Cisco 350-401: ユニキャストルーティングと経路制御 — 学習ガイド
こちらの一部です： Cisco CCNP Enterprise 350-401 ENCOR — 学習ガイド. 検証済みの解答で練習： Cisco試験ハブ, または時間制限付き模擬試験に挑戦： ExamRoll.io.
概要
ユニキャストルーティングと経路制御は、IPv4およびIPv6パケットがエンタープライズネットワークを信頼性高く、効率的かつ予測可能に通過する方法を決定します。デバイスは、ルーティング情報ベース（RIB）で到達可能性を計算し、その後フォワーディングプレーンをプログラムします。運用をガイドする2つの重要な事実があります。
- IPv4とIPv6の両方で、常に最長プレフィックス一致（LPM）が優先されます。候補経路の中から、メトリックやアドミニストレーティブディスタンス（AD）に関係なく、最も具体的なプレフィックスが最初に選択されます。
- RIBは同じプレフィックスへの複数の経路を保持でき、コントロールプレーンに属します。フォワーディング情報ベース（FIB）はRIBから構築され、データプレーンには出力情報を持つ最良の転送エントリのみがインストールされます。
2つ以上の経路が同じプレフィックス長を持つ場合、ADによってどのプロトコルの経路が優先されるかが決まります（値が低い方が優先）。典型的なデフォルト値：connected 0、static 1、eBGP 20、EIGRP internal 90、OSPF 110、iBGP 200、EIGRP external 170。単一のプロトコル内で同じプレフィックス長の場合、そのプロトコルのメトリックとタイブレークルールが適用されます。常に覚えておくべきこと：最初にLPM、次にAD、そしてメトリックの順です。
経路選択と基本的な経路
スタティックルートとデフォルトルートは、動的プロトコルを補完する決定論的なツールです。
- スタティックルート：特定のプレフィックスに対して手動で設定されるネクストホップまたは出力インターフェース。ユースケースには、小規模なエッジスタブ、セキュリティ制御、バックアップパスなどがあります。
- 例：
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- フローティングスタティックルート：AD値を高く設定したスタティックルートで、学習した経路よりも優先順位が低くなり（floatし）、プライマリ経路の障害時にのみアクティブになります。
- 例：
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- デフォルトルート：より具体的なエントリが存在しない場合に、すべてのトラフィックをキャッチする経路を提供します。IPv4では
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、IPv6では
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です。最適でない出口（egress）を避けるため、デフォルトルートの伝播を制御すること（例：エッジのみで伝播）を検討してください。
- 集約ルート：コントロールプレーンの状態を削減し、障害ドメインを限定し、収束を改善します。具体的な経路が消失した場合のループを防ぐため、集約ルートはNull0を指すべきです。
- 例：
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- 例：
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トレードオフと障害モード：
- 過度に広範な集約やデフォルトルートは、トラフィックをブラックホール化する可能性があります。Null0で保護し、集約元の具体的な経路が存在することを確認してください。
- ADの誤用（例：外部ルートのADを下げる）は、より良いパスを隠蔽し、トラブルシューティングを複雑にする可能性があります。
- 再帰的なネクストホップ解決は、接続されたインターフェースで終了しなければなりません。自身の宛先を解決するために自分自身を経由するGREトンネルは、「再帰的ルーティング」を引き起こし、インターフェースのシャットダウンをトリガーします。
IGPの設計と運用：OSPFv2/OSPFv3とEIGRP
OSPF（リンクステート）：
- エリアとLSA：
- エリア0はバックボーンです。ABRはエリア間を接続し、ASBRは外部ルートを注入します。
- LSAタイプ：1 (Router), 2 (Network), 3 (Summary), 4 (ASBR Summary), 5 (External), 7 (NSSA External)。OSPFv3は、IPv6向けにこれらの概念を維持しつつ、パーリンクでのインスタンス化や、アドレシングのセマンティクスをトポロジから分離しています。
- ネイバー状態：
- Down, Init, 2-Way（ブロードキャストではDR/BDRとのみアジャセンシーを形成）、ExStart, Exchange, Loading, Full。
- 一般的な障害：MTUの不一致によりネイバーがEXSTART/EXCHANGEでスタックする。MTUを一致させるか、最終手段として
ip ospf mtu-ignoreを使用してください。
- DR/BDR：
- マルチアクセス（ブロードキャスト/NBMA）セグメントで選出され、LSAのフラッディングを削減します。プライオリティが選出を決定しますが、プリエンプションは自動的には発生しません（変更するにはアジャセンシーをクリアする必要があります）。
- 最適化：
- SPFの範囲を限定するためのエリア設計。stub/totally stubby/NSSAを使用して外部LSAを削減します。
- ABR/ASBRで集約する。LSAとSPFをスロットリングします（
timers throttle spf,timers lsa-group-pacing）。 - コストチューニング、セキュリティ/ノイズ削減のためのパッシブインターフェース、そしてリンク品質が安定している場所でのみfast helloを使用します。
OSPFv3の設定はインターフェース中心です。
例：
