基于route-map解決路由重分發(fā)中次優(yōu)路由問(wèn)題

◆高正康 宋丹

基于route-map解決路由重分發(fā)中次優(yōu)路由問(wèn)題

◆高正康 宋丹

（安徽理工大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院 安徽 232001）

在常規(guī)的企業(yè)網(wǎng)絡(luò)中，由于多種因素的影響，需要運(yùn)行多種不同的路由選擇協(xié)議，而這就必須要使用路由重分發(fā)技術(shù)了。本文針對(duì)路由重分發(fā)過(guò)程中路由協(xié)議的配置順序及協(xié)議的內(nèi)在性質(zhì)不同，導(dǎo)致出現(xiàn)次優(yōu)路由和路由環(huán)路等問(wèn)題，借助EVE-ng（Emulated Virtual Environment，虛擬仿真環(huán)境）模擬器，通過(guò)搭建網(wǎng)絡(luò)環(huán)境進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，分析了問(wèn)題產(chǎn)生的原因并給出了兩種切實(shí)可行的解決方案，其一是通過(guò)修改路由管理距離，改變路由的優(yōu)先級(jí)；其二是通過(guò)route-map進(jìn)行路由過(guò)濾，從產(chǎn)生次優(yōu)路由的根源解決問(wèn)題。

路由選擇協(xié)議；重分發(fā)；次優(yōu)路由；路由環(huán)路；網(wǎng)絡(luò)模擬器

在正常的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，一個(gè)單一的IP路由協(xié)議是管理網(wǎng)絡(luò)中IP路由的首選方案。在某些情況下（如公司的合并，多個(gè)網(wǎng)絡(luò)管理員管理的多個(gè)部門，使用多個(gè)廠商設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境等）必須使用多個(gè)路由協(xié)議[1]。由于各種路由協(xié)議采用的算法、度量值計(jì)算方式等不盡相同，默認(rèn)情況下，不同路由協(xié)議學(xué)習(xí)到的路由信息不能共享，因而多協(xié)議網(wǎng)絡(luò)并不能實(shí)現(xiàn)全網(wǎng)互通[2]。如果想要這些運(yùn)行不同路由選擇協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)能夠互連互通，就需要至少有一臺(tái)路由器運(yùn)行多種路由選擇協(xié)議來(lái)實(shí)現(xiàn)不同網(wǎng)絡(luò)之間的通信，而實(shí)現(xiàn)不同網(wǎng)絡(luò)之間通信的關(guān)鍵技術(shù)就是路由重分發(fā)。

當(dāng)只使用一臺(tái)路由器來(lái)重分發(fā)路由時(shí)，如果這臺(tái)路由器出現(xiàn)故障，不同路由域中的主機(jī)就無(wú)法互相通信。為避免這種單點(diǎn)故障，大多數(shù)重分發(fā)設(shè)計(jì)都要求至少有兩臺(tái)路由器執(zhí)行重分發(fā)[3]。但是，若雙點(diǎn)雙向的路由重分發(fā)設(shè)計(jì)不當(dāng)，也會(huì)產(chǎn)生一些如次優(yōu)路由、路由環(huán)路等問(wèn)題。大多數(shù)情況下，是在接收方路由器上面通過(guò)修改管理距離來(lái)解決次優(yōu)路由問(wèn)題，但數(shù)據(jù)在次優(yōu)路由的轉(zhuǎn)發(fā)下，已經(jīng)消耗了網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的CPU和內(nèi)存資源，造成了不必要的浪費(fèi)。本文通過(guò)route-map進(jìn)行路由的過(guò)濾，從源頭解決次優(yōu)路由問(wèn)題，降低轉(zhuǎn)發(fā)資源的浪費(fèi)，提高網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的轉(zhuǎn)發(fā)能力。

1 什么是路由重分發(fā)

路由重分發(fā)（Route Redistribution）簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是將一種路由選擇協(xié)議產(chǎn)生的路由條目發(fā)送到另一個(gè)路由選擇協(xié)議中，通常在那些負(fù)責(zé)從一個(gè)AS內(nèi)學(xué)習(xí)路由，然后向另一個(gè)AS內(nèi)廣播的路由器那里進(jìn)行配置。一般情況下，同時(shí)運(yùn)行兩種（或兩種以上）路由協(xié)議的路由器，稱為邊界路由器。邊界路由器是不同路由協(xié)議之間的橋梁，負(fù)責(zé)協(xié)議間的路由重分發(fā)操作[2]。重分發(fā)總是向外的，執(zhí)行重分發(fā)的路由器不會(huì)修改其路由表?？梢员恢胤职l(fā)的路由有兩種，一是宣告進(jìn)該協(xié)議的接口的直連路由，二是通過(guò)該協(xié)議學(xué)習(xí)到的并且已經(jīng)被加入路由表的協(xié)議路由。

