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(已结算)【技术圆桌】第一期:有奖讨论!IP路由原理及实际应用知多少
  

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大家好,我是社区技术顾问——哒哒哒,目前已有5年网络运维经验,受管理员所邀参与社区【技术圆桌】话题发起人活动,与大家一起探讨IP路由原理及应用相关知识,欢迎对路由感兴趣的朋友回帖交流学习,一起分享经验和传播新知!

本期技术圆桌讨论会分三个模块,大致流程如下
1模块:   新手扫盲---由我简单讲解路由基础原理知识;
2模块:话题讨论---大家可以结合深信服产品实际应用开展话题讨论;
3模块:提问解答---如你想了解更多有关IP路由方面的技术问题,欢迎回帖提问,我会尽我所知一一回复大家。

我们只聊技术,优秀提问和回帖讨论者,社区管理员说可以获得丰厚的奖励哦~哈哈!下面我们就一起进入主题吧!


第一个模块:【新人扫盲】——路由基础知识分享
IP路由原理包含哪些内容?
1、路由概述
1.1 路由器/路由表/和路由的关系
一句话概括:路由是指导IP报文如何转发的,路由存放在路由表中,每台路由器都有一张路由表。所以路由器收到一个数据报文之后指导如何转发出去是根据本身路由表中的路由决定的。

1.2 路由器是如何进行操作的
路由器是单跳操作的,当一条路由到路由器之后,路由器会查找路由表,找到一条最优的路径转发到下一个网络节点,由下一个网络节点再次查询路由表进行转发。
假如PCA发送一个目的地址为N的数据包,首先会到达路由器RTA,路由器RTA根据本身设备的路由表信息,目的地址为N,下一跳RTB,转发给下一跳RTB,同样,RTB会根据自己的路由信息判断目的地址为N,下一跳RTC,从而转发给RTC,依次类推,数据正常到达网络N,找到目的地址。

1.3 路由表的构成
那路由表中到底有什么呢,我打开一台设备的路由表看下(H3C设备的路由表)
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①目的地址/掩码:目的地址,一条路由到达设备之后第一个查找的就是目的地址,主要是看路由表中有没有到目的地址的路由,如果没有,就直接丢弃了。
举个栗子,你上公交车,是不是首先看有没有你要去的目的地,如果没有,就说明这个车不到目的地,一样的道理,如果在本路由器上没有到达目的地的路由,那就到不了最终的目的地。

②协议:也就是路由的来源,说明这条路由是如何来的,后面会讲,路由的来源(直连,静态和动态),这个图里面的D代表的就是直连的。

③优先级:当去往目的地有多个路由来源的时候,选择优先级高的添加进路由表。

④度量值:路由的度量值说的就是到达目的地址需要花费的代价,每个路由他参考的依旧是不同的,比如RIP协议他参考的因素就是跳数,OSPF参考的因素就是带宽,度量值越小,说明这条路径越佳。
还是举个栗子,假设同样的,南京到长沙,有两种选择可以到长沙。A认为时间比较重要,那他参考的因素就是时间,他会选择飞机;B呢,他认为钱比较重要,他参考的因素就是金钱,那他就会选择高铁。这样就比较好理解了吧。
总结:同种协议度量值(cost)一样 ,所以比较优先级 ,不同协议比较度量值越小越优先。

⑤下一跳:上面讲的路由器是单跳操作的,下一跳就是这条路由下一跳应该交给谁。
依旧举个栗子,咱们玩传递水杯的游戏,就是一堆人在一起,假设我是A,传给B的时候,B决定他来传给谁,我并没有办法直接交给B的下一个人,因为我是跟B直连的。

⑥接口:用来判断去往下一跳从哪个接口出去
还是上面上面那个栗子,我左右拿到,从右手交给B,B左手拿到,从右手交给下一个人,那对于我来说,我交给B的出接口就是我的右手,对于B来说,他交给下一个人,也就是下一跳的出接口是右手。
以上应该可以很好的诠释路由器的工作过程了,简单来说就是单跳操作的,如果各位有什么好的栗子能够更好的理解的话,可以直接回帖哦。

