路由协议
1. 路由协议
穿梭在互联网中的一个个IP包，如同高速公路上的一辆辆小汽车，如何到达目的地呢？对于汽车大家都很熟悉，即使不知道目的地，也有电子导航可以带领我们到达目的地，那IP包是不是也需要类似的导航信息呢？是的，在IP包进入互联网的那一刻，导航信息已经在路上，静静地等待着IP包的到来，在每一个通向目的地的路由器上，只要查询IP包中的目的地地址，就可以查询导航信息（路由表）来决定最近的路线，就这样一跳一跳的方式到达目的地。
1.1 路由表生成
读到这里，您一定会有一个问题：每台路由器的路由表是如何生成的？先不来回答这个问题，还是拿电子导航来分析，当你输入目的地信息，电子导航系统依靠自己地图数据库来计算最短路线，这个地图数据库是预先装载在导航系统中的，每隔一段时间你可能还需要升级这个地图数据库，因为中国的道路发展的很快，不更新可能把你导入河流中、或大海中…
记得最早上海通往洋山港的东海大桥，有些汽车的接收的定位信息精度不高，结果显示汽车不是在桥上跑，而是在海上飞…
如果每台路由器能够有类似地图数据库的链路信息，也可以运用最短算法完成导航，每台路由器之间完成链路信息交换的一个协议，我们称之为：路由协议！其实如果最初翻译成选路协议，对于我们国人会更好地理解，车小胖也不需要花那么大的篇幅来介绍这个所谓的路由协议，目前你应该明白了什么是路由，那协议呢？协议就是先规定好，如何表示这些链路信息，通过这个链路需要多少成本（cost)，这条链路两端是什么节点路由器，有了这些信息，路由器就可以动态地画一张全网的地图（拓扑图），对于每一个目的地，按照最短路径算法动态生成一个路由条目，放入到一个表中，我们称这张表为路由表。
熟悉路由协议的童鞋很容易就猜到我所表述的路由协议是：OSPF，IS-IS。它们非常相似，都是链路状态协议，都是先收集路由器之间的链路信息，比如成本、两端连接的节点、链路的类型，然后运行类似最短路径的算法，生成路由表信息。
既生瑜，何生亮？
即然如此相似，为何呢？！这是两个不同的组织平行开发的两个协议，谁也没有绝对的优势胜出，那就由市场来考验它们吧！从协议的开发性、扩展性来说，IS-IS更有优势，OSPF可能慢慢被边缘化。
今天先不来讨论谁将胜出，先来面对第一个问题，如果OSPF，IS-IS在同一台路由器上运行，对于同一个目的地（网络地址相同，网络掩码相同）它们都生成了路由表，那用谁的呢？这是一个艰难的优先级抉择，每家厂家有自己的抉择，cisco使用了一个听起来很奇怪的名字：管理距离AD（AdMinistration distance）来区分大家的优先级，优先级0为最高优先级，而优先级为255为最低优先级，而OSPF默认的优先级位110，而IS-IS默认优先级为115，显然OSPF路由信息胜出，举个例子来说明:
OSPF route : 10.1.1.0/24 next-hop a.a.a.a AD 110
IS-IS route : 10.1.1.0/24 next-hop b.b.b.b AD 115
那么进入路由表的就是：
OSPF route : 10.1.1.0/24 next-hop a.a.a.a AD 110
一定不要有这样的错觉，OSPF的AD优先级高，IS-IS的AD优先级低，如果同时运行OSPF和IS-IS，则IS-IS所有路由条目都不会进入路由表。这是错误的！一定要注意只有同等的路由条目才可以使用AD值的优先级来决定去留，如果不是同等的路由条目，压根不会去比较AD优先级。
当然能够竞争进入路由表的协议还有：RIP（120），EIGRP（90），BGP（20，200），还有直连路由（0）以及静态路由（1），括号里为它们AD优先级，外部BGP
为20，内部BGP为200，目前常用路由协议的AD优先级为：
直连路由> 静态路由 > EBGP > EIGRP > OSPF > ISIS > RIP > IBGP
1.2 路由查找
谈完了路由表，接下来谈谈IP包到达路由器，如何查找路由表，完成IP包的导航任务。如何查找可以达到最高效率、最准确地找到下一跳？
如果路由表有以下五个条目，IP包的目的地址为10.1.1.1，那路由表会选择哪一个条目呢？按照最长匹配原则，会选择10.1.1.1/32，因为是完全匹配，即32位匹配。
如果IP包目的地址是：10.1.1.100，则会选择10.1.1.0/24，这个是最长匹配，匹配了24位。
