HCIE路由交換學習指南

本書是專註於講解HCIE路由交換技術的學習資料，書中深入分析了各協議實現細節，同時又結合實例對原理加以系統的歸納總結，使讀者能全面學習到路由交換的重要知識。本書共分10章，從路由基礎講起，分別闡述了RIP，OSPF及ISIS協議，並主要介紹了控制路由的工具使用；同時針對大型網絡的實現加以說明；**後針對華為的各種交換技術，包含多種VLAN技術及生成樹協議等進行了介紹。

刘大伟，男，年龄30~40岁，学历本科，上海泰克网络实验室（上海海迪信息科技有限公司）主任，HCIE培训行业中权-威、知名的作者。

目 錄

第 一章 IP路由基礎 1

1.1 IPv4地址規劃 2

1.1.1 IPv4地址 2

1.1.2 主網及子網劃分 2

1.1.3 IPv4報文 3

1.2 IP路由表和FIB 5

1.2.1 IP路由轉發和標簽交換 5

1.2.2 IP路由表和FIB表 5

1.2.3 路徑選擇 9

1.2.4 路由的度量 17

1.2.5 下一跳 17

1.3 有類和無類路由 18

1.3.1 有類路由協議與無類路由協議 18

1.3.2 有類查找方式和無類查找方式 18

1.4 靜態路由 19

1.4.1 概述 19

1.4.2 靜態路由與動態路由的區別 19

1.4.3 靜態路由 19

1.5 動態路由協議 20

1.5.1 概述 20

1.5.2 動態路由協議的分類 20

1.5.3 矢量路由協議 21

1.5.4 鏈路狀態路由協議 21

1.6 IPv6 23

1.6.1 IPv6概述 23

1.6.2 IPv6地址 25

1.6.3 IPv6的報文格式 29

1.6.4 ICMPv6 38

1.7 NDP 45

1.7.1 NDP概述 45

1.7.2 無狀態自動配置 46

1.7.3 路由器發現 46

1.7.4 地址解析 47

1.7.5 DAD（重復地址檢測） 49

1.7.6 重定向原理 51

1.8 思考題 51

第 二章 路由信息協議 54

2.1 RIP的基本知識 55

2.1.1 RIP的基本原理 55

2.1.2 RIP的定時器 55

2.1.3 距離矢量協議的問題 56

2.2 RIP的報文及版本 57

2.2.1 RIP的工作過程 57

2.2.2 RIPv1的報文格式 57

2.2.3 RIPv2的報文格式 58

2.2.4 RIPv1和RIPv2的比較 59

2.2.5 RIP的兼容版本 60

2.2.6 RIPv1路由收發規則 61

2.2.7 案例研究：運行不同版本能否正常收發路由 61

2.2.8 案例研究：運行RIPv1路由能否正常收發路由 63

2.2.9 案例研究：運行RIPv1傳遞路由的問題 65

2.3 RIP的防環機制 67

2.3.1 水平分割 68

2.3.2 毒性逆轉 68

2.3.3 **大計數器 69

2.3.4 觸發更新 69

2.4 RIP的**特性 69

2.4.1 silent-interface和peer ip-address 69

2.4.2 metricin和metricout 70

2.4.3 RIPv2的認證 70

2.4.4 路由聚合 72

2.4.5 案例研究：自動路由聚合造成不連續子網問題 73

2.4.6 案例研究：手動聚合造成的路由環路問題 74

2.5 RIPng協議 74

2.5.1 RIPng協議介紹 74

2.5.2 RIPng報文格式 75

2.5.3 RIPng協議特性 75

2.5.4 RIPng下一跳 76

2.5.5 RIPng配置實例 77

2.6 案例分析 83

2.6.1 案例1：接口故障造成的RIP收斂問題 83

2.6.2 案例2：RIPv2中Next-hop的作用 85

2.7 思考題 87

第三章 OSPFv2及OSPFv3 89

3.1 OSPF鄰居關系的建立及握手過程 90

3.1.1 概述 90

3.1.2 鄰居發現 90

3.1.3 鄰居關系建立過程 91

3.1.4 鄰接關系建立過程 93

3.1.5 影響鄰居關系及鄰接關系建立的問題 95

3.1.6 OSPF網絡類型 97

3.2 數據庫同步及泛洪機制 99

3.2.1 OSPF報文結構 99

3.2.2 LSA格式及類型 103

3.2.3 泛洪機制 104

3.3 拓撲描述及路由計算 107

3.3.1 LSA 1和LSA 2內容分析 107

3.3.2 DR及虛節點作用 112

3.3.3 SPF路由計算 114

3.4 區域結構設計 117

3.4.1 OSPF區域結構及防環設計 118

3.4.2 LSA3及區域間路由通告 118

3.4.3 ABR定義及其路由通告 121

3.4.4 Area類型及特殊類型區域 122

3.4.5 區域分割 124

3.4.6 Vlink原理 125

3.5 LSA4和LSA5 131

3.5.1 LSA4 131

3.5.2 LSA5 132

3.5.3 Forwarding-Address作用 133

3.5.4 場景分析1：外部路由的訪問路徑 138

3.5.5 場景分析2：外部路由計算 139

3.6 NSSA及LSA7 140

3.6.1 NSSA區域 140

3.6.2 NSSA ABR=ASBR 141

