EIGRP路由協議綜述(1)

2019-11-04 12:07:17

字體：大中小

來源：轉載

供稿：網友

　　EIGRP Features
　　EIGRP是Cisco的私有路由協議,它綜合了距離矢量和鏈路狀態2者的優點,它的特點包括:
　　1.快速收斂:EIGRP使用Diffusing Update算法(DUAL)來實現快速收斂.路由器使用EIGRP來存儲所有到達目的地的備份路由,以便進行快速切換.假如沒有合適的或備份路由在本地路由表中的話.路由器向它的鄰居進行查詢來選擇一條備份路由
　　2.減少帶寬占用:EIGRP不作周期性的更新,它只在路由的路徑和度發生變化以后做部分更新.當路徑信息改變以后,DUAL只發送那條路由信息改變了的更新,而不是發送整個路由表.和更新傳輸到一個區域內的所有路由器上的鏈路狀態路由協議相比,DUAL只發送更新給需要該更新信息的路由器
　　3.支持多種網絡層協議:EIGRP通過使用PRotocol-dependent modules(PDMs),可以支持ApplleTalk,ip和Novell Netware等協議
　　4.無縫連接數據鏈路層協議和拓撲結構:EIGRP不要求對OSI參考模型的層2協議做非凡是配置.不像OSPF,OSPF對不同的層2協議要做不同配置,比如以太網和幀中繼總之,EIGRP能夠有效的工作在LAN和WAN中,而且EIGRP保證網絡不會產生環路(loop-free);而且配置起來很簡單;支持VLSM;它使用多播和單播,不使用廣播,這樣做節約了帶寬;它使用和IGRP一樣的度的算法,但是是32位長的;它可以做非等價的路徑的負載平衡
　　
　　EIGRP Databases
　　運行了EIGRP的路由器維持3張表:neighbor table,topology table和routing table.其中neighbor table保存了和路由器建立了鄰居關系的,直接相連的路由器;topology table包含路由器學習到的到達目的地的所有路由條目,其過程如下:
　　1.neighbor table中的每個鄰居都轉發1份IP路由表的拷貝給它們的鄰居
　　2.然后每個鄰居把從它們自己的鄰居處得來的路由表存儲在自己的EIGRP拓撲數據庫中
　　3.EIGRP檢查拓撲數據庫,然后選擇出一條到達目的地的最佳路由
　　4.EIGRP從拓撲數據庫中選擇到達目的地的最佳的sUCcessor routes,然后把它們放到路由表里.路由器為每種協議(比如IP,IPX)各自保持1張單獨是路由表
　　
　　Feasible Distance vs. Advertised Distance
　　為了決定到達目的地的最佳路由(successor)和備份路由(feasible successor),EIGRP使用下面2個參數:
　　1.advertised distance:EIGRP鄰居到達目標網絡的度
　　2.feasible distance:到達鄰居路由器的度加上advertised distance(即鄰居到達目標網絡的度)
　　路由器比較所有的FD,然后選擇FD值最低的放進IP路由表
　　
　　來看一個例子,如下圖:
　　　