1.4路由的来源
那路由表里面的路由是如何而来的话,路由的来源分为三类
直连路由/静态路由/动态路由
①直连路由:这个就很好理解了,直连路由就是直接在设备上接口所属网段的路由,他的优点是什么呢,配置非常简单,直接在设备上配置即可,比如配置一个路由器的两个接口地址如下,直连路由生效的条件是该网络的接口物理为UP、 且协议也为UP,物理UP很好理解,就是网线接上了,物理层UP,协议就是你将地址配置上去并且可用。如下,直连接口地址如何配置(以下拓扑和设备为H3C模拟器)
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②静态路由:那如果目的地址不在直连的链路上的话,一个数据包过来岂不是找不到目的IP了?所以这个时候就可以手工配置路由上去,就是静态路由,静态路由的配置也很简单,依旧是上面的图,正常如果不配置任何路由的话,RT1是无法和RT4进行通信的,因为RT1上没有RT4的路由,他只有他自己直连的路由表,如下
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这个时候我就要手动给各个设备配置上静态路由了,RT1已经有的是192.168.1.0,但是他没有192.168.2.0和3.0,于是配置两条一条是到2.0网段,一条是到3.0网段,并且路由是有去有回的,所以RT234也要配置到RT1的路由RT2和RT3以及RT4配置一样,各个设备的配置如下
RT1配置
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RT2配置
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RT3配置
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RT4配置
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路由都配置完成之后,每台路由器都有了各自的路由信息,路由转发正常
效果验证(RT2)
这个时候看下RT2的路由表以及测试路由可达性
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是不是到每个网段的路由都有啦,其中到3.0是刚才手工配置上去的静态路由

③动态路由:就是各个设备启动动态路由协议程序,然后各个设备自动学习网络中的其他设备的路由信息写到自己的路由表中,已达到更新路由表的作用,后面会讲动态路由协议如何更新路由表。
好啦,到这里,大家应该对路由都有了一定的了解,那我们就来看下,路由表中既然有这么多的路由条目,那一条路由过来之后路由表是怎么知道应该从哪一条转发出去的呢,接着,我们看下路由选择的原理。

2、路由选择原理解析
路由有了,那当一条路由到达路由器的时候,路由器如何进行转发呢。路由表转发原则分为三个,总结为:最长匹配原则,迭代查询以及默认转发原则,随着以下的拓扑图跟我一起看下如何转发的吧(拓扑以及下面的路由表均截图自网络,并非自己原创,本人仅做转发解读)

2.1最长匹配原则
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PC发一个目的地址到40.0.0.2的单播包,首先此IP包会到达第一台路由器,为RTA,RTA会查询本身路由表,发现目的地址为40.0.0.0的路由条目有两条,此时看两条路由条目的掩码长度,匹配掩码长的路由条目,因为掩码越长、范围越小、匹配越精确,所以匹配40.0.0.0/24的这条,下一跳是20.0.0.2,出接口E0/2,所以此数据包会从RTA的E0/2出去转发给RTB的20.0.0.2这个接口地址。RTB再查找路由表,将此数据包转发给40.0.0.2.这就是掩码最长原则。

2.2 迭代查询原则
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PC发往一个目的地址去往50.0.0.2的数据包,首先到达第一台路由器RTA,到达RTA之后,目的地址找到50.0.0.0/24这条路由,下一跳40.0.0.2,发现40.0.0.2不在直连链路上,则以下一跳地址做为目的地址重新查找,此时目的地址是40.0.0.2,重复第一个原则。从ETH2出去,下一跳交给RTB的20.0.0.2,RTB查找路由表转发数据。这叫做迭代查询。

2.3 默认匹配原则
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PC发送一个去往30.0.0.2段的数据包,RTA查找路由表,但是目的地址并没有30.0.0.0段的,如果有0.0.0.0的,则匹配0.0.0.0的,因为0.0.0.0为任意地址,没有明细路由的时候匹配默认的路由转发。这个就是为什么咱们部署防火墙的时候,在深信服的AF的配置中,写一条0.0.0.0/0的路由让内网能够找到去往外网的路由。

3、动态路由协议解析
3.1 什么叫路由协议?
路由协议就是路由器用来学习和维护路由信息的协议,不同的路由协议有自己的算法,比如现在主流的ospf用的就是SPF来进行防环的。

3.2路由协议基本原理
路由协议生效的前提是已经人工在设备上开启了此路由协议,只有开启了这个路由协议,设备之间才能自动的去学习对方的路由,看下基础的动态路由包含哪几个部分哦~~~

①邻居发现
第一个阶段就比较简单了,就是路由器发送广播报文或发送给指定的路由器邻居以主动把自己介绍给网段内的其它路由器。
举个栗子,大家都在一个教室里面,假设一个人就是一台路由器,首先要做的就是自我介绍,当然大家都听得到的,是广播,我是哒哒哒,用来告诉大家我的身份信息,同时嘞,我也会收到其他人的信息,比如有台路由器叫潇洒哥,我收到他的信息就是:我是潇洒哥。这个就是邻居发现。

