IP路由协议疑难解析

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第 1章　理解IP路由选择　1

1.1　IP编址的概念　3

1.1.1　IPv4地址类别　3

1.1.2　IPv4私有地址空间　5

1.1.3　子网划分和可变长子网掩码　5

1.1.4　无类别域间路由　7

1.2　静态路由和动态路由　7

1.3　动态路由　8

1.3.1　单/多播IP路由选择　9

1.3.2　无类IP路由协议与有类IP路由协议的对比　11

1.3.3　内部和外部网关协议　12

1.3.4　距离矢量路由协议和链路状态路由协议　14

1.4　路由协议的管理距离　19

1.5　路由器内部的快速转发　20

1.6　小结　20

1.7　习题　21

1.8　参考文献　21

第 2章　理解RIP路由协议　25

2.1　度量　26

2.2　计时器　26

2.3　水平分割　27

2.4　含毒性逆转的水平分割　27

2.5　RIP-1数据包格式　27

2.6　RIP的运作方式　28

2.6.1　发送RIP路由更新时所要遵守的规则　28

2.6.2　接收RIP路由更新时所要遵循的规则　30

2.6.3　RIP路由更新发送示例　31

2.6.4　RIP路由更新接收示例　32

2.7　RIP为什么不支持非连续网络　32

2.8　RIP为什么不支持可变长子网掩码　34

2.9　默认路由和RIP　35

2.10　对RIP的改进　37

2.10.1　路由标记　37

2.10.2　子网掩码　38

2.10.3　下一跳　38

2.10.4　用多播发送协议数据包　39

2.10.5　认证　39

2.11　兼容性问题　40

2.12　小结　41

2.13　复习题　41

2.14　进阶阅读　42

第3章　排除RIP故障　45

3.1　RIP常见故障排障流程　46

3.2　排除RIP路由安装故障　50

3.2.1　故障：RIP路由未“进驻”路由表　50

3.2.2　故障：路由器未安装可能存在的所有等价RIP路由——原因：路由器上配置的maximum-path命令，限制了多条RIP路由的安装　80

3.3　排除RIP路由通告故障　82

3.3.1　故障：路由通告方未通告RIP路由　82

3.3.2　故障：R2的路由表缺少子网路由——原因：执行了路由自动汇总　101

3.4　排除RIP路由汇总故障　103

3.4.1　故障：RIP-2路由表过大——原因：禁用了路由自动汇总特性　104

3.4.2　故障：RIP-2路由表过大——原因：未配置ip summary-address命令　106

3.5　排除与RIP有关的路由重分发故障　108

3.6　排除与RIP有关的按需拨号路由故障　111

3.6.1　故障：由RIP引发的广播流量“莫名其妙”地激活ISDN 链路——原因：定义感兴趣流量时，未考虑RIP广播流量　111

3.6.2　故障：拨号接口不能外发RIP路由更新——原因：dialer map语句未包含broadcast关键字　115

3.7　排除与RIP有关的路由翻动故障　116

第4章　理解EIGRP路由协议　121

4.1　度量　123

4.2　EIGRP路由器间的邻居关系　123

4.3　扩散更新算法　125

4.4　DUAL有限状态机　127

4.5　用于EIGRP的可靠传输协议　128

4.6　EIGRP的包格式　129

4.7　EIGRP的运作方式　132

4.8　EIGRP路由汇总　132

4.9　EIGRP查询过程　133

4.10　EIGRP与默认路由　134

4.11　EIGRP与非等价负载均衡　135

4.12　小结　137

4.13　复习题　137

第5章　排除EIGRP故障　139

5.1　排除EIGRP邻居关系建立故障　139

5.1.1　检查路由器日志，掌握与EIGRP邻居关系变动有关的信息　140

5.1.2　EIGRP邻居关系建立故障——原因：单向链路(链路只具备单向连通性)　143

5.1.3　EIGRP邻居关系建立故障——原因：互连接口IP地址不共处同一子网　144

5.1.4　EIGRP邻居关系建立故障——原因：子网掩码不匹配　147

5.1.5　EIGRP邻居关系建立故障——原因：K值不匹配　149

5.1.6　EIGRP邻居关系建立故障——原因：AS号不匹配　150

5.1.7　EIGRP邻居关系建立故障——原因：路由“停滞”于活跃状态(stuck-in-active)　151

5.2　排除EIGRP路由通告故障　160

5.2.1　EIGRP路由器未向邻居路由器通告网管人员要想通告的路由　161

5.2.2　EIGRP路由器向邻居路由器通告了网管人员不想通告的路由　166

5.2.3　路由器以非预期的度量值通告了EIGRP路由　169

