Дибров М.В. Маршрутизаторы
Подождите немного. Документ загружается.
М.В. ДИБРОВ
МАРШРУТИЗАТОРЫ
Учебное пособие
Красноярск 2008
2
Содержание
Введение .................................................................................................................. 10
Условные обозначения, используемые в пособии ........................................... 10
Графические символы ..................................................................................... 10
Соглашения по синтаксису командного языка ............................................. 11
1 Проектирование масштабируемых сетей передачи данных ........................... 12
1.1 Масштабируемые сети передачи данных ................................................... 12
1.2 Архитектура корпоративной сети передачи данных ................................. 16
1.3 Введение в технологию подсетей и ее обоснование ................................. 19
1.4 Применение технологии VLSM ................................................................... 24
1.5 Суммирование маршрутов ........................................................................... 27
1.6 Проектирование масштабируемого адресного пространства ................... 28
2 Принципы маршрутизации ................................................................................. 31
2.1 Определение маршрутизации ...................................................................... 31
2.1.1 Маршрутизируемые и маршрутизирующие протоколы ..................... 31
2.1.2 Основные функции маршрутизаторов ................................................. 33
2.2 Концептуальные основы маршрутизации .................................................. 34
2.2.1 Таблицы маршрутизации ....................................................................... 34
2.2.2 Административное расстояние ............................................................. 35
2.2.3 Метрики маршрутов ............................................................................... 36
2.2.4 Построение таблицы маршрутизации .................................................. 37
2.3 Механизмы маршрутизации ........................................................................ 37
2.3.1 Прямое соединение ................................................................................ 38
2.3.2 Статическая маршрутизация ................................................................. 39
2.3.3 Настройка статических маршрутов ...................................................... 40
2.3.4 Использование «плавающих» статических маршрутов ...................... 41
2.3.5 Маршрутизация по умолчанию ............................................................. 42
2.4 Проверка и устранение ошибок в статических маршрутах ...................... 44
3 Принципы динамической маршрутизации ....................................................... 45
3.1 Операции динамической маршрутизации .................................................. 46
3.1.1 Стоимость маршрута .............................................................................. 47
3.2 Внутренние и внешние протоколы маршрутизации ................................. 48
3.2.1 Понятие автономной системы и домена маршрутизации .................. 48
3.2.2 IGP – протоколы внутреннего шлюза .................................................. 49
3.2.3 EGP – протоколы внешнего шлюза ...................................................... 49
3.3 Обзор классовых протоколов маршрутизации .......................................... 50
3.3.1 Суммирование маршрутов при классовой маршрутизации ............... 51
3.3.2 Суммирование маршрутов в разобщенных классовых сетях ............ 52
3.4 Обзор бесклассовых протоколов маршрутизации ..................................... 53
3.4.1 Суммирование маршрутов при бесклассовой маршрутизации ......... 53
3.4.2 Суммирование маршрутов в разобщенных классовых сетях ............ 55
3
3.5 Категории алгоритмов маршрутизации ...................................................... 56
3.5.1 Особенности дистанционно-векторных протоколов .......................... 56
3.5.2 Маршрутизация по состоянию канала ................................................. 58
3.5.3 Гибридные протоколы маршрутизации ............................................... 61
3.6 Конфигурирование протокола маршрутизации ......................................... 61
4 Дистанционно-векторная маршрутизация ........................................................ 65
4.1 Дистанционно-векторный алгоритм ........................................................... 65
4.1.1 Дистанционно-векторный алгоритм для протокола IP ....................... 67
4.2 Маршрутизация по замкнутому кругу ........................................................ 69
4.3 Максимальное количество транзитных переходов ................................... 71
4.4 Применения принципа расщепления горизонта ........................................ 72
4.5 Обратное обновление ................................................................................... 73
4.6 Таймеры удержания информации ............................................................... 74
4.7 Механизм мгновенных обновлений ............................................................ 75
5 Протокол RIP ....................................................................................................... 77
5.1 Настройка протокола RIP ............................................................................. 78
5.2 Протокол RIP v1 ............................................................................................ 78
5.2.1 Заголовок и поля протокола RIP v1 ...................................................... 79
