【EP2】MOD-7 EIGRP

墮夜

EIGRP 簡介

EIGRP 的前身是 IGRP ，這兩個繞送協定是 Cisco 特有的繞送協定，只能在思科的路由器上運作。

EIGRP 綜合了距離向量(DV)和鏈路狀態(LS)兩者的優點

內部管理性距離是 90，外部管理性距離是 170。

EIGRP 總結路徑的管理性距離是 5。


特色還包括：

(1)減少頻寬佔用：

EIGRP 不會進行週期性的更新，它使用一個非常輕量的Hello協定封包去監督鄰居連線的狀態

EIGRP 只會在路徑或指標(metric)發生變化之後(例如： 鍊路加入或移除時)，才會進行部分更新

當路徑資訊改變以後，DUAL只會發送發生改變的那條路徑資訊的更新，而不是發送整個路由表

這個與傳輸更新到整個區域內的所有路由器上的鏈路狀態路由協定(LS)相比節省相當多的頻寬

EIGRP 只有在路由器進行初始化時，會傳送整個路由表。


(2)快速收斂：

EIGRP 不使用 holddown 計時器，使用 Diffusing Update 演算法(DUAL)讓收斂能快速完成

並且能進行最佳路徑的選擇

使用 EIGRP 的路由器會儲存某些可到達目的地的備用路徑在拓樸表中

以便在主要路徑發生問題時，能快速調用備用路徑

也可能會沒有備用路徑，如果沒有合適的路徑或備用路徑

路由器會向它的鄰居進行查詢，以便選擇出一條替代路徑。

(3)支援多種網路層的協定：

EIGRP 透過使用協定相依模組(protocol-dependentmodules，PDMs)

可以支援 ApplleTalk、IP 和 IPX 這三種第三層的協定

(4)無縫連接第二層的協定：

EIGRP 不要求對OSI 的第二層協定進行特別的設定

EIGRP 能夠有效的工作在 LAN 及 WAN 的環境中

而且 EIGRP 保證網路不會產生迴路(loop-free)，設定命令也很簡單。

(5)支援 VLSM

(6)不使用廣播，使用多播和單播，因此節省了頻寬。

(7)使用可靠傳輸協定(Reliable Transport Protocol， RTP )

用來保證 EIGRP 的封包在發送給鄰居時，是非常可靠的傳輸。



EIGRP 的運作



資料是放在最後稱為TLV(Type/Length/Values) 的欄位

在第二個欄位「IP 封包表頭」裏面，除了有來源 IP 位址，還有目的地 IP 位址、協定

目的地 IP 位址會被填入 88 ，代表的就是 EIGRP

目的地位址則被填入 224.0.0.10 的多播位址

如果是運作在乙太網路上，則會有一個乙太訊框的表頭被封裝，就是圖中第一個欄位

而其中的目的地 MAC 位址，則會被指定為多播位址 01-00-5E-00-00-0A

第三個欄位則包括了 EIGRP 使用的自治系統號碼(Autonomous System ，AS)、封包的型態及 TLV

封包的型態共有五種，以代碼方式呈現，五種封包分別為：

(1)Hello 封包 - 招呼
(2)Update 封包 - 更新
(3)Query 封包 - 查詢
(4)Reply 封包 - 回應
(5)Acknowledge(ACK) 封包 - 確認

TLV 則包括了 EIGRP 的指標，EIGRP 的指標計算有五個參數

分別是 K1 到 K5 ，預設的情況下只有 K1 (頻寬)及 K3(延遲)的數值是 1 ，其他都是 0

延遲是封包從來源到目的地之間所花費的時間，頻寬指的是到目的地的路徑上最小的頻寬

EIGRP 的路由器在運作時，會維護三張表：

neighbor table (鄰居表)、topology table (拓樸表) 和 routing table (路由表)

