徐江紅++趙婉芳++趙靜雅

摘要：路由的冗余，意味著多路徑的設(shè)計(jì)，即從某一網(wǎng)段到達(dá)另一網(wǎng)段會(huì)有多條路。本文針對(duì)路由器面對(duì)多條路由的選路規(guī)則，研究路由器轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包真正使用的路由。從而有效實(shí)現(xiàn)路由冗余，一方面要保證在各條路由正常的情況下，路由器能夠選擇到最佳路由；另一方面，當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)故障，最佳路由丟失的情況下，其它備份路由能夠迅速替代最佳路由，從而保證路由器能夠迅速調(diào)整，按照新的路由表轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)包的可靠傳輸。

關(guān)鍵詞：選路規(guī)則 metric值 最長(zhǎng)匹配

中圖分類號(hào) TP393.07 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 文章編號(hào)：1007-9416（2015）12-0000-00

1問(wèn)題的提出

長(zhǎng)期以來(lái)，網(wǎng)絡(luò)用戶的飛速增長(zhǎng)，網(wǎng)絡(luò)規(guī)模越來(lái)越大，以及網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)的不斷擴(kuò)展，人們對(duì)網(wǎng)絡(luò)的依賴性在不斷增強(qiáng)，網(wǎng)絡(luò)的高可靠性一直是人們關(guān)注的主題。網(wǎng)絡(luò)的高可靠性主要依賴于網(wǎng)絡(luò)的冗余設(shè)計(jì)，包括鏈路的冗余設(shè)計(jì)、網(wǎng)關(guān)的冗余設(shè)計(jì)、電源的冗余設(shè)計(jì)等等。本文主要針對(duì)路由的冗余設(shè)計(jì)進(jìn)行研究。路由的冗余，意味著多路徑的設(shè)計(jì)，即從某一網(wǎng)段到達(dá)另一網(wǎng)段會(huì)有多條路。路由的冗余一方面要保證在路由器正常的情況下，路由器只選擇最佳路由，避免出現(xiàn)負(fù)載均衡引起的數(shù)據(jù)包丟失問(wèn)題；另一方面，還要保證當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)故障，最佳路由丟失的情況下，其它備份路由能夠迅速替代最佳路由，從而保證路由器能夠迅速調(diào)整，按照新的路由表轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)包的可靠傳輸。在目前，大多數(shù)研究主要針對(duì)單一路由協(xié)議（如BGP協(xié)議）進(jìn)行多路徑選路策略研究，或者針對(duì)某一類網(wǎng)絡(luò)（例如無(wú)線網(wǎng)）做研究，從而忽視了普通綜合網(wǎng)絡(luò)中路由器選路規(guī)則的通用性。本文的研究針對(duì)的是普通綜合網(wǎng)絡(luò)中，運(yùn)行多種協(xié)議的路由器，分析它的選路規(guī)則，并通過(guò)綜合利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，加上科學(xué)、合理的設(shè)計(jì)路由策略，引導(dǎo)路由器按照網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的需要選擇最佳路徑，從而充分發(fā)揮設(shè)備和技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，使其最大限度地適應(yīng)當(dāng)代網(wǎng)絡(luò)需求，更好地滿足用戶對(duì)網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)的需求。

本課題研究的意義在于：本研究著眼于網(wǎng)絡(luò)全局，在仿真實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，在理論和工程實(shí)踐上對(duì)多路徑網(wǎng)路由選路規(guī)則進(jìn)行了研究分析和設(shè)計(jì)，對(duì)如何設(shè)計(jì)高可靠的多路徑網(wǎng)絡(luò)接入系統(tǒng)具有一定的指導(dǎo)意義。

2路由選路原則

子網(wǎng)掩碼最長(zhǎng)匹配原則：如果去往一個(gè)目標(biāo)地址存在多條路徑，它將優(yōu)先選擇最長(zhǎng)的子網(wǎng)掩碼的路。比如去往192.168.10.1網(wǎng)絡(luò)有兩條路由條目：192.168.10.0/24下一跳是12.1.1.2，192.168.0.0/16的下一跳是13.1.1.3，因?yàn)榈谝粭l的子網(wǎng)掩碼/24大于第二條的/16，所以路由將數(shù)據(jù)發(fā)往12.1.1.2。

管理距離最小優(yōu)先原則：在子網(wǎng)掩碼長(zhǎng)度相同的情況下，路由器優(yōu)先選擇管理距離最小的路由條目。比如到達(dá)192.168.10.0/24路由有兩條，一條是通過(guò)RIP學(xué)習(xí)來(lái)的，管理距離是120，一條是通過(guò)OSPF學(xué)習(xí)到的，管理距離是110，那么路由器優(yōu)先選擇OSPF學(xué)習(xí)到的路由條目放進(jìn)自己的路由表中。RIP和OSPF學(xué)習(xí)到的10.1.1.0/24的條目不會(huì)同時(shí)出現(xiàn)在路由表中，路由器只會(huì)保存最優(yōu)路徑，如果OSPF學(xué)習(xí)到的那個(gè)條目消失，RIP學(xué)習(xí)到的路由條目才會(huì)出現(xiàn)在路由表中。請(qǐng)注意，這里必須強(qiáng)調(diào)的是，相同的路由條目（RIP和OSPF同時(shí)報(bào)告了一個(gè)相同的子網(wǎng)，路由優(yōu)先選擇OSPF，因?yàn)樵谧泳W(wǎng)掩碼長(zhǎng)度相同的前提下，OSPF有更小的管理距離）。