5.2.2 Команда – 1 байт .................................................................................... 80
5.2.3 Версия – 1 байт ....................................................................................... 80
5.2.4 Неиспользуемые поля – 2 байта ............................................................ 80
5.2.5 Идентификатор семейства адресов – 2 байта ...................................... 80
5.2.6 IP адрес – 4 байта .................................................................................... 81
5.2.6 Метрика – 4 байта ................................................................................... 81
5.3 Использование команды ip classless ............................................................ 81
5.4 Недостатки протокола RIP v1 ...................................................................... 82
5.5 Протокол RIP v2 ............................................................................................ 82
5.5.1 Заголовок и поля протокола RIP v2 ...................................................... 83
5.5.2 Тег маршрута – 2 байта .......................................................................... 83
5.5.3 Маска подсети – 4 байта ........................................................................ 83
5.5.4 Следующая пересылка – 4 байта ........................................................... 84
5.6 Аутентификация в протоколе RIP v2 .......................................................... 84
5.6.1 Настройка аутентификации для протокола RIP .................................. 85
5.7 Суммирование маршрутов в протоколе RIP .............................................. 86
5.7.1 Распространение маршрута по умолчанию ......................................... 88
5.8 Расширенная настройка протокола RIP ...................................................... 89
5.8.1 Таймеры протокола RIP ......................................................................... 89
5.8.2 Совместное использование в сети протокола RIP v1 и v2 ................. 91
5.8.3 Распределение нагрузки в протоколе RIP ............................................ 92
5.8.4 Настройка протокола RIP для работы в сетях NBMA ........................ 93
5.8.5 Механизм инициированных обновлений в протоколе RIP ................ 94
5.9 Тестирование и устранение ошибок в работе протокола RIP .................. 95
6 Протокол EIGRP .................................................................................................. 98
4
6.1 Алгоритм диффузионного обновления ....................................................... 98
6.2 Преимущества протокола EIGRP .............................................................. 103
6.3 Автономная система протокола EIGRP .................................................... 104
6.4 База данных протокола EIGRP .................................................................. 105
6.4.1 Таблица соседства ................................................................................ 105
6.4.2 Таблица топологии ............................................................................... 107
6.5 Метрика протокола EIGRP ........................................................................ 109
6.6 Функционирование протокола EIGRP ...................................................... 110
6.6.1 Надежность передачи пакетов протокола EIGRP ............................. 112
6.6.2 Разрыв соседских отношений .............................................................. 115
6.6.3 Запланированное отключение ............................................................. 115
6.6.5 Меры обеспечения стабильности протокола EIGRP ........................ 116
6.7 Алгоритм DUAL ......................................................................................... 117
6.7.1 Работа алгоритма DUAL ...................................................................... 119
6.8 Механизм ответов на запросы ................................................................... 124
7 Конфигурирование и тестирование протокола EIGRP .................................. 127
7.1 Запуск протокола EIGRP ............................................................................ 127
7.2 Настройка аутентификации в протоколе EIGRP .................................. 131
7.3 Суммирование маршрутов в протоколе EIGRP ....................................... 133
7.4 Настройка маршрута по умолчанию в протоколе EIGRP ....................... 134
7.5 Распределение нагрузки в протоколе EIGRP ........................................... 135
7.6 Расширенная настройка протокола EIGRP .............................................. 137
7.6.1 Таймеры протокола EIGRP .................................................................. 137
7.6.2 Изменение административного расстояния протокола EIGRP ........ 138
7.6.3 Изменение весовых коэффициентов протокола EIGRP ................... 139
7.6.4 Настройка протокола EIGRP для сетей NBMA ................................. 140
7.6.5 Использование EIGRP пропускной способности каналов связи ..... 141
7.6.6 Идентификация маршрутизаторов в протоколе EIGRP .................. 141
7.7 Тестирование и устранение ошибок в работе протокола EIGRP ........... 142
8 Использование протокола EIGRP в масштабируемых сетях ........................ 151
8.1 Масштабируемость. Проблемы и решения .............................................. 152
8.2 Использование суммарных маршрутов .................................................... 153
8.3 Использование тупиковых маршрутизаторов .......................................... 155
8.4 Использование протокола EIGRP в современных условиях .................. 158
