静态路由、RIP、OSPF、BGP

 

主要内容包含以下四点：(1)静态路由 (2)动态路由 (3)生成树 (4)VLAN

1. 1.  什么是静态路由？

答：静态路由是管理人员手动配置和管理的路由

1. 2.  静态路由由那些优点？

答：配置简单

1. 3.  缺点：当网络拓扑结构发生变化的时候自然不能及时做出改变  并且需要再次配置 严重影响了工作效率 所以目前静态路由主要应用于小型网络及企业架构模型中服务器之间的通信
2. 4.  静态是手动 动态是自动  

1. 5.  动态路由定义：动态路由是路由器自身通过相应的算法计算出的路由 所以动态路由的优点一定是可以适应网络拓扑变化并及时做出调整的路由协议

RIP(路由信息协议)    OSPF(链路状态信息)         BGP(外部网关协议)

                   RIP协议(路由信息协议)

RIP 定义：路由信息协议 依据距离矢量算法以跳数做为度量方式来计算最优路由

 工作过程：首先路由器启动后的时候 路由表中只有直连路由 当路由器运行RIP的时候,会发送request报文消息  邻居路由器会根据自己的路由表回复reponse报文 从而完成路由的添加  网络稳定后 路由器会每隔30秒发送request报文 超过120秒则认为路由失效 180秒后路由器老化定时器则清空

路由表是如何更新的？

如果路由表中已有的路由项 当该路由项的下一跳是他的邻居 无论度量值增大或者减小都会更新该路由项;当该路由项的下一跳不是他的邻居时 只有度量值减少才更新该路由;对于路由表中不存在的路由项 度量值小于16则更新该路由

RIP优缺点：

1. 1.  优点：配置简单,易于维护
2. 2.  缺点：收敛速度慢(距离矢量算法,周期性更新)缺少对全局拓扑的了解(传递的是路由信息,分布式路由计算),有环路(需要配置水平分割,毒性反转,触发更新),拓展性差和选择次优路由(以跳数作为度量方式,超过15跳则认为目的地址不可达),RIP路由可能会产生环路
3. 3.  为什么会产生环路？  正常情况下

a)   RTA会通过RTB学到RTC的路由 度量值为1 当RTC发生故障后 RTB会认为RTC目标地址不可达  RTB向RTA发送路由更新的消息  RTA不会更新并且会向RTB发送到达RTC的路由 RTB会更新该路由认为可以通过RTA到达RTC,如此重复形成环路 直到路由度量值为16

b)   提到解决方法：水平分割(为从某个接口学到的路由不在从该接口发出去),毒性反转(从某个接口学到的路由,并该路由跳数设置为16跳),触发更新(路由信息发送变化时 会立即向邻居路由器发送触发更新报文,不必等到定时器超时,从而加速了收敛时间)所以RIP路由由于受到跳数的限制一般应用在结构简单的小型网络中

                     OSPF协议(链路状态信息) 

定义---工作过程---优缺点---防环---应用

OSPF是开放式路径最短优先,即链路状态协议,每个路由器各自维护一个链路状态数据库,基于SPF算法 以带宽作为度量方式计算最优路由

OSPF的工作过程：首先路由器先建立邻居关系,然后同步链路状态数据库,最后计算最优路由。邻居关系发现建立通过发送hello报文(报文内容为route ID neb),状态机变化为Down,int,2-way;同步链路状态库需要邻接关系的建立,邻接关系的建立需要发送DD报文确认主从关系及序列号,再次发送DD报文交互链路状态数据库摘要信息,DD报文发送链路状态数据库详细信息,之后发送LSR报文请求特定的链路状态信息,路由器会发送LSU报文,更新特定的链路状态信息,最后发送LSACK表示对LSU的确认,状态机的变化由Exstart，Exchange,Loading，Full,此时邻接关系已经建立,链路状态数据库同步完成,最后根据SPF算法计算最优路由

 

OSPF 协议优点缺点

优点：1.收敛速度快(SPF算法优越以及触发更新) 2.拥有对全局拓扑的了解(传递的是链路状态信息,独立式路由计算)3.拓展性好(以带宽作为度量方式)；4.无环路(SPF算法,是真正的无环路的路由协议);支持明文和密文认证。

缺点：1.只支持等价负载均衡,不支持非等价负载均衡 2.非骨干区域之间通信通过虚链路

OSPF各种防环机制  域间通过非骨干区域与骨干区域相连;域外通过将5类LSA转换为3类LSA实现防环  得出OSPF在目前算是很优越的路由协议，应用范围广,大中小型网络都可以使用,方便维护和管理