　　如圖顯示的是C的EIGRP拓撲數據庫,里面包含了鄰居A和B的信息.A和B都知道如何到達網絡10.1.1.0/24.從圖中我們看見A到達目標網絡的advertised distance是1000;B是1500.FD分別是2000和2500.C經過比較,將FD值低的,這里就是A的條目,作為到達網絡10.1.1.0/24的最佳路徑
　　
　　EIGRP Metric Calculation
　　EIGRP選擇一條主路由(最佳路由)和一條備份路由放在topology table(EIGRP到目的地支持最多6條鏈路).它支持幾種路由類型:內部,外部(非EIGRP)和匯總路由.EIGRP使用混合度
　　EIGRP度的5個標準如下:
　　1.帶寬:10的7次方除以源和目標之間最低的帶寬乘以256
　　2.延遲(delay):接口的累積延遲乘以256,單位是微秒
　　以上是默認的2個,下面是可選的3個標準:
　　3.可靠性(reliability):根據keepalive而定的源和目的之間最不可靠的可靠度的值
　　4.負載(loading):根據包速率和接口配置帶寬而定的源和目的之間最不差的負載的值
　　5.最大傳輸單元(MTU):路徑中最小的MTU.MTU包含在EIGRP的路由更新里,但是一般不參與EIGRP度的運算
　　
　　EIGRP使用DUAL來決定到達目的地的最佳路由(successor).當最佳路由出問題的時候,EIGRP不使用holddown timer而立即使用備份路由(feasible successor),這樣就使得EIGRP可以進行快速收斂
　　
　　看看EIGRP計算度的公式,K是常量,公式如下:
　　metric=[K1*bandwidth+(K2*bandwidth)/(256–load)+K3*delay]*[K5/(reliability+K4)]
　　默認:K1=1,K2=0,K3=1,K4=0,K5=0
　　這樣就得到默認的度的簡化計算公式,如下:
　　metric=bandwidth+delay
　　注重,不推薦修改K值.K值通過EIGRP的hello包運載.假如兩個路由器的K值不匹配的話它們是不會形成鄰居關系的
　　
　　EIGRP Metrics Backward Compatible to IGRP
　　EIGRP的度和IGRP的度能夠很好的進行兼容.IGRP的度是以24位的格式,而EIGRP是32位的格式.它們之間的關系是EIGRP的度是256倍于IGRP的度.也就是說假如IGRP的度為1000的話,換算成EIGRP的度為256000
　　
　　來看一個EIGRP度的計算的例子,如下圖:
　　　

　　注重圖上各個路由器之間的鏈路帶寬,先看看A經過B,C到達D之間的度的計算,AB之間,BC之間為T1線路,CD之間帶寬為64kbps,計算如下:
　　帶寬=10,000,000/64*256=40,000,000
　　累積延遲=(2000+2000+2000)*256=1,536,000
　　所以度=帶寬+累積延遲=41,536,000
　　
　　EIGRP Packets
　　EIGRP的5種包的類型,如下:
　　1.hello包:路由器使用hello包來發現鄰居,采用多播的方式
　　2.update包:采用單播或多播的方式發送.更新發生在路由器啟動,拓撲或度發生變化,和路由狀態的遷移(主動到被動)
　　3.query包:當路由器開始進行路由計算和沒有FD的時候,它就發送給鄰居一個可靠的查詢包來詢問是否有到達目的地的FD.查詢包通常以多播的方式發送
　　4.reply包:以單播的方式發回給發出查詢包的路由起,作為應答
　　5.acknowledge(ACK)包:ACK包是采用單播的hello包,包含非0的確認數字.update包,query包和reply包均是可靠發送,所以它們都需要確認;而hello包和ACK包就不需要確認
　　
　　EIGRP Hello Packets
　　當你在路由器的接口配置了EIGRP以后,路由器會周期性的以組多播的方式向外發送hello包.多播地址是224.0.0.10.當和它在1個AS里的其他運行了EIGRP的路由器接收到hello包以后,就會和它形成鄰居關系.不在1個AS里,而且度的計算方式不一樣(即K值不同),是不會形成鄰居關系的
　　
　　EIGRP Timers
　　hello包在不同的介質上發送間隔是不一樣的,如下:
　　1.在以下介質中是以每5秒進行發送:廣播型介質,比如以太網,令牌環(Token Ring)和分布式光纖接口(FDDI);在點到點類型的串行鏈路中比如PPP和HDLC,還有幀中繼和ATM;帶寬大于T1線路的多點線路,比如交換式多兆位數據服務(SMDS),幀中繼,ATM和ISDN PRI
　　2.在以下類型中間隔時間是60秒:帶寬小于T1線路的多點線路,比如ISDN BRI,幀中繼,SMDS,ATM和X.25當配置EIGRP的時候,EIGRP進程動態發現和它直接相連的運行了EIGRP的路由器.每個路由器在它自己的neighbor table中都保持的有鄰居的信息,包括到達鄰居路由器的地址和接口.還保持的有hold time.hold time是3倍于hello time
　　
　　EIGRP在低速鏈路上發送hello包的頻率較低,因為hello包會占用額外的帶寬.不過可以在接口配置模式對默認時間進行修改,使用ip hello-interval eigrp {AS-number} {seconds}命令;修改hold time的時間的命令也是在接口配置模式,使用ip hold-time eigrp {AS-number} {seconds}命令.當你修改了hello包的時間間隔以后,hold time是不會自動修改的(之前hold time=hello time*3)所以要人工進行修改
　　
　　EIGRP Adjacency Establishment Conditions
　　即使兩個路由器的hello time和hold time相互之間不匹配,它們仍然有可能成為鄰居.hello包包含了hold time的信息和保持跟蹤每個EIGRP鄰居路由器的hold time假如EIGRP路由器在hold time超出之前沒有收到EIGRP包,路由器就會察覺拓撲的變化.路由器刪除鄰居路由器的相關信息,包括從鄰居那里認可的topology table條目.假如FD可用的話,EIGRP進程將進行重新收斂
　　
　　EIGRP不會基于次要地址(secondary address)建立鄰居關系,因為EIGRP使用接口的主地址
　　
　　show ip eigrp neighbors Command
　　使用show ip eigrp neighbors命令查看EIGRP鄰居關系,如下圖:
　　　

