路由基础（HCIP-Datacom）

华为认证HCIP-Datacom-Core Technology V1.0学习笔记 包括内容：认识网络设备、IP路由基础

路由基础

• 认识网络设备
  • 网络设备
    • 分类
      • 框式设备
        • 模块
          • 主控板(MPU，Main Processing Unit)
            • 提供了整个系统的控制平面和管理平面。
          • 交换网板(SFU，Switch Fabric Unit)
            • 提供整个系统的数据平面。接口板、主控板、各个业务模块之间的业务交换功能。
          • 接口板(LPU，Line Processing Unit)
            • 提供了不同类型（光口、电口），不同速率的接入接口，通过分布式数据平面对数据进行转发。
        • 分类
          • 交换机
            • CE
              • DC
          • 路由器
            • NE
              • 承载网（骨干网）
      • 盒式设备（园区）
        • 模块
          • 各个业务模块集成在一个框内
        • 分类
          • 交换机
            • S系列
              • S1700 系列：二层 S2700 系列： S3700 系列：三层、100M S5700 系列：1000M S6700 系列：万兆 S7700 系列 S9700 系列 S12700 系列
              • 命名规则
              • POE
          • 路由器
            • AR系列
    • 逻辑架构
      • 控制管理平面
        • 交换网板、接口板上都有自己的管理芯片，与主控板共同组成整个设备的控制管理平面。
        • 控制平面完成系统的协议处理、业务处理、路由运算、转发控制、业务调度、流量统计、系统安全等功能。 交换机的控制平面用于控制和管理所有网络协议的运行。 控制平面提供了数据平面数据处理转发前所必须的各种网络信息和转发查询表项。
        • 管理平面完成系统的运行状态监控、环境监控、日志和告警信息处理、系统加载、系统升级等功能。交换机的管理平面是提供给网络管理人员使用TELNET、WEB、SSH、SNMP、RMON等方式来管理设备，并支持、理解和执行管理人员对于网络设备各种网络协议的设置命令。
      • 数据平面
        • 设备的转发平面由交换网板以及接口板组成
        • 数据平面完成数据报文的高速处理和内部无阻塞交换。包括报文的封装与解封装、IPv4/IPv6/MPLS转发处理、QoS与调度处理、内部高速交换以及各种统计。
      • 监控平面
        • 监控平面由主控板、接口板的监控单元构成（类似控制管理平面），部分框式设备还会存在单独的集中监控板(CMU)
        • 监控平面独立完成系统的环境监控，包括电压检测、系统上下电控制、温度监测与风扇控制等，以保证系统的安全稳定运行，在出现单元故障的情况下及时隔离故障，保障系统其它部分的正常运行
  • 设备转发流程
    • 转发方向
      • 进入设备的是上行流量
      • 出去设备的是下行流量
    • 报文分类
      • 业务报文
        • 转发流程
          • 上行LPU进入交换网板之前要切片，下行LPU接收到交换网板的数据进行重组
          • 报文到达交换网板时已经明确了依据转发表项（IP路由表、MAC地址表等）确定报文的出接口（对于框式设备需要确定下行接口板），因此表项查询需要在上行接口板的处理过程中完成。
        • 转发信息
          • 高端设备业务报文不经过主控板CPU处理，主控板会把转发表项下发到每一个LPU，由接口板提供转发信息查询。 以IP路由表为例，路由表生成之后，主控板根据路由表生成FIB表项（Forwarding Information Base）并下发到接口板，接口板根据FIB表进行转发。
          • 优缺点：报文转发效率高，但所有接口板上都要存储转发表项，控制平面资源占用率高
        • 硬件转发
          • 接口板执行转发的部件为包转发引擎PFE（Packet Forwarding Engine），通常为NP或者ASIC芯片，业务报文转发由接口板、交换网板独立完成，无主控板参与。 高端框式设备把转发层面和控制层面分配在不同的组件，控制层面组件（主控板）负责运行转发相关协议、维护转发表项，转发平面组件（接口板）依据控制层面下发的转发信息能够独立完成转发工作，互不影响，控制层面组件高负载时并不会影响转发平面的正常工作，这种工作机制被称为转控分离。
