Cisco路由技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)詳解

　　最簡(jiǎn)單的網(wǎng)絡(luò)可以想象成單線的總線，各個(gè)計(jì)算機(jī)可以通過向總線發(fā)送分組以互相通信。但隨著網(wǎng)絡(luò)中的計(jì)算機(jī)數(shù)目增長(zhǎng)，這就很不可行了，會(huì)產(chǎn)生許多問題：

　　1、帶寬資源耗盡。

　　2、每臺(tái)計(jì)算機(jī)都浪費(fèi)許多時(shí)間處理無(wú)關(guān)的廣播數(shù)據(jù)。

　　3、網(wǎng)絡(luò)變得無(wú)法管理，任何錯(cuò)誤都可能導(dǎo)致整個(gè)網(wǎng)絡(luò)癱瘓。

　　4、每臺(tái)計(jì)算機(jī)都可以監(jiān)聽到其他計(jì)算機(jī)的通信。

　　把網(wǎng)絡(luò)分段可以解決這些問題，但同時(shí)你必須提供一種機(jī)制使不同網(wǎng)段的計(jì)算機(jī)可以互相通信，這通常涉及到在一些ISO網(wǎng)絡(luò)協(xié)議層選擇性地在網(wǎng)段間傳送數(shù)據(jù)，我們來(lái)看一下網(wǎng)絡(luò)協(xié)議層和路由器的位置。

　　我們可以看到，路由器位于網(wǎng)絡(luò)層。本文假定網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議為IPv4，因?yàn)檫@是最流行的協(xié)議，其中涉及的概念與其他網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議是類似的。

　　一、路由與橋接

　　路由相對(duì)于2層的橋接/交換是高層的概念，不涉及網(wǎng)絡(luò)的物理細(xì)節(jié)。在可路由的網(wǎng)絡(luò)中，每臺(tái)主機(jī)都有同樣的網(wǎng)絡(luò)層地址格式(如IP地址)，而無(wú)論它是運(yùn)行在以太網(wǎng)、令牌環(huán)、FDDI還是廣域網(wǎng)。網(wǎng)絡(luò)層地址通常由兩部分構(gòu)成：網(wǎng)絡(luò)地址和主機(jī)地址。

　　網(wǎng)橋只能連接數(shù)據(jù)鏈路層相同(或類似)的網(wǎng)絡(luò)，路由器則不同，它可以連接任意兩種網(wǎng)絡(luò)，只要主機(jī)使用的是相同的網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議。

　　二、連接網(wǎng)絡(luò)層與數(shù)據(jù)鏈路層

　　網(wǎng)絡(luò)層下面是數(shù)據(jù)鏈路層，為了它們可以互通，需要“粘合”協(xié)議。ARP(地址解析協(xié)議)用于把網(wǎng)絡(luò)層(3層)地址映射到數(shù)據(jù)鏈路層(2層)地址，RARP(反向地址解析協(xié)議)則反之。

　　雖然ARP的定義與網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議無(wú)關(guān)，但它通常用于解析IP地址;最常見的數(shù)據(jù)鏈路層是以太網(wǎng)。因此下面的ARP和RARP的例子基于IP和以太網(wǎng)，但要注意這些概念對(duì)其他協(xié)議也是一樣的。

　　1、地址解析協(xié)議

　　網(wǎng)絡(luò)層地址是由網(wǎng)絡(luò)管理員定義的抽象映射，它不去關(guān)心下層是哪種數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議。然而，網(wǎng)絡(luò)接口只能根據(jù)2層地址來(lái)互相通信，2層地址通過ARP從3層地址得到。

　　并不是發(fā)送每個(gè)數(shù)據(jù)包都需要進(jìn)行ARP請(qǐng)求，回應(yīng)被緩存在本地的ARP表中，這樣就減少了網(wǎng)絡(luò)中的ARP包。ARP的維護(hù)比較容易，是一個(gè)比較簡(jiǎn)單的協(xié)議。

　　2、簡(jiǎn)介

　　如果接口A想給接口B發(fā)送數(shù)據(jù)，并且A只知道B的IP地址，它必須首先查找B的物理地址，它發(fā)送一個(gè)含有B的IP地址的ARP廣播請(qǐng)求B的物理地址，接口B收到該廣播后，向A回應(yīng)其物理地址。

　　注意，雖然所有接口都收到了信息，但只有B回應(yīng)該請(qǐng)求，這保證了回應(yīng)的正確且避免了過期的信息。要注意的是，當(dāng)A和B不在同一網(wǎng)段時(shí)，A只向下一跳的路由器發(fā)送ARP請(qǐng)求，而不是直接向B發(fā)送。 接收到ARP分組后處理，注意發(fā)送者的對(duì)被存到接收ARP請(qǐng)求的主機(jī)的本地ARP表中，一般A想與B通信時(shí)，B可能也需要與A通信。