　　看下各個輸出的含義,如下:
　　1.neighbor address:鄰居路由器的地址,如上圖可以看出p2r2有2個鄰居
　　2.queue(Q Cnt):等待發送的排隊排列的包.假如這個值持續高于0的話,說明發生了擁塞問題
　　3.Smooth Round Trip Timer(SRTT):從鄰居處發送和接收包的平均回程時間.單位是毫秒.這個通常用來決定
　　
　　RTO(Retransmit Time Out)
　　4.RTO:單位是毫秒.路由器在重新傳輸包之前等待ACK的時間
　　5.hold time:定義了等待沒有從鄰居那里接收到任何包的最大時間.當接受到新的包以后,hold timer復位
　　6.Interface:本地到鄰居的接口
　　
　　EIGRP Reliability
　　Reliable Transport Protocol(RTP)用來保證EIGRP包發送給鄰居的可靠的傳輸.RTP支持單播和多播的混合方式.出于效率問題的考慮,只有一些特定的EIGRP包需要可靠的傳輸.比如在擁有多播能力的多路訪問網絡中,比如以太網,就不需要單獨的發送可靠的hello包給所有鄰居.EIGRP發送1個單獨的hello包的多播,其中包含接收者不需要對這些包進行確認其他類型包,比如update包就需要確認.所有運載路由信息的包(update,reply和query)就需要可靠傳輸因為它們不是周期性的發送.每個包分配的有序列號然后要求確認.這些序列號和確認就使得這些包可以可靠的傳輸ACK包和hello包,是不需要可靠性的
　　
　　EIGRP Retransmission Policy and Transport Mechanism
　　
　　RTP的重傳機制:路由器發送給鄰居可靠的包在RTO超出以后,還沒得到確認的話,將進行包的重傳.最大重傳次數16次,直到hold time超出
　　
　　EIGRP的傳輸使用了窗口技術,并且窗口大小是1,stop-and-wait機制,即要對傳輸的包進行一一確認.假如一個路由器A有兩個鄰居B和C,當分別給B和C發送1個包以后,B做出了及時的應該而C還沒有做出應答,A就必須等待,直到C做出應答以后才能發送下一個包,這樣帶來的影響是降低了效率.解決的辦法是對沒有得到確認的多播包采用單播包來傳送
　　
　　Initial Route Discovery in EIGRP
　　來看看EIGRP中鄰居的發現和建立過程,如下圖:
　　　