9 Протоколы маршрутизации по состоянию канала ......................................... 160
9.1 Алгоритм «кратчайшего пути» Дейкстры ................................................ 163
10 Протокол OSPF ............................................................................................... 167
10.1 Характеристики протокола OSPF ............................................................ 167
10.1.1 Групповая рассылка обновлений состояния каналов ..................... 168
10.1.2 Аутентификация ................................................................................. 168
10.1.3 Быстрота распространения изменения в топологии ....................... 168
10.1.4 Иерархическое разделение сети передачи данных ......................... 169
10.2 База данных протокола OSPF .................................................................. 170
5
10.2.1 Таблица соседства .............................................................................. 170
10.2.2 Таблица топологии ............................................................................. 171
10.3 Метрика протокола OSPF ........................................................................ 174
10.4 Служебные пакеты протокола OSPF ...................................................... 175
10.4.1 Пакет приветствия .............................................................................. 176
10.4.2 Суммарная информация о таблице топологии ................................ 178
10.4.3 Запрос на получение информации о топологическом элементе .... 179
10.4.4 Обновление информации о топологических элементах ................. 180
10.4.5 Подтверждение о получении ............................................................. 180
10.5 Процесс установки соседских отношений ............................................. 181
10.5.1 Поиск соседей ..................................................................................... 181
10.5.2 Обмен топологической информацией .............................................. 183
11 Настройка протокола OSPF в одной зоне ..................................................... 185
11.1 Запуск протокола OSPF ............................................................................ 185
11.2 Управление значением идентификатора маршрутизатора OSPF ......... 188
11.3 Настройка аутентификации в протоколе OSPF .................................. 190
11.3.1 Проверка функционирования аутентификации ............................... 192
11.4 Настройка маршрута по умолчанию в протоколе OSPF ....................... 193
11.5 Распределение нагрузки в протоколе OSPF ........................................... 194
11.6 Расширенная настройка протокола OSPF .............................................. 195
11.6.1 Таймеры протокола OSPF .................................................................. 195
11.6.2 Изменение административного расстояния протокола OSPF ........ 196
11.7 Тестирование и устранение ошибок в работе протокола OSPF ........... 197
12 Работа протокола OSPF в сетях различных типов ....................................... 208
12.1 Работа протокола OSPF в сетях «Точка-Точка» .................................... 208
12.2 Работа протокола OSPF в широковещательных сетях .......................... 209
12.2.1 Правила выбора DR и BDR маршрутизаторов ................................ 210
12.3 Работа протокола OSPF в сетях NBMA .................................................. 211
12.4 Режимы работы протокола OSPF в сетях NBMA .................................. 212
12.5 Режимы работы протокола OSPF в сетях Frame Relay ......................... 214
12.5.1 Нешироковешательный режим ........................................................ 214
12.5.2 Многоточечный режим ..................................................................... 217
12.5.3 Использование подинтерфейсов ....................................................... 218
12.6 Проверка работы протокола OSPF в сетях различных типов ............... 220
13 Работа протокола OSPF в нескольких зонах ................................................ 222
13.1 Типы маршрутизаторов OSPF ................................................................. 224
13.1.1 Внутренние маршрутизаторы ........................................................... 225
13.1.2 Магистральные маршрутизаторы ..................................................... 225
13.1.3 Пограничные маршрутизаторы ......................................................... 225
13.1.4 Пограничные маршрутизаторы автономной системы .................... 225
13.2 Типы объявлений о состоянии каналов .................................................. 226
13.2.1 Структура заголовка сообщения LSA .............................................. 226
13.2.2 Объявление состояния маршрутизатора (Тип 1) ............................. 229
6
13.2.3 Объявление состояния сети (Тип 2) ................................................. 231
13.2.4 Суммарные объявления о состоянии каналов (Тип 3 и 4) .............. 232
13.2.5 Объявления внешних связей (Тип 5 и 7) .......................................... 234
13.3 Построение таблицы маршрутизации протоколом OSPF ..................... 235
13.3.1 Типы маршрутов протокола OSPF ................................................... 236
13.3.2 Расчет метрики внешних маршрутов ............................................... 238
13.4 Суммирование маршрутов протоколом OSPF ....................................... 239
13.4.1 Суммирование межзональных маршрутов ...................................... 239
13.4.2 Суммирование внешних маршрутов ................................................ 242