　　3、IP地址沖突

　　ARP產(chǎn)生的問題中最常見的是IP地址的沖突，這是由于兩個(gè)不同的主機(jī)IP地址相同產(chǎn)生的，在任何互聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)中，IP地址必須是唯一的。這時(shí)會(huì)收到兩個(gè)ARP回應(yīng)，分別指出了不同的硬件地址，這是嚴(yán)重的錯(cuò)誤，沒有簡(jiǎn)單的解決辦法。

　　為了避免出現(xiàn)這類錯(cuò)誤，當(dāng)接口A初試化時(shí)，它發(fā)送一個(gè)含有其IP地址的ARP請(qǐng)求，如果沒有收到回應(yīng)，A就假定該IP地址沒有被使用。我們假定接口B已經(jīng)使用了該IP地址，那么B就發(fā)送一個(gè)ARP回應(yīng)，A就可以知道該IP地址已被使用，它就不能再使用該IP地址，而是返回錯(cuò)誤信息。這樣又產(chǎn)生一個(gè)問題，假設(shè)主機(jī)C含有該IP地址的映射，是映射到B的硬件地址的，它收到接口A的ARP廣播后，更新其ARP表使之指向A的硬件地址。為了解決這個(gè)錯(cuò)誤，B再次發(fā)送一個(gè)ARP請(qǐng)求廣播，這樣主機(jī)C又更新其ARP表再次指向B的硬件地址。這時(shí)網(wǎng)絡(luò)的狀態(tài)又回到先前的狀態(tài)，有可能C已經(jīng)向A發(fā)送了應(yīng)該發(fā)送給B的IP分組，這很不幸，但是因?yàn)镮P提供的是無(wú)保證的傳輸，所以不會(huì)產(chǎn)生大的問題。

　　4、管理ARP緩存表

　　ARP緩存表是對(duì)的列表，根據(jù)IP地址索引。該表可以用命令arp來(lái)管理，其語(yǔ)法包括：

　　向表中添加靜態(tài)表項(xiàng) -- arp -s

　　從表中刪除表項(xiàng) -- arp -d

　　顯示表項(xiàng) -- arp -a

　　ARP表中的動(dòng)態(tài)表項(xiàng)(沒有手動(dòng)加入的表項(xiàng))通常過一段時(shí)間自動(dòng)刪除，這段時(shí)間的長(zhǎng)度由特定的TCP/IP實(shí)現(xiàn)決定。

　　5、靜態(tài)ARP地址的使用

　　靜態(tài)ARP地址的典型使用是設(shè)置獨(dú)立的打印服務(wù)器，這些設(shè)備通常通過telnet來(lái)配置，但首先它們需要一個(gè)IP地址。沒有明顯的方法來(lái)把此信息告訴該設(shè)備，好象只能使用其串口來(lái)設(shè)置。但是，這需要找一個(gè)合適的終端和串行電纜，設(shè)置波特率、奇偶校驗(yàn)等，很不方便。

　　假設(shè)我們想給一個(gè)打印服務(wù)器設(shè)置IP地址P-IP，并且我們知道其硬件地址P-hard，在工作站A上創(chuàng)建一個(gè)靜態(tài)ARP表項(xiàng)把P-IP映射到P-hard，這樣，雖然打印服務(wù)器不知道自己的IP地址，但是所有指向P-IP的數(shù)據(jù)就將被送到P-hard。我們現(xiàn)在就可以telnet到P-IP并配置其IP地址了，然后再刪除該靜態(tài)ARP表項(xiàng)。

　　有時(shí)會(huì)在一個(gè)子網(wǎng)里配置打印服務(wù)器，而在另一個(gè)子網(wǎng)里使用它，方法與上面類似。假設(shè)其IP地址為P-IP，我們分配一個(gè)本網(wǎng)的臨時(shí)IP地址T-IP給它，在工作站A上創(chuàng)建臨時(shí)ARP表項(xiàng)把T-IP映射到P-hard，然后telnet到T-IP，給打印服務(wù)器配以IP地址P-IP。接下來(lái)就可以把它放到另一個(gè)子網(wǎng)里使用了，別忘了刪除靜態(tài)ARP表項(xiàng)。