鄰居表保存了已經建立了鄰居關係的路由器和直接相連的路由器。

要運作EIGRP 協定的原則就是要先成為鄰居才能交換路徑，成為鄰居的條件是：

(1)收到 Hello 或 ACK
(2) AS 號碼相同
(3) K 值相同

拓樸表包含了此路由器到目的地網路的所有可能的路徑，其建立過程如下：

1. 在初始狀態時，每個路由器都會轉送一份路由表給其他鄰居路由器

2. 每個路由器會把從鄰居路由器得來的路由表儲存在自己的 EIGRP 拓樸表中

3. EIGRP 會把拓樸表中，針對每個目的地網路，選擇出一條到達該目的地網路的最佳路徑

4. 接著把所有的最佳路徑放到路由表中。每個 PDM 都有一個獨立的鄰居表、拓樸表及路由表



RTP

可靠傳輸協定(RTP，Reliable Transport Protocol) 是 EIGRP 的封包在傳送與接收時所使用的協定

EIGRP 是一個網路層的協定，但是不能使用 TCP 與UDP

因為 IPX 與 AppleTalk 不使用 TCT/IP 協定，因此 EIGRP 將 TCP 換成 RTP

但是在傳輸的過程中，RTP 有可靠與不可靠兩種封包

可靠的封包，是指發送端會需要接收端送回給發送端一個確認(Acknowledgement)的封包

不可靠的封包則是指發送端不需要確認封包

在運作的過程中，會使用224.0.0.10 的多播與單播



RTP 使用五種不同的封包，某些封包是成對出現的，下面針對不同封包進行說明：

(1)Hello 封包：

路由器使用 Hello 封包來發現鄰居以形成相鄰的關係，傳送時通常是採用多播的方式

當介面配置了 EIGRP 以後，路由器會週期性的以多播的方式向外發送 Hello 封包

當其他 EIGRP 的路由器接收到 Hello 封包以後也會送回一個 Hello 封包形成了鄰居關係

Hello 封包在不同的媒體上發送的間隔時間是不一樣的，分類如下：

1. 每 5 秒發送一次： 廣播型媒體，例如乙太網、Token Ring、FDDI)
點到點的串列鏈路中，例如 PPP、HDLC、Frame Relay、ATM
此類通常都是頻寬大於 1.5M的線路，因為頻寬較寬，允許較頻繁的發送 Hello 封包


2. 每 60 秒發送一次： 通常是頻寬小於 1.5M 的線路的多點線路
例如 ISDNBRI、某些 Frame Relay 及 ATM 。
容許等待某個鄰居路由器的 Hello 封包的時間稱為保存時間(Hold time)
保留時間一般是 Hello Time 的 3 倍
超過此時間未收到 Hello 封包，該鄰居路由器會被認為發生狀況已無法到達

(2)更新(Update)封包：

採用多播或單播(例如在點對點的鍊路)的方式發送
更新封包發生在路由器啟動時、拓撲或指標(Metric)發生變化時

(3)查詢(Query)封包：

當路由器要開始進行路徑計算需要路徑資訊時，或沒有可用的備用路徑時
就會以多播或單播的方式發送一個查詢封包給鄰居路由器，以詢問是否有到達目的地的可用路徑
並且等待所有鄰居路由器的回覆封包

(4)回覆(Reply)封包：

是以單播的方式回應給送出查詢封包的路由器。

(5)確認(Acknowledge，ACK) 封包：

確認封包是採用單播且是空的 Hello 封包
更新封包、查詢封包和回覆封包均是可靠的傳輸，所以它們都需要接收端的確認封包(ACK)
而 Hello 封包和確認封包就不需要確認封包

在下圖中以兩台路由器開機後 RTP 封包傳輸的過程進行說明：



1. 路由器 A 啟動，然後在鏈路上發送 Hello 封包。

2. 路由器 B 啟動，然後在鏈路上發送 Hello 封包。
路由器 B 接收到路由器 A 發來的 Hello 封包，於是送出更新封包給路由器 A
告訴路由器 A 它自己的所有路由表資訊，這時鄰居關係建立。