RIP协议和OSPF为内部网关协议   

引入BGP(协议)

BGP外部网关协议

定义---工作过程---防环====应用

IGP用于计算和发现路由 BGP则用来控制和选择最优路由 用于多个自治系统间的通信

BGP工作过程：首先路由器之间建立TCP连接(向对端的179端口发起TCP连接)然后发送OPEN消息建立BGP对等体关系(分部为IBGP和EBGP);最后定时每个10秒发送Keepalive消息维护路由的稳定性

BGP如何防环+BGP通过原则：

1. 1.  将自己的最优路由发送给邻居
2. 2.  通过EBGP获得的路由会发送给所有BGP邻居
3. 3.  通告IBGP获得的路由不会发送给其他IBGP邻居
4. 4.  IGP与BGP同步

BGP在自治系统外通过携带AS-PATH信息,当路由器收到外部路由包含自己的AS-PATH信息则丢弃该路由 AS内部 由IBGP获得的路由不会发送给其他IBGP邻居 实现AS内部的防环

BGP一般应用于多个AS之间或者多个运营商之间等需要使用BGP协议 对于AS和AS之间单一连接或者CPU,带宽较低时不需要使用BGP协议

 

                          STP

STP是交换机内的协议 生成树协议 用于环路消除和链路备份

为什么要使用STP？在交换机网络中多用来冗余链路维护网络的稳定性,这样一来在发送ARP Request消息时每个交换机都会收到 并回复ARP Reply消息,可能会造成环路形成广播风暴和MAC地址表动荡 交换机CPU负载过大容易造成损坏引起不必要的损失

所以在交换机网络中用STP来解决问题 交换机之间会选举一个根桥作为主逻辑中心,其他的为非根桥。

默认情况下都认为自己是根桥,所以当交换机启动时,会发送BPDU报文用来选举根据。根桥的选举由BID(16位桥优先级和48位MAC地址组成)决定,越小越优先。既然有根桥,交换机网络中也定义了端口角色有根端口,指定端口,预备端口,根端口和指定端口的选举由根路径开销值,对端BID,对端PID,本端PID决定,也是越小越优先,收敛时间代表着交换机发生故障后处理和恢复的时间,一般直连链路故障后收敛时间约30S，非直连链路故障后收敛时间约50S

STP模式下交换机的端口状态有5种,分部为Disabled,Blocking，Listening,Learning，Forwarding，交换机启动后根端口和指定端口不断变化为Fowarding状态;预备端口为Blocking状态,用于阻塞端口,链路发生故障后恢复使用在变为Fording状态

STP模式：STP==RSTP==MSTP

MSTP兼容RSTP和STP,RSTP比STP收敛速度快,主要快在端口状态的变化，RSTP为Dicarding，Listening，Forwarding,收敛速度快约30秒，STP的最大生存期为20S,RSTP的最大生存期为3倍Hello时间

应用场景：STP和RSTP为单生成树 主要用于二层交换机 只有一个VLAN的情况下，MSTP为多生成树 用于多个VLAN之间的通信

单生成树缺点：1.部分VLAN不通 2.无法实现复杂均衡 3.容易选择次优路由

 

交换机特性：交换机工作在数据链路层,根据帧头信息进行转发,交换机的每一个端口都是一个冲突域,交换机自身是一个广播域，理论上交换机是不隔离广播域的 所以当多个交换机之间进行通信,容易造成广播泛滥安全性无法保障,此时VLAN技术可以将单个局域网逻辑是分成多个虚拟局域网及VLAN 可以大大隔离了广播域,维持网络的稳定性

 

                       VLAN

VLAN定义：通过将单个局域网逻辑上分为多个虚拟局域网,隔离了广播域,解决了广播泛滥,提升了网络的安全性

VLAN的链路类型有干道链路和接入链路,干道链路为连接交换机之间,接入链路为交换机连接主机

常见的端口类型有Trunk端口,Access端口,Hybrid端口

Trunk端口允许多个VLAN通信 Access收到的数据帧是不带Tag的,Trunk收到的数据帧是带Tag的,只有特定的情况下是不带Tag的

VLAN可以使用GVRP来传递和注册VLAN信息

相同VLAN之间可以通过二层交换机实现通信,不同VLAN之间可以使用三层交换机和单臂路由来实现