EIGRP路由協(xié)議的基本原理與仿真

蔣磊

摘要 本文討論的EIGRP協(xié)議是IGP路由協(xié)議中的一種，IGP是指內(nèi)部網(wǎng)關(guān)路由協(xié)議。常見(jiàn)的RIP協(xié)議和OSPF協(xié)議都是IGP協(xié)議，但相比較這二者而言，EIGRP協(xié)議具有其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，它支持更大規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)，不再像RIP協(xié)議那樣以“跳數(shù)”論英雄;它具有大神級(jí)的收斂速度，對(duì)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的變化可以做到迅速的回應(yīng)，主要是它具有一張網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浔?。EIGRP協(xié)議曾經(jīng)是思科的私有協(xié)議，但思科在2013年將其標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了公開(kāi)化，現(xiàn)在EIGRP協(xié)議不再是思科的私有協(xié)議，相信這款擁有諸多優(yōu)點(diǎn)的路由協(xié)議會(huì)很快得到其他廠商的支持和運(yùn)用，因此掌握其工作原理和配置方法就顯得格外重要。本文主要探討了EIGRP協(xié)議的特點(diǎn)和原理，并運(yùn)用GNS3搭建網(wǎng)絡(luò)仿真虛擬平臺(tái)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證EIGRP協(xié)議的基本原理和配置方法，希望本文對(duì)讀者具有一定的參考意義。

【關(guān)鍵詞】EIGRP IGP 路由協(xié)議 GNS3 企業(yè)網(wǎng)

目前路由協(xié)議主要分成兩大類，一類是IGP路由協(xié)議，常見(jiàn)的有RIP協(xié)議、EIGRP協(xié)議，OSPF協(xié)議和ISIS協(xié)議;另一類是EGP協(xié)議，常見(jiàn)的有EGP協(xié)議和BGP協(xié)議。IGP是指內(nèi)部網(wǎng)關(guān)路由協(xié)議，EGP是指外部網(wǎng)關(guān)路由協(xié)議。這種分類方法的依據(jù)是路由協(xié)議所工作的范圍，IGP工作在一個(gè)AS內(nèi)部，而EGP工作在AS與AS之間，AS是指自治系統(tǒng)。另一種分類方法是根據(jù)路由協(xié)議尋找最佳路徑時(shí)所使用的算法，分為距離矢量型路由協(xié)議和鏈路狀態(tài)型路由協(xié)議，距離矢量型路由協(xié)議的典型代表是RIP協(xié)議和IGRP協(xié)議，二者都使用貝爾曼福特算法;鏈路狀態(tài)型路由協(xié)議的典型代表是OSPF協(xié)議和ISIS協(xié)議，它們當(dāng)中最具代表性的算法就是OSPF協(xié)議使用的最短路徑優(yōu)先算法，又稱為Dijkstra算法。EIGRP協(xié)議實(shí)屬距離矢量型路由協(xié)議，但它打破了常規(guī)，采用全新的彌散更新算法來(lái)計(jì)算最短路徑，而不是貝爾曼福特算法，同時(shí)它還擁有一張只有鏈路狀態(tài)型路由協(xié)議才會(huì)擁有的拓?fù)浔?，該拓?fù)浔韺?duì)路由的快速收斂起到了至關(guān)重要的作用。因此，人們把EIGRP協(xié)議稱之為高級(jí)距離矢量型內(nèi)部網(wǎng)關(guān)路由協(xié)議。

1 EIGRPt議的特點(diǎn)

EIGRP協(xié)議是高級(jí)距離矢量型路由協(xié)議，它采用了彌散更新算法，該算法的主要特征包括使用自帶的防環(huán)機(jī)制，無(wú)需使用水平分割和路由毒化等特征;該算法可以在當(dāng)前路徑失效的情況下快速收斂出新的路徑或立即切換無(wú)環(huán)的備用路徑。

EIGRP協(xié)議使用組播或單播進(jìn)行路由更新，組播地址是224.0.0.10，節(jié)省鏈路帶寬。

EIGRP協(xié)議采用觸發(fā)式更新路由，而不是周期性更新路由，這樣可以有效降低協(xié)議運(yùn)維成本，因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)正常期間除了設(shè)備間發(fā)送的Hello報(bào)文之外，別無(wú)其它多余的協(xié)議報(bào)文在傳輸。