　　具體過程如下:
　　1.路由器A啟動,然后在鏈路上發送hello包
　　2.路由器B接收到A發來的hello包,然后做出應答,發回update包給A,告訴A它自己的路由表的信息.但是這個時候
　　
　　鄰居關系還沒有建立直到B發回hello包給A.在B給A的update包里設置了初始位(init bit)的,說明這是初始過程
　　3.當雙方交換過hello包以后,鄰居關系建立.A發回ACK包給B確認它已經收到了從B而來的update包
　　4.A吸收update包到它自己的topology table中去.topology table包括了從鄰居那里得來的所有目的地信息
　　5.A發送update包給B
　　6.B收到A發來的update包后做出應答;發回ACK包給A
　　整個過程完成
　　
　　Verifying EIGRP Connectivity Using debug Commands
　　debug eigrp packets:顯示執行這條命令的路由器的接收和發送的包的類型,如下:
　　RouterA#debug eigrp packets
　　(略)
　　01:38:29: EIGRP: Sending HELLO on Serial0/0
　　01:38:29: AS 100, Flags 0x0, Seq 0/0 idbQ 0/0 iidbQ un/rely 0/0
　　01:38:31: EIGRP: Received HELLO on Serial0/0 nbr 10.1.2.2
　　01:38:31: AS 100, Flags 0x0, Seq 0/0 idbQ 0/0 iidbQ un/rely 0/0 peerQ un/rely 0/0
　　Received EIGRP Update
　　01:38:33: EIGRP: Received UPDATE on Serial0/0 nbr 10.1.2.2
　　01:38:33: AS 100, Flags 0x0, Seq 23/37 idbQ 0/0 iidbQ un/rely 0/0 peerQ un/rely 0/0
　　01:38:33: EIGRP: Enqueueing ACK on Serial0/0 nbr 10.1.2.2
　　01:38:33: Ack seq 23 iidbQ un/rely 0/0 peerQ un/rely 1/0
　　01:38:33: EIGRP: Sending ACK on Serial0/0 nbr 10.1.2.2
　　(略)
　　假如K值不匹配的話,當然就建立不了鄰居關系,如下 :
　　RouterA#debug eigrp packets
　　(略)
　　01:39:13: EIGRP: Received HELLO on Serial0/0 nbr 10.1.2.2
　　01:39:13:AS 100, Flags 0x0, Seq 0/0 idbQ 0/0 iidbQ un/rely 0/0 peerQ un/rely 0/0
　　01:39:13: K-value mismatch
　　(略)
　　
　　debug ip eigrp:顯示路由器發送和接收的EIGRP包的相關信息,如下 :
　　RouterA#debug ip eigrp
　　IP-EIGRP Route Events debugging is on
　　01:57:23: IP-EIGRP: Processing incoming UPDATE packet
　　01:57:23: IP-EIGRP: Int 172.16.1.0/24 M 10639872 - 9999872 640000
　　SM 384000 - 256000 128000
　　(略)
　　如上輸出,內部路由標的有Int字樣,FD為9999872(帶寬值)+640000(延遲)=10639872,其中FD是路由器A到達目標網絡172.16.1.0/24;SM代表source metric,advertised distance是256000+128000=384000.因為帶寬值是由10的7次方除以真正的帶寬得來的,而且計算EIGRP度的時候是選擇鏈路帶寬值低的那條.所以EIGRP的度為9999872(bandwidth)+640000(delay)=10639872
　　
　　Selection of a Successor by DUAL
　　
　　假如有相同的FD的話,路由表可以存在多個successor,默認可以存在4個.FS(feasible successor)是備份路由.要限定一個FS,下一跳的路由器的advertised distance必須比當前successor路由的FD要小假如successor因故無效,而有效的FS存在的話,FS將代替successor并無需進行重新計算.EIGRP的topology table一次可以存在多個有效的FS;假如successor因故無效,同時又沒有有效的FS的話,EIGRP將進行重新計算.計算過程將計算出新的一個successor
　　
　　successor是下一跳的路由器到達目標網絡中的最佳路由器.FD最低的成為successor.所有的路由器只選擇下一跳的路由器,然后每個路由器依靠下一跳路由器做出到達目標網絡的最可靠的決定.所有的路由器依靠于successor(最佳的下一跳路由器)到達目標網絡
　　
　　來看一個例子,如下圖:
　　　

