OSPF、EIGRP、RIPv2、IS-IS、BGP动态路由大家庭，网工收藏！

路由协议简介

路由协议的目的是实现端点之间端到端的网络层连接，每个会话的端点之间总是有一个前向和反向路径选择。

【资料图】

路由表由从不同路由源获知到不同目标子网的多条路由组成，路由源可以分为已连接、静态、默认或动态。区别在于本地路由器如何获知路由，例如，动态路由和连接路由是自动学习的，而静态路由和默认路由是手动配置的。

图1 网络层转发路径

静态与动态

静态、默认和连接的路由是最常见的路由类型，因为它们可以在大多数路由器上找到。

静态和默认路由是直接配置的，并在配置时自动添加到本地路由表中，它们的管理距离为 1，路径度量为零 (0)。

静态路由的管理距离低于任何动态获知的路由，并且优先于到达同一目的地的动态路由。

除非通过动态路由协议发布静态路由，否则不会向邻居发布静态路由，当启用具有 IP 地址的网络接口时，连接的路由会自动生成并添加到路由表中，它们的管理距离为零，优先于所有其他路由类型。

有多种动态路由协议旨在与邻居交换路由信息，网络管理员不配置动态路由。相反，它们是从连接的邻居那里学习的，以便每个路由器安装和选择路由以进行最佳路径选择。

发布的路由基于路由协议配置。OSPF、EIGRP、RIP、IS-IS、BGP 等常用路由协议以及静态和默认路由都支持 IPv4 和 IPv6 地址空间，路由器、三层交换机等网络设备支持多种动态路由协议，Cisco ASA 防火墙还支持具有路由模式操作的路由服务。

距离向量与链接状态

动态路由协议可以根据路由操作分为链路状态或距离向量，它们之间的区别基于邻居如何通信、发送路由更新和收敛，最初，在 Internet 连接之前，网络域较小，RIP 等距离矢量协议就足够了，范式转变为纯 IP 互联网连接模型，具有更大的网络域和复杂的流量路由，为了可扩展性和性能，距离矢量路由协议正在被链路状态协议所取代。

距离矢量路由协议定期向所有连接的邻居通告其路由表，无论是否发生拓扑更改或邻居发送请求，都会发生这种情况，当出现链路故障时，整个网络域都会出现完整路由表的泛滥，这会导致收敛速度变慢，随着网络域变大，收敛速度会呈指数级恶化。由于路由器没有准确更新的路由信息，还存在路由不稳定和抖动。

链路状态路由协议更加复杂，因为只有事件触发的路由更新才会发送到邻居，当接口出现故障并且拓扑发生变化时，就会发生这种情况。链路故障检测速度更快，并且仅针对任何丢失的路由发送部分更新。与距离矢量协议相比，结果是更快的收敛和性能。泛洪发生在整个路由域中，但它仅限于区域之间的单个通告。SPF 算法根据更新的拓扑表计算最短路径。

表 1距离向量 vs 链路状态比较

OSPF 和 IS-IS 被认为是链路状态协议。RIP 确实是唯一剩下的纯距离矢量协议，并且已经更新了 RIPv2 增强功能。EIGRP 被归类为高级距离矢量协议，具有距离矢量和链路状态协议的特性。EIGRP 只有一个邻居拓扑表，而不是一个完整的网络拓扑数据库。与链路状态协议类似，EIGRP 确实形成邻居邻接并发送事件触发的更新，而不是定期的完整路由表更新。

BGP 是一种路径向量协议，它为每个路由通告由多个自治系统编号 (ASN) 中的一个组成的目标路径。还有一些其他路径属性也随每条路由一起通告。BGP邻居发布的路由中包含每条具有AS路径属性的转发路径的向量（方向）信息。

路由选择算法

不同路由协议之间和同一路由协议内的路由选择都有规则。路由器首先安装路由，然后根据路由选择算法选择最佳路径或路由。路由源包括动态协议（OSPF、EIGRP、IS-IS、BGP）、静态路由、默认路由和连接路由。

有时会从多个路由源向同一目的地发布多条路由。每个动态路由协议都维护一个单独的路由表，其中包含最佳路由。当到达同一目的地的多条路由存在时，具有最低管理距离的路由将安装在全局路由表中。例如，EIGRP 的管理距离低于 OSPF 或 IS-IS。相反，静态路由优于所有动态路由。