EIGRP協(xié)議不再是思科的私有協(xié)議，而是公開(kāi)的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，任何廠商都可以支持它。

EIGRP協(xié)議屬于無(wú)類路由協(xié)議，支持VLSM和CIDR，VLSM即可變長(zhǎng)子網(wǎng)掩碼，CIDR即無(wú)類別域間路由。早期的路由協(xié)議都是有類路由協(xié)議，在路由更新時(shí)不攜帶子網(wǎng)掩碼，而現(xiàn)代的路由協(xié)議都是無(wú)類路由協(xié)議，在路由更新時(shí)攜帶子網(wǎng)掩碼

EIGRP協(xié)議支持多種網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議，包括IPv4、IPv6、IPX和AppleTalk，IPX并口AppleTalk目前逐漸淘汰，所以意義不大，但對(duì)IPv4和IPv6的支持極具現(xiàn)實(shí)意義，可以讓設(shè)備同時(shí)為IPv4和IPv6分別維護(hù)一個(gè)路由表。

EIGRP協(xié)議具有可靠的通信傳輸能力，EIGRP報(bào)文是封裝在IP報(bào)文當(dāng)中的，在IPv4報(bào)文中的協(xié)議號(hào)字段標(biāo)識(shí)為88。眾所周知，IP協(xié)議是一種盡力而為的不可靠傳輸協(xié)議，本身不提供任何可靠性保障，可靠性只能由上層協(xié)議來(lái)提供，但如前面所說(shuō)EIGRP報(bào)文是直接封裝在IP報(bào)文中的，并未使用到傳輸層的TCP協(xié)議或UDP協(xié)議，因此可靠性必須由獨(dú)立的機(jī)制來(lái)保障，該機(jī)制就是RTP，即可靠傳輸協(xié)議。通過(guò)協(xié)議分析可以得知，EIGRP一共有5種類型的報(bào)文，分別是Hello報(bào)文、Update報(bào)文、Request報(bào)文、Reply報(bào)文和Ack報(bào)文，其中Ack報(bào)文就是專門(mén)用于提供可靠性的，如果發(fā)送方設(shè)備沒(méi)有收到對(duì)方發(fā)來(lái)的Ack報(bào)文，就會(huì)認(rèn)為對(duì)方?jīng)]有收到信息，因此會(huì)以單播的形式重新發(fā)送相同的信息，如果重發(fā)16次之后還沒(méi)有收到對(duì)方的回應(yīng)，則認(rèn)為對(duì)方已經(jīng)失效。

EIGRP協(xié)議即支持等價(jià)負(fù)載均衡，又支持非等價(jià)負(fù)載均衡。等價(jià)負(fù)載均衡不需要管理員進(jìn)行任何配置，只要去往目的網(wǎng)絡(luò)的多條路徑其度量值相同即可自動(dòng)實(shí)現(xiàn)，而非等價(jià)負(fù)載均衡則需要管理員手工配置一個(gè)參數(shù)，即使用varianceX命令進(jìn)行配置，X數(shù)值必須是整數(shù)。默認(rèn)情況下，負(fù)載均衡可以分?jǐn)傇?條路徑上，可以通過(guò)maximum-path參數(shù)進(jìn)行修改，最大數(shù)值為16條。