　　6、代理ARP

　　可以通過使用代理ARP來(lái)避免在每臺(tái)主機(jī)上配置路由表，在使用子網(wǎng)時(shí)這特別有用，但注意，不是所有的主機(jī)都能理解子網(wǎng)的?；镜乃枷胧羌词箤?duì)于不在本子網(wǎng)的主機(jī)也發(fā)送ARP請(qǐng)求，ARP代理服務(wù)器(通常是網(wǎng)關(guān))回應(yīng)以網(wǎng)關(guān)的硬件地址。

　　代理ARP簡(jiǎn)化了主機(jī)的管理，但是增加了網(wǎng)絡(luò)的通信量(不是很 明顯)，并且可能需要較大的ARP緩存，每個(gè)不在本網(wǎng)的IP地址都被創(chuàng)建一個(gè)表項(xiàng)，都映射到網(wǎng)關(guān)的硬件地址。在使用代理ARP的主機(jī)看來(lái)，世界就象一個(gè)大的沒有路由器物理網(wǎng)絡(luò)。

　　三、IP地址

　　在可路由的網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議中，協(xié)議地址必須含有兩部分信息：網(wǎng)絡(luò)地址和主機(jī)地址。存貯這種信息最明顯的方法是用兩個(gè)分離的域，這樣我們必須考慮到兩個(gè)域的最大長(zhǎng)度，有些協(xié)議(如IPX)就是這樣的，它在小型和中型的網(wǎng)絡(luò)里可以工作的很好。

　　另一種方案是減少主機(jī)地址域的長(zhǎng)度，如24位網(wǎng)絡(luò)地址、8位主機(jī)地址，這樣就有了較多的網(wǎng)段，但每個(gè)網(wǎng)段內(nèi)的主機(jī)數(shù)目很少。這樣一來(lái)，對(duì)于多于256個(gè)主機(jī)的網(wǎng)絡(luò)，就必須分配多個(gè)網(wǎng)段，其問題是很多的網(wǎng)絡(luò)給路由器造成了難以忍受的負(fù)擔(dān)。

　　IP把網(wǎng)絡(luò)地址和主機(jī)地址一起包裝在一個(gè)32位的域里，有時(shí)主機(jī)地址部分很短，有時(shí)很長(zhǎng)，這樣可以有效利用地址空間，減少IP地址的長(zhǎng)度，并且網(wǎng)絡(luò)數(shù)目不算多。有兩種將主機(jī)地址分離出來(lái)的方法：基于類的地址和無(wú)類別的地址。

　　1、主機(jī)和網(wǎng)關(guān)

　　主機(jī)和網(wǎng)關(guān)的區(qū)別常產(chǎn)生混淆，這是由于主機(jī)意義的轉(zhuǎn)變。在RFC中(1122/3和1009)中定義為：

　　主機(jī)是連接到一個(gè)或多個(gè)網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備，它可以向任何一個(gè)網(wǎng)絡(luò)發(fā)送和從其接收數(shù)據(jù)，但它從不把數(shù)據(jù)從一個(gè)網(wǎng)絡(luò)傳向另一個(gè)。

　　網(wǎng)關(guān)是連接到多于一個(gè)網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備，它選擇性的把數(shù)據(jù)從一個(gè)網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)到其它網(wǎng)絡(luò)。

　　換句話說，過去主機(jī)和網(wǎng)關(guān)的概念被人工地區(qū)分開來(lái)，那時(shí)計(jì)算機(jī)沒有足夠的能力同時(shí)用作主機(jī)和網(wǎng)關(guān)。主機(jī)是用戶工作的計(jì)算機(jī)，或是文件服務(wù)器等?，F(xiàn)代的計(jì)算機(jī)的能力足以同時(shí)擔(dān)當(dāng)這兩種角色，因此，現(xiàn)代的主機(jī)定義應(yīng)該如此：

　　主機(jī)是連接到一個(gè)或多個(gè)網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備，它可以向任何一個(gè)網(wǎng)絡(luò)發(fā)送和從其接收數(shù)據(jù)。它也可以作為網(wǎng)關(guān)，但這不是其唯一的目的。

　　路由器是專用的網(wǎng)關(guān)，其硬件經(jīng)過特殊的設(shè)計(jì)使其能以極小的延遲轉(zhuǎn)發(fā)大量的數(shù)據(jù)。然而，網(wǎng)關(guān)也可以是有多個(gè)網(wǎng)卡的標(biāo)準(zhǔn)的計(jì)算機(jī)，其操作系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)層有能力轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)。由于專用的路由硬件較便宜，計(jì)算機(jī)用作網(wǎng)關(guān)已經(jīng)很少見了，在只有一個(gè)撥號(hào)連接的小站點(diǎn)里，還可能使用計(jì)算機(jī)作為非專用的網(wǎng)關(guān)。

