路由条目（路由
园区网出口的功能需求
多出口策略应用
− 两条 Internet 线路
− 一条Internet线路、一条CERNET线路
▪ ▪ ▪ ▪ Internet 线路通常是包月形式； 教育网国际访问是按照流量收费的； Internet 线路访问 CERNET 的资源速度比较慢，而且教育 网中有些资源对 Internet 是屏蔽的； 基于速度、资源利用和费用的考虑，目前高校网络普遍采 用两个出口的方式；
园区网出口的功能需求
多出口策略应用
− 一条Internet线路、一条CERNET线路
Internet CERNET
1、业务分流； 2、增加带宽； 3、冗余备份； 4、费用控制；
园区网出口的常见应用模型
单设备多出口应用模型
− Internet 线路和 CERNET 线 路
▪ ▪ 采用基于目的地址的细化路 由；最长匹配原则 数据包发送进校园网内网采 用汇总静态路由
Internet CERNET
默认路由
CERNET 路由 浮动静态默认路由
内部网络
默认路由（Default route 也叫缺省路由）
BGP路由协议讲解
业务推广部
Page36
总结
BGP的通告原则 BGP的属性应用 BGP的选路原则
业务推广部
Page
31
本地优先级属性（Local-preference）
Internet
ISP1
RT1
RT2 ISP2
RT4 RT5
RT3 ISP0
华为机密，未经许可不得扩散
文档密级：内部公开
业务推广部
12
Page32
MED（Multi-Exit-DISC）属性
RT2
ISP2
RT1
RT3 ISP1
RT4 ISP0
华为机密，未经许可不得扩散
文档密级：内部公开
业务推广部
12
Page33
BGP典型案例
故障现象： 在RTC上没有选择通过RTA的链路（MED值较小）作为主链路
RTA E0 AS500
S0:201.1.1.1/24
192.10.0.0/16
E0 RTB
S0:160.1.1.1/24
业务推广部
Page19
Update报文
• Update报文由报文头加如下结构构成。
Unfeasible Routes Length Withdrawn Routes
Path Attribute Length Path Attribute
Network Layer Reachability Information
业务推广部
Page27
AS路径（AS-Path）属性
AS400
AS300
D(18.0.0.0/8)
AS200
RTA 30.0.0.1
D,dl 400 300 200 AS100
网络路由原理
网络路由原理网络路由是计算机网络中实现数据包传输的核心机制之一。
它决定了数据包在网络中的路径选择和转发方式。
本文将介绍网络路由的基本原理和几种常见的路由算法。
一、网络路由的基本原理网络路由的基本原理是根据分组的目的地址，选择最佳的路径将数据从源主机传输到目的主机。
在传统的分组交换网络中，数据被分割成多个小的数据包，并以不确定顺序独立传输。
路由器是网络中的关键设备，负责根据一定的策略决定数据包的转发路径。
网络路由的基本原理包括以下几个关键要点：1. 路由器：路由器是网络中的节点设备，具备将数据包从一个网络节点发送到另一个网络节点的能力。
路由器通过交换表来决定数据包的转发路径。
2. 路由表：路由表是每个路由器上存储的一种数据结构，它记录了网络中不同目的地址的转发路径和相关的转发策略。
路由表的更新是网络中路由选择的基础。
3. 路由选择：路由选择是网络中的核心问题，即在众多可能的路径中选择最优的路径。
路由选择算法可以根据不同的策略和目标来进行优化，例如最短路径优先、负载均衡等。
4. 转发操作：转发操作是路由器中的一个重要环节，它决定了数据包从输入端口到输出端口的路径。
转发操作的速度和效率对网络性能有着重要影响。
二、常见的路由算法在实际网络中，有多种不同的路由算法被广泛应用。
以下是几种常见的路由算法：1. 最短路径优先（Shortest Path First，SPF）：该算法根据路由距离选择最短路径进行数据包转发。
最短路径可以通过计算节点之间的距离或度量来确定。
2. 距离矢量路由算法（Distance Vector Routing）：该算法使用基于距离的指标来选择转发路径，每个节点根据相邻节点发送的距离向量进行更新。
最常见的距离矢量协议是RIP（Routing Information Protocol）。
3. 链路状态路由算法（Link State Routing）：该算法通过洪泛算法在网络中传播节点状态信息，每个节点根据所有节点的状态信息计算最短路径。
路由器原理及常用的路由协议路由算法
路由器原理及常用的路由协议路由算法路由器是一种网络设备，用于在不同的网络之间转发数据包。
它通过查找目标地址来确定数据包的最佳路径，并将其发送到目标地址所在的网络。
