HCNP路由交换学习指南— 路由的基本概念

交换机路由表学习

路由是一种逐跳（HopByHop）的行为，也就是说，数据从源被发出直至其到达目的地的过程中，沿途的每一台路由器都会执行独立的路由查询及报文转发动作，因此处于传输路径上的路由器都需要拥有到达目的网段的路由，否则该报文将在中途被丢弃。
在构建网络时，要充分考虑数据的双向可达性，也就是

在具备路由功能的华为数据通信产品上查看路由表的命令是

display ip routing-table

display ip routing-table

路由表中每个信息元素的含义如下。

目的网络地址/网络掩码（Destination Network Address/Netmask）：路由表相当于路由器的地图，而每一条路由都指向网络中的某个目的网络（或者说目的网段）。目的网络的网络地址（目的网络地址）及网络掩码（路由表中的“Destination/Mask”列）用于标识一条路由。

以图1-2所示的路由表为例，2.2.2.0/24就标识了一个目的网络，其中目的网络地址为2.2.2.0，掩码长度为24（或者说网络掩码为255.255.255.0），这就意味着路由器拥有到达2.2.2.0/24的路由信息。

注意：所谓的掩码长度指的是网络掩码中连续的二进制“1”的个数，例如某条路由的掩码长度为30，那么该路由的网络掩码是255.255.255.252，两者表达的意思是一致的，因此192.168.0.0与255.255.255.252等同于192.168.0.0/30。

- 路由协议（Protocol）：表示该路由的协议类型，或者该路由是通过什么途径学习到的。路由表中的“Proto”列显示了该信息。

例如2.2.2.0/24这条路由，“Proto”列显示的是Static，这意味着这条路由是通过手工的方式配置的静态路由。再如22.22.22.22/32这条路由，这是一条主机路由（网络掩码为255.255.255.255），而这条路由的“Proto”列显示的是OSPF，则表明该条路由是通过OSPF这个路由协议学习到的。“Proto”列如果显示Direct则表明该条路由为直连路由，也就是这条路由所指向的网段是设备的直连接口所在的网段。

优先级（Preference）：路由表中路由条目的获取来源有多种，每种类型的路由对应不同的优先级，路由优先级的值越小则该路由的优先级越高。路由表中的“Pre”列显示了该条路由的优先级。当一台路由器同时从多种不同的来源学习到去往同一个目的网段的路由时，它将选择优先级值最小的那条路由。

例如，路由器A配置了到达1.1.1.0/24的静态路由，该条静态路由的下一跳为B，同时A又运行了RIP，并且通过RIP也发现了到达1.1.1.0/24的路由，而该条RIP路由的下一跳为C，此时A分别通过静态路由及RIP路由协议获知了到达同一个目的地——1.1.1.0/24网段的路由，A会比较静态路由与RIP路由的优先级，由于缺省时静态路由的优先级为60，而RIP路由的优先级为100，显然静态路由的优先级值更小，因此最终到达1.1.1.0/24的静态路由被加载到路由表中（静态路由在路由选择中胜出），当A收到去往该网段的数据包时，它将数据包转发给下一跳B。

开销（Cost）：Cost指示了本路由器到达目的网段的代价值，在许多场合它也被称为度量值（Metric），度量值的大小会影响到路由的优选。在华为路由器的路由表中，“Cost”列显示的就是该条路由的度量值。直连路由及静态路由缺省的度量值为0，此外，每一种动态路由协议都定义了其路由的度量值计算方法，不同的路由协议，对于路由度量值的定义和计算均有所不同。
下一跳（NextHop）：该信息描述的是路由器转发到达目的网段的数据包所使用的下一跳地址。
在图1-2显示的路由表中，2.2.2.0/24路由的“NextHop”列显示10.1.12.2，这意味着如果该路由器收到一个数据包，经过路由查询后发现数据包的目的地址匹配2.2.2.0/24这条路由，则该路由器会将数据包转发给10.1.12.2这个下一跳。
出接口（Interface）：指示的是数据包被路由后离开本路由器的接口。还是以2.2.2.0/24路由举例，这条路由的“Interface”列显示的是GE0/0/0，这意味着如果该路由器收到一个数据包且经过路由查询后发现数据包的目的地址匹配该路由，则该路由器会将数据包转发给10.1.12.2这个下一跳地址，并从GE0/0/0接口送出。

路由信息来源

实际网络中，一台设备的路由表往往包含多条路由，这些路由可以从不同的来源获取；
如图1-3 所示，路由表中的路由信息的来源可归于三类，分别是直连路由，静态路由和动态路由协议。路由表中的“proto”列显示了获取的来源；

路由器能够自动获取本设备直连接口的路由并将路由写入路由表，该种路由被称为直连路由（Direct Route），直连路由的目的网络一定是路由器自身某个接口所在的网络。直连路由的发现是路由器自动完成的，无需人为干预。