13.4.3 Отображение внешних суммарных маршрутов .............................. 243
14 Специальные типы зон протокола OSPF ...................................................... 245
14.1 Типы зон протокола OSPF ....................................................................... 245
14.1.1 Правила тупиковых зон ..................................................................... 246
14.2 Тупиковые зоны протокола OSPF ........................................................... 246
14.2.1 Настройка тупиковой зоны ................................................................ 247
14.3 Полностью тупиковые зоны протокола OSPF ....................................... 247
14.3.1 Настройка полностью тупиковой зоны ............................................ 248
14.4 Таблицы маршрутизации в тупиковых зонах ........................................ 250
14.5 Не совсем тупиковые зоны протокола OSPF ......................................... 252
14.5.1 Настройка не совсем тупиковой зоны .............................................. 252
14.5.2 Настройка полностью тупиковой зоны NSSA ................................. 254
14.6 Проверка функционирования специальных зон протокола OSPF ....... 254
15 Виртуальные каналы в протоколе OSPF ....................................................... 256
15.1 Настройка виртуальных каналов ............................................................. 257
15.1.2 Примеры использования виртуальных каналов .............................. 259
15.2 Проверка функционирования виртуальных каналов ............................. 260
16 Перераспределение маршрутной информации ............................................ 262
16.1 Понятие перераспределения маршрутной информации ....................... 262
16.2 Понятие метрического домена ................................................................ 264
16.3 Маршрутные петли ................................................................................... 266
16.3.1 Односторонние перераспределение маршрутной информации .... 268
16.3.2 Двухсторонние перераспределение маршрутной информации ..... 271
16.3.3 Протоколы маршрутизации подверженные образованию маршрут-
ных петель ...................................................................................................... 274
17 Совместная работа нескольких протоколов маршрутизации ..................... 275
17.1 Совместная работа протоколов маршрутизации без перераспределения
............................................................................................................................. 275
17.2 Настройка базового перераспределения маршрутной информации .... 279
17.2.1 Метрика, присваиваемая перераспределяемым маршрутам .......... 281
17.3 Настройка перераспределения маршрутной информации из присоеди-
ненных и статических маршрутов ................................................................... 283
17.4 Настройка перераспределения маршрутной информации в протокол
RIP ...................................................................................................................... 286
7
17.5 Настройка перераспределения маршрутной информации в протокол
EIGRP ................................................................................................................. 288
17.6 Настройка перераспределения маршрутной информации в протокол
OSPF ................................................................................................................... 289
18 Управление трафиком маршрутных обновлений ......................................... 292
18.1 Использование пассивных интерфейсов ................................................ 292
18.1.1 Настройка пассивных интерфейсов .................................................. 294
18.2 Фильтрация маршрутной информации, передаваемой между маршру-
тизаторами ......................................................................................................... 296
18.2.1 Фильтрация сетей получателей по IP адресу сети .......................... 297
18.2.2 Фильтрация сетей получателей по длине префикса ....................... 302
18.2.3 Использование списков доступа и списков префиксов при фильтра-
ции маршрутной информации ...................................................................... 304
18.3 Фильтрация маршрутной информации в процессе перераспределения
маршрутной информации ................................................................................. 308
19 Маршрутные карты ......................................................................................... 310
19.1 Понятие маршрутных карт ....................................................................... 310
19.2 Настройка маршрутной карты ................................................................. 311
19.3 Использование маршрутных карт при перераспределении маршрутной
информации ....................................................................................................... 316
19.4 Проверка конфигурации маршрутных карт ........................................... 317
20 Маршрутизация по политикам ....................................................................... 319
20.1 Понятие маршрутных политик ................................................................ 319
20.2 Настройка маршрутизации по политикам .............................................. 320
20.3 Пример маршрутизации по политикам ................................................... 322
20.4 Проверка маршрутизации по политикам ................................................ 323
21 Обзор протокола BGP ..................................................................................... 325