表 2 管理距离

当存在从同一路由协议到同一目的地的多条路由时，安装具有最低度量的路由。另外，当同一个路由协议到同一个目的地存在多条相同度量的路由时，它们都被安装并启用负载均衡。出于负载平衡目的而安装在路由表中的路由数量基于路由协议支持。

检查每个入站数据包的目标 IP 地址字段，并针对最佳路由进行路由表查找。一旦选择了路由，就会创建下一跳转发路径。有下一跳MAC寻址的帧重写并发送数据报文。

图 2 入站路由查找

为了在路由表中安装路由，路由器将不同的前缀长度视为不同的目的地。这就是为什么在路由表中安装来自相同和/或不同路由协议的多条路由的原因。决胜局是最长匹配规则，它从路由表中已有的路由中选择子网掩码（前缀）最长的路由。

仅单一路由协议

只要您在路由器上只实现了一个路由协议，那么只有配置了静态路由时才适用管理距离，例如，您可以有一条静态路由和一条 OSPF 路由到同一目的地，然后，静态路由将安装在该目标子网的路由表中，例外情况是两条路由的前缀（子网掩码）长度不同，此时，最长匹配规则生效，路由器将选择前缀最长的路由进行数据包转发。

开放最短路径优先 (OSPF)

开放最短路径优先 (OSPF) 是一种仅路由 IP的链路状态路由协议，它是一种可扩展的开放标准内部网关协议 (IGP)，支持多供应商网络设备，OSPF 路由器通过交换链路状态通告 (LSA) 来构建和维护全局拓扑数据库，LSA 的目的是在启用 OSPF 的路由器之间通告拓扑和路由信息，只有在发生拓扑更改（链路故障）时才会发送事件触发的更新以节省带宽。

区域

OSPF 是一种分层的分层架构，定义为具有单个或多个区域，单区域设计通常使用较小的网络域来实现，以便在发生链路故障时实现更快的收敛，多个区域的优势主要是在更大的网络域内，每个区域的每个路由器上都有较小的路由表，可以在区域边界路由器 (ABR) 上启用路由汇总，以减少路由表的大小和 LSA 泛洪量，诸如抖动之类的路由问题仅限于具有多区域 OSPF 设计的每个区域。

图 3 OSPF 多区域设计

只有多区域 OSPF 才有一个强制性的公共骨干区域 0，所有其他区域必须连接到 OSPF 骨干区域，这需要在区域之间发布路由并防止路由环路，例外情况是当虚拟链路配置为通过正常区域到骨干区域的隧道时，OSPFv2 是指仅支持网络接口上的 IPv4 寻址的 OSPF 版本。它是 OSPF 部署最广泛的版本。单区域 OSPF 的区域编号不必编号为区域 0。

图 4 OSPF 区域类型

OSPF 支持配置为通告特定路由的各种区域类型，最常见的是正常区域和允许大多数 LSA 的骨干区域，存根区域通常在远程和分支机构实施，用于默认路由到数据中心，OSPF 非末节区域 (NSSA) 转发来自外部路由域（例如 EIGRP）的重分配路由。

OSPF 路由器类型根据功能和位置进行分类，有骨干路由器、普通路由器、区域边界路由器(ABR) 和自治系统边界路由器(ASBR)。OSPF ABR 路由器在多个区域配置了接口，他们负责广播区域之间的路线，OSPF ASBR 是 OSPF 和外部路由域（例如 EIGRP 或 BGP）之间的重新分发点。

OSPF LSA 路由类型表示路由拓扑信息及其起源，

它们为 OSPF 路由器提供到外部路由域的路由。

表 3 OSPF 区域和 LSA 类型

路由收敛

链路状态协议的主要特征是在一个区域内的所有邻居之间交换链路状态时创建的全局拓扑数据库，所有区域之间也有链路状态通告，并且路由安装在路由表中。

OSPF 运行 Dijkstra SPF 算法以计算从链路状态数据库到每个目的地的最短路径（最低成本）并填充路由表，这使得链路状态协议具有极大的可扩展性，具有优化的路由和快速收敛，在更新所有 OSPF 表后收敛后，只有事件触发的路由更新会发送到邻居。