2 重分發(fā)過(guò)程中要考慮的問(wèn)題

2.1 度量值（Metric）

度量值是某一路由協(xié)議用于判別到達(dá)目的網(wǎng)絡(luò)最佳路徑的方法。當(dāng)路由協(xié)議通過(guò)動(dòng)態(tài)交互發(fā)現(xiàn)到達(dá)某一目的網(wǎng)絡(luò)存在多條可達(dá)路徑時(shí)，路由協(xié)議必須判斷出其中哪一條是最佳的路徑并把它添加到系統(tǒng)路由表中。路由協(xié)議會(huì)給每一條可達(dá)路徑計(jì)算出一個(gè)度量值，度量值越小，路徑越優(yōu)。不同的協(xié)議，其度量值不同；RIP的度量是跳數(shù)，OSPF的度量是帶寬，EIGRP的度量是帶寬和延時(shí)等[4]。

2.2 管理距離（Administrative Distance）

管理距離（也稱為AD值）是指一種路由協(xié)議的路由可信度。每一種路由協(xié)議按可靠性從高到低，依次分配一個(gè)信任等級(jí)，這個(gè)信任等級(jí)就叫管理距離。AD值越低，則它的優(yōu)先級(jí)越高。常見(jiàn)的路由選擇協(xié)議的管理距離見(jiàn)表1。

表1 常見(jiàn)路由選擇協(xié)議的管理距離

路由類型管理距離 直連接口0 靜態(tài)路由1 EIGRP匯總防環(huán)路由5 EBGP20 EIGRP90 OSPF110 RIP120

3 實(shí)驗(yàn)

3.1 實(shí)驗(yàn)環(huán)境

本文基于EVE-ng（Emulated Virtual Environment，仿真虛擬環(huán)境）模擬器[5]，結(jié)合一個(gè)簡(jiǎn)化但并不影響實(shí)際效果的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌槍?duì)OSPF（Open Shortest Path First，開(kāi)放式最短路徑優(yōu)先）和RIP（Routing Information Protocol，路由信息協(xié)議）協(xié)議的多邊界路由重分發(fā)產(chǎn)生的問(wèn)題，通過(guò)分析問(wèn)題產(chǎn)生的原因，給出了幾個(gè)切實(shí)可行的解決方案。實(shí)驗(yàn)所用網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淙鐖D1所示。

圖1 實(shí)驗(yàn)所用網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D

其中，各設(shè)備除互聯(lián)的物理接口外，每臺(tái)設(shè)備還配置了一個(gè)環(huán)回口loopback0，用來(lái)模擬網(wǎng)絡(luò)設(shè)備身后的網(wǎng)絡(luò)。路由選擇協(xié)議運(yùn)行情況是，邊界路由器R1的ethernet0/0，loopback0；R2的ethernet0/0，ethernet0/1，loopback0；R4的ethernet0/1宣告進(jìn)OSPF 110進(jìn)程中；邊界路由器R4的ethernet0/0，loopback0；R3的ethernet0/0，ethernet0/1，loopback0；R1的ethernet0/1宣告進(jìn)RIP協(xié)議的進(jìn)程中。每個(gè)接口具體的地址如表2所示。

表2 路由器接口IP地址

設(shè)備名設(shè)備接口名接口地址 R1 Ethernet0/012.1.1.1/24 Ethernet0/113.1.1.1/24 Loopback01.1.1.1/24 R2 Ethernet0/024.1.1.2/24 Ethernet0/112.1.1.2/24 Loopback02.2.2.2/24 R3 Ethernet0/013.1.1.3/24 Ethernet0/134.1.1.3/24 Loopback03.3.3.3/24 R4 Ethernet0/034.1.1.4/24 Ethernet0/124.1.1.4/24 Loopback04.4.4.4/24