②路由交换
每台路由器将自己已知的路由相关信息发给相邻路由器。
还是上面的栗子,我要将我得信息发送给其他人,我的身高是110,我的体重是110,同时会收到潇洒哥的信息,他告诉我他的信息:“我的身高是100,我得体重是120”。这个就是路由交换

③路由计算
每台路由器运行某种算法,计算出最终的路由来。
依旧是上面的栗子,当我们各自收到对方的信息的时候,我们会根据某种算法,计算出最终的路由,比如根据身高和体重可以计算出哒哒哒和潇洒哥的身价,供路由选择。

④维护路由
路由器之间通过周期性地发送协议报文来维护邻居信息。
我们各自的路由表是建立完成了,如果潇洒哥身高涨了5厘米,体重涨了50斤,他需要定期的将这个信息告诉我,我来更新自己的路由表,同样,如果我身高涨了60厘米,体重减了10斤,也是要定期告诉他,让他来更新他的路由表。这个就是路由维护。

以上就是动态路由协议学习和计算路由的基本过程啦。栗子举得有点不太贴合实际,完全靠想象,不过最终我到了170厘米,也是蛮开心了哈哈哈。
现在常用的就是OSPF协议了,OSPF可以参考我之前的帖子:https://bbs.sangfor.com.cn/forum ... &tid=85783&extra=#/

4、VLAN间路由解析
4.1什么叫单臂路由?
当内网多个VLAN的时候,上面的路由器也是需要多个接口的,但是啊,咱们应该都知道,路由器和交换机之间最直观,从设备上可以看到的就是接口的不同,交换机上面的接口非常多,但是路由器嘞,接口比较少,如果这样去进行接线的话,会造成路由器接口的浪费(此处无图),所以提出了使用子接口来跟下面的不同VLAN间进行通信,如下图,这个图非常直观的说明了什么叫做单臂路由
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4.2为什么要使用交换机实现VLAN间路由
很简单,因为路由器基本上是软件转发的,数据量多的时候容易造成网络瓶颈,三层交换机使用内置的三层路由转发功能转发路由,所以现在一般是在交换机上直接做VLAN间路由,如下图
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好了,先分享到这里!鉴于时间有限,如有地方说的不全面,欢迎各路技术大神多多指教,继续补充~

重点来了!!!有奖讨论



第二模块:【有奖讨论】一起聊聊路由&深信服产品的实际应用

1、作为网络工程师,IP路由是必备知识,在进行深信服产品日常运维中,你经常会运用的路由原理有哪些?欢迎举例说明
2、在学习路由知识的过程中,你认为重点和难点有哪些?欢迎大家一起圆桌探讨交流!





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 IP路由协议疑难解析》适合从事计算机网络技术、管理和运维工作的工程技术人员阅读,同样可以作为高校计算机和通信专业本科生研习网络技术的参考资料。



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18人已打赏

玖零网络 发表于 2019-11-18 11:05
  
最长匹配原则,
迭代查询以
及默认转发原则
这三者间的区别是?
tyr 发表于 2019-11-18 11:18
  
我还想了解+最长匹配原则,迭代查询以及默认转发原则的优先级是?
清风慕竹 发表于 2019-11-18 14:11
  
       看完婷哥写的文档,有条理,有技术,有含义,不愧为有IE证书的大神。特意总结几下学习知识。
一、学习过程
路由发现:学习路由的过程,动态路由通常由路由器自己完成,静态路由需要手工配置;
路由转发:路由学习之后会照学习更新的路由表进行数据转发;
路由维护:路由器通过定期与网络中其他路由器进行通信来了解网络拓扑变化以便更新路由表。
二、路由选择的原理
最长匹配原则:路由查找时,使用路由表中到达同一目的地的子网掩码最长的路由。
迭代查询原则
默认匹配原则
注:底下俩个原则我是不知道的,感谢楼主的精彩分享,需要好好的研究学习一下。
三、vlan间路由
实现交换机之间的vlan通信。
四、总结建议
       楼主写的真的很好,很好,学习到了新的知识,对于我们这些小白来说真的很有帮助。好羡慕潇傻哥能够被楼主举例子,例子还讲的那么具体生动。如果楼主在讲路由之前先讲下二层交换机和三层交换机的区别,然后在引入路由这个会不会对于小白来说更好。七层模型一步步引入是否更具体。一点小小的建议,不知道对不对。再次感谢楼主的精彩分享,膜拜一下,打赏一下。
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