5.3　排除EIGRP路由安装故障　173

5.3.1　EIGRP路由安装故障——原因：自动或者手动路由汇总　174

5.3.2　EIGRP路由安装故障——原因：路由的管理距离值过高　175

5.3.3　EIGRP路由安装故障——原因：Router-ID冲突　177

5.4　排除EIGRP路由翻动故障　180

5.5　排除EIGRP路由汇总故障　184

5.5.1　EIGRP路由汇总故障——原因：路由表中不存在隶属于汇总路由的明细路由　185

5.5.2　EIGRP路由汇总故障——原因：路由汇总过度　186

5.6　排除EIGRP路由重分发故障　188

5.7　排除EIGRP拨号备份故障　194

5.8　EIGRP错误消息　198

5.9　小结　199

第6章　理解OSPF路由协议　201

6.1　OSPF数据包　202

6.1.1　Hello数据包　203

6.1.2　数据库描述(DBD)数据包　205

6.1.3　链路状态请求(LSR)数据包　206

6.1.4　链路状态更新(LSU)数据包　207

6.1.5　链路状态确认(LSack)数据包　207

6.2　OSPF LSA　208

6.2.1　路由器LSA　209

6.2.2　网络LSA　212

6.2.3　汇总LSA　213

6.2.4　外部LSA　217

6.3　OSPF区域　219

6.3.1　常规区域　222

6.3.2　stub区域　223

6.3.3　totally stubby区域　224

6.3.4　Not-So-Stubby区域(NSSA)　225

6.4　OSPF介质类型　230

6.4.1　多路访问介质　231

6.4.2　点到点介质　231

6.4.3　非广播多路访问介质　232

6.4.4　按需电路(Demand Circuit)　235

6.4.5　OSPF介质类型一览表　237

6.5　OSPF邻接状态　238

6.5.1　OSPF Down状态　239

6.5.2　OSPF Attempt状态　239

6.5.3　OSPF Init状态　239

6.5.4　OSPF 2-way状态　240

6.5.5　OSPF Exstart状态　240

6.5.6　OSPF Exchange状态　240

6.5.7　OSPF Loading状态　241

6.5.8　OSPF Full状态　242

6.6　小结　242

6.7　复习题　242

第7章　排除OSPF故障　245

7.1　OSPF常见故障排障流程　246

7.1.1　排除OSPF邻居关系建立故障　246

7.1.2　排除OSPF路由通告故障　248

7.1.3　排除OSPF路由安装故障　250

7.1.4　排障与OSPF有关的路由重分发故障　250

7.1.5　排除OSPF路由汇总故障　251

7.1.6　排除“CPUHOG”故障　251

7.1.7　排除与OSPF有关的按需拨号路由(DDR)故障　252

7.1.8　排除SPF计算及路由翻动故障　252

7.2　排除OSPF邻居关系建立故障　253

7.2.1　故障：OSPF邻居列表为空　253

7.2.2　故障：OSPF邻居路由器逗留于Attempt状态　282

7.2.3　故障：OSPF邻居路由器逗留于Init状态　286

7.2.4　故障：OSPF邻居逗留于2-way状态——原因：把所有路由器上相关接口的OSPF优先级值都设成了0　296

7.2.5　故障：OSPF邻居逗留于Exstart/Exchange状态　298

7.2.6　故障：OSPF邻居停滞于Loading状态　314

7.3　排除OSPF路由通告故障　318

7.3.1　故障：OSPF邻居路由器不通告路由　319

7.3.2　故障：OSPF邻居路由器(ABR)不通告汇总路由　327

7.3.3　故障：OSPF邻居路由器不通告外部路由　335

7.3.4　故障：OSPF路由器不通告默认路由　344

7.4　排除OSPF路由安装故障　355

7.4.1　故障：路由器未在路由表中安装所有类型的OSPF路由　356

7.4.2　故障：路由器未在路由表中安装OSPF外部路由　371

7.5　排除OSPF路由重分发故障　379

故障：OSPF路由器未通告外部路由　380

7.6　排除OSPF路由汇总故障　385

7.6.1　故障：路由器未汇总区域间路由——原因：ABR上未设area range命令　385

7.6.2　故障：路由器未能汇总OSPF外部路由——原因：ASBR上未设summary-address命令　388

7.7　排除CPUHOG故障　390

7.7.1　故障：路由器在OSPF邻接关系建立过程中，生成了CPUHOG消息——原因：路由器运行的IOS版本不支持Packet-Pacing(数据包步调)功能　391

