俗話說得好，在家千日好，出門一日難，網路包一旦出了網關，就像玄奘西行一樣踏上了江湖漂泊的路，
上一節我們描述的是一個相對簡單的情形，出了網關之后，只有一條路可以走，但是，網路世界復雜得多，一旦出了網關，會面臨著很多路由器，有很多條道路可以選，如何選擇一個更快速的道路求取真經呢？這里面還有很多門道可以講，
如何配置路由？
通過上一節的內容，你應該已經知道，路由器就是一臺網路設備，它有多張網卡，當一個入口的網路包送到路由器時，它會根據一個本地的轉發資訊庫，來決定如何正確地轉發流量，這個轉發資訊庫通常被稱為路由表，
一張路由表中會有多條路由規則，每一條規則至少包含這三項資訊，
- 目的網路：這個包想去哪兒？
- 出口設備：將包從哪個口扔出去？
- 下一跳網關：下一個路由器的地址，
通過 route 命令和 ip route 命令都可以進行查詢或者配置，
例如，我們設定 ip route add 10.176.48.0/20 via 10.173.32.1 dev eth0，就說明要去 10.176.48.0/20 這個目標網路，要從 eth0 埠出去，經過 10.173.32.1，
上一節的例子中，網關上的路由策略就是按照這三項配置資訊進行配置的，這種配置方式的一個核心思想是：根據目的 IP 地址來配置路由，
如何配置策略路由？
當然，在真實的復雜的網路環境中，除了可以根據目的 ip 地址配置路由外，還可以根據多個引數來配置路由，這就稱為策略路由，
可以配置多個路由表，可以根據源 IP 地址、入口設備、TOS 等選擇路由表，然后在路由表中查找路由，這樣可以使得來自不同來源的包走不同的路由，
例如，我們設定：
ip rule add from 192.168.1.0/24 table 10 ip rule add from 192.168.2.0/24 table 20
表示從 192.168.1.10/24 這個網段來的，使用 table 10 中的路由表，而從 192.168.2.0/24 網段來的，使用 table20 的路由表，
在一條路由規則中，也可以走多條路徑，例如，在下面的路由規則中：
ip route add default scope global nexthop via 100.100.100.1 weight 1 nexthop via 200.200.200.1 weight 2
下一跳有兩個地方，分別是 100.100.100.1 和 200.200.200.1，權重分別為 1 比 2，
在什么情況下會用到如此復雜的配置呢？我來舉一個現實中的例子，
我是房東，家里從運營商那兒拉了兩根網線，這兩根網線分別屬于兩個運行商，一個帶寬大一些，一個帶寬小一些，這個時候，我就不能買普通的家用路由器了，得買個高級點的，可以接兩個外網的，
家里的網路呢，就是普通的家用網段 192.168.1.x/24，家里有兩個租戶，分別把線連到路由器上，IP 地址為 192.168.1.101/24 和 192.168.1.102/24，網關都是 192.168.1.1/24，網關在路由器上，
就像上一節說的一樣，家里的網段是私有網段，出去的包需要 NAT 成公網的 IP 地址，因而路由器是一個 NAT 路由器，
兩個運營商都要為這個網關配置一個公網的 IP 地址，如果你去查看你們家路由器里的網段，基本就是我圖中畫的樣子，
運行商里面也有一個 IP 地址，在運營商網路里面的網關，不同的運營商方法不一樣，有的是 /32 的，也即一個一對一連接，
例如，運營商 1 給路由器分配的地址是 183.134.189.34/32，而運營商網路里面的網關是 183.134.188.1/32，有的是 /30 的，也就是分了一個特別小的網段，運營商 2 給路由器分配的地址是 60.190.27.190/30，運營商網路里面的網關是 60.190.27.189/30，
根據這個網路拓撲圖，可以將路由配置成這樣：
$ ip route list table main 60.190.27.189/30 dev eth3 proto kernel scope link src 60.190.27.190 183.134.188.1 dev eth2 proto kernel scope link src 183.134.189.34 192.168.1.0/24 dev eth1 proto kernel scope link src 192.168.1.1 127.0.0.0/8 dev lo scope link default via 183.134.188.1 dev eth2
當路由這樣配置的時候，就告訴這個路由器如下的規則：
- 如果去運營商二，就走 eth3；
- 如果去運營商一呢，就走 eth2；
