HCIA笔记6--路由基础与静态路由：浮动路由、缺省路由、迭代查找

0. 概念

自治系统：一个统一管理的大型网络，由路由器组成的集合。
路由器隔离广播域，交换机隔离冲突域。

1.路由器工作原理

路由器根据路由表进行转发数据包；

1. 路由表中没有路由，直接丢弃该数据包
2. 路由表中只有一条路由匹配目标ip时，直接根据路由表项进行转发。
3. 路由表中有多个路由表项匹配数据包的目标ip时：
   • 最长掩码匹配原则
   • 掩码相同，比较外部路由优先级，数值越小越优先
   • 外部路由优先级相同，比较内部路由优先级
   • 如果内部路由优先级相同，则比较开销值，数值越小越优先
   • 如果开销值相同，则认为两条路都是最优路径，形成负载分担

路由表项

2. 跨网访问流程

1. PC1 请求访问PC2, PC1发现两者不在同一个网段

2. PC1请求网关mac地址，如果PC1的arp缓存表中无网关mac地址；则进行发起arp广播来获取网关AR1的mac地址。

3. PC1封装数据包，并将其发往路由器AR1的g0/0/1口。
   dip: 192.168.2.1
   sip: 192.169.1.1
   dmac: ar1_g001_mac
   smac:pc1_mac

4. 路由器AR1在路由表项中查找去往192.168.2.1的下一跳的IP地址(10.1.12.2); 路由器在arp缓存表中查找下一跳的mac地址；如果没找到，则进行arp广播获得下一跳的mac地址。

5. 路由器AR1封装数据包，并将其从g0/0/0口发给下一跳路由器AR2的g0/0/0口。
   dip: 192.168.2.1
   sip: 192.169.1.1
   dmac: ar2_g000_mac
   smac: ar1_g000_mac

6. 路由器AR2收到AR1发来的数据包，查找路由表发现下一跳IP地址(192.168.2.1/24)，与自己同网段；查找自己的arp缓存中是否有PC2(192.168.2.1)的mac地址。如果没有，则进行arp广播请求PC2的mac地址。

7. 路由器AR2封装数包，并将其从g0/0/1口发往下一跳PC2。
   dip: 192.168.2.1
   sip: 192.169.1.1
   dmac: pc2_mac
   smac: ar2_g001_mac

8. PC2收到PC1发送的数据包

3. 静态路由配置

• 给路由器接口配置ip

ip address 192.168.1.254 24

• 查看路由器的路由表

display ip routing-table

路由表项会额外加上广播地址和网络号地址

• 查看路由表接口ip信息

display ip interface brief

• 配置静态路由表项

ip route-static 192.168.2.0 24 10.1.12.2
# ip route-static 目标IP地址 目标IP地址子网掩码 下一跳IP地址

路由表项

4. 静态路由的应用场景

4.1 路由备份

甲方要求在不增加过多的成本情况下实现冗余性。
冗余性体现在两方面，一方面是设备的冗余，另一方面是链路的冗余。
设备一般都比较贵，为了实现甲方的要求就做链路的备份。
链路的备份当然也是需要物理链路的存在作为先决条件的。如图所示，我们配置两条静态路由就实现了负载分担。

即上面跟下面的通过流量的大小大致相当。
顺带一提，流量的分控有两个。
（1）负载分担，它是基于流的；一个包的流由ip port proto五元组哈希形成。所以说一个给定的包走哪条路它是确定的。
（2）负载均衡，它是基于包的；上面一个包，下面一个包，流量是绝对相等的。

路由器1 2的路由表如下

我们可以注意到形成负载分担的两条路，它们其中有一个的目标网段是省略了的；其实就是和上面的网段相同。

4.2 浮动路由

假设两个路由器间有两条链路，一个是作为主链路(1000M)，另一个备份链路(100M)。
如下图所示：

将备份链路的优先级调得比主链路低，配置如下：

当上面的1000M链路Down掉时，会切到下面的100M。
比如上图中的路由器AR1的g0/0/1挂掉的时候，下面的100M链路就会切换过来。此时两者的路由表如下


我们可以观察到路由表项中，有了优先级为100的路由表项。

重新开启路由器ar1的g0/0/1口后,我们也可以直接查看静态路由的配置选项：

display ip routing-table protocol static 

会发现100优先级的路由是处于inactive状态的。

我们称优先级不同，目标网段相同，下一跳相同的两组路由叫作浮动路由。
在线网中，不可能完全浪费链路带宽的，因此会引入一个叫策略路由对指定的流量来通过这个100M的备份链路的。

4.3 缺省路由

目标网段的网址和掩码都是0，它匹配的是任意网络。

如图所示，路由器AR1的路由表中并没有直接到阿里192.168.4.1的表项；但是路由器AR1的下一跳永远都是AR2的g0/0/1接口。

因此可以直接配置缺省路由0.0.0.0/0的下一跳地址为10.1.12.2。
配置命令

ip route-static 0.0.0.0 0 10.1.12.2

查看AR1的路由表项

配置以后，我们发现PC1和PC3是可以互通的。
图中的网络拓扑，其实右边可以看成外网，左边看作企业内网。我们的企业内部网关不知道用户请求的ip在哪，但是直连的肯定是运营商的路由器；因此可以设置企业网的缺省路由为运营商的路由器。

但是向内网指肯定是不能有缺省路由的，否则两个缺省路由形成了负载分担，会造成用户请求的丢失。

5. 迭代路由

路由表项添加中，我们可以不知道目标网段，但是需要知道下一跳地址。

比如下面的网络拓扑中，如果在路由器AR1中添加一条去往PC2的下一跳为1.1.1.1的静态路由。

ip route-static 192.168.2.1 255.255.255.0 1.1.1.1

我们查看路由表发现并没有发现该表项出现

我们如果在此时添加一条去往1.1.1.1的下一跳为10.1.12.2的路由表，会发现路由表一下多了两条。这是因为进行了迭代查询，去往192.168.2.1的下一跳是1.1.1.1, 会在路由表中继续查，发现1.1.1.0/24的下一跳是10.1.12.2也就是出接口g0/0/1。

迭代路由的标志是RD, 我们再在AR2上进行类似的配置即可实现PC1与PC2的互通了。
AR2路由表：

6 问题

6.1 为什么路由表中有的下一跳的地址有接口？

因为下一跳连接的设备是唯一的。

6.2 个人电脑的网关本质是什么？

个人电脑配置网关地址，其实就是在配置缺省路由地址。
查看windows 下的路由表

route print