7.7.2　故障：路由器在LSA刷新期间生成了CPUHOG消息——原因：路由器运行的IOS版本不支持LSA group pacing(LSA组步调)功能　392

7.8　排除事关OSPF的DDR(按需拨号路由)故障　394

7.8.1　故障：OSPF Hello数据包不必要地接通按需拨号链路——原因：OSPF Hello数据包被路由器当成了感兴趣流量　394

7.8.2　故障：在启用了OSPF按需电路(Demand Circuit)特性的情况下，按需拨号链路仍处于接通状态　396

7.9　排除SPF计算及路由翻动故障　407

7.9.1　路由器频繁执行SPF计算——原因：路由器接口翻动　408

7.9.2　路由器频繁执行SPF计算——原因：邻居路由器“时隐时现”　410

7.9.3　路由器频繁执行SPF计算——原因：Router-ID冲突　413

7.9.4　常见的OSPF错误消息　417

7.9.5　错误消息“Unknown routing Protocol”　418

7.9.6　错误消息“OSPF：Could not allocate routerid”　418

7.9.7　类型6(LSA)错误消息“%OSPF-4-BADLSATYPE：Invalid Isa：Bad LSA type”　418

7.9.8　错误消息“OSPF-4-ERRRCV”　419

第8章　理解IS-IS路由协议　423

8.1　IS-IS路由协议入门　423

IS-IS路由协议　425

8.2　IS-IS路由协议概念　425

8.2.1　IS-IS节点、链路和区域　426

8.2.2　邻接关系　427

8.2.3　分层路由选择　430

8.2.4　IS-IS数据包　431

8.2.5　IS-IS度量　434

8.2.6　IS-IS认证　436

8.2.7　ISO CLNP编址　437

8.3　IS-IS链路状态数据库　439

8.3.1　简述IS-IS链路状态数据库　440

8.3.2　泛洪及数据库同步　442

8.3.3　**短路径优先(SPF)算法及IS-IS路由计算　445

8.4　配置IS-IS，完成IP路由选择　445

8.4.1　点到点网络环境中的IS-IS配置　446

8.4.2　ATM配置示例　452

8.4.3　通告IP默认路由　455

8.4.4　路由重分发　456

8.4.5　IP路由汇总　458

8.5　小结　459

8.6　IS-IS数据包的附加信息　460

8.6.1　IS-IS数据包字段(按首字母排序)　461

8.6.2　Hello数据包　462

8.6.3　链路状态数据包　463

8.6.4　序列号数据包　463

8.7　复习题　464

第9章　排除IS-IS故障　467

9.1　排除IS-IS邻接关系建立故障　469

9.1.1　故障1：部分或全部IS-IS邻接关系未处于UP状态　472

9.1.2　故障2：邻接关系“卡”在INIT状态　477

9.1.3　故障3：IS-IS邻接关系未能建立，只建立起了ES-IS邻接关系　486

9.2　排除IS-IS路由通告故障　487

9.2.1　路由通告故障　488

9.2.2　路由重分发以及level 2到level 1的路由泄漏故障　492

9.2.3　路由翻动故障　493

9.3　IS-IS错误消息　497

9.4　CLNS ping及traceroute　498

9.5　案例分析：ISDN配置故障　500

9.6　IS-IS排障命令汇总　503

9.7　总结　504

第 10章　理解PIM协议　507

10.1　IGMP版本1、2及逆向路径 转发的基本原理　508

10.1.1　IGMP版本1　508

10.1.2　IGMP版本2　509

10.1.3　多播转发(逆向路径转发)　511

10.2　PIM密集模式　512

10.3　PIM稀疏模式　514

10.4　IGMP数据包和PIM数据包的格式　516

10.4.1　IGMP数据包的格式　516

10.4.2　PIM数据包及包格式　517

10.5　小结　520

10.6　复习题　521

第 11章　排除PIM协议故障　523

11.1　排除IGMP加入故障　523

11.2　排除PIM密集模式故障　526

PIM密集模式故障排障方法　530

11.3　排除PIM稀疏模式故障　531

PIM稀疏模式故障排障方法　536

11.4　小结　536

第 12章　理解BGP-4路由协议　539

12.1　BGP-4协议规范及功能　543

12.2　邻居关系　543

12.2.1　EBGP邻居关系　545

12.2.2　IBGP邻居关系　547

12.3　通告路由　548

12.4　接收路由　552

12.5　BGP路由策略　552

12.5.1　利用BGP属性来实施BGP路由策略　554

12.5.2　通过route-map配置路由策略　570

12.5.3　用filter-list、distribute-list、prefix-list、团体属性以及出站路由过滤(ORF)特性来执行BGP路由策略　574

