IP路由协议疑难解析

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，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 最短路径优先(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 很优路由计算 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至相关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很优路由 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很优路由计算故障 694
13.10.1 故障：由RID大力度优惠的路由器所通告的BGP路由未成为很优路由 695
13.10.2 故障：MED值大力度优惠的路由未成为很优路由 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