静态路由-静态与动态路由使用场景，以及原理与设置

在开始阅读之前，可以考虑以下问题，也可以在阅读后测试学习效果：

路由器

在前面关于路由器的介绍中，我们知道它是网络互连的核心设备，用于连接不同的网络，在网络之间转发IP数据报。对于路由器来说，路由表是最重要的内部组件。当路由器需要转发数据时，它会根据路由表和一定的匹配规则进行转发。对于路由表，一般有静态和动态两种配置。下面将详细介绍这个过程，讨论静态和动态路由使用场景，以及原理和配置。

回想一下，对于路由器，需要完成以下任务：

静态路由和动态路由的比较和应用场景

静态路由：

动态路由：

综上所述，静态路由完全将路由的转发委托给管理员。在拓扑更新的情况下，它由管理员维护。动态路由则相反。所有的转发和学习过程完全依赖于路由器本身。

静态路由-应用场景：

动态路由-应用场景：

静态路由

配置静态路由时，主要配置目的网段和下一跳地址。配置前需要进行如下分析：

静态路由配置分析：

先统计一下网络的数量

每台路由器需要配置的路由数等于网络总数减去与其相连的网络数

目的网络需要去的网络，即非直连的网络

下一跳是与路由器直连的接口地址

为接口配置IP地址后，路由器会生成两条默认路由——表示直连

Loopback 接口的功能主要是为了测试。收到数据后会自动返回。

# 预配置命令
enable 
configure terminal
line console 0
no exec-timeout
logging synchronous
no ip domain lookup
# R3 Router 
Router(config)#hostname R3
# Configure 1.1.1.1/24, 12.1.1.1/24 IP
Router(config)#int e 0/0
Router(config-if)# ip addr 12.1.1.1 255.255.255.0
Router(config-if)# no shutdown
Router(config)#int lo 0
Router(config-if)# ip addr 1.1.1.1 255.255.255.0
Router(config-if)# no shutdown
# Configure Static Route
# Method1：
Router(config)#ip route 2.2.2.0 255.255.255.0 12.1.1.2
Router(config)#ip route 3.3.3.0 255.255.255.0 12.1.1.2
Router(config)#ip route 23.1.1.0 255.255.255.0 12.1.1.2
# Method2：边界配置默认路由比较省时间
Router(config)#ip route 0.0.0.0 0.0.0.0 12.1.1.2
// hostname R4
Router(config)#interface ethernet 0/0
Router(config-if)#ip address 12.1.1.2 255.255.255.0
Router(config-if)#no shutdown
Router(config-if)#exit
Router(config)#interface loopback 0
Router(config-if)#ip address 2.2.2.2 255.255.255.0
Router(config-if)#no shutdown
Router(config-if)#exit
Router(config)#interface ethernet 0/1
Router(config-if)#ip address 23.1.1.1 255.255.255.0
Router(config-if)#no shutdown
Router(config-if)#exit
# Configure Static Route
Router(config)#ip route 1.1.1.0 255.255.255.0 12.1.1.1
Router(config)#ip route 3.3.3.0 255.255.255.0 23.1.1.2
# The configuration of R5 is same as the R3

想象这样的情况，假设到达5.5.5.5/24的网络，当R4配置静态路由时，可以通过两条路径R6和R7。

此时，当数据包到达网络时，如何选择？

采用的原则如下：

动态路由

路由器之间通过路由协议自主学习可以得到路由信息。这种路由称为动态路由。使用路由协议动态构建路由表，不需要人工参与，可以自动适应网络状态的变化来更新路由表。大型网络或状态变化频繁的网络通常使用动态路由协议。

自制系统和分层路由

互联网上的网络数量庞大，数以百万计的路由器相互连接。路由器不可能记录每个网络的信息，许多组织不愿意暴露其网络的内部细节。基于以上原因，互联网划分了许多自治系统（Autonomous Systems）。

自治系统内的路由通过内部网关协议 (IGP) 交换路由信息。典型的内部网关协议是 RIP 和 OSPF。

需要在自治系统之间交换路由信息。外部网关协议 (EGP) 用于在自治系统之间交换路由信息。每个自治系统都会有一个边界路由器来完成这个任务。 Internet目前使用的外部网关协议是BGP。