　　2、基于類的地址

　　最初設(shè)計(jì)IP時(shí)，地址根據(jù)第一個(gè)字節(jié)被分成幾類：

　　0: 保留

　　1-126: A類(網(wǎng)絡(luò)地址:1字節(jié)，主機(jī)地址:3字節(jié))

　　127: 保留

　　128-191: B類(網(wǎng)絡(luò)地址:2字節(jié)，主機(jī)地址:2字節(jié))

　　192-223: C類(網(wǎng)絡(luò)地址:3字節(jié)，主機(jī)地址:1字節(jié))

　　224-255: 保留

　　3、子網(wǎng)劃分

　　雖然基于類的地址系統(tǒng)對(duì)因特網(wǎng)服務(wù)提供商來(lái)說工作得很好，但它不能在一個(gè)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部做任何路由，其目的是使用第二層(橋接/交換)來(lái)導(dǎo)引網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)。在大型的A類網(wǎng)絡(luò)中，這就成了個(gè)特殊的問題，因?yàn)樵诖笮途W(wǎng)絡(luò)中僅使用橋接/交換使其非常難以管理。在邏輯上其解決辦法是把大網(wǎng)絡(luò)分割成若干小的網(wǎng)絡(luò)，但在基于類的地址系統(tǒng)中這是不可能的。為了解決這個(gè)問題，出現(xiàn)了一個(gè)新的域：子網(wǎng)掩碼。子網(wǎng)掩碼指出地址中哪些部分是網(wǎng)絡(luò)地址，哪些是主機(jī)地址。在子網(wǎng)掩碼中，二進(jìn)制1表示網(wǎng)絡(luò)地址位，二進(jìn)制0表示主機(jī)地址位。傳統(tǒng)的各類地址的子網(wǎng)掩碼為：

　　A類：255.0.0.0

　　B類：255.255.0.0

　　C類：255.255.255.0

　　如果想把一個(gè)B類網(wǎng)絡(luò)的地址用作C類大小的地址，可以使用掩碼255.255.255.0。

　　用較長(zhǎng)的子網(wǎng)掩碼把一個(gè)網(wǎng)絡(luò)分成多個(gè)網(wǎng)絡(luò)就叫做劃分子網(wǎng)。要注意的是，一些舊軟件不支持子網(wǎng)，因?yàn)樗鼈儾焕斫庾泳W(wǎng)掩碼。例如UNIX的routed路由守護(hù)進(jìn)程通常使用的路由協(xié)議是版本1的RIP，它是在子網(wǎng)掩碼出現(xiàn)前設(shè)計(jì)的。

　　上面只介紹了三種子網(wǎng)掩碼：255.0.0.0、255.255.0.0和255.255.255.0，它們是字節(jié)對(duì)齊的子網(wǎng)掩碼。但是也可以在字節(jié)中間對(duì)其進(jìn)行劃分，這里不進(jìn)行詳細(xì)講解，請(qǐng)參照相關(guān)的TCP/IP書籍。

　　子網(wǎng)使我們可以擁有新的規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)，包括很小的用于點(diǎn)到點(diǎn)連接的網(wǎng)絡(luò)(如掩碼255.255.255.252，30位的網(wǎng)絡(luò)地址，2位的主機(jī)地址：兩個(gè)主機(jī)的子網(wǎng))，或中型網(wǎng)絡(luò)(如掩碼255.255.240.0，20位網(wǎng)絡(luò)地址，12位主機(jī)地址：4094個(gè)主機(jī)的子網(wǎng))。

　　注意DNS被設(shè)計(jì)為只允許字節(jié)對(duì)齊的IP網(wǎng)絡(luò)(在in-addr.arpa.域中)。

　　4、超網(wǎng)(supernetting)

　　超網(wǎng)是與子網(wǎng)類似的概念--IP地址根據(jù)子網(wǎng)掩碼被分為獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)地址和主機(jī)地址。但是，與子網(wǎng)把大網(wǎng)絡(luò)分成若干小網(wǎng)絡(luò)相反，它是把一些小網(wǎng)絡(luò)組合成一個(gè)大網(wǎng)絡(luò)--超網(wǎng)。

　　假設(shè)現(xiàn)在有16個(gè)C類網(wǎng)絡(luò)，從201.66.32.0到201.66.47.0，它們可以用子網(wǎng)掩碼255.255.240.0統(tǒng)一表示為網(wǎng)絡(luò)201.66.32.0。但是，并不是任意的地址組都可以這樣做，例如16個(gè)C類網(wǎng)絡(luò)201.66.71.0到201.66.86.0就不能形成一個(gè)統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)。不過這其實(shí)沒關(guān)系，只要策略得當(dāng)，總能找到合適的一組地址的。