如果IP包目的地址是：10.1.2.100，则会选择10.1.0.0/16，这个是最长匹配，匹配了16位。
如果IP包目的地址是：10.2.1.100，则会选择10.0.0.0/8，这个是最长匹配，匹配了8位。
如果IP包目的地址是：192.168.1.1，则会选择0.0.0.0/0，这个是缺省路由，可以匹配任何IP目的地址。
10.1.1.1/32
10.1.1.0/24
10.1.0.0/16
10.0.0.0/8
0.0.0.0/0
2. OSPF和IS-IS
OSPF ，Open Shortest Path First，开放最短路径优先，在车小胖的眼中，OSPF其实并不开放，以OSPFv2来说，它只用来交换IPv4的路由信息，那如何交换IPv6路由信息呢？没办法！因为OSPFv2协议字段里没有这样的字段，来分辨交换得是IPv4，IPv6，CLNS，MAC，Label，这是很致命的，协议写的太死板、扩展性不好。
为了克服无法交换IPv6路由的困难，又开发了一个新的版本，OSPFv3，问题是又没有提供一个字段来提高扩展性，如果有一个字段叫 payload type 或protocol type，可以分辨IPv4，IPv6，CLNS，MAC，Label，那它的生命力就会更顽强，目前OSPF只支持IP路由的交换。
再看看同为链路状态协议的IS-IS，不仅支持IP路由交换，还支持CLNS交换，目前被数据中心二层互联新技术，OTV，TRILL用来交换MAC地址，你没有看错，是二层的MAC地址，这太神奇了！数据中心在边界设备上建立IS-IS邻接关系，然后交换各自数据中心二层的MAC地址表，然后对Ethernet Frame查找IS-IS MAC地址表，来完成二层转发。
2.1 网络收敛
如果所有的路由器都在一个区域，任何一个路由器有点风吹草动，譬如接口Down，都会扩散(flooding)到区域地每一个角落，直到所有路由器都知道了这个消息，然后update自己的链路数据库，把这个受影响的链路标示为不可用，再坐等各自运行SPF算法，生成新的路由表信息，等大家都完成了。我们可以说网络收敛了。
还没过几秒钟，那个down掉的接口又满血复活了，继续开始扩散它UP的消息，又是一番痛苦的折腾，直到大家又重新收敛结束。
2.2 快速收敛
网络收敛的过程，如同在平静的湖面丢下一粒石子，泛起一圈圈涟漪，等涟漪传导到湖面的边缘部分，湖面就静止了，网络的术语称之为网络收敛。
Hello作用是为了发现邻居，并周期性地发送和接收，为了发现邻居在或不在。如果不在，将启动超时机制，即连续4个hello时间周期内，没有收到邻居的hello，则宣布和邻居直连的链路失效，然后将这种link down 的消息扩散出去。hello缺省时间为10秒，detect time = 4 *hello，所以发现失效时间(detect time)为40秒，加上LSA update 的扩散时间，加上运算SPF算法的延迟时间，再加上SPF本身的运算时间（时间小，基本可以忽略），这整体的时间应该为：
Detect time + Flooding time + SPF Delay time + SPF time = 40 + (<1) + (<=6) + (<1)= 48秒
这整体的时间就是收敛时间，大家可以看到其中detect time占了超过了80%的份额；
如果我们调整hello time=5秒，则收敛时间= 28 秒；
调整hello time= 1秒，则收敛时间=12秒。这个hello时间在cisco平台上是最小值，通过调整hello时间来减少收敛时间到了极限值。那个flooding time 和SPF time 我们无法控制，那只有操作那个SPF delay time了，如果可以将其控制在1-2秒之内，则收敛时间将降为<8秒，这是通过修改OSPF参数能达到的极限值。
3. BGP: 一个更像应用程序的路由协议
BGP（Border Gateway Protocol），我们称之为边界网关路由协议。用于自治系统（Autonomous System）之间交换路由信息，我们称之为外部BGP，即eBGP；也可以用来在自治系统内部路由器之间来同步路由信息，称之为内部BGP，即iBGP。
3.1 BGP建立连接
BGP工作于TCP 179号端口，与其说是路由协议，不如说是一个应用程序，一个用来互相分发路由信息的应用程序。既然是应用程序，就需要底层网络可以提供在应用程序之间建立TCP连接的一切必要前提，即BGP 用来建立TCP 的 Source IP 互相可达。说了半天有的同学肯定还是晕乎乎的，用更通俗的语言来描述一下，举个例子：