3.6.3 LSA7翻譯 142

3.6.4 場景分析1：負載分擔及次優路徑 143

3.6.5 場景分析2：OSPF外部路由所引起的環路 144

3.7 選路規則及路由控制 146

3.7.1 OSPF選路規則 146

3.7.2 OSPF矢量特性 147

3.7.3 OSPF路由控制 148

3.7.4 路由聚合 158

3.7.5 默認路由 161

3.8 OSPFv3 163

3.8.1 OSPFv3與OSPFv2的相同點 164

3.8.2 OSPFv3與OSPFv2的不同點 164

3.8.3 OSPFv3中LSA的定義 167

3.8.4 OSPFv3中新LSA及其對收斂的影響 168

3.8.5 OSPFv3配置實例 170

3.9 思考題 179

第四章 IS-IS 182

4.1 IS-IS基礎 183

4.1.1 歷史及OSI模型 183

4.1.2 IS-IS地址 183

4.1.3 IS-IS報文結構 184

4.1.4 IS-IS區域及路由器角色 186

4.1.5 IS-IS網絡類型 189

4.2 IS-IS鄰接關系 189

4.2.1 握手報文 189

4.2.2 鄰接關系的建立 191

4.3 IS-IS鏈路狀態數據庫 201

4.3.1 概述 201

4.3.2 IS-IS鏈路狀態數據同步使用的報文 202

4.3.3 泛洪機制 212

4.3.4 鏈路狀態數據庫同步過程 214

4.4 LSP分片擴展（Fragmentation） 216

4.4.1 原理概述 216

4.4.2 基本概念 216

4.4.3 LSP分片方式 217

4.5 IS-IS的收斂和擴展特性 218

4.5.1 增量SPF算法（I-SPF） 218

4.5.2 部分路由計算（PRC） 219

4.5.3 智能定時器 220

4.5.4 LSP的快速擴散 221

4.5.5 IS-IS認證 221

4.5.6 IS-IS度量及擴展 222

4.6 IS-IS GR 224

4.6.1 GR技術概述 224

4.6.2 基本術語 224

4.6.3 IS-IS GR TLV與計時器 224

4.6.4 IS-IS GR的運行機制 226

4.7 IS-IS網絡案例 226

4.7.1 案例1：路由泄露 226

4.7.2 案例2：IS-IS路由聚合 229

4.7.3 案例3：路由通告和過濾 230

4.8 IS-IS for IPv6 234

4.8.1 概述 234

4.8.2 IS-ISv6使用的TLV 234

4.8.3 IS-IS多拓撲 236

4.8.4 IS-IS在IPv6網絡中的配置案例 238

4.9 OSPF與IS-IS的對比 242

4.10 思考題 243

第五章 路由控制 248

5.1 ACL和IP prefix-list 249

5.1.1 ACL 249

5.1.2 前綴列表ip-prefix 257

5.2 路由策略與策略路由 260

5.2.1 路由策略與策略路由介紹 260

5.2.2 路由策略工具1：filter-policy 260

5.2.3 路由策略工具2：route-policy 266

5.2.4 策略路由PBR 272

5.3 聚合路由和默認路由 275

5.3.1 聚合路由 275

5.3.2 默認路由 278

5.4 路由引入 280

5.4.1 路由引入 280

5.4.2 路由引入的問題 289

5.5 綜合案例：多協議之間的路由引入 293

5.6 思考題 296

第六章 BGP 298

6.1 BGP基礎 299

6.1.1 BGP概述 299

6.1.2 路徑矢量路由協議 299

6.1.3 BGP與IGP對比 300

6.1.4 BGP接入 301

6.1.5 BGP鄰居建立 302

6.1.6 BGP報文結構 307

6.2 BGP路徑屬性 312

6.2.1 屬性分類 312

6.2.2 屬性的用法 314

6.2.3 BGP工作原理 322

6.2.4 BGP路由及默認路由 331

6.2.5 案例分析 333

6.3 BGP的路由控制 338

6.3.1 控制策略 338

6.3.2 案例分析 345

6.4 BGP的應用與優化 356

6.4.1 大型的BGP 356

6.4.2 路由反射器 356

6.4.3 BGP聯盟 367

6.4.4 BGP對等體組 380

6.4.5 路由衰減 382

6.4.6 BGP設計場景 383

6.5 BGP的特性 393

6.5.1 BGP的安全性 393

6.5.2 BGP的可靠性 394

6.5.3 MP-BGP 399

6.6 思考題 403

第七章 Multicast 405

7.1 組播基礎 406

7.1.1 組播應用 406

7.1.2 組播工作原理 406

7.1.3 組播模型 410

7.1.4 組播地址 410

7.1.5 組播轉發過程 412

7.2 IGMP 415

7.2.1 IGMP version 1 416

7.2.2 IGMP version 2 418

7.2.3 IGMP version 3 422

7.2.4 IGMP Proxy 430

7.2.5 IGMP路由表 432

