网工路由基础——静态路由-编程知识

一、静态路由的定义

静态路由是一种需要管理员手动配置的特殊路由。

二、静态路由的目的或背景

1）当网络结构比较简单时，只需要配置静态路由就可以使网络正常工作；

2）在复杂网络中，配置静态路由可以改进网络的性能，并可为重要的应用保证带宽；

3）静态路由可在VPN实例中使用，主要用于VPN路由的管理。

三、静态路由原理描述

1、静态路由基础：

1.1、路由器根据路由转发数据包，路由可以通过手动配置和使用动态路由协议计算产生，其中手动配置的路由就叫静态路由。

1.2、静态路由比动态路由使用更少的带宽，不占用CPU资源计算和分析路由更新。但是当网络发生故障时，不能自动更新，需要管理员手工配置。

1.3、静态路由的5个参数：目的网络、目的网络掩码、出接口、下一跳、优先级。

2、出接口和下一跳地址：

2.1、在配置静态路由时，根据出接口的的类型，指定出接口和下一跳地址。

2.2、对于点对点类型的网络，只需要指定出接口。

2.3、对于NBMA（Non Broadcast Multiple Access）类型的网络，配置下一跳IP地址。

2.4、对于广播型网络（如以太网）和VT（Virtual-template）接口，必须指定下一跳IP地址。

3、静态路由优先级和负载分担、备份路由

静态路由缺省优先级为60，当到达同一目的网络的静态有两条及两条以上，且优先级相同就会形成负载分担；优先级不同，则优先级高的启用，优先级低的备用，形成路由备份。

4、静态路由与BFD（Bidirectional Forwarding Detection，双向转发检测）联动：

4.1、与动态路由协议不同，静态路由自身没有检测机制，当网络发生故障时，需要管理员介入。静态路由与BFD联动可为静态路由绑定BFD会话，利用BFD会话来检测静态路由所在链路的状态。

4.2、当某条静态路由上的BFD会话检测到链路故障时，BFD会将故障上报系统，促使该路由失效，使得该路由在路由表不可见（避免出现路由黑洞）。

4.3、当某条静态路由上的BFD会话检测到链路恢复时，BFD会上报系统，是该路由重新出现在IP路由表中。

5、静态路由与NQA（Network Quality Analysis，网络质量分析）联动：

5.1、静态路由本身并没有检测机制，如果非本机直连链路发生了故障，静态路由不会自动改变（不会从IP路由表中自动删除），需要管理员介入，这就无法保证及时进行链路切换，可能造成较长时间的业务中断。

5.2、基于以上原因，需要有一种有效的方案来检测静态路由所在的链路。对于静态路由而言，现有的静态路由与BFD联动特性，由于受到互通设备两端都必须支持BFD的限制，在某些应用场景无法实施。而静态路由与NQA（Network Quality Analysis）联动则只要求互通设备的其中一端支持NQA即可。

5.3、静态路由与NQA联动特性即为静态路由绑定NQA测试例，利用NQA测试例来检测静态路由所在链路的状态，根据NQA的检测结果，决定静态路由是否活跃，达到避免通信的中断或服务质量降低的目的。静态路由与NQA联动特性的功能如下：

如果NQA测试例检测到链路故障，路由器将这条静态路由设置为“非激活”状态（此条路由不可用，从IP路由表中删除）
如果NQA测试例检测到链路恢复正常，路由器将这条静态路由设置为“激活”状态（此条路由可用，添加到IP路由表）

6、静态路由永久发布：

6.1、静态路由永久发布可以为客户提供一种低成本、部署简单的链路检测机制，并提高与其他厂商设备的兼容性。在客户希望确定业务流量的转发路径，不希望流量从其它路径穿越时，静态路由永久发布可以通过Ping静态路由目的地址的方式来检测链路的有效性而达到业务监控的目的。

6.2、链路有效性直接影响网络的稳定性和可用性，因此链路状态的检测对网络维护具有重要意义。BFD作为一种常用方案，并不适合所有的场景。例如，在不同的ISP之间，客户更希望采用更简单、更自然的方式来达到这一目的。

6.3、配置永久发布属性后，之前无法发布的静态路由仍然被优选并添加到路由表中。具体可以分为以下两种情况：

静态路由配置出接口且出接口的IP地址存在时，无论接口状态是Up或Down，只要配置了永久发布属性，静态路由都会被优选并添加到路由表。

静态路由没有配置出接口时，无论静态路由是否能迭代到出接口，只要配置了永久发布属性，路由都会被优选并添加到路由表中。

这样，通过控制静态路由的优先级和前缀长度，使Ping数据包始终通过静态路由转发，就可以检测出链路的有效性。

四、静态路由的应用场景

1、负载分担与路由备份

1.1、负载分担：

配置到达相同目的地的多条静态路由，如果指定相同优先级，则可实现负载分担。

从RouterA到RouterC有两条优先级相同的静态路由。两条路由都会出现在路由表上，同时进行数据的转发。

1.2、路由备份：

配置到达相同目的地的多条静态路由，如果指定不同优先级，则可实现路由备份。

从RouterA到RouterC有两条优先级不同的静态路由。下一跳是RouterB的静态路由B的优先级较高，该路由所在链路作为主链路。下一跳是RouterD的静态路由D的优先级较低，作为备份路由，该路由所在链路作为备份链路。

在正常情况下，静态路由B被激活，主链路承担数据转发业务。静态路由D不在路由表中体现。
在主链路上出现故障时，静态路由B在路由表中被删除，而静态路由D则作为备份路由被激活，备份链路承担数据转发业务。
在主链路恢复正常后，静态路由B重新被激活，主链路承担数据转发业务。而静态路由D作为备份路由，在路由表中删除。因此这条备份路由也叫做浮动静态路由。

2、静态缺省路由的应用：

       缺省路由是目的地址全零的特殊路由，可以由路由协议自动生成，也可以由手动配置。手动配置缺省路由，可以简化网络的配置，称为静态缺省路由。如果报文的目的地址无法匹配路由表中的任何一项，路由器将选择缺省路由来转发报文。

        如果不配置静态缺省路由，则需要在RouterA上配置到网络3、4、5的静态路由，在RouterB上配置到网络1、5的静态路由，在RouterC上配置到网络1、2、3的静态路由才能实现网络的互通。

        如果配置缺省静态路由，因为RouterA发往3、4、5网络的报文下一跳都是RouterB，所以在RouterA上只需配置一条缺省路由，即可代替上个例子中通往3、4、5网络的3条静态路由。同理，RouterC也只需要配置一条到RouterB的缺省路由，即可代替上个例子中通往1、2、3网络的3条静态路由。