　　假設路由器B把網絡10.1.1.0/24宣告給它的鄰居路由器C,B到網絡10.1.1.0/24的耗費為1000,C把這個值作為從B那里得到的advertised distance.C再加上它自己到達B的耗費(1000)得到通過B到達目標網絡的FD(即1000+1000=2000)
　　D宣告網絡10.1.1.0/24給C.如圖,D到達網絡10.1.1.0/24的耗費是1500,C從D那里得到這個作為advertised distance,然后加上它自己到達D的耗費(1000)得到FD為2500.路由器C比較所有的FD,選擇值低的那個作為最佳路由,即選擇通過B到達目標網絡.所以路由器B作為C到達目標網絡的successor
　　
　　EIGRP Feasible Successor
　　FS,是作為successor的備份,FS路由存儲在topology table中,一張topology table可以保持多個FS.FS的選舉是經過比較非successor的AD,而且AD要比FD小,才能被認可為FS.這個比較的過程,可以寫成下面的數學方程式:
　　AD of second best route < FD of best route(successor) = FS
　　注重這里的AD不是治理距離而是advertised distance
　　如下是沒有FS的一個公式:
　　AD of second best route ≥ FD of best route(successor) ≠ FS
　　
　　Configuring EIGRP
　　配置EIGRP的具體步驟,如下:
　　1.在全局配置模式下使用router eigrp [[AS number]命令啟用EIGRP,在一個AS內,所有要配置EIGRP的路由器必須擁有相同的AS號
　　2.定義EIGRP網絡號使用network [network-number] [wildcard-mask]命令,可以使用wildcard mask來定義非凡的IP地址,子網或網絡
　　3.假如你使用了串行連接,還得定義鏈路帶寬.假如你不定義帶寬,EIGRP默認認為帶寬為T1線路的帶寬大小,即1.544Mbps.假如實際的鏈路帶寬比這個低的話,路由器將不能收斂,或者路由update包會丟失.使用bandwidth [Kb]命令定義帶寬.這個帶寬對于點對點的幀中繼網絡中,定義的帶寬是CIR;而對于其他的普通串行線路,定義的就是實際帶寬
　　
　　來看一個EIGRP配置的實例,如下圖:
　　　

　　如圖,所有的路由器都在AS 109里,路由器A沒有使用wildcard mask.假如A使用了以下的配置:
　　RouterA(config)#router eigrp 109
　　RouterA(config-router)#netw 10.1.0.0
　　RouterA(config-router)#netw 10.4.0.0
　　RouterA(config-router)#netw 172.16.1.0
　　RouterA(config-router)#netw 172.16.2.0
　　路由器A將對網絡進行自動匯總,使得配置看上去像是這樣的,如下:
　　RouterA(config)#router eigrp 109
　　RouterA(config-router)#netw 10.0.0.0
　　RouterA(config-router)#netw 172.16.0.0
　　假如路由器A的配置命令是如下這樣的:
　　RouterA(config)#router eigrp 109
　　RouterA(config-router)#netw 10.1.0.0 0.0.255.255
　　RouterA(config-router)#netw 10.4.0.0 0.0.255.255
　　RouterA(config-router)#netw 172.16.1.0 0.0.0.255
　　RouterA(config-router)#netw 172.16.2.0 0.0.0.255
　　使用wildcard mask來定義參與AS 109的EIGRP進程的直接相連的路由器接口.在上面這個例子里,定義的就是處于10.1.0.0/16,10.4.0.0/16,172.16.1.0/24和172.16.2.0/24里的所有接口都會參與AS 109里的EIGRP進程看看在EIGRP中使用wildcard mask的例子,如下圖:
　　