7.3 IGMP Snooping 435

7.3.1 IGMP Snooping原理描述 435

7.3.2 IGMP Snooping Proxy 439

7.4 PIM組播路由協議基礎 442

7.4.1 協議概述 442

7.4.2 鄰居發現及協商 442

7.4.3 PIM鄰居協商 442

7.4.4 PIM報文種類及格式 445

7.5 PIM DenseMode 446

7.5.1 擴散（Flooding）及剪枝機制 446

7.5.2 嫁接機制 452

7.5.3 狀態刷新機制 453

7.5.4 剪枝否決機制及剪枝延遲（PrunePending）計時器 457

7.5.5 斷言（Assert）機制 458

7.6 PIM Sparse Mode 465

7.6.1 SPT和RPT樹對比 466

7.6.2 RP控制 466

7.6.3 動態RP部署 469

7.6.4 PIM SM建樹過程 475

7.6.5 場景示例1：共享網段上掉頭（turnaround）機制 491

7.6.6 場景示例2：分析組播轉發過程 495

7.7 PIM SSM 499

7.7.1 PIM SSM簡介 499

7.7.2 SSM的工作機制 500

7.7.3 IGMP SSM Mapping 502

7.8 MSDP及MBGP 504

7.8.1 MSDP原理描述 504

7.8.2 MSDP路由器的類型及部署結構 505

7.8.3 MSDP工作機制 506

7.8.4 AnycastRP應用 509

7.8.5 SA過濾控制 514

7.8.6 MBGP簡介 515

7.8.7 MBGP及MSDP案例 517

7.9 思考題 522

第八章 MPLS及MPLS VPN 525

8.1 MPLS基礎 526

8.1.1 什麽是MPLS 526

8.1.2 MPLS的產生背景 526

8.1.3 MPLS網絡結構及術語解釋 526

8.1.4 MPLS標簽格式 528

8.1.5 LSP的建立 529

8.2 LDP協議 532

8.2.1 LDP的基本概念 532

8.2.2 LDP的報文 534

8.2.3 LDP標簽的發布和管理 537

8.2.4 LDP會話的建立過程 542

8.2.5 LDP的環路檢測 545

8.2.6 LDP和IGP的同步 546

8.2.7 LDP案例分析 548

8.3 MPLS VPN 556

8.3.1 VPN基礎 556

8.3.2 MPLS VPN的網絡結構 558

8.3.3 MPLS VPN基本概念 558

8.3.4 路由發布過程 563

8.3.5 數據轉發過程 571

8.3.6 常見問題 577

8.3.7 PE-CE之間的路由協議 577

8.3.8 MCE 594

8.3.9 Internet接入 598

8.3.10 跨域的MPLS VPN解決方案介紹 602

8.4 思考題 619

第九章 交換技術 622

9.1 VLAN 623

9.1.1 VLAN基礎 623

9.1.2 VLAN原理 624

9.1.3 劃分VLAN的方式 626

9.1.4 VLAN擴展應用 633

9.2 STP 660

9.2.1 STP概述 660

9.2.2 STP基本概念 661

9.2.3 STP報文類型 667

9.2.4 拓撲收斂計算 669

9.2.5 拓撲變化通知 671

9.2.6 STP設計建議及不足 672

9.3 RSTP 673

9.3.1 RSTP概述 673

9.3.2 RSTP相比於STP 673

9.3.3 快速收斂機制 676

9.3.4 拓撲變化通知機制 681

9.3.5 擴展性及優化RSTP與STP兼容 683

9.4 MSTP 683

9.4.1 MSTP和STP/RSTP的比較 683

9.4.2 MST原理 684

9.4.3 MST拓撲計算 695

9.5 STP其他保護技術 704

9.5.1 BPDU protection（BPDU防護） 704

9.5.2 根防護 705

9.5.3 環路保護——Loop protection 705

9.5.4 TC防護 706

9.5.5 BPDU filter 707

9.6 PPP 707

9.6.1 PPP的簡介 707

9.6.2 PPP的認證 710

9.6.3 MP簡介 712

9.7 PPPoE簡介 713

9.7.1 PPPoE工作原理 714

9.7.2 PPPoE驗證過程 715

9.7.3 PPPoE報文 716

9.8 思考題 718

第十章 QoS 722

10.1 QoS定義及模型 723

10.2 QoS部署工具 725

10.3 分類 729

10.4 標記 733

10.4.1 本地優先級和報文優先級 733

10.4.2 優先級映射 734

10.4.3 優先級種類 734

10.5 隊列技術 744

10.5.1 軟件隊列技術（一）Qos Queue-profile 745

10.5.2 軟件隊列技術（二）Class-Based Queueing 751

10.6 擁塞避免（Congestion Avoidance） 756

10.7 監管、整形及限速 760

10.8 診斷命令 776

10.9 思考題 777