　　5、可變長(zhǎng)子網(wǎng)掩碼(VLSM)

　　如果你想把你的網(wǎng)絡(luò)分成多個(gè)不同大小的子網(wǎng)，可以使用可變長(zhǎng)子網(wǎng)掩碼，每個(gè)子網(wǎng)可以使用不同長(zhǎng)度的子網(wǎng)掩碼。例如：如果你按部門劃分網(wǎng)絡(luò)，一些網(wǎng)絡(luò)的掩碼可以為255.255.255.0(多數(shù)部門)，其它的可為255.255.252.0(較大的部門)。

　　6、無(wú)類別地址(CIDR)

　　因特網(wǎng)上的主機(jī)數(shù)量增長(zhǎng)超出了原先的設(shè)想，雖然還遠(yuǎn)沒達(dá)到232，但地址已經(jīng)出現(xiàn)匱乏。1993年發(fā)表的RFC1519--無(wú)類別域間路由CIDR(Classless Inter-Domain Routing)--是一個(gè)嘗試

　　解決此問題的方法。CIDR試圖延長(zhǎng)IPv4的壽命，與128位地址的IPv6不同，它并不能最終解決地址空間的耗盡，但I(xiàn)Pv6的實(shí)現(xiàn)是個(gè)龐大的任務(wù)，因特網(wǎng)目前還沒有做好準(zhǔn)備。CIDR給了我們緩沖的準(zhǔn)備時(shí)間。

　　基于類的地址系統(tǒng)工作的不錯(cuò)，它在有效的地址使用和少量的網(wǎng)絡(luò)數(shù)目間做出了較好的折衷。但是隨著因特網(wǎng)意想不到的成長(zhǎng)出現(xiàn)了兩個(gè)主要的問題：

　　已分配的網(wǎng)絡(luò)數(shù)目的增長(zhǎng)使路由表大得難以管理，相當(dāng)程度上降低了路由器的處理速度。

　　僵化的地址分配方案使很多地址被浪費(fèi)，尤其是B類地址十分匱乏。

　　為了解決第二個(gè)問題，可以分配多個(gè)較小的網(wǎng)絡(luò)，例如，用多個(gè)C類網(wǎng)絡(luò)而不是一個(gè)B類網(wǎng)絡(luò)。雖然這樣能夠很有效地分配地址，但是更加劇了路由表的膨脹(第一個(gè)問題)。

　　在CIDR中，地址根據(jù)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋪?lái)分配。連續(xù)的一組網(wǎng)絡(luò)地址可以被分配給一個(gè)服務(wù)提供商，使整組地址作為一個(gè)網(wǎng)絡(luò)地址(很可能使用超網(wǎng)技術(shù))。例如：一個(gè)服務(wù)提供商被分配以256個(gè)C類地址，從213.79.0.0到213.79.255.0，服務(wù)提供商給每個(gè)用戶分配一個(gè)C類地址，但服務(wù)提供商外部的路由表只通過一個(gè)表項(xiàng)--掩碼為255.255.0.0的網(wǎng)絡(luò)213.79.0.0--來(lái)分辨這些路由。

　　這種方法明顯減少了路由表的增長(zhǎng)，CIDR RFC的作者估計(jì)，如果90%的服務(wù)提供商使用了CIDR，路由表將以每3年54%的速度增長(zhǎng)，而如果沒有使用CIDR，則增長(zhǎng)速度為776%。如果可以重新組織現(xiàn)有的地址，則因特網(wǎng)骨干上的路由器廣播的路由數(shù)量將大大減少。但這實(shí)際是不可行的，因?yàn)閷?lái)巨大的管理負(fù)擔(dān)。

　　四、路由

　　1、路由表

　　如果一個(gè)主機(jī)有多個(gè)網(wǎng)絡(luò)接口，當(dāng)向一個(gè)特定的IP地址發(fā)送分組時(shí)，它怎樣決定使用哪個(gè)接口呢?答案就在路由表中。來(lái)看下面的例子：