21.1 Автономные системы ............................................................................... 325
21.2 Использование протокола BGP ............................................................... 326
21.2.1 Когда используется протокол BGP ................................................... 327
21.2.2 Когда не следует использовать протокол BGP ................................ 328
22 Терминология и концепции протокола BGP ................................................ 329
22.1 Характеристики протокола BGP ............................................................. 329
22.2 Таблицы протокола BGP .......................................................................... 330
22.3 Одноранговые устройства или соседи BGP ........................................... 330
22.4 Маршрутизация по политикам ................................................................ 331
22.5 Атрибуты протокола BGP ........................................................................ 332
22.5.1 Содержимое сообщения обновления протокола BGP .................... 332
22.5.2 Стандартные и опциональные атрибуты .......................................... 333
22.5.3 Атрибут «Путь к AS» ......................................................................... 334
22.5.4 Атрибут «Узел следующего перехода» ............................................ 335
22.5.5 Атрибут «Локальный приоритет» ..................................................... 337
22.5.6 Атрибут MED ...................................................................................... 339
8
22.5.7 Атрибут «Отправитель» ..................................................................... 340
22.5.7 Атрибут «Сообщество» ...................................................................... 340
22.5.8 Атрибут «Вес» .................................................................................... 341
23 Работа протокола BGP .................................................................................... 343
23.1 Типы сообщений протокола BGP ............................................................ 343
23.1.1 Состояния BGP соседей ..................................................................... 344
23.2 Процесс принятия решения при выборе пути ........................................ 346
23.2.1 Выбор нескольких путей ................................................................... 347
23.3 CIDR маршрутизация и суммирование маршрутов .............................. 348
24 Настройка протокола BGP .............................................................................. 350
24.1 Одноранговые группы .............................................................................. 350
24.2 Основные команды протокола BGP ........................................................ 351
24.2.1 Модификация атрибута NEXT-HOP ................................................. 354
24.2.2 Описание объединенного адреса в BGP таблице ............................ 354
24.2.3 Перезапуск протокола BGP ............................................................... 356
24.3 Проверка работоспособности протокола BGP ....................................... 358
25 Множественная адресация ............................................................................. 359
25.1 Типы множественной адресации ............................................................. 359
Заключение ........................................................................................................... 369
Словарь терминов ................................................................................................. 370
Список использованных источников ................................................................. 388
9
Введение
Корпоративные сети передачи данных развиваются огромными темпа-
ми. С каждым годом задачи, возлагаемые на сеть передачи данных, значи-
тельно усложняются, вследствие чего усложняется ее внутренняя структура и
принципы организации, а также растет потребность в эффективной маршру-
тизации трафика.
Настоящее учебное пособие написано для подготовки магистров по
программе 230100.68.13 «Сети ЭВМ и телекоммуникации», хотя может быть
использовано так же для подготовки специалистов обучающихся по направ-
лению 210100 в качестве спец. курса по выбору в 9 семестре.
В учебном пособии рассматриваются как классические принципы по-
строения, так и современные тенденции в развитии архитектуры сетей пере-
дачи данных.
В курсе лекционных и практических занятий, рассматриваются различ-
ные принципы маршрутизации, а также детально изучаются протоколы дина-
мической маршрутизации, используемые в современных условиях.
Теоретический материал о каждом из протоколов маршрутизации, осно-
вывается на соответствующих стандартах RFC, что дает возможность
рассматривать протокол без привязки к оборудованию конкретного произво-
дителя.
Практическая часть курса, команды и примеры конфигурации маршру-
тизаторов, представленные в пособии, описаны для маршрутизаторов корпо-
рации Cisco с версией операционной системы IOS семейства 12.4. Такой вы-
бор сделан по многим причинам, главные из которых это широкое распро-
странение телекоммуникационного оборудования Cisco, а также унифициро-
ванный интерфейс ОС IOS для всего спектра маршрутизаторов Cisco.
Условные обозначения, используемые в пособии
Это учебное пособие содержит вспомогательные элементы, такие как
рисунки, примеры конфигурации и описание синтаксиса команд, целью кото-
рых является упрощение восприятия при изучении материала.
Графические символы
Пиктограммы, показанные на рисунке 0.1, используются на протяжении
всего пособия.
10