3.2 實(shí)驗(yàn)方法

通過(guò)將四臺(tái)路由器的不同接口劃分到不同的路由選擇協(xié)議中，構(gòu)建出兩個(gè)AS域。通過(guò)路由重分發(fā)，使得這兩個(gè)域內(nèi)的路由互聯(lián)互通。在重分發(fā)時(shí)，我們按照順時(shí)針和逆時(shí)針兩個(gè)方向進(jìn)行路由重分發(fā)，并分析是否會(huì)出現(xiàn)次優(yōu)路由，以及設(shè)計(jì)了兩種解決辦法來(lái)解決可能出現(xiàn)的次優(yōu)路由問(wèn)題。

3.3 順時(shí)針?lè)较虻穆酚芍胤职l(fā)

（1）在R1上完成OSPF重分發(fā)進(jìn)RIP

在雙點(diǎn)雙向重分發(fā)中，如果一臺(tái)邊界路由器執(zhí)行完路由重分發(fā)后產(chǎn)生了次優(yōu)路由，就會(huì)使得另一臺(tái)邊界路由器的路由表選擇錯(cuò)誤的路由條目。所以在進(jìn)行重分發(fā)之前，先查看R4上的路由表，可以提前判斷出R4上既有RIP路由亦有OSPF路由，其中RIP路由為13.1.1.0/24，3.3.3.0/24，OSPF路由為1.1.10/24，12.1.1.0/24，2.2.2.0/24，查看結(jié)果如圖2所示。

圖2 R4的路由表

和判斷的完全一致。

現(xiàn)在，在R1上完成重分發(fā)，將OSPF路由重分發(fā)進(jìn)RIP進(jìn)程中，重分發(fā)命令為：

R1（config）#router rip

R1（config-router）#redistribute ospf 110 metric 1

重分發(fā)后，OSPF域中的1.1.1.0/24，12.1.1.0/24，2.2.2.0/24這三條路由將會(huì)進(jìn)入到RIP進(jìn)程中。通過(guò)判斷，由于RIP路由的管理距離為120，而OSPF路由的管理距離為110。故R1在訪問(wèn)以上3個(gè)網(wǎng)段時(shí)，根據(jù)管理距離越小越可靠、越優(yōu)先的原則，仍然選用OSPF路由。所以，在R1上完成OSPF路由重分發(fā)到RIP進(jìn)程中以后，沒(méi)有產(chǎn)生次優(yōu)路由，則R4的路由表也不會(huì)發(fā)生變化。

（2）在R4上完成RIP重分發(fā)進(jìn)OSPF

同理，在進(jìn)行重分發(fā)之前，先查看R1上的路由表，可以提前判斷出R1上既有RIP路由亦有OSPF路由，其中RIP路由為4.4.4.0/24，34.1.1.0/24，3.3.3.0/24，OSPF路由為24.1.1.0/24，2.2.2.0/24，查看結(jié)果如圖3所示。

圖3 R1的路由表

和判斷的完全一致。

現(xiàn)在，在R4上完成重分發(fā)，將RIP路由重分發(fā)進(jìn)OSPF進(jìn)程中，重分發(fā)命令為：

R4（config）#router ospf 110

R4（config-router）#redistribute rip subnets

重分發(fā)后，RIP域中的4.4.4.0/24，34.1.1.0/24，3.3.3.0/24這三條路由將會(huì)進(jìn)入到OSPF進(jìn)程中。此時(shí)，查看R2的路由表，可以看見(jiàn)R2上多了4條O E2類型的路由，如圖4所示。

圖4 被次優(yōu)路由影響的R2路由表

同樣，這四條路由也會(huì)經(jīng)過(guò)R1進(jìn)入到R1的LSDB（Link State DataBase，鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)）中。那么，這4條路由會(huì)不會(huì)影響R1的路由表呢？答案是肯定會(huì)的，并且會(huì)影響R1路由表中的4.4.4.0/24，34.1.1.0/24，3.3.3.0/24這3條路由條目，使得這3條路由所攜帶的標(biāo)志由“R”變?yōu)椤癘 E2”，下一跳由“13.1.1.3”變?yōu)椤?2.1.1.2”，具體如圖5所示。這是由于R1從OSPF域中獲得這3條OSPF路由，其管理距離為110，而從RIP域中獲得的這3條路由的管理距離為120，而又因?yàn)楣芾砭嚯x越小，代表路由越可靠，路由越優(yōu)先的原則，所以R1上的這3條路由選擇了來(lái)自O(shè)SPF域的。以上這種情況的出現(xiàn)，顯然是路由重分發(fā)導(dǎo)致了次優(yōu)路由問(wèn)題。

