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11-路由-GR概述操作
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& 说明：
本章所指的路由器代表了运行路由协议的三层交换机。为提高可读性，在手册的描述中将不另行说明。
在因特网中进行路由选择要使用路由器，路由器根据所收到的报文的目的地址选择一条合适的路由（通过某一网络），并将报文传送到下一个路由器。路径中最后的路由器负责将报文送交目的主机。
路由器转发分组的关键是路由表。每个路由器中都保存着一张路由表，表中每条路由项都指明了要到达某子网或某主机的分组应通过路由器的哪个物理接口发送，就可到达该路径的下一个路由器，或者不需再经过别的路由器便可传送到直接相连的网络中的目的主机。
根据来源不同，路由表中的路由通常可分为以下三类：
l 链路层协议发现的路由（也称为接口路由或直连路由）
l 由网络管理员手工配置的静态路由
l 动态路由协议发现的路由
路由表中包含了下列关键项：
l 目的地址：用来标识IP数据报的目的地址或目的网络。
l 网络掩码：与目的地址一起来标识目的主机或路由器所在的网段的地址。将目的地址和网络掩码“逻辑与”后可得到目的主机或路由器所在网段的地址。例如：目的地址为129.102.8.10、掩码为255.255.0.0的主机或路由器所在网段的地址为129.102.0.0。掩码由若干个连续“1”构成，既可以用点分十进制法表示，也可以用掩码中连续“1”的个数来表示。
l 出接口：指明IP报文将从该路由器哪个接口转发。
l 下一跳IP地址：更接近目的网络的下一个路由器地址。如果只配置了出接口，下一跳IP地址是出接口的地址。
l 本条路由加入IP路由表的优先级：对于同一目的地，可能存在若干条不同下一跳的路由，这些不同的路由可能是由不同的路由协议发现的，也可能是手工配置的静态路由。优先级高（数值小）的路由将成为当前的最优路由。
根据路由目的地的不同，可划分为：
l 子网路由：目的地为子网
l 主机路由：目的地为主机
另外，根据目的地与该路由器是否直接相连，又可分为：
l 直接路由：目的地所在网络与路由器直接相连
l 间接路由：目的地所在网络与路由器非直接相连
为了不使路由表过于庞大，可以设置一条缺省路由。凡数据报文查找路由表失败，便根据缺省路由转发。
在图1-1的因特网中，各网络中的数字是该网络的网络地址。路由器Router G与三个网络相连，因此有三个IP地址和三个物理接口，其路由表如图所示。
|
Destiantion Network |
Nexthop |
Interface |
|
11.0.0.0 |
11.0.0.1 |
2 |
|
12.0.0.0 |
12.0.0.1 |
1 |
|
13.0.0.0 |
12.0.0.2 |
1 |
|
14.0.0.0 |
14.0.0.4 |
3 |
|
15.0.0.0 |
14.0.0.2 |
3 |
|
16.0.0.0 |
14.0.0.2 |
3 |
|
17.0.0.0 |
11.0.0.2 |
2 |
静态路由配置方便，对系统要求低，适用于拓扑结构简单并且稳定的小型网络。其缺点是每当网络拓扑结构发生变化时，都需要人工重新配置，不能自动适应。
动态路由协议有自己的路由算法，能够自动适应网络拓扑的变化，适用于具有一定规模的网络拓扑。其缺点是配置比较复杂，对系统的要求高于静态路由，并将占用一定的网络资源。
对动态路由协议的分类可采用以下不同标准：
根据作用的范围，路由协议可分为：
l 内部网关协议（Interior Gateway Protocol，简称IGP）：在一个自治系统内部运行，常见的IGP协议包括RIP、OSPF和IS-IS。
l 外部网关协议（Exterior Gateway Protocol，简称EGP）：运行于不同自治系统之间，BGP是目前最常用的EGP。
& 说明：
自治系统（Autonomous System）是拥有同一选路策略，并在同一技术管理部门下运行的一组路由器。
根据使用的算法，路由协议可分为：
l 距离矢量协议（Distance-Vector）：包括RIP和BGP。其中，BGP也被称为路径矢量协议（Path-Vector）。
l 链路状态协议（Link-State）：包括OSPF和IS-IS。
以上两种算法的主要区别在于发现和计算路由的方法不同。
根据目的地址的类型，路由协议可分成：
l 单播路由协议（Unicast Routing Protocol）：包括RIP、OSPF、BGP和IS-IS等。
l 组播路由协议（Multicast Routing Protocol）：包括PIM-SM、PIM-DM等。
本部分手册主要介绍单播路由协议，组播路由协议请参见“组播协议”。
根据IP协议的版本，路由协议可分成：
l IPv4路由协议：包括RIP、OSPFv2、BGP4和IS-IS等。
l IPv6路由协议：包括RIPng、OSPFv3、IPv6 BGP和支持IPv6的IS-IS等。