3. 接下來路由器 A 會發送 ACK 封包給路由器 B ，確認它已經收到了從路由器B 送來的更新封包


4. 路由器 A 收到更新封包，會更新自己的拓樸表
於是拓樸表中包括了所有從鄰居路由器得來的目的地資訊。

5. 路由器 A 發送完整的路徑資訊的更新封包給路由器 B 。

6. 路由器 B 收到路由器 A 發來的更新封包後，回覆 ACK 封包給路由器 A ，整個過程就完成。



DUAL

有限狀態機(FSM)擴散更新演算法(Diffusing Update Algorithm，DUAL) 是 EIGRP 使用的演算法
所有路徑計算與決定的過程是被 DUAL 的有限狀態機(Finite State Machine)完成的
有限狀態機簡單的說就是有限數量的狀態組合成的行為模型
事件的產生會讓狀態從一個轉移到另一個


宣傳距離(AD)與可用距離(FD)


假設有一條可以到達目的地網路的最佳路徑

則此條往目的地的路徑上第一個路由器(Next Hop)就是繼承者(Successor)

所有的路由器都依賴於繼承者(最佳路徑上的 Next Hop路由器)到達目的地網路

為了決定到達目的地的最佳繼承者路徑(Successor Route)和備用繼承者路徑(Feasible Successor Route)

EIGRP 使用下面兩個參數：

1.宣傳距離(AD，Advertised Distance)：
是鄰居路由器到達目的地網路的指標值，又稱為報告距離(RD，Reported Distance)

2.可用距離(FD，Feasible Distance)：目前路由器到達鄰居路由器的指標值加上宣傳距離
路由器會比較所有的可用距離，然後選擇可用距離的值最低者，將其放進 IP 路由表

|------------------------------可用距離-------------------------------|
|----------------宣傳距離------------------|
|----------------------------------------------|--------------------------|
目的地網路 　　　　　　　　鄰居路由器 　　　　目前的路由器

在上面顯示的是 C 路由器的 EIGRP 鄰居表、拓樸表及路由表

鄰居表裏面包含了路由器 A 和路由器 B 的資訊

在拓樸表中，路由器 A 和路由器 B 都知道如何到達網路 10.1.1.0/24

從拓樸表中也可看見路由器 A 到達目的地網路10.1.1.0/24 的宣傳距離是1000，可用距離是 2000

而路由器 B 的宣傳距離是1500，可用距離是 2500

這裡可用距離數值最低者會被挑選出來

所以路由器 A的資料項目會被放進路由表中成為到達網路 10.1.1.0/24 的最佳路徑

如果在拓樸表中一個目的地網路，有多個可用距離(FD)都是相同的最佳指標的路徑

那麼路由表中可以同時存放這多個相同最佳指標的路徑，預設可以存放 4個，最多可以存放 6 個

FS(feasible successor) 就是備用路徑，要選出備用路徑

則該路徑的宣傳距離(AD)必須比目前的最佳路徑的可用距離(FD)還要小

若最佳路徑失效，而且備用路徑存在，備用路徑將直接取代失效的最佳路徑，不需重新進行計算

EIGRP 的拓樸表可以存放多個備用路徑

若最佳路徑失效，備用路徑也不存在，那麼 EIGRP會重新計算出一個新的最佳路徑。

EIGRP 依靠鄰居路由器提供路徑資訊，如果路徑發生了問題，此路徑即進入Active 狀態

而且如果又沒有可用的備份路徑時，為了快速的收斂，EIGRP 路由器會向鄰居發送查詢(Query)封包

以尋找一條可以替代那條出了問題的路徑

查詢封包會被發送給所有的鄰居路由器，除了原先最佳路徑的那個介面

如果被查詢的路由器知道替代的路徑時，它就把這條替代路徑放進回覆(Reply)封包並送回發出Query的來源

如果收到查詢封包的路由器沒有替代路徑的資訊，它將繼續發送給它自己的其他鄰居

直到找到可以替代的路徑為止

EIGRP 使用可靠的多播來尋找替代的路由

路由器必須等到收到所有鄰居路由器的回覆封包，才能重新進行最佳繼承者路徑的計算

只要有一個路由器的回覆沒有收到，發出查詢封包的來源路由器就必須等待

預設如果在 3 分鐘內某些路由器沒有對查詢封包做出回覆，這條路徑就進入 stuck in active(SIA) 狀態

也就是一直處於 Active 的狀態，於是路由器將重新設定和這個沒有做出回覆的路由器的鄰居關係

----------------未完

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指標 (Metric)