- 如果訪問內網，就走 eth1；
- 如果所有的規則都匹配不上，默認走運營商一，也即走快的網路，
但是問題來了，租戶 A 不想多付錢，他說我就上上網頁，從不看電影，憑什么收我同樣貴的網費啊？沒關系，咱有技術可以解決，
下面我添加一個 Table，名字叫 chao，
# echo 200 chao >> /etc/iproute2/rt_tables
添加一條規則：
# ip rule add from 192.168.1.101 table chao # ip rule ls 0: from all lookup local 32765: from 10.0.0.10 lookup chao 32766: from all lookup main 32767: from all lookup default
設定規則為：從 192.168.1.101 來的包都查看個 chao 這個新的路由表，
在 chao 路由表中添加規則：
# ip route add default via 60.190.27.189 dev eth3 table chao # ip route flush cache
默認的路由走慢的，誰讓你不付錢，
上面說的都是靜態的路由，一般來說網路環境簡單的時候，在自己的可控范圍之內，自己搗鼓還是可以的，但是有時候網路環境復雜并且多變，如果總是用靜態路由，一旦網路結構發生變化，讓網路管理員手工修改路由太復雜了，因而需要動態路由演算法，
動態路由演算法
使用動態路由路由器，可以根據路由協議演算法生成動態路由表，隨網路運行狀況的變化而變化，那路由演算法是什么樣的呢？
我們可以想象唐僧西天取經，需要解決兩大問題，一個是在每個國家如何找到正確的路，去換通關文牒、吃飯、休息；一個是在國家之間，野外行走的時候，如何找到正確的路、水源的問題，
無論是一個國家內部，還是國家之間，我們都可以將復雜的路徑，抽象為一種叫作圖的資料結構，至于唐僧西行取經，肯定想走的路越少越好，道路越短越好，因而這就轉化成為如何在途中找到最短路徑的問題，
咱們在大學里面學習計算機網路與資料結構的時候，知道求最短路徑常用的有兩種方法，一種是 Bellman-Ford 演算法，一種是 Dijkstra 演算法，在計算機網路中基本也是用這兩種方法計算的，
1. 距離矢量路由演算法
第一大類的演算法稱為距離矢量路由（distance vector routing），它是基于 Bellman-Ford 演算法的，
這種演算法的基本思路是，每個路由器都保存一個路由表，包含多行，每行對應網路中的一個路由器，每一行包含兩部分資訊，一個是要到目標路由器，從那條線出去，另一個是到目標路由器的距離，
由此可以看出，每個路由器都是知道全域資訊的，那這個資訊如何更新呢？每個路由器都知道自己和鄰居之間的距離，每過幾秒，每個路由器都將自己所知的到達所有的路由器的距離告知鄰居，每個路由器也能從鄰居那里得到相似的資訊，
每個路由器根據新收集的資訊，計算和其他路由器的距離，比如自己的一個鄰居距離目標路由器的距離是 M，而自己距離鄰居是 x，則自己距離目標路由器是 x+M，
這個演算法比較簡單，但是還是有問題，
第一個問題就是好訊息傳得快，壞訊息傳得慢， 如果有個路由器加入了這個網路，它的鄰居就能很快發現它，然后將訊息廣播出去，要不了多久，整個網路就都知道了，但是一旦一個路由器掛了，掛的訊息是沒有廣播的，當每個路由器發現原來的道路到不了這個路由器的時候，感覺不到它已經掛了，而是試圖通過其他的路徑訪問，直到試過了所有的路徑，才發現這個路由器是真的掛了，
我再舉個例子，
原來的網路包括兩個節點，B 和 C，A 加入了網路，它的鄰居 B 很快就發現 A 啟動起來了，于是它將自己和 A 的距離設為 1，同樣 C 也發現 A 起來了，將自己和 A 的距離設定為 2，但是如果 A 掛掉，情況就不妙了，B 本來和 A 是鄰居，發現連不上 A 了，但是 C 還是能夠連上，只不過距離遠了點，是 2，于是將自己的距離設定為 3，殊不知 C 的距離 2 其實是基于原來自己的距離為 1 計算出來的，C 發現自己也連不上 A，并且發現 B 設定為 3，于是自己改成距離 4，依次類推，數越來越大，直到超過一個閾值，我們才能判定 A 真的掛了，
這個道理有點像有人走丟了，當你突然發現找不到這個人了，于是你去學校問，是不是在他姨家呀？找到他姨家，他姨說，是不是在他舅舅家呀？他舅舅說，是不是在他姥姥家呀？他姥姥說，是不是在學校呀？總歸要問一圈，或者是超過一定的時間，大家才會認為這個人的確走丟了，如果這個人其實只是去見了一個誰都不認識的網友去了，當這個人回來的時候，只要他隨便見到其中的一個親戚，這個親戚就會拉著他到他的家長那里，說你趕緊回家，你媽都找你一天了，
