华为HCIA认证R&S路由与交换学习笔记 —— 路由协议基础与实现案例详解

本文讲述了华为HCIA认证R&S路由与交换学习笔记 —— 路由协议基础与实现。分享给大家供大家参考，具体如下：

文章目录

• 复习回顾
  • 网络互联基础
  • 交换技术
• 路由协议基础与实现
  • VRP基础
  • 命令行基础
  • IP路由基础
  • 静态路由基础
  • 动态路由
  • 距离矢量路由协议-RIP
  • RIPv1 & RIPv2

实验源码及拓扑参考：【GitHub】

复习回顾

网络互联基础

IP编址
例：已知192.168.11.3/28，计算该IP的子网是多少？广播地址是多少？可用IP有哪些？

• 算跨度：
  • 子网掩码为28，在24到32之间，所以基准值为32
  • 基准值-子网掩码=n=32-28=4
  • 跨度=2^n=2^4=16
• 列出所有子网：
  • 192.168.11.0
  • 192.168.11.16
  • 196.168.11.32
  • 196.168.11.48
  • …
• 查看IP地址的范围：

…

• 算出跨度之后，就可以得到每个子网，下一个子网主机位-1即为上一个子网的广播地址
• 可用地址范围即除广播地址和网段外的所有地址

交换技术

• 一台交换机可以划分2^12=4096个VLAN，取值为0-4095，保留位为0和4095，可用VLAN为1-4094，默认为1（所有端口）
• 接口类型：
  • Access：接入链路，连接主机
  • Trunk：干道链路，连接交换机
  • Hybird：既可以连接主机也可以连接交换机
• VLAN间的通信方式：
  • 单臂路由：
  1. 将接口划入相应的VLAN
  2. 交换机与路由器的接口要配置成Trunk，允许VLAN通过
  3. 路由器划分子接口，并为子接口配置IP
  4. 路由器子接口需要封装对应的VLAN ID
  5. 路由器子接口开启ARP广播
  • 三层交换：
  1. 起VLANIF的三层接口，配置IP地址（IP地址即为主机的网关地址）
• STP：生成树
  • 构建生成树
  1. 选举根桥（ROOT）：优先级（默认32768）、MAC，选值小的
  2. 选举根端口（RP）：在非根交换机上选举根端口（COST，发送者的BID、PID，接受者的PID）
  3. 选举指定端口（DP）：在网段上选举指定端口（COST，发送者的BID、PID，接受者的PID）
  4. 选举阻塞端口（AP）：非根端口、非指定端口

路由协议基础与实现

VRP基础

交换机可以隔离冲突域，路由器可以隔离广播域。网络设备的增多使网络负担变重，可以通过华为专有的VRP系统来提升运行效率。通用路由平台VRP（Versatile Routing Platform）

• 特点：

  • 网络操作系统
  • 支持多种设备的软件平台（路由器、交换机、防火墙）
  • 提供TCP/IP的路由服务

• PC和路由器的互联方式：

  • console线
  • mini USB（需要安装驱动一端连接PC的USB接口，一端连接console口）

• VRP的发展

命令行基础

<Huawei>system-view  //用户视图进入系统视图
[Huawei]  //系统视图
[Huawei]interface GigabitEthernet 0/0/0
[Huawei-GigabitEthernet0/0/0]  //接口视图
[Huawei-ospf-1]  //协议视图

• sysname 修改设备名称
• clock timezone BJ add 08:00:00设置所在时区
• clock datetime 15:48:29 2020-03-31设置当前时间和日期
• clock daylight-saving-time设置采用夏时制
• display clock查看当前时间信息

以上命令都是在用户视图下使用

• 命令等级

• 用户界面
  • console编号0，一个
  • VTY（Telnet登录）编号默认0-4，支持五个用户登录，最大可配范围0-14
• 配置用户界面命令
  • idle-timeout设置超时时间
  • screen-length设置指定终端屏幕的临时显示行数
  • history-command max-size设置历史命令缓冲区的大小
• 配置登录权限
  • user privilege配置指定用户界面下的用户级别
  • set authentication password配置本地认证密码
• 配置文件查询
  • display current-configuration显示当前配置文件
  • display saved-configuration显示保存的配置文件
  • save保存当前配置信息
  • reset saved-configuration清除下次启动时加载的配置文件