OSPF 收敛的正确操作顺序最初始于 OSPF 邻居交换 hello 数据包以形成邻居邻接，接下来所有 OSPF 连接的邻居交换 LSA 数据包，OSPF 邻居然后交换数据库描述符数据包 (DBD) 以构建拓扑数据库。OSPF 运行 SPF 算法来计算到所有目的地的最短路径，并用于构建路由表。

路径选择

OSPF 链路状态通告 (LSA) 由拓扑和路由信息组成，SPF 根据路由类型和度量计算到每个目的地的最短（最佳）路径。除非配置了静态路由，否则任何仅部署 OSPF 的路由器都不会考虑管理距离。

因此，当有多个 OSPF 路由到达同一目的地时，会首先根据路由类型安装路由，当有多个相同路由类型的 OSPF 路由时，OSPF 安装度量值最低的路由，最后，安装具有等成本度量的相同路由类型的路由，默认情况下最多可对 6 条等成本路径进行负载均衡。

优先顺序从 OSPF 区域内 (O) 路由类型开始，它们代表源自同一区域并具有最高优先级的任何 OSPF 路由。OSPF 区域间 (IA) 路由在区域之间交换，并且在区域内 (O) 路由之后首选，最后，还有 NSSA 和外部路由，它们源自不同的路由协议，通过 OSPF ASBR 再分发路由器。

NSSA 和外部路由的优先级低于前面提到的其他路由类型，LSA Type 7 源自 ASBR，包括 NSSA Type 1 路由 (N1) 和 NSSA Type 2 路由 (N2)。

N1 和 N2 路由从 ASBR 和传输非末节区域 (NSSA) 通告，它们在 ABR 处转换为 Type 5 LSA 并泛洪到整个 OSPF 域。分配给 N1 的成本是默认度量成本 (20) + 从 ASBR 到目的地的内部路径成本。分配给 N2 的成本仅为默认度量成本 (20)，并在 ASBR 路由器重新分发点添加。

LSA 类型 5 源自 ABR，包括外部类型 1 路由 (E1) 和外部类型 2 路由 (E2)，它们从 ABR 泛洪到整个 OSPF 路由域。分配给 E1 路由的成本是默认度量成本 (20) + 从 ASBR 到目的地的内部路径成本，分配给 E2 路由的成本仅为默认度量成本 (20)，不包括从 ASBR 到目的地的内部路径成本。根据此处显示的路由类型优先级顺序，它是最不首选的路由。

区域内 (O) > 区域间 (IA) > NSSA (N1) > 外部 (E1) > NSSA (N2) > 外部 (E2)

指标计算

每个路由协议都有一个独特的计算路由度量的方法，OSPF 根据接口带宽计算成本指标，启用 OSPF 的接口的默认成本 = 1。

成本 = 100 Mbps / 接口带宽

每个网络链路由本地接口和邻居接口组成，分配给接口的最低成本是 1，即使计算得出的数字可能更低，OSPF 的参考带宽是可配置的，以考虑当今以千兆 (1000 Mbps) 速度开始的更快接口。参考带宽是一个全局配置命令，必须与同一 OSPF 路由域中的所有路由器匹配。

router ospf 1auto-cost reference-bandwidth 1000

参考带宽方法的替代方法是ip ospf cost命令，它允许您直接在网络接口上配置成本指标，第三个选项是使用 IOS 接口带宽命令手动配置接口速度，这仅影响 OSPF 计算该特定链路的指标的方式，而不影响接口物理速度，您必须在本地和邻居接口上配置带宽命令，但是不推荐这样做，因为它可能会影响其他路由协议计算度量的方式。

特征

增强型内部网关路由协议 (EIGRP)

EIGRP 是 Cisco 专有的路由协议，开发用于路由各种网络层协议，最近，出现了向单一 IP 网络架构的转变，互联网和云连接的开放标准，OSPF 已开始取代 EIGRP，因为它是专有的且可扩展性较差。EIGRP 是一种复杂的路由协议，它是非分层的并且通常难以排除故障。

