徐江紅++趙婉芳++趙靜雅

摘要：路由的冗余，意味著多路徑的設計，即從某一網段到達另一網段會有多條路。本文針對路由器面對多條路由的選路規(guī)則，研究路由器轉發(fā)數據包真正使用的路由。從而有效實現路由冗余，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，當設備出現故障，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整，按照新的路由表轉發(fā)數據，實現數據包的可靠傳輸。

關鍵詞：選路規(guī)則 metric值 最長匹配

中圖分類號 TP393.07 文獻標識碼：B 文章編號：1007-9416（2015）12-0000-00

1問題的提出

長期以來，網絡用戶的飛速增長，網絡規(guī)模越來越大，以及網絡業(yè)務的不斷擴展，人們對網絡的依賴性在不斷增強，網絡的高可靠性一直是人們關注的主題。網絡的高可靠性主要依賴于網絡的冗余設計，包括鏈路的冗余設計、網關的冗余設計、電源的冗余設計等等。本文主要針對路由的冗余設計進行研究。路由的冗余，意味著多路徑的設計，即從某一網段到達另一網段會有多條路。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，避免出現負載均衡引起的數據包丟失問題；另一方面，還要保證當設備出現故障，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整，按照新的路由表轉發(fā)數據，實現數據包的可靠傳輸。在目前，大多數研究主要針對單一路由協議（如BGP協議）進行多路徑選路策略研究，或者針對某一類網絡（例如無線網）做研究，從而忽視了普通綜合網絡中路由器選路規(guī)則的通用性。本文的研究針對的是普通綜合網絡中，運行多種協議的路由器，分析它的選路規(guī)則，并通過綜合利用網絡技術，加上科學、合理的設計路由策略，引導路由器按照網絡設計的需要選擇最佳路徑，從而充分發(fā)揮設備和技術的優(yōu)勢，使其最大限度地適應當代網絡需求，更好地滿足用戶對網絡訪問的需求。

本課題研究的意義在于：本研究著眼于網絡全局，在仿真實驗的基礎上，在理論和工程實踐上對多路徑網路由選路規(guī)則進行了研究分析和設計，對如何設計高可靠的多路徑網絡接入系統(tǒng)具有一定的指導意義。

2路由選路原則

子網掩碼最長匹配原則：如果去往一個目標地址存在多條路徑，它將優(yōu)先選擇最長的子網掩碼的路。比如去往192.168.10.1網絡有兩條路由條目：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，因為第一條的子網掩碼/24大于第二條的/16，所以路由將數據發(fā)往12.1.1.2。

管理距離最小優(yōu)先原則：在子網掩碼長度相同的情況下，路由器優(yōu)先選擇管理距離最小的路由條目。比如到達192.168.10.0/24路由有兩條，一條是通過RIP學習來的，管理距離是120，一條是通過OSPF學習到的，管理距離是110，那么路由器優(yōu)先選擇OSPF學習到的路由條目放進自己的路由表中。RIP和OSPF學習到的10.1.1.0/24的條目不會同時出現在路由表中，路由器只會保存最優(yōu)路徑，如果OSPF學習到的那個條目消失，RIP學習到的路由條目才會出現在路由表中。請注意，這里必須強調的是，相同的路由條目（RIP和OSPF同時報告了一個相同的子網，路由優(yōu)先選擇OSPF，因為在子網掩碼長度相同的前提下，OSPF有更小的管理距離）。

度量值最小優(yōu)先：如果路由的子網掩碼長度相等，管理距離也相等，接下來比較度量值，度量值最小的將進入路由表。比如路由器通過RIP學習到了10.0.0.0/24的兩個條目，一個條目的跳數（hop）是2，另一個的跳數是3，那么，路由器選擇跳數是2的那個條目放入路由表。

3本研究拓撲圖的設計和IP地址段的規(guī)劃

本研究采用如下圖1的拓撲圖及IP地址段規(guī)劃設計。在如下綜合網絡中，共有三個路由器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，每個路由器上接口的地址最后一位和路由器的標號相同，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；右半部分的網絡運行OSPF協議部分，包含財務部、后勤部、行政部和決策部四個部門，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，在實驗中分別以R1路由器的loopback0～loopback3的地址代替。

圖1 選路規(guī)則研究拓撲圖 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

第一條子網掩碼16，通過下一跳12.1.1.2到達；第二條子網掩碼24，通過下一跳13.1.1.3到達。使用traceroute命令跟蹤一下數據包走向，結果如圖2所示。由圖2可見，router1選擇了子網掩碼長度長的路由，通過router3達到192.168.10.2。

圖2 不同掩碼長度數據包走向結果

Router1和Router2運行RIP協議，Router1和Router3運行OSPF協議，網絡穩(wěn)定后， 查看Router1上路由，可見到192.168.20.0網段有兩條路由，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協議生成，管理距離為120；第二條路由由OSPF協議生成，管理距離為110。使用traceroute命令跟蹤一下去往192.168.20.2數據包走向，結果如圖3所示。由圖3可見，router1在子網掩碼一樣的情況下，選擇了管理距離小的路由，通過router3達到192.168.10.2。

圖3不同管理距離數據包走向結果

Router1、Router2和Router3運行RIP協議，以保證Router3上的192.168.30.0/24網段路由被Router1和Router2學習到，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192.168.30.0/24網段，一條是通過router3直接學習到的，另一條是通過router2學習到的，查看router1路由表，只有通過Router3學習到的，刪除當前這條路由，再查路由表，可見router1上出現了下面這條路由：

R 192.168.30.0/24 [120/2] via 12.1.1.2

這條路由來自router2，其余來自router3的路由區(qū)別是度量值不一樣。實驗結果表明，當掩碼長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)傳遞數據包。

4結語

通過上述的研究表明，利用子網掩碼長度、管理距離和度量值確實能影響路由器傳遞數據包的路由。在網絡設計中主要合理進行地址的規(guī)劃、管理距離和度量值的設置，就能使數據包按照需求選擇理想的路由，這對于改善網絡的性能，尤其是對實現路由冗余和負載均衡管理有很現實的意義。

參考文獻

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