　　目的 子網(wǎng)掩碼 網(wǎng)關(guān) 標(biāo)志 接口

　　201.66.37.0 255.255.255.0 201.66.37.74 U eth0

　　201.66.39.0 255.255.255.0 201.66.39.21 U eth1

　　主機(jī)將所有目的地為網(wǎng)絡(luò)201.66.37.0內(nèi)主機(jī)(201.66.37.1-201.66.37.254)的數(shù)據(jù)通過接口eth0(IP地址為201.66.37.74)發(fā)送，所有目的地為網(wǎng)絡(luò)201.66.39.0內(nèi)主機(jī)的數(shù)據(jù)通過接口eth1(IP地址為201.66.39.21)發(fā)送。標(biāo)志U表示該路由狀態(tài)為“up”(即激活狀態(tài))。對(duì)于直接連接的網(wǎng)絡(luò)，一些軟件并不象上例中一樣給出接口的IP地址，而只列出接口。

　　此例只涉及了直接連接的主機(jī)，那么目的主機(jī)在遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)中如何呢?如果你通過IP地址為201.66.37.254的網(wǎng)關(guān)連接到網(wǎng)絡(luò)73.0.0.0，那么你可以在路由表中增加這樣一項(xiàng)：

　　目的 　 73.0.0.0

　　掩碼 　 255.0.0.0

　　網(wǎng)關(guān) 　 201.66.37.254

　　標(biāo)志 　 UG

　　接口 　 eth0

　　此項(xiàng)告訴主機(jī)所有目的地為網(wǎng)絡(luò)73.0.0.0內(nèi)主機(jī)的分組通過201.66.37.254路由過去。標(biāo)志G(gateway)表示此項(xiàng)把分組導(dǎo)向外部網(wǎng)關(guān)。類似的，也可以定義通過網(wǎng)關(guān)到達(dá)特定主機(jī)的路由，增加標(biāo)志H(host)：

　　目的 掩碼 網(wǎng)關(guān) 標(biāo)志 接口

　　91.32.74.21 255.255.255.255 201.66.37.254 UGH eth0

　　下面是路由表的基礎(chǔ)，除了特殊表項(xiàng)之外：

　　目的 掩碼 網(wǎng)關(guān) 標(biāo)志 接口

　　127.0.0.1 255.255.255.255 127.0.0.1 UH lo0

　　default 0.0.0.0 201.66.37.254 UG eth1

　　第一項(xiàng)是loopback接口，用于主機(jī)給自己發(fā)送數(shù)據(jù)，通常用于測(cè)試和運(yùn)行于IP之上但需要本地通信的應(yīng)用。這是到特定地址127.0.0.1的主機(jī)路由(接口lo0是IP協(xié)議棧內(nèi)部的“假”網(wǎng)卡)。第二項(xiàng)十分有意思，為了防止在主機(jī)上定義到因特網(wǎng)上每一個(gè)可能到達(dá)網(wǎng)絡(luò)的路由，可以定義一個(gè)缺省路由，如果在路由表中沒有與目的地址相匹配的項(xiàng)，該分組就被送到缺省網(wǎng)關(guān)。多數(shù)主機(jī)簡(jiǎn)單地通過一個(gè)網(wǎng)卡連接到網(wǎng)絡(luò)，因此只有通過一個(gè)路由器到其它網(wǎng)絡(luò)，這樣在路由表中只有三項(xiàng)：loopback項(xiàng)、本地子網(wǎng)項(xiàng)和缺省項(xiàng)(指向路由器)。

　　2、重疊路由

　　假設(shè)在路由表中有下列重疊項(xiàng)：

　　目的 掩碼 網(wǎng)關(guān) 標(biāo)志 接口

　　1.2.3.4 255.255.255.255 201.66.37.253 UGH eth0

　　1.2.3.0 255.255.255.0 201.66.37.254 UG eth0

　　1.2.0.0 255.255.0.0 201.66.37.253 UG eth1

　　default 0.0.0.0 201.66.39.254 UG eth1

　　之所以說這些路由重疊是因?yàn)檫@四個(gè)路由都含有地址1.2.3.4，如果向1.2.3.4發(fā)送數(shù)據(jù)，會(huì)選擇哪條路由呢?在這種情況下，會(huì)選擇第一條路由，通過網(wǎng)關(guān)201.66.37.253。原則是選擇具有最長(zhǎng)(最精確)的子網(wǎng)掩碼。類似的，發(fā)往1.2.3.5的數(shù)據(jù)選擇第二條路由。

　　注意：這條原則只適用于間接路由(通過網(wǎng)關(guān))。把兩個(gè)接口定義在同一子網(wǎng)在很多軟件實(shí)現(xiàn)上是非法的。例如下面的設(shè)置通常是非法的(不過有些軟件將嘗試在兩個(gè)接口進(jìn)行負(fù)載平衡)：