动态路由协议一般分为这几类，如上图所示：

距离矢量路由协议：根据跳数，选择跳数最小的一个。比如RIP协议。 EIGRP 将使用跳数作为参考。

链路状态路由协议：自己计算和过滤（邻居表，拓扑表，路由表），例如OSPF，IS-IS等。

RIP（距离矢量）

应用层协议，使用UDP传输，520端口。RIP和IGRP已被淘汰，因为它们只支持有类路由协议。 （是一个不能划分子网的协议）

路由信息协议 (RIP) 是路由器制造商之间使用的第一个开放标准，也是连接不同制造商设备的最广泛使用的通用协议。 RIP 协议有两个版本。与V1版本相比，V2版本增加了一些扩展特性，如更新认证、路由摘要、无类路由、VLSM、将广播改为组播。

RIP 协议是一种基于距离向量的路由状态协议。在 RIP 协议中，如果路由器 A 和网络 B 直接相连，则路由器 A 和网络 B 之间的距离为 N+1。如果从路由器A到网络B需要N台路由器，则路由器A到网络B的距离为N+1。

RIP 认为距离最小的路径是最佳路径。 RIP中的距离也称为“跳数”。每增加一个路由器，跳数增加一。

RIP 的工作原理

每台路由器每 30 秒向其所有邻居路由器广播 RIP 数据包。数据包的内容是该路由器当前的路由信息??。收到邻居路由器的路由表信息后，更新自己的路由表。下次，将更新的路由表 180 告诉您的邻居。如果没有收到某台路由器的路由表信息，就会认为该路由器有问题。修改所有以该路由器为下一站的表项的距离为16，表示不可达。 60s后仍然没有回复，从路由表中删除

当两个路由器共享一条链路或在同一个物理网络中时，它们被称为邻居

配置：

#三台路由器正常配置端口
# R1
# r1(config)#router rip 
# 关闭自动汇总，汇总成主类 A，B，C 类的网络。
r1(config-router)#no auto-summary
r1(config-router)#version 2
r1(config-router)#network 12.0.0.0
r1(config-router)#network 1.0.0.0
r1(config-router)#network 13..0.0
# R2,R3 同理
# 排错命令
show ip rip database
show ip protocols／inc second

因为对外发布网络时有30s（默认）的时间差，所以可能会出现环路。

比如图中R3宣布自己入网后，恰好Lo 0接口down了。这时候R3会立即删除路由表中的3.3.3.0网络。

然而，R2此时并不知道。假设 10 秒后，R2 将发布自己的路由。这时候会多播给R1和R3.

此时R3发现R2可以到达3.3.3.0的网络，会将该网络加入到它的路由表中，并将距离增加1。

此时，如果有网络发送数据包3.3.3.0，它们会一直在R2和R3之间传输。并且随着下一个通知周期的到来，R2和R3

距离会继续增加，直到双方的路由表中都消失了16。

如何解决成环问题：

限制最大距离：RIP协议允许一条路径最多包含15个路由器，最大距离为16（表示网络不可达）

水平分割：路由器从某个接口接收到的更新信息不允许通过该接口发回。

如果R2收到了从R3到3.3.3.0网络的路由信息??，它在通告时不会告诉R[k10这个消息给3.3.3.0。 ]

但是水平分割仍然不能解决像第一张图那样有多条路径可达的情况。

这里的解决方案是中毒逆转：

其实就是一种改进的水平分割。当路由器从某个接口接收到某个网段的路由信息??时，并不会停止回送信息，而是将该网段的跳数（Distance）设置为无限，然后发送出去。接收方路由收到此类路由信息后，会立即放弃该路由，而不是等待其老化时间到期。

简单来说，reversal就是说对于split horizo??n来说，原来是不发送的，现在发送了。但是发送的是一条距离为16的消息，表示网络不可达，所以称为毒药。

这里可以做个实验，使用关闭水平分割手动创建循环现象。

# 关闭 R1 e 0/0 接口的水平分割
R1(config-if)#no ip split-horizon
# 关闭 R2 e 0/0 接口的水平分割
R2(config-if)#no ip split-horizon
# 设置 R2 的 e0/0 为被动，禁止发送协议报文
R2(config-router)# passive-interface e 0/0
# 关闭 R2 的 loopback 0 口
# 设置 R2 的 e0/0 为主动
R2(config-router)#no passive-interface e 0/0

这时候我们可以用show ip route来观察，我们会发现R1和R2的跳数会一直增加，增加到16，然后全部消失

原因：

由于R2的端口设置为passive，R1收不到R2关闭lo 0的消息，而且R1和R2的水平分割已经关闭。

此时R2会收到R1到2.2.2.0网络的跳数为1，所以到2.2.2.0网络的跳数为2 .

因为R2不能再通过直连到达2.2.2.2。所以它会更新它的跳数。然后R2将R1发送给2.2.2.2，跳数为2。

由于 R1 本身经过 R2 到达 2.2.2.2 网络，所以它会将其路由表更新为 3 跳。以此类推，直到16月底。

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