HCIA学习记录（一）[静态路由与路由器工作原理]

HCIA学习记录

静态路由与路由器工作原理

学习内容：

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1. 路由器的工作原理
2. 寻址转发与路由决策详解
3. 静态路由基本特性演示

一、路由基础

1. 路由器的转发机制概述

① 需要有去往目标IP地址的路由
② 路由的吓一跳或出接口可达
③ 发现所有的可能路径
④ 选择最优的路由
⑤ 维护或校验路由表中的路由条目

2. 路由器定位以及转发报文流程回顾

PCA—-SW1—–R1—–SW2—–PCB

路由： 路由是网络中的基本概念，基本功能就是使得处于网络中两个IP地址能够互相通信。

当路由器收到一个IP数据包时，路由器会解析出IP数据包中的目的IP地址，然后根据目的IP地址查找路由表，依据最长掩码匹配原则，找到对应的路由条目，根据路由条目中的下一跳或者出接口将报文转发出去，这就是路由。

3. 路由表及路由条目六要素

简单点说，路由表就是路由器用于指导数据包如何转发的表项，记录了去往目的IP的下一跳去哪里

通过命令 display ip routing-table 来查询一个真实的路由表，可以看到该设备一共有12条路由条目。

由此可见每个路由条目必须包括下面七个要素：

3.1 目的网络/掩码

目的网络/掩码，也被称为路由前缀，这是路由条目所关联的目的网络地址及网络掩码。

一条完整的路由前缀由：网络地址+前缀长度（或者网络掩码）构成，两者缺一不可，例如192.168.1.0/24与192.168.1.0/25，虽然网络地址相同，都是192.168.1.0，但是两者绝对是两条不同的路由，因为他们的前缀长度不相同。

当路由器收到一个IP数据包时，路由器会解析出IP数据包中的目的IP地址，然后根据目的IP地址查找路由表，依据最长掩码匹配原则，找到对应的路由条目。最长掩码匹配原则匹配的就是目的网络/掩码。

比如：路由器收到一个目的IP地址为10.1.1.1的数据包，此时查找路由表，有两个路由条目，一个路由条目的A的目的网络/掩码是10.1.1.0/24，另一条路由条目B的目的网络/掩码是10.1.1.0/28，那么这个数据包匹配的是哪一个路由条目呢？

正确答案：是匹配路由条目B，因为B的掩码长。

3.2 协议类型

协议类型：指该路由条目是通过什么路由协议学些过来的。例如是直连的，或是静态的，或者是通过OSPF、IS-IS、EIGRP、BGP等动态路由学习到的。

直连路由：

指和路由器的接口直接的地址生成的路由。

如图R1路由器的路由表协议类型是Direct的就是直接直连地址生成的路由。

静态路由：

静态路由是指通过静态Static路由协议生成的路由。
动态路由：

动态路由协议主要有RIP、OSPF、ISIS、EIGRP、BGP。RIP和BGP是基于距离矢量的路由协议，OSPF和ISIS、EIGRP都是基于链路状态的路由协议。

3.3 优先级

路由表中去往同一目的地的路由可能通过多种路由协议生成。每种协议类型对应不同的优先级，优先级值越小则路由越优。

举个例子：去往目的IP为192.168.2.1的通过静态路由生成了，也通过OSPF路由生成了。那么这个时候什么样的路由才会加入到路由表中呢？这个时候就和路由协议的优先级有关系了。

常见路由协议的优先级表

当一台路由器同时从多种不同的路由协议学习到去往同一个目的地的路由时，它将优选路由协议优先级值最小的那条路由。

图例中，在同时使用OSPF和静态路由协议的情况下，是通过OSPF学习到路由加入到路由表中的（OSPF的路由优先级比静态路由优先级小，优先选择）

3.4 开销

开销：路由的度量值，经常也使用metric来描述。

直连及静态路由的Cost为0。
通过动态路由协议学习到的Cost则根据实际情况而定。不同的路由协议计算Cost的方法不同。

如上图，R1去往PC2的路由条目通过OSPF路由协议学习到，开销为3。

3.5 标记

路由标记，R表示该路由是迭代路由。D表示该路由下发到FIB（Forwarding Information Base）表。

‘D’ 迭代路由：

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迭代。BGP路由、静态路由和UNR路由的下一跳都有可能不是直连的，都需要进行路由迭代。

‘R’：

例如，BGP路由的下一跳一般是非直连的对端loopback地址，不能指导转发，需要进行迭代。即根据以BGP学习到的下一跳为目的地址在IP路由表中查找，当找到一条具有直连的下一跳、出接口信息的路由后（一般为一条IGP路由），将其下一跳、出接口信息填入这条BGP路由的IP路由表中并生成对应的FIB表项。