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EIGRP（DUALを備えたアドバンストディスタンスベクター）：
- 動作とテーブル：
- ネイバーテーブル（アジャセンシー）、トポロジテーブル（すべての実現可能な経路）、およびRIB（最良経路の勝者）。
- DUALは、実現可能性条件（feasibility condition）を使用してループフリーパスを計算します。ネイバーの報告距離（reported distance）が、宛先へのローカルの実現可能距離（feasible distance）より小さい場合、そのネイバーはフィージブルサクセサ（FS）です。
- フィージブルサクセサ：
- 再計算なしで即時のバックアップパスを提供します。メトリックのチューニング、バックアップ経路での過度に低い帯域幅設定の回避、クエリを限定するための集約の適用により、複数のFSを維持するように設計します。
- 収束の回復力：
- スポークでのEIGRPスタブ設定はクエリを制限し、SIA（stuck-in-active）を防ぎます。集約とクエリ境界は安定性を向上させます。
- 不等コストロードバランシング：
variance Nは、メトリックが最良経路のN倍以下のパスでトラフィックを許可します。トラフィックエンジニアリングがアプリケーションの動作やハッシュポリシーと整合していることを確認してください。
- 名前付きモード：
- 階層的な設定とアドレスファミリーを使用して、IPv4とIPv6を1つのプロセスに統合します。
例：
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設計上のトレードオフ：
- OSPFは慎重なエリア階層設計により予測可能にスケールします。EIGRPは高速な収束と不等コストロードシェアリングを提供しますが、クエリのスコープに注意が必要です。
- どちらのプロトコルも集約から恩恵を受けますが、ブラックホールを避けるために、集約が実際の到達可能性を反映していることを確認してください。
BGPの基礎とルートポリシー
BGPは、ポリシー豊富なドメイン間制御を提供します。
- ネイバーの確立：
- TCPポート179を使用します。状態：Idle, Connect, Active, OpenSent, OpenConfirm, Established。
- eBGPネイバーが「Active」状態の場合、ローカルルーターはTCPセッションを開こうとしています。到達可能性、ACL、TTL、update-sourceを確認してください。
- iBGPはフルメッシュまたはルートリフレクタを必要とします。eBGPは通常、
ebgp-multihopが設定されていない限り、直接接続されたネイバーを使用します。
- パス属性とベストパス：
- 決定順の主要な属性（簡略版）：最も高いweight（Cisco、ローカル）、最も高いlocal preference（AS内）、ローカルで生成されたルート、最も短いAS_PATH、最も低いoriginタイプ、最も低いMED（同じネイバーASからの場合）、iBGPよりもeBGPを優先、ネクストホップへの最も低いIGPコスト、最も古いパス、最も低いBGPルーターIDなど。
- ネクストホップの処理：eBGPはデフォルトでネクストホップを書き換えます。iBGPはそれを保持するため、内部ネイバーに向かうiBGPスピーカーで
next-hop-selfを使用します。
- ルートポリシーとフィルタリング：
route-map、prefix-list、AS-path access list、communityを使用してルーティングを形成します。- アウトバウンドのトランジット優先度を設定するためにlocal preferenceを使用します。同じネイバーASからのインバウンドに影響を与えるためにMEDを設定します。大まかなタギングやプロバイダーへのシグナリングにはcommunityを使用します。
BGPとポリシーの簡単な例：
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トレードオフと安全策：
- ルーティングの振動（オシレーション）を避けるため、エッジルーター間で一貫したポリシーを適用することが望ましいです。
- 属性が許す場合は、ECMPのためにBGPマルチパスを検討します。プラットフォームで要求される場合は、ネクストホップへのIGPコストが等しいことを確認してください。
- 意図しない限り、iBGPで学習したプレフィックスがeBGPに広報されないようにフィルタリングし、意図しないトランジットを回避します。
操作、耐障害性、トラブルシューティング
ルート再配送:
- 一方向の再配送はループを回避し、1つのドメインが権威を持つ場合に理想的です。双方向の再配送では、再導入を防ぐためにタグが必要です。
- 必要なプロトコル（例: EIGRPの外部メトリックコンポーネント）には、デフォルトメトリックを設定します。
注入ポイントでタギングを使用し、フィルターで再インポートをブロックします:
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ポリシーベースルーティング (PBR):
- 一致したトラフィックに対してRIBの決定を上書きします。非対称フローやステートフルファイアウォールの問題を避けるために慎重に適用してください。
例:
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ファーストホップ冗長化 (FHRP):
- HSRP (Cisco)、VRRP (オープンスタンダード)、GLBP (Cisco、デフォルトゲートウェイの使用を負荷分散)。
- VRRPv3はIPv4とIPv6、およびマルチベンダー環境をサポートします。
- GLBPは、Active Virtual Gateway (AVG)とActive Virtual Forwarders (AVFs)を使用して、ルーター間でARP応答を分散します。
- プリエンプトにより、優先度の高いルーターが復旧時にアクティブ/マスターの役割を再開できます。より健全なデバイスを優先するために、インターフェース/オブジェクトトラッキングを追加します。