2 EIGRPt力議的重要概念

三張表：EIGRP使用三張表以確保其正常運(yùn)行，分別是鄰居表、拓?fù)浔砗吐酚杀怼｀従颖眍櫭剂x就是里面存放的是設(shè)備的直連鄰居，運(yùn)行EIGRP協(xié)議的設(shè)備會(huì)周期性的向外發(fā)送Hello報(bào)文，目標(biāo)地址是224.0.0.10，同時(shí)開(kāi)啟抑制計(jì)時(shí)器，如果在抑制計(jì)時(shí)器有效時(shí)間范圍內(nèi)未收到鄰居發(fā)來(lái)的Hello報(bào)文，則認(rèn)為鄰居已經(jīng)失效，通常情況下，抑制計(jì)時(shí)器的時(shí)間是間隔發(fā)送Hello報(bào)文時(shí)間的三倍。有以下三種情況會(huì)導(dǎo)致鄰居關(guān)系無(wú)法正常建立，分別是兩邊設(shè)備的AS號(hào)不一致;兩邊設(shè)備的K值不一致;兩邊設(shè)備的認(rèn)證不一致。拓?fù)浔砝锩娲娣诺氖青従勇酚善魍ǜ孢^(guò)來(lái)的關(guān)于各個(gè)目的網(wǎng)絡(luò)的路由信息，在思科設(shè)備上可以通過(guò)命令show ipeigrp topology進(jìn)行查看，里面包含有最優(yōu)路徑和備用路徑等信息，當(dāng)最優(yōu)路徑出現(xiàn)故障時(shí)，備用路徑可以瞬間切換或重新計(jì)算出最優(yōu)路徑，這就是EIGRP收斂速度極快的原因。路由表里面存放的是最優(yōu)路徑，對(duì)于EIGRP支持的每個(gè)協(xié)議所產(chǎn)生的路由，在路由表里面都有一個(gè)獨(dú)立的備份，這些協(xié)議可以是IPv4、IPv6、IPX和AppleTalk。

度量值：RIP協(xié)議使用“跳數(shù)”作為度量值，經(jīng)過(guò)的三層設(shè)備越少，路徑就越優(yōu)先，這種基于“跳數(shù)”選路的方式帶來(lái)的問(wèn)題就是次優(yōu)路徑。為了避免單一度量值選路存在的缺陷，EIGRP在選路時(shí)會(huì)參考以下這些參數(shù)，分別是帶寬、延遲、負(fù)載、可靠性和MTU，在設(shè)置時(shí)使用Kl、K2、K3、K4和K5來(lái)對(duì)號(hào)入座。默認(rèn)情況下，Kl和K3取值為l，其它取值為O，即EIGRP的度量值只和帶寬和延遲有關(guān)系。帶寬取路由更新方向上所有入向接口的最小帶寬，而延遲取路由更新方向上所有入向接口的延遲總和。具體公式為metric=256x（BWmin+DELAYsum）。 乘以256是為了進(jìn)一步細(xì)化度量值的差別。

被通告距離：簡(jiǎn)稱叫AD，是指這臺(tái)路由器的鄰居去往目的網(wǎng)絡(luò)的度量值。

可行距離：簡(jiǎn)稱FD，是指這臺(tái)路由器自己去往目的網(wǎng)絡(luò)的度量值，顯然FD等于AD加上這臺(tái)路由器到達(dá)鄰居的度量值。

后繼路由器：是FD值最小的那條路徑上的下一跳設(shè)備，去往目的網(wǎng)絡(luò)的下一跳可能有很多，但其中FD最優(yōu)的下一跳設(shè)備才可以稱為后繼路由器。

可行后繼路由器：是后繼路由器的備用設(shè)備，以它為下一跳的路徑稱為備用路徑，當(dāng)最優(yōu)路徑失效后，EIGRP會(huì)快速進(jìn)行收斂，將備用路徑迅速切換為最優(yōu)路徑，如果在沒(méi)有備用路徑可用，那么設(shè)備會(huì)重新進(jìn)行計(jì)算得出最優(yōu)路徑。此處需要強(qiáng)調(diào)一點(diǎn)，不是任何下一跳設(shè)備都可以稱為可行后繼路由器，要想成為可行后繼路由器必須滿足一個(gè)可行性條件，即AD

活動(dòng)狀態(tài)/主動(dòng)路由：即Active Srate，表明路由器正在搜索可行后繼路由器，當(dāng)路由器失去后繼路由器，并沒(méi)有可行后繼路由器可用時(shí)，該路由立即進(jìn)入活躍狀態(tài)，是一條不可用的路由。

被動(dòng)狀態(tài)/被動(dòng)路由：即Passive State，表明路由器有去往目的地的最佳路徑，當(dāng)路由器擁有后繼路由器、可行后繼路由器，或經(jīng)過(guò)收斂找到了后繼路由器時(shí)，該路由立即進(jìn)入被動(dòng)狀態(tài)，是一條可用的路由。