EIGRP 被归类为高级距离矢量协议，具有距离矢量和链路状态协议的特性。例如，EIGRP 只有邻居拓扑表，而不是完整的网络图。与链路状态协议类似，EIGRP 确实形成邻居邻接并发送事件触发的更新，而不是定期的完整路由表更新，它是一种类似于 OSPF 的无类协议，其中子网信息包含在路由更新中。这是一个优势，因为可变长度子网掩码 (VLSM) 支持在任何位边界上进行无类子网划分和路由汇总，将其与仅支持有类子网划分的距离矢量协议形成对比。不等成本路径负载平衡也是 EIGRP 独有的，具有差异功能。

自治系统

EIGRP 有一个扁平的拓扑结构，没有像 OSFP 或 IS-IS 那样的层次结构，相反，您将路由器接口分配给自治系统 (AS)，EIGRP 路由必须在不同的 AS 编号之间重新分配，多 AS 设计的优点是新路由的查询更新不会泛洪到本地自治系统之外。较小的网络域大小可以实现更快的收敛时间和更少的路由摆动。

图 5 EIGRP 自治系统

路由收敛

EIGRP 路由器在启动时首先向所有邻居发送多播 hello 数据包，并建立邻居拓扑表，然后将完整的路由表作为单播更新数据包与每个邻居交换以构建拓扑表，路由更新与可靠传输协议 (RTP) 一起发送，用于面向连接的有保证的数据包交付。当邻居路由器交换了 hello 消息并且更新数据包被发送到具有完整路由表的邻居时，就会发生邻居邻接。

DUAL 算法从拓扑表中计算到每个目的地的最佳路径路由，并使用每个目的地的后继（最佳可用）路由填充 EIGRP 路由表，这是基于从直接连接的邻居通告的路由。后继路由是到具有最低可行距离 (FD) 的目的地的下一跳。路由的可行距离是根据报告的距离 (RD) + 到通告邻居路由器的本地距离计算得出的。报告的距离是到邻居用路由通告的目的地的路径度量。本地距离是从本地路由器查询到邻居路由器的路由的度量。它代表到达目的地并分配给 EIGRP 路由的最低（最佳路径）度量。

图 6 EIGRP 可行距离计算

可行后继是EIGRP拓扑表中的备份路由，而后继路由是路由表中的最佳路由，当后继路由不可用时，EIGRP 将可行后继从拓扑表移动到路由表，EIGRP 路由器将响应邻居查询，并在没有到达目的地的路由时通知它们。第一步是向邻居发送查询，其中为特定路由设置了无穷大度量。接下来，在拓扑数据库中本地查找可行后继。最后一步是将不可用的路由标记为活动的。

EIGRP 抑制计时器会影响出现链路故障时网络收敛的速度，每个启用 EIGRP 的路由器接口都会向其 EIGRP 邻居发送 hello 数据包，默认抑制定时器值相当于三个 hello 数据包不是从邻居发送的。这是 EIGRP 在宣布邻居不可达、发送再见消息和 EIGRP 邻居邻接被丢弃之前等待的时间间隔。

指标

当有多条路由到达同一目的地时，EIGRP 根据最低度量选择源和目的地之间的路径，带宽和延迟是用于计算度量值的默认值，延迟是基于接口速度和从源到目的地的累积的固定值，链路带宽不会与 EIGRP 累积。源和目标之间的每条路径都由多个单独的链接组成。EIGRP 检查链路并确定每条路径的最低带宽链路，从所有最低带宽链路中选择具有最高带宽（最低度量）的路径。该带宽值与累积延迟一起用于计算度量并分配给路由。

EIGRP 确实支持跨多个链接到具有差异功能的同一目的地的不等成本负载平衡，EIGRP 的默认设置是在可用时跨四个等成本路径进行负载平衡。其他指标包括 MTU、负载和可靠性，可以使用 K 值进行配置以进行粒度指标计算。

特征

路由信息协议 (RIP)

路由信息协议 (RIP) 是一种较早的路由协议，早于互联网时代，它专为具有基本路由和无子网划分的较小网络域而设计。RIP 是一种距离矢量协议，不可扩展，收敛速度慢，只能进行分类寻址。优点是易于部署和故障排除。作为纯粹的距离矢量协议，路由度量是跳数。那是从源到目的地的跳数（距离），选择路由器跳数最少的路由作为最佳路径。RIPv1 不支持消息身份验证，因此不太适合 Internet 连接。除了 EIGRP 之外，大多数内部网关协议的负载平衡只是等成本路径。