圖5 被次優(yōu)路由影響的R1路由表

根據(jù)上述分析，我們這里給出兩種解決方案：

方案一：根據(jù)管理距離優(yōu)先于度量值的原則，我們可以采用通過(guò)修改管理距離的方法使以上三條路由的下一跳恢復(fù)為13.1.1.3，可以采取以下兩種思路：

思路1：將R1訪問(wèn)4.4.4.0/24，34.1.1.0/24，3.3.3.0/24的OSPF路由的管理距離改大，使其大于RIP的管理距離，即至少改為121；

思路2：將R1訪問(wèn)4.4.4.0/24，34.1.1.0/24，3.3.3.0/24的RIP路由的管理距離改小，使其小于OSPF的管理距離，即至多改為119；

由于篇幅有限，這里以思路1做演示，先用標(biāo)準(zhǔn)ACL抓取那三條出錯(cuò)的路由，再在OSPF進(jìn)程中修改管理距離時(shí)調(diào)用ACL。具體命令如下所示：

R1（config）#access-list 10 permit 3.3.3.0

R1（config）#access-list 10 permit 4.4.4.0

R1（config）#access-list 10 permit 34.1.1.0

R1（config）#router ospf 110

R1（config-router）#distance 121 4.4.4.4 0.0.0.0 10

管理距離修改完畢后，查看R1的路由表，次優(yōu)路由問(wèn)題被解決，路由表恢復(fù)正常，即R1針對(duì)那3條路由選擇了來(lái)自RIP域的路由條目，如圖6所示。

圖6 恢復(fù)正常的R1路由表

方案二：通過(guò)route-map解決次優(yōu)路徑問(wèn)題

使用route-map解決該問(wèn)題有以下三個(gè)優(yōu)點(diǎn)：

一是因?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)ACL在網(wǎng)絡(luò)工具中的定位是最底層的工具，通常不建議直接使用最底層的工具；

二是因?yàn)閞oute-map功能強(qiáng)大，不僅可以直接被調(diào)用，也可以在route-map語(yǔ)句中調(diào)用其他路由過(guò)濾工具，還可以根據(jù)路由的一些參數(shù)匹配路由，也可以修改某些路由參數(shù)。一些常見(jiàn)的路由參數(shù)如表3所示。

表3 可以匹配的常見(jiàn)路由參數(shù)

路由參數(shù)匹配的配置命令 標(biāo)準(zhǔn)ACLmatch ip address acl 通告者路由器match ip route-source 下一跳IP地址match ip next-hop 路由的出接口match interface 路由的標(biāo)記match tag 路由的類型match route-type 路由的度量值match metric

三是因?yàn)槭褂胷oute-map在邊界路由器上進(jìn)行路由的過(guò)濾，可以從源頭解決次優(yōu)路由傳播，減少次優(yōu)路由的影響范圍，減小次優(yōu)路由在傳播過(guò)程中對(duì)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備內(nèi)存和CPU的消耗。

在配置解決方案二之前，先清除一下解決方案一，只需在OSPF進(jìn)程中刪除修改管理距離的配置命令及其調(diào)用的標(biāo)準(zhǔn)ACL。具體命令如下：

R1（config）#router ospf 110

R1（config-router）#no distance 121 4.4.4.4 0.0.0.0 10

清除解決方案一的配置后，R1會(huì)再次受到次優(yōu)路由的影響，所以，接下來(lái)在R4上配置解決方案二。

首先，使用標(biāo)準(zhǔn)ACL抓取會(huì)引起次優(yōu)路由的路由條目；然后，使用route-map的deny語(yǔ)句來(lái)調(diào)用ACL10，因?yàn)閞oute-map有一條默認(rèn)語(yǔ)句，拒絕所有其他路由條目，所以別忘記再寫一條空的permit語(yǔ)句，放行所有其他路由條目；最后，在OSPF進(jìn)程中重分發(fā)RIP路由的語(yǔ)句后面調(diào)用該route-map即可。具體命令如下：

R4（config）#access-list 10 permit 3.3.3.0

R4（config）#access-list 10 permit 4.4.4.0

R4（config）#access-list 10 permit 34.1.1.0

R4（config）#route-map R-to-O deny 10

R4（config-route-map）#match ip address 10

R4（config）#route-map R-to-O permit 20

R4（config）#router ospf 110

R4（config-router）#redistribute rip subnets route-map R-to-O

此時(shí)，被次優(yōu)路由影響的R1路由表就又恢復(fù)正常了。

至此，就已經(jīng)完成了雙點(diǎn)單向的路由重分發(fā)了，還需要逆時(shí)針完成另一個(gè)方向的雙點(diǎn)單向路由重分發(fā)，才算是完全完成雙點(diǎn)雙向路由重分發(fā)。