一、路由器的原理路由器的原理基于IP（Internet Protocol）协议，它使用IP地址来标识网络中的每个设备。
当一个数据包通过路由器时，路由器会检查它的目标IP地址，并查找与该地址最匹配的路由条目。
接下来，路由器根据路由表中的信息，选择适当的接口将数据包发送到下一个路由器或目标设备。
路由器通过使用转发表或路由表来决定数据包的下一跳。
转发表记录了直接连接到路由器的网络和相应的接口信息，而路由表则记录了其他网络的路径信息和下一跳路由器的地址。
二、常用的路由协议1. 静态路由协议静态路由协议是手动配置的路由信息，管理员需要手动输入网络地址和下一跳路由器的信息。
静态路由适用于小型网络或需要精确控制路由路径的场景。
它的配置简单，不会产生额外的网络流量。
然而，静态路由缺乏自适应性，不能根据网络拓扑变化自动更新路由信息。
2. 动态路由协议动态路由协议可以自动学习和交换路由信息，以适应网络拓扑的变化。
常见的动态路由协议包括RIP（Routing Information Protocol）、OSPF（Open Shortest Path First）和BGP（Border Gateway Protocol）等。
RIP是一种基于跳数的距离矢量路由协议，它使用Hop Count（跳数）作为度量标准，通过交换路由信息选择最短路径。
RIP适用于小型网络，但在大型网络中由于其慢速收敛和有限的路由选择能力而不常使用。
OSPF是一种链路状态路由协议，它通过交换链路状态信息来计算最短路径。
OSPF适用于中大型网络，并支持可变长度子网掩码，具备快速收敛和灵活的路由选择能力。
BGP是一种边界网关协议，主要用于互联网中的自治系统之间的路由选择。
BGP具有较复杂的路由策略和路径选择能力，能够实现自治域之间的路由控制和流量优化。
路由器原理及常用的路由协议、路由算法
路由器原理及常用的路由协议、路由算法一、引言随着互联网的迅猛发展和智能设备的广泛应用，路由器作为网络通信的核心设备之一，发挥着重要的作用。
本文将介绍路由器的原理以及常用的路由协议和路由算法，帮助读者更好地理解路由器的工作原理和网络通信的基本概念。
二、路由器的原理路由器是一种通过转发数据包实现不同网络之间通信的设备。
它通过将数据包从源地址到目的地址进行转发，实现不同子网之间的通信。
路由器具有两个基本功能：转发和路由选择。
1. 转发路由器在接收到数据包后，根据目的IP地址进行路由选择，将数据包转发到相应的目的地址。
转发过程是根据路由表来完成的，路由表记录了不同目的地址对应的下一跳地址。
2. 路由选择路由器在接收到数据包后，需要根据一定的路由选择算法从多个可选的路由路径中选择一条最优路径进行数据包转发。
路由选择算法的目标是选择最短路径、最快速的路由路径，以及避免网络拥塞。
三、常用的路由协议路由协议是路由器之间进行路由选择的一种协议，常用的路由协议包括RIP、OSPF和BGP。
1. RIP（Routing Information Protocol）RIP是一种距离矢量路由协议，其路由选择是根据跳数进行计算的。
RIP协议使用固定的跳数上限（通常为15跳），当达到跳数上限时，该路由被认为是不可达的。
2. OSPF（Open Shortest Path First）OSPF是一种链路状态路由协议，其路由选择是根据链路的质量和开销进行计算的。
OSPF协议使用Dijkstra算法来计算最短路径，并支持分层的路由。
3. BGP（Border Gateway Protocol）BGP是一种路径向量路由协议，用于互联网中的自治系统之间的路由选择。
BGP主要用于在不同自治系统之间交换路由信息，并实现互联网的互连。
四、常用的路由算法路由算法是在路由选择过程中用来决定最优路径的算法，常用的路由算法包括静态路由和动态路由。
1. 静态路由静态路由是由网络管理员手动配置的路由，其路由路径是固定的，并不会根据网络拓扑的变化而改变。
路由选择算法PPT课件
13
2021/5/21
后继结点向量 S i
s i1
Si
si2
s
iN
S kj i
使每个结点[dki dij]最小
14
2021/5/21
如下图1所示网络，图2是更新前结点1的路由 表
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2021/5/21 16
2021/5/21
1、路由表中给出了结点1的两个向量 D
2021/5/21
路由（径）选择——根据一定的原则和算 法在所有传输通路中选择一条通往目的结点的 最佳路径。
路由选择算法——路由选择过程中采用的 策略。
2
路由选择算法分类
2021/5/21
1、根据能否适应通信量和拓扑结构变化
非自适应（静态路由）：可靠性差、简单
自适应（动态路由）：实现复杂、可靠性高— —实用
路由选择及其算法
2021/5/21