表 4 RIPv1 与 RIPv2 比较

RIPv2 是对协议标准的增强，旨在解决 RIPv1 的一些问题。主要区别在于 RIPv2 是一种无类别协议，其中包含带有路由更新的子网掩码信息，这实现了 OSPF、EIGRP、IS-IS 和 BGP 支持的相同无类别子网划分。还支持通过文本密码或 MD5 哈希对 RIPv2 邻居之间的消息进行身份验证。这提供了跨现代网络域的最低安全级别。

图 7 RIP 路由域

RIPv2 将路由更新发送到多播 224.0.0.9，而不是所有路由器都必须处理消息的较旧的 255.255.255.255广播方法。RIPv2 路由器可以选择向 RIPv1 路由器发送广播以实现向后兼容性，问题在于 RIPv1 将汇总有类边界上的任何无类路由。

特征

中间系统到中间系统 (IS-IS)

中间系统到中间系统 (IS-IS) 是一种链路状态路由协议，与 OSPF 相似，它是一种内部网关协议 (IGP)，主要用于在大型服务提供商网络域内进行路由，任何跨公共 Internet 的路由都需要外部网关协议 (BGP)。一些优势包括可扩展性、最快的融合和安全性，IS-IS 数据包不易受到 IP 欺骗和 DDOS 攻击，因为它是 OSI 第 2 层协议而不是基于 IP 的协议。CLNS 是支持包括 IP 数据包在内的任何多协议有效负载的传输方式。

IS-IS 创建一个完整的拓扑数据库，并使用 Dijkstra算法计算到每个目的地的最短路径，有通告的 LSP 类似于 OSPF LSA 用于构建拓扑表。IS-IS 是一种无类别寻址协议，根据接口成本（带宽）计算最佳路径度量。分配给路由的度量是源和目标之间所有成本的累积，IS-IS 将所有节点分类为端系统 (ES) 或中间系统（路由器）。

有一个两级层次结构，包括第 1 级路由器（区域内）、第 1 级/第 2 级路由器 (ABR) 和第 2 级路由器（骨干网），与 OSPF 不同的是，每个路由器只能分配到一个区域，因此路由器是区域之间的边界，而不是接口。没有所有区域都必须连接的 OSPF 风格骨干网的概念。然而，存在可以通过基于路由设计的 L1/L2 路由器连接区域的 2 级路由器。

图 8 IS-IS 分层级别

特征

边界网关协议 (BGP)

边界网关协议 (BGP) 是事实上的互联网路由协议，负责私有 IGP 路由域之间的域间路由，它是一种外部网关协议(EGP)，被视为路径向量协议，BGP 本质上是一种距离矢量协议，它通过所有路由更新向邻居通告 AS 路径信息。

图 9 BGP 私有范围自治系统 (ASN)

不支持负载平衡，但负载共享是通过路径属性策略的一个选项，作为无类路由协议，默认情况下不会自动汇总发布的路由，该架构是非分层的，自治系统编号 (ASN) 分配给内部 BGP (iBGP) 或外部 (eBGP) 连接，eBGP 邻居对等体分配给不同的自治系统，而 iBGP 对等体分配给相同的 ASN。

BGP 自治系统编号 (ASN) 要么是私有的，要么是公共的，Internet 连接需要从服务提供商处分配公共范围的 ASN，对于 BGP 互联网可路由连接，指定的公共范围是从 1 到 64511。从 64512 到 65535 的私有 AS 编号范围用于 iBGP 和/或 eBGP 网络使用。有一些更大的企业网络域实现了 iBGP 和/或 eBGP 自治系统。

路径属性

有一种路径选择算法，可以根据路径属性策略选择最佳路由，每个路径属性还有一个默认设置，在未配置策略时使用该设置。BGP 有一个邻居表，该表是在与 BGP 邻居形成邻接关系时创建的，还有一个拓扑表，用于存储从邻居通告的所有 BGP 路由。最后，路由器构建 BGP 路由表，其中仅从拓扑表中安装了最佳路径路由，例如，当一个目的地存在多条路径时，首先选择权重最高的路径。如果权重属性相等，则选择本地优先级最高的路由。

表5 BGP最佳路径选择算法

特征

关键词： 伊斯兰国 思科系统