12.5.4　路由抑制　582

12.6　大型网络中高可扩展性的IBGP会话的建立——BGP路由反射器及BGP联盟　586

12.6.1　路由反射　587

12.6.2　AS联盟　590

12.7　**优路由计算　593

12.8　小结　595

12.9　复习题　596

第 13章　排除BGP故障　599

13.1　BGP常见故障排障流程　600

13.2　排除BGP相关故障时常用的 show命令和debug命令　605

13.3　排除BGP邻居关系建立故障　607

13.3.1　故障：直连的EBGP邻居之间未建立起邻居关系　607

13.3.2　故障：非直连的EBGP邻居之间未建立起邻居关系　611

13.3.3　故障：IBGP邻居之间未建立起邻居关系　620

13.3.4　故障：IBGP/EBGP邻居之间未建立起邻居关系——原因：应用于路由器接口的访问列表拦截了BGP协议数据包　620

13.4　排除BGP路由通告、生成及接收故障　621

13.4.1　故障：路由器无法生成BGP路由　622

13.4.2　无法向IBGP/EBGP邻居传播/生成BGP路由——原因：路由过滤器配置有误　629

13.4.3　路由只能通告给EBGP邻居，但却无法传播给IBGP邻居——原因：路由学自另一IBGP邻居　631

13.4.4　无法向IBGP/EBGP邻居传播学自IBGP的路由——原因：IBGP路由未同步　637

13.5　排除BGP路由无法“进驻”路由表故障　639

13.5.1　故障：路由器未把IBGP路由安装进IP路由表　639

13.5.2　故障：EBGP路由未“进驻”IP路由表　647

13.6　排除与BGP路由反射器部署有关的故障　655

13.6.1　故障：配置有误——原因：未把IBGP邻居配置为路由反射客户端　655

13.6.2　故障：路由反射器客户存储了多余的BGP路由更新——原因：路由反射客户端之间的路由反射　657

13.6.3　故障：路由反射器和路由反射客户端之间路由收敛时间过长——解决方法：启用对等体组　659

13.6.4　故障：路由反射器和路由反射客户端之间丧失了冗余性——原因：因RR对(附着于BGP路由的)Cluster-List属性的检查，而导致另一RR所通告的冗余路由惨遭丢弃　661

13.7　排除因BGP路由策略而 导致的IP流量出站故障　666

13.7.1　故障：AS内部署了多台边界(流量进、出口)路由器，但流量却总是从一两台边界路由器外流——原因：BGP路由策略配置不当　666

13.7.2　故障：路由器外发流量的接口与路由表的显示不符——原因：通过另一条路径才能将流量转发*相关BGP路由的下一跳IP地址　671

13.7.3　故障：通过多条链路与同一邻居AS互连，但流量却只从一条链路外流——原因：邻居AS在通告路由时以设置MED属性值或在AS_PATH属性中前置AS号的方式，影响了本AS的出站流量　674

13.7.4　故障：当网络中部署了NAT设备或运行了延迟敏感型应用程序时，因非对称路由问题所导致的应用程序交付故障——原因：本AS在接收及通告BGP路由更新时，“步调”不一致　678

13.8　排除小型BGP网络中的流量负载均衡故障　681

13.8.1　故障：单路由器以双宿主方式连接到同一ISP时，出站流量无法在两条链路间负载均衡——原因：路由器只在路由表中安装了一条通往同一目的网络的**优路由　681

13.8.2　故障：无法仰仗IBGP路由，实现流量的多链路负载均衡——原因：默认情况下，即便路由器学得多条通往同一目的网络的等价IBGP路由，也只会将其中的一条安装进IP路由表　684

13.9　排除因BGP路由策略所导致的IP流量入站故障　687

13.9.1　故障：有多台边界路由器(通过多条链路)与某AS的多台EBGP邻居互连，但来自该AS的所有流量都固定从某台边界路由器流入——原因：与该边界路由器对等的EBGP邻居设有BGP路由策略，这一BGP路由策略影响了该EBGP邻居的出站流量，或只将本AS的路由通告给了与该边界路由器对等的EBGP邻居　687

13.9.2　故障：通过多条链路与若干邻居AS互连，但绝大多数从Internet发往本AS特定目的网络的流量总是从某个邻居AS 流入——原因：本AS在通告相应的BGP路由时设置的BGP属性，导致了Internet流量总是从该邻居AS流入　693

13.10　排除BGP**优路由计算故障　694

13.10.1　故障：由RID**低的路由器所通告的BGP路由未成为**优路由　695

13.10.2　故障：MED值**低的路由未成为**优路由　698

13.11　排除BGP路由过滤故障　701

13.11.1　故障：使用标准访问列表过滤BGP路由失败　702

13.11.2　故障：用扩展访问列表执行BGP路由过滤时，未能正确匹配路由的子网掩码　704

13.11.3　故障：用正则表达式，根据BGP路由的AS_PATH属性，执行路由过滤　708

13.12　总结　709

附录　习题答案　711