度量值最小優(yōu)先：如果路由的子網(wǎng)掩碼長(zhǎng)度相等，管理距離也相等，接下來(lái)比較度量值，度量值最小的將進(jìn)入路由表。比如路由器通過(guò)RIP學(xué)習(xí)到了10.0.0.0/24的兩個(gè)條目，一個(gè)條目的跳數(shù)（hop）是2，另一個(gè)的跳數(shù)是3，那么，路由器選擇跳數(shù)是2的那個(gè)條目放入路由表。

3本研究拓?fù)鋱D的設(shè)計(jì)和IP地址段的規(guī)劃

本研究采用如下圖1的拓?fù)鋱D及IP地址段規(guī)劃設(shè)計(jì)。在如下綜合網(wǎng)絡(luò)中，共有三個(gè)路由器Router1～router3，路由器之間鏈路分配的地址段分別為：12.1.1.0/24、13.1.1.0/24、23.1.1.0/24，每個(gè)路由器上接口的地址最后一位和路由器的標(biāo)號(hào)相同，例如router1各接口的最后一位地址為1，以此類推。Router2路由器的loopback0～loopback1的地址為192.168.10.2/24和192.168.20.2/24；右半部分的網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行OSPF協(xié)議部分，包含財(cái)務(wù)部、后勤部、行政部和決策部四個(gè)部門，分配的地址段分別為： 192.168.10.0/24；192.168.20.0/24；192.168.30.0/24；192.168.40.0/24。類似的，在實(shí)驗(yàn)中分別以R1路由器的loopback0～loopback3的地址代替。

圖1 選路規(guī)則研究拓?fù)鋱D 1

Router1上配置兩條靜態(tài)路由，分別為：

S 192.168.0.0/16 [1/0] via 12.1.1.2

S 192.168.10.0/24 [1/0] via 13.1.1.3

第一條子網(wǎng)掩碼16，通過(guò)下一跳12.1.1.2到達(dá)；第二條子網(wǎng)掩碼24，通過(guò)下一跳13.1.1.3到達(dá)。使用traceroute命令跟蹤一下數(shù)據(jù)包走向，結(jié)果如圖2所示。由圖2可見(jiàn)，router1選擇了子網(wǎng)掩碼長(zhǎng)度長(zhǎng)的路由，通過(guò)router3達(dá)到192.168.10.2。

圖2 不同掩碼長(zhǎng)度數(shù)據(jù)包走向結(jié)果

Router1和Router2運(yùn)行RIP協(xié)議，Router1和Router3運(yùn)行OSPF協(xié)議，網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定后， 查看Router1上路由，可見(jiàn)到192.168.20.0網(wǎng)段有兩條路由，分別為：

R 192.168.20.0/24 [120/1] via 12.1.1.2

O 192.168.20.0/24 [110/2] via 13.1.1.3

第一條路由由RIP協(xié)議生成，管理距離為120；第二條路由由OSPF協(xié)議生成，管理距離為110。使用traceroute命令跟蹤一下去往192.168.20.2數(shù)據(jù)包走向，結(jié)果如圖3所示。由圖3可見(jiàn)，router1在子網(wǎng)掩碼一樣的情況下，選擇了管理距離小的路由，通過(guò)router3達(dá)到192.168.10.2。

圖3不同管理距離數(shù)據(jù)包走向結(jié)果

Router1、Router2和Router3運(yùn)行RIP協(xié)議，以保證Router3上的192.168.30.0/24網(wǎng)段路由被Router1和Router2學(xué)習(xí)到，分別為：

R 192.168.30.0/24 [120/1] via 23.1.1.3

R 192.168.30.0/24 [120/1] via 13.1.1.3

理論上講，router1上有兩條到達(dá)192.168.30.0/24網(wǎng)段，一條是通過(guò)router3直接學(xué)習(xí)到的，另一條是通過(guò)router2學(xué)習(xí)到的，查看router1路由表，只有通過(guò)Router3學(xué)習(xí)到的，刪除當(dāng)前這條路由，再查路由表，可見(jiàn)router1上出現(xiàn)了下面這條路由：

R 192.168.30.0/24 [120/2] via 12.1.1.2

這條路由來(lái)自router2，其余來(lái)自router3的路由區(qū)別是度量值不一樣。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)掩碼長(zhǎng)度和管理距離都相同的情況下，路由器選擇度量值小的路由區(qū)傳遞數(shù)據(jù)包。

4結(jié)語(yǔ)

通過(guò)上述的研究表明，利用子網(wǎng)掩碼長(zhǎng)度、管理距離和度量值確實(shí)能影響路由器傳遞數(shù)據(jù)包的路由。在網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)中主要合理進(jìn)行地址的規(guī)劃、管理距離和度量值的設(shè)置，就能使數(shù)據(jù)包按照需求選擇理想的路由，這對(duì)于改善網(wǎng)絡(luò)的性能，尤其是對(duì)實(shí)現(xiàn)路由冗余和負(fù)載均衡管理有很現(xiàn)實(shí)的意義。

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