          • 高端框式设备采用“硬转发”，报文的转发由接口板直接完成，无需控制平面参与，报文转发效率极高。
      • 协议报文
        • 转发报文
          • 需要交由设备的控制平面处理，即上送主控板由主控板的CPU进行处理。
        • 自身产生的报文
          • 由主控板CPU构造之后交由接口板对外发送。
• IP路由基础
  • IP路由基础
    • RIB（控制平面）
      • 组成
        • 目的网段
        • 出接口
        • 下一跳
        • 协议
        • 优先级
        • 开销
        • Flags标志位
          • 与FIB有关
      • 分类
        • 协议路由表
          • 本协议发现的最优路由
        • 本地核心路由表
          • 通过比较直连、静态、各路由协议的路由生成RIB
    • FIB（转发平面）
      • 真正指导数据转发的是FIB表
      • FIB关键组成
        • 转发最需要关注的是目的网络、出接口、下一跳，而不关心协议、开销、优先级
        • FIB表的下一跳一定直连
      • 生成FIB
        • • 动态路由协议多进程维护不同的路由表
      • 路由查找
        • 最长匹配原则
          • 将报文的目的IP地址和FIB表中各表项的掩码进行按位“逻辑与”
  • IP路由高级应用
    • 路由重分发（路由引入）
      • 实质
        • 将被引入的路由协议学习到的最优路由发布到另一个路由协议，引入的前提，该路由需要存在路由表中
        • 路由引入并不改变自身的路由表结构
      • 路由引入注意点
        • 路由优先级
        • 路由回灌
        • 路由度量值
      • 路由引入具有方向性
        • 单点引入
          • 单点单向引入
          • 单点双向引入
          • 单点单向引入和单点双向引入都是安全的，不能形成路由环路可能导致次优路由的问题
        • 多点引入
          • 多点单向引入
          • 多点双向引入
          • 多点引入可能导致路由环路和次优路由的问题
      • 路由引入产生的问题
        • 路由环路：根据使用路由引入的方式，例如，如果有多台边界路由器执行路由引入，路由器可能将从自治系统收到的路由信息返回到同一个自治系统中。
          • 路由环路实验
        • 次优路径
          • 次优路由实验
        • 路由信息不兼容:每种路由协议都使用不同的度量值来确定最佳路径,而关于路由的度量值信息不能精确地袖转换到另一种路由协议中,因此使用路由引入而来的路由信息选择的路径可能不是最优的。
        • 汇聚时间不一致:不同路由协议的汇聚速度不同。例如,RIP的汇聚速度比OSPF慢得多,因此如果链路出现故障,OSPF网络将在RIP网络之前获悉这种情况。
    • 双点双向重路由发布
      • 场景
      • 优缺点
        • 增强了网络的可靠性（单点故障），但是容易引发：次优路径、路由环路等问题
      • 次优路径（路由优先级）
        • 修改OSFP外部路由的优先级小于IS-IS路由优先级10，需要注意的是要使用路由策略只修改OSPF中引入的次优问题，并保持其它路由的优先级不变，否则可能再次造成IS-IS的次优
          • preference ase route-policy aa 150
        • 禁止加入次优路径学到的路由条目
      • 虚假环路（不同协议的汇聚速度不一致）
        • 引入的路由撤销后，因为双点的引入导致路由依然存在
      • 路由环路
        • 问题
          • 对于OSPF引入的路由，AR2上存在192.168指向AR1和AR4的等价路由，所以有一定概率环路
        • 解决核心思想
          • 从一个路由器引入的路由不能在通过另外一个路由器引回到初始区域，此时就需要路由过滤
        • 配置
          • 一个协议有顺时针和逆时针两种环路，所以需要配置4个路由策略
          • 通过打Tag减少配置量，先拒绝有Tag的流量，再给引入的路由打Tag