3.4 逆時(shí)針?lè)较虻穆酚芍胤职l(fā)

由于篇幅有限這里就不再贅述，只提供重分發(fā)時(shí)的命令及發(fā)生環(huán)路時(shí)解決方法的命令，其重分發(fā)及解決次優(yōu)路徑的原理與順時(shí)針?lè)较虻闹胤职l(fā)相同。在R4上將OSPF路由重分發(fā)進(jìn)RIP進(jìn)程中，在R1上將RIP路由重分發(fā)進(jìn)OSPF進(jìn)程中。配置命令如下：

R4（config）#router rip

R4（config-router）#redistribute ospf 110 metric 1

R1（config）#router ospf 110

R1（config-router）#redistribute rip subnets

經(jīng)過(guò)分析，在R4上將OSPF路由重分發(fā)進(jìn)RIP進(jìn)程中不會(huì)產(chǎn)生次優(yōu)路由問(wèn)題；而在R1上將RIP重分發(fā)進(jìn)OSPF中后，會(huì)導(dǎo)致R4的路由表上去往3.3.3.0/24，13.1.1.0/24這兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)的路由條目選擇打“O E2”的次優(yōu)路由，如圖7所示。

圖7 受次優(yōu)路徑影響的R4路由表

這里的解決方法使用和上面方案二一樣的，具體原理不多贅述，具體配置命令如下：

R1（config）#access-list 10 permit 3.3.3.0

R1（config）#access-list 10 permit 13.1.1.0

R1（config）#route-map R-to-O-2 deny 10

R1（config-route-map）#match ip address 10

R1（config）#route-map R-to-O-2 permit 20

R1（config）#router ospf 110

R1（config-router）#redistribute rip subnets route-map R-to-O-2

此時(shí)，被次優(yōu)路由影響的R4路由表就恢復(fù)正常了。

至此，雙點(diǎn)雙向路由重分發(fā)的配置及解決重分發(fā)過(guò)程中出現(xiàn)次優(yōu)路徑的方法和配置全部結(jié)束。

4 結(jié)束語(yǔ)

路由重分發(fā)可以使得使用多種路由選擇協(xié)議的大型網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)互通，但是，如果重分發(fā)操控不當(dāng)很容易產(chǎn)生次優(yōu)路徑和路由環(huán)路問(wèn)題。本文基于EVE-ng虛擬仿真環(huán)境模擬器搭建了一個(gè)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)環(huán)境，通過(guò)模擬兩款路由選擇協(xié)議的雙點(diǎn)雙向路由重分發(fā)，詳細(xì)闡述了重分發(fā)中次優(yōu)路由的產(chǎn)生原因，并且通過(guò)修改管理距離和使用route-map過(guò)濾路由這兩種方式對(duì)問(wèn)題進(jìn)行了行之有效的解決，并已在許多實(shí)際網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中所使用。

[1]李竇杰，陳德媛，李銳.雙點(diǎn)雙向重分布中的次優(yōu)路徑問(wèn)題及其解決辦法[J].中國(guó)新通信，2014，16（09）：88-91.

[2]陳利.基于ENSP的多邊界路由引入問(wèn)題的分析與解決[J].伊犁師范學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2021，15（01）：58-66.

[3]張韜.路由重分發(fā)中管理距離值的配置與調(diào)整[J].科技視界，2013（22）：38+57.

[4]劉玉貞，李雪菲.路由協(xié)議重分發(fā)技術(shù)的研究與實(shí)現(xiàn)[J].計(jì)算機(jī)與網(wǎng)絡(luò)，2016，42（09）：62-65.

[5]唐燈平，凌興宏.基于EVE-NG模擬器搭建網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)技術(shù)實(shí)驗(yàn)仿真平臺(tái)[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2018，37（05）：145-14

[6]閔應(yīng)驊.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)路由研究綜述[J].計(jì)算機(jī)學(xué)報(bào)，2003（06）：641-649.

[7]馬記，劉剛.淺談策略路由與路由策略[J].網(wǎng)絡(luò)安全和信息化，2021（07）：78-80.

[8]李進(jìn)珍，蔡烽榕，馬記.探究路由與環(huán)路的問(wèn)題[J].網(wǎng)絡(luò)安全和信息化，2018（03）：47-48.