通信子网为网络源节点和目的节点提供了 多条传输路径的可能性。网络节点在收到一个 分组后，要确定向一下节点传送的路径，这就 是路由选择。在数据报方式中，网络节点要为 每个分组路由做出选择；而在虚电路方式中， 只需在连接建立时确定路由。确定路由选择的 策略称路由算法。
1
Mi nd1 33
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2021/5/21
计算 d15 最小值
1 2 3 5 1 2 4 5 1 3 5 1 4 5
Mi nd1 52
d15 d12 d23 d35 6 d15 d12 d24 d 45 5 d15 d13 d35 6 d15 d14 d45 2
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2021/5/21
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例：
2021/5/21
一旦结点C与结点E之间断开，则结点C向结 点A反馈信息，通过其他路径进行通信。
路由选择的原理
路由选择的原理路由选择是指在计算机网络中，根据特定的算法和策略来确定数据包从源主机到目的主机的路径选择。
路由选择的原理可以通过下面的内容来解释。
1. 距离矢量路由选择（Distance Vector Routing）：- 每个路由器根据自己所知道的到达目的地的最短路径距离发送更新信息。
- 路由器之间以周期性、递增的方式交换距离矢量信息，直到达到稳定状态。
- 路由器通过比较邻居的距离矢量信息以及加入整个网络的信息，选择最佳路径。
2. 链路状态路由选择（Link State Routing）：- 每个路由器将自己相连的链路状态信息广播给整个网络。
- 路由器通过收集来自邻居的链路状态信息以及自身的链路状态信息，在路由计算中构建网络的拓扑图。
- 根据拓扑图，每个路由器使用最短路径优先算法（如Dijkstra算法）来确定最佳路径。
3. 路由选择算法（Routing Algorithms）：- 数据包根据特定的路由选择算法在网络中传输。
- 常见的路由选择算法包括最短路径优先算法、距离矢量算法、链路状态算法等。
- 这些算法根据网络的特性、需求和性能考虑，选择最佳的路径来传输数据。
4. 路由选择策略（Routing Policies）：- 路由管理员通过制定特定的路由选择策略来影响路由选择过程。
- 路由选择策略可以基于多种因素，如路由器的负载、链路的带宽、成本等来选择路径。
- 通过调整路由策略，可以优化网络的性能、提高安全性等。
总的来说，路由选择是根据路由选择算法和策略来确定数据包的最佳路径。
这是一个根据网络状况、拓扑结构、需求等因素进行决策的过程，以确保数据能够快速、安全地传输到目的地。
路由原理课件
图1-3 RIP路由协议生成的路由表
178.168.20.0
跳转到第一页
1.1.5.2 IGRP的路由度量值
● IGRP的度量值：带宽、延迟、可靠性、负载和最大传输 单元（MTU）
188.158.10.0
0.2
令牌
0.3
环
路由器A 172.128.30.0
0.1 0.4
FDDI
C 188.158.10.0 dir conn E0 C 172.128.30.0 dir conn S0 I 178.168.20.0 [100/327684] via 188.158.10.4 E0
主机地址
E0 S1
192.168.5.98/27
192.168.5.33/27 E0
S0 192.168.5.97/27
E1
192.168.5.65/27
跳转到第一页
有类别路由
操作：路由器确定路由的网络部分的方法：
●路由更新信息的地址类别=路由器接口上的地址类别，采用接
口上的子网掩码。
●路由更新信息的地址类别≠路由器接口上的地址类别，依据路
S0 0.1 路由器A
128kbits/s 20000μs
S0
S1
0.2
0.1
路由器B
S1
0.2 路由器C
1544kbits/s 20000μs
路由器A通告网络173.15.4.0的度量值计算如下： 带宽=107/128=78125 延迟=20000/10=2000 度量值=带宽+延迟=80125
跳转到第一页
（2）逻辑目的地地址：主网络地址、子网络地址、 主机地址
（3）管理距离：路由学习机制可信赖程度的一个尺 度
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静态路由与默认路由
直连路由
路由器接口所连接的子网的路由方式称为直 连路由 直连路由是由链路层协议发现的，一般指去 往路由器的接口地址所在网段的路径，该路 径信息不需要网络管理员维护，也不需要路 由器通过某种算法进行计算获得，只要该接 口处于活动状态UP，路由器就会把通向该网 段的路由信息填写到路由表中去 其他路由协议都是以直连路由为基础的