对于相同的目的地，不同的路由协议（包括静态路由）可能会发现不同的路由，但这些路由并不都是最优的。事实上，在某一时刻，到某一目的地的当前路由仅能由唯一的路由协议来决定。为了判断最优路由，各路由协议（包括静态路由）都被赋予了一个优先级，当存在多个路由信息源时，具有较高优先级的路由协议发现的路由将成为当前路由。各种路由协议及其发现路由的缺省优先级如表1-1所示。
其中：0表示直接连接的路由，256表示任何来自不可信源端的路由。数值越小表明优先级越高。
|
路由协议或路由种类 |
相应路由的优先级 |
|
DIRECT |
0 |
|
OSPF |
10 |
|
IS-IS |
15 |
|
STATIC |
60 |
|
RIP |
100 |
|
OSPF ASE |
150 |
|
OSPF NSSA |
150 |
|
IBGP |
255 |
|
EBGP |
255 |
|
UNKNOWN |
256 |
除直连路由（DIRECT）外，各种路由的优先级都可由用户手工进行配置。另外，每条静态路由的优先级都可以不相同。
& 说明：
IPv4路由和IPv6路由有独立的路由表，两者互不影响。
多路由模式是指对同一路由协议来说，允许配置多条目的地相同且开销也相同的路由。当到同一目的地的路由中，没有更高优先级的路由时，这几条路由都被采纳，在转发去往该目的地的报文时，依次通过各条路径发送，从而实现网络的负载分担。
对于同一目的地，特定的路由协议也可能会发现几条等值的路由，如果该路由协议在所有活跃的路由协议中优先级最高，那么这几条不同的路由都被看作当前有效的路由。这样，在路由协议层面上，保证了IP流量的负载分担。
在目前的实现中，支持负载分担的路由协议为静态路由、RIP、OSPF、BGP和IS-IS。
使用路由备份可以提高网络的可靠性。用户可根据实际情况，配置到同一目的地的多条路由，其中优先级最高的一条路由作为主路由，其余优先级较低的路由作为备份路由。
正常情况下，路由器采用主路由转发数据。当线路出现故障时，该路由变为非激活状态，路由器选择备份路由中优先级最高的转发数据。这样，也就实现了从主路由到备份路由的切换。当主路由恢复正常时，路由器也恢复相应的路由，并重新选择路由。由于该路由的优先级最高，路由器选择主路由来发送数据。这就是从备份路由到主路由的切换。
对于BGP路由（直连EBGP路由除外）和静态路由（配置了下一跳）以及多跳RIP路由而言，其所携带的下一跳信息可能并不是直接可达，从指导转发的角度而言，它需要找到到达下一跳的直连出接口。路由迭代的过程就是通过路由的下一跳信息来找到直连出接口的过程。而对于OSPF和ISIS等链路状态路由协议而言，其下一跳是直接在路由计算时就得到，因此，不需要进行路由迭代。
由于各路由协议采用的路由算法不同，不同的路由协议可能会发现不同的路由。如果网络规模较大，当使用多种路由协议时，往往需要在不同的路由协议间能够共享各自发现的路由。每种路由协议都有相应的路由引入机制，具体内容请参见各路由协议中有关引入外部路由的描述。
查看路由表的信息是定位路由问题的基本要求，表1-2中列举了通用的路由表信息显示命令。display命令可以在任意视图下使用，在用户视图下执行reset命令可以清除路由表的统计信息。
|
操作 |
命令 |
|
查看路由表中当前激活路由的摘要信息 |
display ip routing-table [ verbose | | { begin | exclude | include } regular-expression ] |
|
查看指定目的地址的路由 |
display ip routing-table ip-address [ mask-length | mask ] [ longer-match ] [ verbose ] |
|
查看指定目的地址范围内的路由 |
display ip routing-table ip-address1 { mask-length | mask } ip-address2 { mask-length | mask } [ verbose ] |
|
查看通过指定基本访问控制列表过滤的路由 |
display ip routing-table acl acl-number [ verbose ] |
|
查看通过指定前缀列表过滤的路由 |
display ip routing-table ip-prefix ip-prefix-name [ verbose ] |
|
查看指定协议发现的路由 |
display ip routing-table protocol protocol [ inactive | verbose ] |
|
查看路由表中的综合路由统计信息 |
display ip routing-table statistics |
|
清除路由表中的综合路由统计信息 |
reset ip routing-table statistics protocol { all | protocol } |
|
显示路由表的迭代路由信息 |
display ip relay-route |
|
显示IPv6记录的迭代路由信息 |
display ipv6 relay-route |
|
查看IPv6路由表摘要信息 |
display ipv6 routing-table |