两台电脑A与B如果直连并且在一个网段，他们之间通信需要什么路由协议吗？不需要，他们可以直接通信！那如果他们不是直连，当然也不在一个网段，如何通信？用静态路由或路由协议使得A知道如何到达B，B知道如何到达A，双向的路由都畅通了，A与B就可以顺利通信了。
如何把上面的电脑换成路由器A与B，A与B之间的通信是BGP，是不是也类似呢？其实是一样的，路由器RP其实就是一个嵌入linux操作系统的一台电脑，当路由器A与B直连时，他们之间的BGP通信只需要直连路由，即直连接口在同一个网段就可以建立BGP邻居关系。
但是用直连物理接口作为 source IP 不够健壮，一旦物理接口有 flAPPing，则容易引起BGP邻居关系的flapping，路由表也会反复重新收敛。如果能够采用软件接口，或虚拟接口loopback来建立邻居关系，A与B之间如果有多条物理连接，即使有一条链路断掉了，还可以切换到另外一条链路，这样BGP邻居关系不受任何影响。
但是不要忘记A 与B如何知道彼此loopback 的地址呢？特别是EBGP的情况下，A与B一般不会建立IGP邻居关系，所以最好的方式就是用静态路由来双向指一下，A的loopback 和B的loopback双向路由畅通，那是不是就可以顺利建立EBGP邻居关系了呢？
如果A 主动建立TCP连接，用的不是loopback，而是用物理接口的IP，而对方却限制一定要用A的loopback才可以接受连接，是不是连接就建立不起来？是的，那我们就需要用配置命令来硬性指示A与B的 updated-source
IP == loopback 不就可以了吗？那是不是完成这步就可以建立BGP了？不可以，因为TCP连接所使用的IP缺省TTL== 1，如果到达彼此loopback，需要两跳，所以需要用命令修改EBGP multi hop == 2 ，到了这里一个EBGP连接就可以顺利建立。
3.2 BGP安全保护
在开始这个话题之前，先有一个问题，TCP连接是一个什么概念？TCP连接是一个虚连接，是依靠一个个独立的TCP segment 及其状态标志位（SYN/ACK/FIN/Push/Urgent/Reset）来维系的，这种机制其实是非常脆弱的。TCP的一方如果没有一种认证机制来认证对方发送过来的数据是否合法，则第三方完全可以伪造source
IP，伪造TCP segment 的关键字段，如果这个伪造的IP包和真正的IP包没有太大区别，则很容易骗过接收端，如果数据为伪造的路由表信息，则整个BGP路由表有可能被搅得天翻地覆，所以这完全是不可接受的。
Cisco BGP采用的是TCP Option 19来应对以上的挑战，原理很简单：就是对发出的每一个TCP Segment 都有一个option 19，采用MD5 算法将 TCP segment 和 Pre-Shared Password 作为共同输入量，计算出MD5，并附在TCP segment的末尾，到达对方先校验MD5是否一致，一致则接收，否则丢弃。由于Pre-Shared Password 只有BGP Peer知晓，所以第三方无法伪造合法的MD5而被丢弃。至于Option 29 是采用SHA哈希算法，安全性更高，所以获得更多地支持。
转载自：https://zhuanlan.zhihu.com/chexiaopang
文章最后发布于: 2018-11-06 13:40:39
相关阅读
各品牌路由器地址/用户名/密码： TP-Link路由器 登录IP：192.168.1.1 默认登录名和密码：admin、admin Tenda路由器 登录IP：192.168.0.1
文中所讲述的协议栈是基于ZigBee2006\Zstack-1.4.3-1.2.11.ZSTACK协议栈的架构ZigBee协议栈就是将各个层定义的协议都集合在一起
想换IP有哪些方法可以实现？有时候IP被限制了，怎么换IP访问，重启路由器可以换IP吗？一般家庭的基于PPPOE拨号方式上网的,使用的是动态IP
一提到办理家庭宽带，大家的第一反应就是买一个信号超强的路由器，最好是能够穿墙还能保持一定的网络信号。所以在办理宽带之后一直使
A5创业网(公众号:iadmin5）3月11日讯，近日有消息称，贝壳找房或已做好上市准备，原先各个投资方在链家的股份将会通过镜像协议平移到贝壳