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网络为什么有路由黑洞?带你认知网络的另一面

nanshan 2024-10-10 07:19 17 浏览 0 评论

写在前面

在NA时代,我们认为只要网络设备有路由条目,通信就一定正常,否则就无法通信,但到了NP,这个说法就不准确了。其实网络设备本身分为数据层面和控制层面。只有数据层面和控制层面都正常,这个通信才能保证OK。那么什么是控制层面和数据层面呢?

控制层面就是各种协议工作的层面。它的作用是通过控制和管理各种网络协议的运行,使得路由器/交换机能够对整个网络的设备、链路和运行的协议有一个准确的了解,并在网络发生变化时也能及时感知并调整。控制层面为数据层面转发数据提供了各种必要的信息。

数据层面是针对数据发送来说的。控制层面构建了路由表等数据发送的必要信息,数据层面根据这些信息来发送数据。网络设备中,对数据的各种具体的处理、转发过程都属于数据层面的范畴。数据层面主要占用的是硬件资源。了解这些之后,再来分析黑洞路由的产生,就不难了。

正文

该环境为5台路由器,环境为eNSP,相关的IP、路由协议为上图所示,R1---R2为EBGP,R2-R4为IBGP关系,R4---R5为EBGP关系,R2----R3----R4为OSPF area0环境。

查看各路由器的详细情况

在R1上发布自己的环回口(拓扑的中的主机)

[R1]bgp 100
[R1-bgp]network 1.1.1.1 32
--------------------------------
[R5]bgp 300
[R5-bgp]network 5.5.5.5 32

在R1和R5查看路由表,看是否学到

此时肯定没有,原因在下图

由于学到的路由的下一跳为45.45.45.2,在R2的本地路由表没有该跳路由,所以打为次优路由,不会放入路由表,此时只需要在BGP修改路由的下一跳为本地即可,再查看下路由表

[R2]bgp 200
[R2-bgp]peer 4.4.4.4 next-hop-local
-------------------------------------------
[R4]bgp 200
[R4-bgp]peer 2.2.2.2 next-hop-local

此时双方都有各自的路由,进行ICMP测试(带源测试)

实验到这里问题就出现了,为什么有双方的路由却不通?我们详细看下1.1.1.1到5.5.5.5的详细过程

R1访问5.5.5.5,由于是跨网段,需要查询路由表,查询到的路由表为

要去往5.5.5.5下一跳为12.12.12.2,也就是R2,所以在R2的接口上抓包证实了这个过程

此时包已经到了R2,在R2上查询路由表

此时发现去往5.5.5.5的下一跳为4.4.4.4,但4.4.4.4明显不是直连,所以继续查询去往4.4.4.4的路由

最终发现去往5.5.5.5的下一跳为23.23.23.2,即为R3,继续查询R3的路由

此时问题原因就出来了,就没有该条路由,从抓包结果可以看到

R3接R4抓包无信息,证明R3接收到该ICMP报文,但由于没有路由信息就直接丢弃。那么我们预想的情况是怎么样的呢?

至此,整个问题的原因就找到了,问题出在R3上并没有路由,因此导致出现了路由黑洞,通信异常。那么实际工作情况会遇到吗?肯定会,最常见的就是MPLS-VPN里,很多这样的场景,这种解决访问有几种

  • MPLS技术
  • 组成FULL Mesh组网
  • IGP、BGP重分发

由于2和3在现网中用的不多,所以讲解MPLS这种解决方案。MPLS解决的本质就是‘’欺骗路由器‘’,用标签构建控制层面,从而保证数据层面正常。命令十分简单(由于是实验环境,只涉及LDP分发标签)

[R2]mpls lsr-id 2.2.2.2
[R2-mpls]quit
[R2]mpls ldp
[R2-mpls-ldp]q
[R2]interface GigabitEthernet 0/0/1
[R2-GigabitEthernet0/0/1]mpls
[R2-GigabitEthernet0/0/1]mpls ldp
[R2-GigabitEthernet0/0/1]quit
[R2]route recursive-lookup tunnel ##使能迭代隧道功能
------------------------------------------------
[R3]mpls lsr-id 3.3.3.3
[R3-mpls]quit
[R3]mpls ldp
[R3-mpls-ldp]q
[R3]interface GigabitEthernet 0/0/0
[R3-GigabitEthernet0/0/0]mpls
[R3-GigabitEthernet0/0/1]mpls ldp
[R3-GigabitEthernet0/0/1]interface GigabitEthernet 0/0/1
[R3-GigabitEthernet0/0/1]mpls
[R3-GigabitEthernet0/0/1]mpls ldp
[R3-GigabitEthernet0/0/1]quit
[R3]route recursive-lookup tunnel
------------------------------------------------
[R4]mpls lsr-id 4.4.4.4
[R4-mpls]quit
[R4]mpls ldp
[R4-mpls-ldp]q
[R4]interface GigabitEthernet 0/0/0
[R4-GigabitEthernet0/0/0]mpls
[R4-GigabitEthernet0/0/1]mpls ldp
[R4-GigabitEthernet0/0/1]quit
[R4]route recursive-lookup tunnel

查看是否OK

此时访问正常,那么实验过程结束

总结

路由黑洞产生的本质为控制层面不通,控制层面在构建路由的时候因为协议的特性,导致配置存在缺陷,从而出现该现象。避免该问题可以通过网络的设计或协议巧妙的搭配,最后再说一句,问题的本质一定是有原因的,并非偶然,通过底层看本质,你会对协议更加了解,在后续MPLS-VPN会更加的详细描述黑洞路由的利用。

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