EIGRP 使用混合指標(Composite Metric)，各數值如下：

1.頻寬(Bandwidth)： 10 的7 次方除以來源和目標之間最低的頻寬乘256。
2.延遲(Delay)： 介面的累積延遲乘以256， 單位是微秒(us)。

以上是預設會使用的兩個標準，下面是選擇性，預設是不使用：

3.可靠性(Reliability)。
4.負載(Loading)。

MTU 包含在 EIGRP 的路徑更新裏，但是實際上並沒有參與 EIGRP 指標的計算

某些書籍裏面敘述 MTU 參與計算是錯誤的。EIGRP 指標計算的公式如下，K 是常數：

Metric=[K1*bandwidth+(K2*bandwidth)/(256–load)+K3*delay]*[K5/(reliability+K4)]


很傷眼睛我知道

不過簡化以後就是Metric=Bandwidth+Delay...XD (被打

好吧，我們來看實例

下面是一個 EIGRP 指標的計算，K 值採用預設的數值，拓樸及資料如下圖：



假設要由 A 到 D ，由於指標公式是 Metric=Bandwidth+Delay

因此先注意各個路由器之間的鏈路頻寬，由 A 經過 B、C 到達 D 之間

因A-B 之間及B-C 之間均為 T1 線路，C-D 之間頻寬為64kbps，取其最低頻寬

故計算如下：

BandWidth =10000000/(64*256)=40000000，Delay=(2000+2000+2000)*256=1536000

所以指標=頻寬+延遲=41536000





負載平衡

負載平衡是指在到達一個目的地網路，有多條路徑可以使用，以分散路徑上的資料流量。

負載平衡使用了不同網段，等於也增加了傳送資料的頻寬

Cisco IOS預設允許 4 條路徑的負載平衡，最多可以支援 6 條路徑

EIGRP 除了支援等成本(指標總值)的負載平衡，也支援不相等指標的路徑負載平衡

使用的命令是variance n 命令， n 是一個數值，預設是 1，即代表等成本的負載平衡

n 值的範圍是 1 到 128 ， 2 至 128 就代表了可以接受的不相等指標的倍數範圍

在這個範圍內的指標的路徑，都將被接受可以進行負載平衡。

如下圖的拓樸，使用了 EIGRP，各段的指標值假設如圖標示



現在要由 E 到A，各條路徑的指標總值分別是：

E-B-A 的 FD 為 30 ，E-C-A的 FD 為 20 ，E-D-A的 FD 為 45

因此，一定是 E-C-A 路徑會被選擇。如果管理者使用了variance 2

那麼就是將 E-C-A 的 FD 乘上 2 倍(即 40)做為負載平衡範圍

所以容許小於 40 的路徑做為負載平衡，圖中只有 E-B-A 小於 40

故 E-B-A會被選擇做為負載平衡路徑，因為與 E-C-A 的指標值是不相等的

我們稱為不相等指標的負載平衡，而 E-D-A 不會被選擇 (關係一定要是小於，不能等於或大於)



自治系統與程序 ID


自治系統(Autonomous System，AS)是在一個共同的繞送政策的管理控制下的網路集合

自治系統需要一個自治系統號碼，由 Internet Assigned NumbersAuthority (IANA) 組織指派

通常只有 ISP、網際網路骨幹提供者才會有需要 AS 號碼

因為這些單位要跟其他的 AS 進行封包交換

所以當設定 EIGRP時，會有類似如下的命令：

Router(config)# router eigrp 1

最後的 1 雖然會說是自治系統號碼，但是事實上它被拿來當作程序識別號碼(process ID) 來使用

在 EIGRP 與 OSPF 中都有使用程序識別號碼

這個號碼用來表示這個路由器上一個獨立的繞送協定程序

故在路由器上每個 EIGRP或 OSPF 協定都可以使用多個程序識別號碼，不過這不在 CCNA 的範圍

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理論部分到此結束，明天有EIGRP的實驗(部分指令模擬器無法使用)