|
查看IPv6路由表详细信息 |
display ipv6 routing-table verbose |
|
查看指定IPv6路由的信息 |
display ipv6 routing-table ipv6-address prefix-length [ longer-match ] [ verbose ] |
|
查看经过指定的基本IPv6 ACL（访问控制列表）过滤的路由 |
display ipv6 routing-table acl acl6-number [ verbose ] |
|
查看经过指定IPv6前缀列表过滤的路由信息 |
display ipv6 routing-table ipv6-prefix ipv6-prefix-name [ verbose ] |
|
查看指定协议发现的IPv6路由信息 |
display ipv6 routing-table protocol protocol [ inactive | verbose ] |
|
查看IPv6路由统计信息 |
display ipv6 routing-table statistics |
|
查看在指定地址范围内的IPv6路由信息 |
display ipv6 routing-table ipv6-address1 prefix-length1 ipv6-address2 prefix-length2 [ verbose ] |
|
清除IPv6路由表中的统计信息 |
reset ipv6 routing-table statistics protocol { all | protocol } |
& 说明：
本文所涉及的路由器和路由器图标，代表了一般意义下的路由器或运行了路由协议的三层交换机。
GR是Graceful Restart（平滑重启）的简称，它表示当路由协议重启时保证转发业务不中断。
GR机制的核心在于：当某设备的路由协议重启时，能够通知周边设备在一定时间内将到该设备的邻居关系和路由保持稳定。在路由协议重启完毕后，周边设备协助其进行路由信息同步，在尽量短的时间内使该设备的各种路由信息恢复到重启前的状态。在整个协议重启过程中，网络路由和转发保持高度稳定，报文转发路径也没有任何改变，整个系统可以不间断地转发IP报文。这个过程即称为平滑重启。
配置了GR属性的设备，我们称之为“具备GR能力”的设备。即该设备在路由协议重启时能实现GR。不具备GR能力的设备，在路由协议重启的情况下，只能遵循普通的重启过程。GR中涉及到的基本概念如下：
GR重启路由器，指由管理员或由于故障触发进行协议重启的路由器，它必须具备GR能力。
即GR Restarter的邻居，能协助重启的GR Restarter保持路由关系的稳定，它也必须具备GR能力。
GR会话，是GR Restarter和GR Helper之间的协商过程。包括协议重启通告，协议重启过程中的信息交互等。通过该会话，GR Restarter和GR Helper可以掌握彼此的GR能力。
GR时间，是GR Restarter和GR Helper协商建立一个会话所用的时间。当某GR路由器发现邻居路由器处于down状态时，将在该时间内仍保留其发出的拓扑信息或路由。
在网络中配置一个设备为GR Restarter，该设备与其GR Helper必须支持GR或具备GR能力。这样当GR Restarter重启时，其GR Helper就可以感知它的重启进程。
& 说明：
GR Restarter与GR Helper的作用是相互的。在某些情况下，GR Restarter与GR Helper的位置和作用可以互换。
GR Restarter和GR Helper之间的具体通讯过程如下：
图2-1 在GR Restarter与GR Helper间建立GR Session
如图2-1所示，Router A承担GR Restarter角色，Router B、Router C和Router D分别是Router A的GR Helper，在GR Restarter和GR Helper之间建立起GR Session。
如图2-2所示，当各GR Helper发现其对端GR Restarter处于协议重启状态时，不仅继续保持GR Session，而且在GR Time内仍保留来自GR Restarter的路由。
图2-3 GR Restarter重启完毕后向GR Helper发送信号
如图2-3所示，GR Restarter的重新启动完成后，会向其每个GR Helper发送信号，从而重新建立GR Session。
图2-4 GR Restarter从GR Helper获取拓扑或路由信息
如图2-4所示，GR Restarter通过与所有GR Helper建立GR Session，可获得拓扑或路由信息，并以此重新计算自己的路由表。
交换机支持基于BGP、OSPF、IS-IS协议的GR机制。
有关上述协议各自GR机制的实现原理及相关的配置过程，请分别参见“IPv4路由”中的“BGP配置”、“OSPF配置”和“IS-IS配置”。
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