路由转发
组播包的转发（续）
组播
组播指的是一组运行着相同协议/功能的主机集合，这些组使 用D类地址作为目的地址来转发。源主机发出的组播报文，只 有组内成员才能接收，而其他无关的主机则不会收到，这样就 避免了广播对于网络带宽的无畏的占用。 常见的组播协议有IGMP、PIM-SM/DM、DVMRP等，将在高 级教材中介绍
路由查询
管理距离－ Administrative Distance
管理距离AD AD是指一种路由协议的路由可信度，也可以说是优先权。在1~255之 间取值，值越小，优先权越高 如果路由表中的多个条目，目的网段和掩码完全相同，则需要通过AD 来判断优先级
路由协议 C 直连路由 S 静态路由 R RIP O 域内OSPF B BGP AD 0 1 120 110 20
相关内容请参阅高级教材
路由转发
广播包的转发
广播
广播指的是一个IP网段的全体主机集合，默认情况下，路由器 不转发定向广播报文。即路由器可以隔离广播域 特殊情况下，可使用help-addr来转发广播报文 ip help-address <Addr> Addr为单播地址时，可用于DHCP-Relay应用 Addr为广播地址时，可“透传”广播报文，比如Windows操 作系统的“网上邻居”发现应用
路由查询
Load-Balance（续）
Route-cache命令语法 [no] ip route-cache [same-interface] 控制IP路由缓冲是否开启。same-interface 适用于IP转发的源和目的在同一网段的情况， 此时会伴随着ip redirect重定向，后文详 ip route-cache-timeout *** 调整缓冲的有效时间，默认为80秒。一般建 议不要设置的太小，尤其是在多线路的情况 下***
路由查询
Load-Balance（续）
Timeout机制 路由器接口缓冲的容量有限，所以需要引入timeout老化时间 机制，将不常用的cache条目删除 “流”的概念 我们称具有相同IP特征，且相互之间的时间间隔＜timeout的一 系列数据包为“流” 显然，即便是具备了相同的IP特征，如果相互时间间隔超过了 timeout，那么他们就不再是同一个流，因为查询到的出口是 不同的
第一章 路由选择原理
神州数码网络大学
路由概述
什么是路由
路由Route，是指将对象从一个地方转发到 另一个地方的行为和动作 而执行这种动作的设备，就是路由器，英文 名为Router
路由概述
路由的两个基本过程
路由Routing 去除收到Frame的Header，得到一个IP packet 读取该pacekt的Dst IP Address 交换Switching 查询路由表，可得到下一跳端口/地址 重新进行二层的Frame Header封装 Forward Switching不是“交换”，换成“转发”更好； 路由前后，“包”不变，但“帧”不同
RT2 RT3 100M RT1 10M 64K RIP: Red is better! OSPF: Blue is better!
路由查询
Load-Balance
Route-cache，路由缓冲的引入，本意是要减少路由器CPU查 询路由表的次数，从而提高其的IP包的转发能力 一个数据包经过路由器时，路由器需要通过CPU查询路由表， 确定其下一跳网关并转发；同时会在接口缓冲中将该IP包的特 征信息，此后如果具有相同特征的IP包需要转发时，就不再需 要查询路由表，而是这个缓冲即可
Fast-Switch快速转发 Route-cache的可以一定程度上提高路由器的包转发效率。但 其处理机制中还需要CPU的完全介入，所以所带来的性能提升 比较有限。 所谓快速转发，就是在路由器的硬件驱动中完成数据包的查询 和转发，这样可以尽可能减少CPU的工作量，从而进一步提高 包转发率 开启该功能的方法是： 在全局和相应的端口中ip fast-switch enable
IGP 应用于同一个自治系统内部的动态路由协议
常见的有RIP、OSPF等
EGP 应用于多个自治系统之间的动态路由协议 常见的有BGP等
路由查询
什么是路由表
Routing Table 指的是路由器或者其他网络设备上存储的表， 该表中存有到达特定网络终端的路径。在某 些情况下，还有一些与这些路径相关的度量 值。 路由器的主要工作就是为经过路由器的每个 数据包寻找一条最佳传输路径，并将该数据 有效地传送到目的站点。为了完成这项工作， 在路由器中必须保存着各种传输路径的相关 数据——路由表
静态路由与默认路由
静态路由
命令语法
ip route <dst-net> <dst-mask> {interface type number | <next-hop-ip>} [AD]
1.1.1.2
1.1.1.1
RT2 ?