這種演算法的第二個問題是，每次發送的時候，要發送整個全域路由表，網路大了，誰也受不了，所以最早的路由協議 RIP 就是這個演算法，它適用于小型網路（小于 15 跳），當網路規模都小的時候，沒有問題，現在一個資料中心內部路由器數目就很多，因而不適用了，
所以上面的兩個問題，限制了距離矢量路由的網路規模，
2. 鏈路狀態路由演算法
第二大類演算法是鏈路狀態路由（link state routing），基于 Dijkstra 演算法，
這種演算法的基本思路是：當一個路由器啟動的時候，首先是發現鄰居，向鄰居 say hello，鄰居都回復，然后計算和鄰居的距離，發送一個 echo，要求馬上回傳，除以二就是距離，然后將自己和鄰居之間的鏈路狀態包廣播出去，發送到整個網路的每個路由器，這樣每個路由器都能夠收到它和鄰居之間的關系的資訊，因而，每個路由器都能在自己本地構建一個完整的圖，然后針對這個圖使用 Dijkstra 演算法，找到兩點之間的最短路徑，
不像距離距離矢量路由協議那樣，更新時發送整個路由表，鏈路狀態路由協議只廣播更新的或改變的網路拓撲，這使得更新資訊更小，節省了帶寬和 CPU 利用率，而且一旦一個路由器掛了，它的鄰居都會廣播這個訊息，可以使得壞訊息迅速收斂，
動態路由協議
1. 基于鏈路狀態路由演算法的 OSPF
OSPF（Open Shortest Path First，開放式最短路徑優先）就是這樣一個基于鏈路狀態路由協議，廣泛應用在資料中心中的協議，由于主要用在資料中心內部，用于路由決策，因而稱為內部網關協議（Interior Gateway Protocol，簡稱 IGP），
內部網關協議的重點就是找到最短的路徑，在一個組織內部，路徑最短往往最優，當然有時候 OSPF 可以發現多個最短的路徑，可以在這多個路徑中進行負載均衡，這常常被稱為等價路由，
這一點非常重要，有了等價路由，到一個地方去可以有相同的兩個路線，可以分攤流量，還可以當一條路不通的時候，走另外一條路，這個在后面我們講資料中心的網路的時候，一般應用的接入層會有負載均衡 LVS，它可以和 OSPF 一起，實作高吞吐量的接入層設計，
有了內網的路由協議，在一個國家內，唐僧可以想怎么走怎么走了，兩條路選一條也行，
2. 基于距離矢量路由演算法的 BGP
但是外網的路由協議，也即國家之間的，又有所不同，我們稱為外網路由協議（Border Gateway Protocol，簡稱 BGP），
在一個國家內部，有路當然選近的走，但是國家之間，不光遠近的問題，還有政策的問題，例如，唐僧去西天取經，有的路近，但是路過的國家看不慣僧人，見了僧人就抓，例如滅法國，連光頭都要抓，這樣的情況即便路近，也最好繞遠點走，
對于網路包同樣，每個資料中心都設定自己的 Policy，例如，哪些外部的 IP 可以讓內部知曉，哪些內部的 IP 可以讓外部知曉，哪些可以通過，哪些不能通過，這就好比，雖然從我家里到目的地最近，但是不能誰都能從我家走啊！
在網路世界，這一個個國家成為自治系統 AS（Autonomous System），自治系統分幾種型別，
- Stub AS：對外只有一個連接，這類 AS 不會傳輸其他 AS 的包，例如，個人或者小公司的網路，
- Multihomed AS：可能有多個連接連到其他的 AS，但是大多拒絕幫其他的 AS 傳輸包，例如一些大公司的網路，
- Transit AS：有多個連接連到其他的 AS，并且可以幫助其他的 AS 傳輸包，例如主干網，
每個自治系統都有邊界路由器，通過它和外面的世界建立聯系，
BGP 又分為兩類，eBGP 和 iBGP，自治系統間，邊界路由器之間使用 eBGP 廣播路由，內部網路也需要訪問其他的自治系統，邊界路由器如何將 BGP 學習到的路由匯入到內部網路呢？就是通過運行 iBGP，使得內部的路由器能夠找到到達外網目的地的最好的邊界路由器，
BGP 協議使用的演算法是路徑矢量路由協議（path-vector protocol），它是距離矢量路由協議的升級版，
前面說了距離矢量路由協議的缺點，其中一個是收斂慢，在 BGP 里面，除了下一跳 hop 之外，還包括了自治系統 AS 的路徑，從而可以避免壞訊息傳得慢的問題，也即上面所描述的，B 知道 C 原來能夠到達 A，是因為通過自己，一旦自己都到達不了 A 了，就不用假設 C 還能到達 A 了，
另外，在路徑中將一個自治系統看成一個整體，不區分自治系統內部的路由器，這樣自治系統的數目是非常有限的，就像大家都能記住出去玩，從中國出發先到韓國然后到日本，只要不計算細到具體哪一站，就算是發送全域資訊，也是沒有問題的，
轉載請註明出處，本文鏈接：https://www.uj5u.com/qita/174024.html
標籤：其他