　　接口 IP地址 子網(wǎng)掩碼

　　eth0 201.66.37.1 255.255.255.0

　　eth1 201.66.37.2 255.255.255.0

　　對(duì)于重疊路由的策略是十分有用的，它允許缺省路由作為目的為0.0.0.0、子網(wǎng)掩碼為0.0.0.0的路由進(jìn)行工作，而不需要作為路由軟件的一個(gè)特殊情況來(lái)實(shí)現(xiàn)。

　　回頭來(lái)看看CIDR，仍使用上面的例子：一個(gè)服務(wù)提供商被賦予256個(gè)C類網(wǎng)絡(luò)，從213.79.0.0到213.79.255.0。該服務(wù)提供商外部的路由表只以一個(gè)表項(xiàng)就了解了所有這些路由：213.79.0.0，子網(wǎng)掩碼為255.255.0.0。假設(shè)一個(gè)用戶移到了另一個(gè)服務(wù)提供商，他擁有網(wǎng)絡(luò)地址213.79.61.0，現(xiàn)在他是否必須 從新的服務(wù)提供商處取得新的網(wǎng)絡(luò)地址呢?如果是，意味著他必須重新配置每臺(tái)主機(jī)的IP地址，改變DNS設(shè)置，等等。幸運(yùn)的是，解決辦法很簡(jiǎn)單，原來(lái)的服務(wù)提供商保持路由213.79.0.0(子網(wǎng)掩碼為255.255.0.0)，新的服務(wù)提供商則廣播路由213.79.61.0(子網(wǎng)掩碼為255.255.255.0)，因?yàn)樾侣酚傻淖泳W(wǎng)掩碼較長(zhǎng)，它將覆蓋原來(lái)的路由。

　　3、靜態(tài)路由

　　回頭看看我們已建立的路由表，已有了六個(gè)表項(xiàng)：

　　目的 掩碼 網(wǎng)關(guān) 標(biāo)志 接口

　　127.0.0.1 255.255.255.255 127.0.0.1 UH lo0

　　201.66.37.0 255.255.255.0 201.66.37.74 U eth0

　　201.66.39.0 255.255.255.0 201.66.39.21 U eth1

　　default 0.0.0.0 201.66.39.254 UG eth1

　　73.0.0.0 255.0.0.0 201.66.37.254 UG eth0

　　91.32.74.21 255.255.255.255 201.66.37.254 UGH eth0

　　這些表項(xiàng)分別是怎么得到的呢?第一個(gè)是當(dāng)路由表初始化時(shí)由路由軟件加入的，第二、三個(gè)是當(dāng)網(wǎng)卡綁定IP地址時(shí)自動(dòng)創(chuàng)建的，其余三個(gè)必須手動(dòng)加入，在UNIX系統(tǒng)中，這是通過命令route來(lái)做的，可以由用戶手工執(zhí)行，也可以通過rc腳本在啟動(dòng)時(shí)執(zhí)行。上述方法涉及的是靜態(tài)路由，通常在啟動(dòng)時(shí)創(chuàng)建，并且沒有手工干預(yù)的話將不再改變。

　　4、路由協(xié)議

　　主機(jī)和網(wǎng)關(guān)都可以使用稱作動(dòng)態(tài)路由的技術(shù)，這使路由表可以動(dòng)態(tài)改變。動(dòng)態(tài)路由需要路由協(xié)議來(lái)增加和刪除路由表項(xiàng)，路由表還是和靜態(tài)路由一樣地工作，只是其增添和刪除是自動(dòng)的。

　　有兩種路由協(xié)議：內(nèi)部的和外部的。內(nèi)部協(xié)議在自制系統(tǒng)(AS)內(nèi)部路由，而外部協(xié)議則在自制系統(tǒng)間路由。自制系統(tǒng)通常在統(tǒng)一的控制管理之下，例如大的公司或大學(xué)。小的站點(diǎn)常常是其因特網(wǎng)服務(wù)提供商自制系統(tǒng)的一部分。

　　這里只討論內(nèi)部協(xié)議，很少有人涉及到甚至聽說外部協(xié)議。最常見的外部協(xié)議是外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議EGP(External Gateway Protocol)和邊緣網(wǎng)關(guān)協(xié)議BGP(Border Gateway Protocol)，BGP是較新的協(xié)議，在逐漸地取代EGP。