IP路由基础

路由：源到目标网络所经过的路径

• 自治系统（AS）：由同一个管理机构管理、使用统一路由策略的路由器集合

• 路由选路：路由器负责为数据包选择一条最优路径，并进行转发

• 路由类型：

  • 静态路由
  • 动态路由
  • 直连路由

路由协议

• 按作用分类：
  • IGP：内部网关路由协议，企业内部所运行的路由协议
  • BGP：外部网关路由协议
• 按算法分类：
  • 距离矢量型的路由协议：RIP、BGP
  • 链路状态的路由协议：OSPF、ISIS

优先级

• IP路由表

命令：display ip routing-table查看路由表

• Destination/Mask：目的网段/掩码
• Proto：路由协议（Static是指静态路由，Direct是指直连路由）
• Pre：路由协议的优先级
• Cost：开销
• NextHop：下一跳
• Interface：转发接口

• 最长匹配原则：
  • 路由表中有多个匹配目的网络的路条目时，路由器会选择掩码最长的条目
• 路由的度量
  • 即为COST值，从源到目标经过路径的花费（开销）

静态路由基础

静态路由是指手动配置和维护的路由

• 静态路由
  • 在广播型的接口上配置静态路由时，必须指定下一跳
  • 命令：ip route-static 目的网段 子网掩码 下一跳
• 负载分担
  • 等价路由、ECNP
  • 静态路由支持到达同一目的地的等价负载分担
• 路由备份
  • 浮动静态路由
  • 在网中主路由失效时，浮动静态路由会加入到路由表并承担数据转发业务
• 缺省路由
  • 目的地址和掩码都全为0
  • 如果报文的目的地址无法匹配路由表中的任何一项，路由器将选择依照缺省路由来转发报文

实验：如下拓扑，按照图上要求配置IP。

# 配置本地环回口地址
[R1]int LoopBack 1
[R1-LoopBack1]ip ad 4.4.4.4 32 

# R1上的静态路由配置
ip route-static 2.2.2.2 255.255.255.255 192.168.12.2
ip route-static 3.3.3.3 255.255.255.255 192.168.13.3
ip route-static 4.4.4.4 255.255.255.255 192.168.12.2 preference 10
ip route-static 4.4.4.4 255.255.255.255 192.168.13.3 preference 100
ip route-static 192.168.24.0 255.255.255.0 192.168.12.2 preference 10
ip route-static 192.168.34.0 255.255.255.0 192.168.12.2

# R2上的静态路由配置
ip route-static 1.1.1.1 255.255.255.255 192.168.12.1
ip route-static 3.3.3.3 255.255.255.255 192.168.12.1
ip route-static 4.4.4.4 255.255.255.255 192.168.24.4
ip route-static 192.168.13.0 255.255.255.0 192.168.12.1
ip route-static 192.168.34.0 255.255.255.0 192.168.24.4

# R3上的静态路由配置
ip route-static 1.1.1.1 255.255.255.255 192.168.13.1
ip route-static 2.2.2.2 255.255.255.255 192.168.13.1
ip route-static 4.4.4.4 255.255.255.255 192.168.34.4
ip route-static 192.168.12.0 255.255.255.0 192.168.13.1
ip route-static 192.168.24.0 255.255.255.0 192.168.34.4

# R4上的静态路由配置
ip route-static 1.1.1.1 255.255.255.255 192.168.34.3 preference 10
ip route-static 2.2.2.2 255.255.255.255 192.168.24.2
ip route-static 3.3.3.3 255.255.255.255 192.168.34.3 preference 10
ip route-static 192.168.12.0 255.255.255.0 192.168.34.3
ip route-static 192.168.12.0 255.255.255.0 192.168.24.2
ip route-static 192.168.13.0 255.255.255.0 192.168.34.3 preference 10

#进行连通性测试，Tracer跟踪查看数据转发路径

• save保存配置，重启后配置依旧生效
• 用户视图下执行reset saved-configuration（清空所有配置），然后reboot重启

动态路由

静态路由需要管理员手动指定路由器，如果拓扑结构发生变化，需要管理员手动去配置更改
动态路由无需管理员手动指定，可以自己通过接口学习路由，兵器会随拓扑的变化自己发生变化