3 EIGRPt協(xié)議仿真

接下來(lái)我們使用GNS3來(lái)實(shí)現(xiàn)EIGRP路由協(xié)議的仿真，實(shí)驗(yàn)拓?fù)淙鐖D1所示。

要求實(shí)現(xiàn)全網(wǎng)互通，并驗(yàn)證EIGRP協(xié)議中的部分工作細(xì)節(jié)，每臺(tái)路由器的配置如下所示：

Rl（config）#router eigrp 100

Rl（config-router）//no au

Rl（config-router）#no auto-summary

Rl（config-router）#network 11.1.1.1 0.0.0.0

Rl（config-router）#network 12.1.1.00.0.0.255

Rl（config-router）#network 13.1.1.00.0.0.255

R2（config）#router eigrp 100

R2（config-router）#no auto-summary

R2（config-router）#network 22.1.1.1 0.0.0.0

R2（config-router）#network 12.1.1.00.0.0.255

R2（config-router）#network 23.1.1.00.0.0.255

R2（config-router）#network 24.1.1.00.0.0.255

R3（config）#router eigrp 100

R3 （config-router）//no auto-summary

R3（config-router）#network 33.1.1.1 0.0.0.0

R3（config-router）//network 13.1.1.00.0.0.255

R3（config-router）//network 23.1.1.00.0.0.255

R3（config-router）//network 35.1.1.00.0.0.255

R4（config）#router eigrp 100

R4（config-router）//no auto-summary

R4（config-router）#network 44.1.1.1 0.0.0.0

R4（config-router）//network 24.1.1.00.0.0.255

R4（config-router）//network 45.1.1.00.0.0.255

R5（config）#router eigrp 100

R5 （config-router）#no auto-summary

R5（config-router）#network 55.1.1.1 0.0.0.0

R5（eonfig-router）//network 35.1.1.00.0.0.255

R5（config-router）//network 45.1.1.00.0.0.255

在R2路由器上可以通過(guò)以下show命令進(jìn)行協(xié)議內(nèi)部細(xì)節(jié)的查看，常見(jiàn)命令包括：

（1） showipeigrp neighbors//查看EIGRP鄰居表

（2） show ipeigrp topology//查看EIGRP拓?fù)浔?/p>

（3） show ip route eigrp//查看EIGRP路由表

（4） show ipeigrp interfaces//查看EIGRP接口信息

（5） showip protocols//查看EIGRP協(xié)議相關(guān)信息，如K值，AS號(hào)等

從show ipeigrp topologyall-links命令和show ip route eigrp命令的顯示結(jié)果可以看出R2去往目的網(wǎng)絡(luò)55.1.1.1的下一跳是R4，那么R4就是后繼路由器，通過(guò)R4去往目的網(wǎng)絡(luò)55.1.1.1的路徑是最優(yōu)路徑。由于R3的AD小于最優(yōu)路徑的FD，因此R3是可行后繼路由器，而Rl的AD大于最優(yōu)路徑的FD，所以Rl不是可行后繼路由器。

圖2中，去往目標(biāo)網(wǎng)段55.1.1.1的FD是435200，該值是路由更新方向上所有入向接口的帶寬和延遲計(jì)算得到的結(jié)果，具體方法是帶寬取所有入向接口的最小帶寬，即lOOOOkb/s，延遲取所有入向接口的延遲之和，即7000usec，計(jì)算公式如下：

Metric=[10^7/lOOOOkbit+（5000+1000+1000）/10]*256=435200

4結(jié)束語(yǔ)

本文研究了EIGRP協(xié)議的基本原理和配置方法，并通過(guò)GNS3網(wǎng)絡(luò)仿真平臺(tái)對(duì)其工作過(guò)程和內(nèi)部細(xì)節(jié)進(jìn)行了驗(yàn)證。限于篇幅有限，未能介紹更多的高級(jí)屬性，希望本文對(duì)學(xué)習(xí)EIGRP路由協(xié)議的讀者能起到一定的參考作用，為今后更深入學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

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