FIB表与RIB表的区别与联系

Posted 2021-03-12 geekhao

RIB （route information base) 和 FIB （forwarding information base)，又称Ip路由表 和 CEF表，它们之间的关系可以用下面这张图片来高度概括。

本质上，RIB（route information base) 是由节点上各种路由过程通过路由协议（例如OSPF,IS-IS,BGP,甚至是静态路由条目）提供的信息来构建的。从RIB中的所有路由中选出最佳路由后，将它们复制到FIB。因此，RIB包含节点愿意保留的所有路由以及路由协议正在使用的信息，硬件使用FIB来指导转发，物理上将数据包从移入和移出接口。

RIB维护每种协议的网络拓扑和路由表。这将包括许多到达相同目的地前缀的路由。

FIB是从下推的RIB中可能的许多协议到快速转发查找内存的最佳路径的最佳路由。

 

下面详细展开：

1. 路由器具有学习到达各个Ip前缀的最佳路径的多种方法：它们可以通过直连路由，配置静态路由或者通过动态路由协议学习。

每个动态路由协议（包括RIP）都有自己内部的数据结构集，称为OSPF / IS-IS数据库，EIGRP拓扑表或BGP表。路由协议基于与其邻居交换的路由协议来更新其数据结构，最终收集所有相关信息。在本文中，我们将处理通过OSPF学习的10.0.1.1/32和通过BGP学习的10.0.11.11/32，因此，让我们检查相关的OSPF / BGP数据结构。

RR#show ip bgp | begin Network
   Network          Next Hop            Metric LocPrf Weight Path
r>i10.0.1.1/32      10.0.1.1                 0    100      0 i
r>i10.0.1.2/32      10.0.1.2                 0    100      0 i
*>i10.0.11.11/32    10.0.1.1                 0    100      0 i

RR#show ip ospf database router 10.0.1.1

            OSPF Router with ID (10.0.1.5) (Process ID 1)

                Router Link States (Area 0)

  LS age: 1612
  Options: (No TOS-capability, DC)
  LS Type: Router Links
  Link State ID: 10.0.1.1
  Advertising Router: 10.0.1.1
  LS Seq Number: 80000003
  Checksum: 0xC764
  Length: 60
  Number of Links: 3

    Link connected to: a Stub Network
     (Link ID) Network/subnet number: 10.0.1.1
     (Link Data) Network Mask: 255.255.255.255
      Number of MTID metrics: 0
       TOS 0 Metrics: 1

    Link connected to: another Router (point-to-point)
     (Link ID) Neighboring Router ID: 10.0.1.6
     (Link Data) Router Interface address: 10.0.7.9
      Number of MTID metrics: 0
       TOS 0 Metrics: 64

    Link connected to: a Stub Network
     (Link ID) Network/subnet number: 10.0.7.8
     (Link Data) Network Mask: 255.255.255.252
      Number of MTID metrics: 0
       TOS 0 Metrics: 64

2. 每个路由协议都运行自己的路由选择算法（如果是OSPF或IS-IS，则为SPF算法；如果是BGP，则为相当复杂的规则集），通过路由协议和下一跳Ip信息获得可到达的IP前缀集。可以使用针对特定协议的show命令查看这些路由选择算法的结果（例如，用于BGP的show ip bgp 前缀和用于OSPF的show ip ospf rib 前缀）

BGP routing table entry for 10.0.11.11/32, version 6
Paths: (1 available, best #1, table default)
  Not advertised to any peer
  Local
    10.0.1.1 (metric 66) from 10.0.1.1 (10.0.1.1)
      Origin IGP, metric 0, localpref 100, valid, internal, best
RR#show ip ospf rib 10.0.1.1

            OSPF Router with ID (10.0.1.5) (Process ID 1)

OSPF local RIB
Codes: * - Best, > - Installed in global RIB

*>  10.0.1.1/32, Intra, cost 66, area 0
     SPF Instance 2, age 00:48:15
     Flags: RIB, HiPrio
      via 10.0.2.1, FastEthernet0/0, flags: RIB
       LSA: 1/10.0.1.1/10.0.1.1

3. BGP和OSPF都将IP下一跳与IP前缀相关联，但是BGP仅使用附加到BGP路由的next-hop属性的值，而OSPF使用SPF算法计算下一跳OSPF路由器的IP地址。
路由内协议路由选择的结果基于管理距离插入到IP路由表（RIB）中（如果两个路由协议具有相同的AD，则会产生有趣的结果）。

BGP有一个特殊的show命令，可以显示RIB故障。在本文的方案中，通过OSPF和BGP分别匹配到10.0.1.1/32前缀，将优先选择OSPF路由，因为OSPF的AD值比BGP路由低。

RR#show ip bgp rib-failure
Network      Next Hop    RIB-failure            RIB-NH Matches
10.0.1.1/32  10.0.1.1    Higher admin distance  n/a
10.0.1.2/32  10.0.1.2    Higher admin distance  n/a

4. 理想情况下，我们将使用RIB转发IP数据包，但是实际上，我们并没有这样做，因为其中某些条目（静态路由和BGP路由）可能具有未直接连接的下一跳。

将IP路由表（RIB）中的IBGP与OSPF路由进行比较：

RR#show ip route 10.0.11.11
Routing entry for 10.0.11.11/32
  Known via "bgp 65000", distance 200, metric 0, type internal
  Last update from 10.0.1.1 00:00:55 ago
  Routing Descriptor Blocks:
  * 10.0.1.1, from 10.0.1.1, 00:00:55 ago
      Route metric is 0, traffic share count is 1
      AS Hops 0
      MPLS label: none

RR#show ip route 10.0.1.1
Routing entry for 10.0.1.1/32
  Known via "ospf 1", distance 110, metric 66, type intra area
  Last update from 10.0.2.1 on FastEthernet0/0, 00:33:47 ago
  Routing Descriptor Blocks:
  * 10.0.2.1, from 10.0.1.1, 00:33:47 ago, via FastEthernet0/0
      Route metric is 66, traffic share count is 1

5. OSPF路由具有传出接口；它是由SPF算法计算得出的，并已在IP路由表中传输。BGP路由没有出接口，下一跳没有直接连接；路由器必须执行递归查找以找到传出接口（递归查找还用于通过环回接口实现EBGP负载平衡）。

早期的ios版本对发送到新目的地的第一个数据包执行递归查找（过程切换），并为后续数据包缓存结果（快速切换）。快速交换在早期Internet（几乎没有全局IP前缀）中运行良好，但是随着Internet的发展和DoS攻击变得普遍，核心路由器经常遭受缓存破坏。大量的数据包正在进行过程交换，从而导致很高的CPU利用率和偶尔的路由器崩溃。现在是时候从缓存辅助转发转向确定性转发了。

引入了转发信息库（FIB）和Cisco快速转发（CEF）交换，以使第3层交换具有确定性。将IP路由从RIB复制到FIB时，将解析其下一跳，并在下一跳解析导致到达同一目标的多个路径时计算出站接口并创建多个条目。例如，将来自上一个打印输出的BGP路由插入到FIB中时，其下一跳将更改为指向实际的下一跳路由器。保留有关递归下一跳的信息，因为如果通往BGP下一跳的路径发生更改，它允许路由器更新FIB（CEF表）而无需重新扫描和重新计算整个RIB。

RR#show ip cef 10.0.11.11 detail
10.0.11.11/32, epoch 0, flags rib only nolabel, rib defined all labels
  recursive via 10.0.1.1
    nexthop 10.0.2.1 FastEthernet0/0 label 19

因此，经过全面评估的FIB（CEF表）可直接用于第3层交换。