• 常见动态路由协议：RIP、OSPF、ISIS、BGP
• 如何衡量动态路由协议的好坏
  • 正确性：能够正确找到最优的路由器，并不产生环路
  • 快收敛：当网络的拓扑结构发生变化以后，能够迅速的学习到网络中变化的网络，学习速度的快慢，称之为收敛时间
  • 开销问题：协议自身的开销，开销越低，约好
  • 安全性：协议自身不容易受到攻击，有安全机制
  • 普适性：协议是否可以适应各种拓扑结构变更及网络规模

距离矢量路由协议-RIP

• 路由信息协议RIP（Routing Information Protocol），基于距离矢量算法的协议使用跳数作为度量来衡量到达目的网络的距离，主要用于规模较小的网络中
• RIP宣布直连网络的主网信息
• RIP工作原理：
  • 路由器运行RIP后，会首先发送路由更新请求（request），收到请求的路由器会发送自己的RIP路由（response）进行相应
  • 网络稳定后，路由器会周期性发送路由更新信息

实验：如图配置IP地址

# 配置环回接口地址与物理接口地址
[R1]int LoopBack  1
[R1-LoopBack1]ip ad 1.1.1.1 24 
[R1-LoopBack1]int g0/0/0
[R1-GigabitEthernet0/0/0]ip ad 12.1.1.1 24
# 相同方法配置其他路由器

# 配置RIP，对外宣告主网（宣告的为自身已知的主网）
[R1]rip 1
[R1-rip-1]network 1.0.0.0
[R1-rip-1]network 12.0.0.0
#相同方法配置其他路由器

# 连通性测试

原理：

当路由器学习到拓扑中所有的路由之后，会每隔30s向邻居发送一次自己完整的路由表

RIP度量值

• RIP使用跳数作为度量值来衡量到达目的网络的距离
• 缺省情况下，直连网络的路由跳数为0。超过15跳为网络不可达

RIPv1 & RIPv2

• RIPv2默认发组播

• RIPv2报文相比于RIPv1报文多了以下字段：
  • Route Tag路由标记
  • Subnet Mask子网掩码
  • Next Hop下一跳
• RIPv2支持手动汇总，减少路由表的大小，提高路由器性能
• RIPv2支持认证（明文和MD5）

# 配置RIP认证方式
[R1]int g0/0/0
[R1-GigabitEthernet0/0/0]rip authentication-mode simple cipher huawei
[R1-GigabitEthernet0/0/0]q
[R1]

RIP环路

• 网络发生故障时，RIP网络有可能会产生环路
• 环路避免：
  • 水平分割：路由器从某个接口学到的路由，不会从该接口再发回给领居路由
  • 毒性逆转：路由从某个接口学到路由后，将该路由的跳数设置为16，并从原接收接口发回给领居路由器
  • 触发更新：当路由信息发生变化时，立即向邻居设备发送触发更新报文（避免环路产生）

# RIP配置
[R1]rip  //进入RIP协议视图
[R1-rip-1]version 2  //更改V2的版本
[R1-rip-1]network 10.0.0.0  //对外宣告主网

# 配置Metricin（度量值）
[R1]int g0/0/0
[R1-GigabitEthernet0/0/0]rip metricin 2  //更改进接口的度量值
[R1-GigabitEthernet0/0/0]rip metricout 2  //更改出接口的度量值

# 水平分割 & 毒性逆转
[R1-GigabitEthernet0/0/0]rip split-horizon  //配置水平分割，默认开启
[R1-GigabitEthernet0/0/0]rip poison-reverse  //配置毒性逆转，默认开启
# 当两个特性都配置时，只有毒性逆转会生效

# 配置RIP报文的收发
[R1-GigabitEthernet0/0/0]undo rip output  //禁止发送RIP报文
[R1-GigabitEthernet0/0/0]undo rip input  //禁止接收RIP报文

# 抑制接口，命令优先级大于rip in/output
[R1]rip  //进入接口视图
[R1-rip-1]silent-interface g0/0/0  //抑制接口，只接受RIP报文，不发送

RIP更新与维护

• Period Update Timer周期性更新路由表时间为30s
• Age Time老化时间，路由信息在路由器存活180s
• Garbage-Collect Timer垃圾收集时间，当接口发生故障，经过120s就会删掉此接口的路由信息

当接口发生故障时，30s后没有收到邻居的路由表信息，会判断邻居出现故障，等待180s，180s后，如果还没有收到邻居的路由信息，会进入120s倒计时，在120s内仍然没有和邻居建立连接，就会从自己的路由表中删除改玲聚德路由信息。

实验：如图配置RIP，使攻击者无法获得路由表