RT1
F0/0
1.1.1.3
RT3
静态路由与默认路由
静态路由（续）
推荐使用具体的IP地址作为下一跳网关 如果下一跳是点对点的网络，如HDLC、PPP等，可使用端口名 字作为下一跳网关，效果与具体IP地址的情况相同 ***如果下一跳是广播型网络，如ETH以太网，或者是点对多点 的网络，如x.25和FR，那么建议不要使用端口名字作为下一跳 网关。尤其是在对方开启代理ARP的情况下 在有些拨号网络中，因为无法得知对方的具体IP，只能只用端 口名字作为网关，比如PPP、PPPoE等
一般的，路由表下一跳网关是自己的端口或者直连网段的IP地 址，但如果不是呢？ 用迭代就可以跳出这个束缚。也就是说，某IP数据包查询转发 出口时，得到的不是一个能直接进行转发的端口或者地址，这 个地址还需要进行再次查表，这个过程很可能需要多次完成。 称为多重迭代。 迭代时，需要CPU多次查询路由表，效率低下，通常不推荐使 用
路由转发
路由表条目的生效
路由表有效的前提 下一跳网关接口的二层协议状态为UP 拨号端口中，如果状态是spoofing-up，也 可以 路由表的隐含内容 如果多个路由条目的目标网段相同，但权值 不同，则较低权限的条目被隐藏起来。 注意：不是删除。
路由转发
ICMP重定向
IP Redirect
某些时候，路由器收到的IP数据包经过路由寻径后，发现，下 一跳出口与该IP包的接收端口是同一个，此时，路由器通常需 要进行ICMP redirect。
路由概述
路由的分类
按路由表形成方式来划分 静态路由static 由系统管理员事先设置好固定的路由表称之为静态路由表。 一般是在系统安装时就根据网络的配置情况设定的，它不会 随网络结构的改变而改变。 动态路由dynamic 动态路由表是路由器根据网络系统的运行情况而自动调整的 路由表。路由器根据路由选择协议提供的功能，自动学习和 记忆网络运行情况，在需要时自动计算数据传输的最佳路径。 常见的有RIP、OSPF、BGP等
路由查询
Load-Balance（续）
思考： 路由器某接口上每隔8秒收到一个数据包，分为红色和蓝色共两 种。路由器的route-cache-timeout设置为20秒，请问，这些 数据包序列可以看作几个流？ 如果timeout为10秒呢？
8s
8s
8s
8s
8s
8s
8s
路由转发
IP Fast-Switch
路由概述
路由的分类 （续）
静态路由 优点：几乎不消耗路由器的资源 缺点：不随着网络拓扑机构的改变而改变 动态路由 优点：可以自动适应网络拓扑结构的变化， 以维持路由的正确性与完整性 缺点：消耗大量的路由器资源
路由概述
路由的分类（续）
根据自治系统内外来划分
AS－Autonomy System 自治系统就是处于一个管理机构控制之下的路由器和网络群 组。一个AS内的所有路由器必须相互连接，且运行相同的路 由协议，同时分配一个AS编号
路由转发
IP Fast-Switch（续）
Fast-switch的缓冲内容和Route-cache相同 快速转发开启之后，Route-cache就自动失效，此时实现的是 Per-destination的负载均衡 Route-cache关闭、Route-cache打开、Fast-Switch打开， 这三种情况下，路由器的转发能力逐渐加强
R1 R2
3 1
2 4
PC
路由转发
ICMP重定向（续）
IP Redirect 发生IP重定向时，路由器需要发起一个ICMP 报文，其Type=5，Code=1，Gateway IP=重定向的网关地址，payload中包含了原 IP报文的前64bytes内容。
路由转发
ICMP重定向（续）
IP Redirect 原PC主机收到IP Redirect的ICMP报文之后， 会在本地路由表中生成一个主机路由表，以 便在下次发送IP时，不需要从再次被重定向， 以便提高效率。
路由查询
Load-Balance（续）
Per-destination 由于IP包是路由器转发的最小单位，所以无论路由表中的等价条目有多 少，同一个数据包只能从一个接口中被转发，也就是说Route-cache 只会有一条。 后续具有相同特征的IP数据包在查询之后，得到的下一跳也必然是相同 的 Per-packet 如果Route-cache功能关闭，那么路由器只能查询路由表，在有多个 可选条目的前提下，路由器只能吧数据包在多个出口上轮询发送 两者的差异是Route-cache是否有效