　　5、ICMP重定向

　　ICMP通常不被看作路由協(xié)議，但是ICMP重定向卻與路由協(xié)議的工作方式很類似，所以將在這里討論一下。假設(shè)現(xiàn)在有上面所給的六個(gè)表項(xiàng)的路由表，分組被送往201.66.43.33，看看路由表，除了缺省路由外，這并不能匹配任何路由。靜態(tài)路由將其通過路由器201.66.39.254發(fā)送(trip 1)，但是，該路由器知道所有發(fā)向子網(wǎng)201.66.43.0的分組應(yīng)該通過201.66.39.253，因此，它把分組轉(zhuǎn)發(fā)到適當(dāng)?shù)穆酚善?trip 2)。但是如果主機(jī)直接把分組發(fā)到201.66.39.253就會(huì)提高效率(trip 3)。

　　因?yàn)槁酚善靼逊纸M從同一接口發(fā)回了分組，所以它知道有更好的路由，路由器可以通過ICMP重定向指示主機(jī)使用新的路由。雖然路由器知道所有發(fā)向201.66.43.0子網(wǎng)的分組應(yīng)該通過201.66.39.253，它通常只發(fā)送特定的主機(jī)的ICMP重定向(此例中是201.66.43.33)。主機(jī)將在路由表中創(chuàng)建一個(gè)新的表項(xiàng)：

　　目的 掩碼 網(wǎng)關(guān) 標(biāo)志 接口

　　201.66.43.33 255.255.255.255 201.66.39.253 UGHD eth1

　　注意標(biāo)志D，對(duì)所有由ICMP重定向創(chuàng)建的路由設(shè)置此標(biāo)志。將來(lái)此類分組將通過新路由發(fā)送(trip 3)。

　　6、RIP

　　RIP是一種簡(jiǎn)單的內(nèi)部路由協(xié)議，已經(jīng)存在很久，被廣泛地實(shí)現(xiàn)(UNIX的routed就使用RIP)。它使用距離向量算法，所以其路由選擇只是基于兩點(diǎn)間的“跳(hop)”數(shù)，穿過一個(gè)路由器認(rèn)為是一跳。主機(jī)和網(wǎng)關(guān)都可以運(yùn)行RIP，但是主機(jī)只是接收信息，而并不發(fā)送。路由信息可以從指定網(wǎng)關(guān)請(qǐng)求，但通常是每隔30秒廣播一次以保持正確性。RIP使用UDP通過端口520在主機(jī)和網(wǎng)關(guān)間通信。網(wǎng)關(guān)間傳送的信息用于建立路由表，由RIP選定的路由總是具有距離目的跳數(shù)最少的。RIP版本1在簡(jiǎn)單、較小的網(wǎng)絡(luò)中工作得不錯(cuò)，但是在較大的網(wǎng)絡(luò)中，就出現(xiàn)一些問題，有些問題在RIP版本2中已糾正，但有些是由于其設(shè)計(jì)產(chǎn)生的限制。在下面的討論中，適用于兩種版本時(shí)簡(jiǎn)單稱為RIP，RIP v1和RIP v2則指特定的版本。

　　RIP并沒有任何鏈接質(zhì)量的概念，所有的鏈路都被認(rèn)為是相同的，低速的串行鏈路被認(rèn)為與高速的光纖鏈路是同樣的。RIP以最小的跳數(shù)來(lái)選擇路由，因此當(dāng)在下面兩個(gè)路由中選擇時(shí)：

　　100Mbps的光纖鏈路，路由器，然后是10Mbps的以太網(wǎng)

　　9600bps的串行鏈路

　　RIP將選擇后者。RIP也沒有鏈路流量等級(jí)的概念。例如對(duì)于兩條以太網(wǎng)鏈路，其中一個(gè)很繁忙，另一個(gè)根本沒有數(shù)據(jù)流，RIP可能會(huì)選擇繁忙的那條鏈路。

　　RIP中的最大hop數(shù)是15，大于15則認(rèn)為不可到達(dá)。因此在很大的自制系統(tǒng)中，hop數(shù)很可能超過15，使用RIP是很不現(xiàn)實(shí)的。RIP v1不支持子網(wǎng)，交換的信息中不含子網(wǎng)掩碼，對(duì)給定路由確定子網(wǎng)掩碼的方法各不相同，RIP v2則彌補(bǔ)了此缺點(diǎn)。RIP每隔30秒才進(jìn)行信息更新，因此在大網(wǎng)中斷鏈信息可能要花些時(shí)間才能傳播開來(lái)，路由信息的穩(wěn)定時(shí)間可能更長(zhǎng)，并且在這段時(shí)間內(nèi)可能產(chǎn)生路由環(huán)路。對(duì)此有一些解決辦法，但這里不進(jìn)行討論。

　　可以看出，RIP是一個(gè)簡(jiǎn)單的路由協(xié)議，有一些限制，尤其在版本1中。不過，它常常是某些操作系統(tǒng)的唯一選擇。