在图1-4所示的网络中，当我们完成三台路由器的接口IP地址配置并激活接口后，路由器将自动发现直连接口的路由。以R2为例，由于GE0/0/0接口配置了IP地址192.168.12.2/24，它能够根据这个IP地址及网络掩码判断出该接口处于192.168.12.0/24网段，于是它在路由表中创建一条直连路由，路由的目的网络地址及掩码长度为192.168.12.0/24，由于该条路由为直连路由，因此协议类型为Direct。另外路由优先级为0（直连路由的优先级最高），度量值也为0（直连网络就在“家门口”，因此度量值为0），出接口为GE0/0/0，下一跳IP地址为其自身接口的IP地址192.168.12.2。同理，R2还会发现192.168.23.0/24这条直连路由。

值得注意的是，一个接口的直连路由被加载到路由表的前提是该接口的物理状态（Physical Status）及协议状态（Protocol Status）都必须是Up的。接口的物理及协议状态可以通过display ip interface brief命令查看：

display ip interface brief

如果对应的接口链接的线缆被拨除，则接口的物理及协议状态都将变更Down(关闭)，此时接口的直连路由也就从R2的路由表中清除；

路由器能够自动发现直连路由并将路由加载到路由表，但是对于非直连的网络，网络管理员就需要想办法让路由器知晓了。为了让路由器能够到达远端网络（非直连网络），最简单的方法是为路由器手工配置静态路由（Static Route）。通过这种方式维护路由表项虽然简单直接，但是可扩展性差，如果在规模较大的网络中完全使用静态路由，配置工作量就会很大，而且静态路由无法根据网络拓扑的变化作出动态响应，这也是其一大弊端。另一种方法是使用动态路由协议（Dynamic Routing Protocol）。一旦路由器激活动态路由协议，它们就相当于拥有了“交谈”的能力，设备之间可以交互信息从而自动计算或发现网络中的路由。

路由的优先级

当路由器从多种不同的途径获知到同一目的网段(这些路由的目的网络地址及网络掩码均相同)的路由时，路由器会比较这些路由的优先级，优选优先级值最小的路由；

如图1-5所示，R2与R1使用RIP交互路由信息，R2又通过OSPF与R3建立邻接关系，于是R2同时从RIP及OSPF都学习到了去往1.1.1.0/24的路由，这两条路由来自两个不同的动态路由协议并且分别以R1和R3作为下一跳。R2最终选择OSPF的路由加载到路由表，也就是将R3作为实际到达1.1.1.0/24的下一跳，因为OSPF内部路由的优先级值比RIP更小，故路由则更优。此时R2的路由表中到达1.1.1.0/24的路由只会存在一条，那就是通过OSPF获知的路由，而关于该网段的RIP路由则“潜藏”了起来，当这条OSPF路由失效时，RIP路由才会浮现并被R2加载到路由表中。

不同的路由协议或路由种类对应的优先级见表1-1。是一个众所周知的约定，各个厂商约定值可能有所不同，表中列出的是华为数通产品的约定；

路由的度量值

影响路由优选的因素除了路由优先级之外，还有一个重要的因素，那就是度量值（Metric）。路由表中“Cost”这一列显示的就是该条路由的度量值，因此度量值也被称为开销，本书统一使用度量值一词来描述这个概念。所谓度量值就是设备到达目的网络的代价值。直连路由的度量值为0，这点很好理解，因为路由器认为这是自己直连的网络，也就是在“家门口”的网络，从自己家走到家门口自然不需要耗费任何力气。另外，静态路由的度量值缺省也为0，而不同的动态路由协议定义的度量值是不同的，例如RIP路由是以跳数（到达目的网络所需经过的路由器的个数）作为度量值，而OSPF则以开销（与链路带宽有关）作为度量值。

在图1-6所示的网络中，所有的路由器都运行了RIP。R1将直连网段1.1.1.0/24发布到了RIP中，如此一来，R5将会分别从R3及R4学习到RIP路由1.1.1.0/24，从R3学习到的1.1.1.0/24路由的跳数为3，而从R4学习到的路由的跳数为2，因此R5认为从R4到达目标网段要“更近一点”，于是它将R4通告过来的RIP路由加载到路由表，这样，当R5转发到达该目标网段的数据时，会将其发往R4。当R5—R4—R1这段路径发生故障时，R5可能丢失R4所通告的1.1.1.0/24路由，此时R3通告的路由将会被R5加载进路由表，如此一来，到达1.1.1.0/24的数据流量将会被R5引导到R3—R2—R1这条路径。

度量值是一个影响路由优选的的重要因素，在实际项目中，可以利用度量值来实现路由策略，影响数据流的走向；

一台路由器可以同时通过多种途径获得路由信息，当出现到达同一个目的网段的路由通过多种不同的途径学习到的情况时，路由器会比较路由的优先级，选择优先级值最小的路由。而当路由器从多个不同的下一跳，通过同种路由协议获知到达同一个目的网段的路由时，它则会进行度量值的比较。当然有些路由协议的路由优选机制会更加复杂一些，例如OSPF或BGP，在执行路由优选时就并不只是单纯地比较度量值这么简单了。