VRRPv3の例:
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- 一般的な障害: ピア間の仮想IPの不一致（例: HSRPの設定ミス）。同じグループを形成するために仮想アドレスを一致させます。
ECMPと耐障害性のあるパス選択:
- ECMPは、複数の等コストルートをRIB/FIBにインストールします。CEFは、順序の入れ替わりを避けるためにフローごとのハッシュ化を実行します。パケットごとの負荷分散は一般的に推奨されません。
- 多様なハッシュ入力（例: L4ポートを含める）を確保し、バンドルメンバーの特性を均等にすることで、ハッシュの偏りを回避します。
- EIGRPはvarianceを介して不等コストマルチパスを可能にします。BGPとOSPFは通常、プラットフォーム固有の制御で等コストマルチパスをサポートします。
コントロールプレーンの検証とトラブルシューティング:
- エンドツーエンド: ping、traceroute (IPv4/IPv6)、ファイアウォール/NATが存在する場合は対称なリターンパスを検証します。
- RIB vs FIB:
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。
- OSPF:
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。エリアメンバーシップ、ネットワークタイプ、タイマー、MTUを確認します。
- EIGRP:
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。SIA、スタブの欠落、不適切なメトリックに注意します。
- BGP:
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。TCP 179の到達可能性とアトリビュート操作を検証します。
- FHRP:
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。仮想MAC、優先度、プリエンプト、トラッキングを検証します。
- トンネル: ログと
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で再帰的ルーティングを診断します。物理的なアンダーレイを指すスタティックルートでネクストホップ解決を修正します。
実践的な問題シナリオ
Northwind Manufacturingは、2つのWAN ISP、内部OSPF、および混合ベンダーのアクセススイッチを備えたデュアルデータセンターキャンパスを運営しています。ユーザーから、断続的なSaaSの遅延と、時折発生するデフォルトゲートウェイのフェイルオーバー遅延が報告されています。ネットワークチームは、パス選択を強化し、WANの使用率を共有し、IPv4とIPv6の両方で高速かつ予測可能なゲートウェイフェイルオーバーを確保する必要があります。
アプローチ:
- ルート選択とデフォルトの正規化
- アクション: 各WANエッジからOSPFエリア0に、適切なメトリックを持つOSPF
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を介して単一のデフォルトルートをアドバタイズします。内部では他の外部プレフィックスを抑制します。
- 根拠: IGPを小規模に保ち、LPM + ADを一貫して使用し、不安定なインターネットルートを伝播させることなく決定論的な出力選択を保証します。
- ISP間でのECMPの有効化
- アクション: 両方のISPへのBGPで、デフォルトルート（および利用可能であればビジネスに不可欠な、より具体的な少数のルート）を受け入れます。
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を設定し、ネクストホップが等コストになるようにIGPコストを調整します。OSPF ABRでは、インターフェースコストを揃えます。
- 根拠: ECMPは均等な使用率と耐障害性を可能にします。マルチパスのインストールには、BGPネクストホップへの一貫したIGPコストが必要です。
- ビジネスに不可欠なアプリへのルートポリシーの適用
- アクション: ISP-AからのSaaSプロバイダープレフィックスに対して、インバウンドBGPでより高いlocal preferenceを設定するルートマップを実装します。オプションとして、特定のVoIPサブネットに対してのみWANエッジでPBRを使用し、保護されたパスとしてISP-Bを指すようにします。
- 根拠: Local preferenceは、すべてのトラフィックに影響を与えることなく、対象のプレフィックスに対してAS内の出力に影響を与えます。PBRは、広範囲な非対称性を避けるため、限定的で決定論的な上書きのために予約されています。
- タグによる再配送境界の強化
- アクション: 相互再配送が存在する場合（例: リモートプラントでのOSPF–EIGRP）、注入時にルートタギングを追加し、タグ付きルートの再インポートをブロックするフィルターを設定します。
- 根拠: ルートがドメイン間を循環する際のループやルートのオシレーションを防ぎます。タグは明確なポリシー適用を提供します。
- OSPFエリアとタイマーの最適化
- アクション: 変更頻度の高いアクセスエリアを必要に応じてstubまたはNSSAに変換します。ABRで集約します。リンクの安定性に合わせてLSAとSPFのスロットリングを有効にします。
- 根拠: LSAフラッドを削減し、SPF再計算を抑制し、リンクのフラッピング時の収束を改善することで、SaaSへの到達可能性の一貫性を直接向上させます。
- ディストリビューション層でのIPv4およびIPv6向けVRRPv3の展開
- アクション: 各VLAN SVIで、プリエンプトとインターフェイストラッキングを備えたVRRPv3を設定します。ピア間で仮想IPを一致させ、そのVLANにとってより良いWANパスを持つルーターがマスターになるように優先度を調整します。
- 根拠: 標準ベースのFHRPは、マルチベンダー機器とデュアルスタックをサポートします。トラッキング付きのプリエンプトは、最も能力の高いルーターがデフォルトゲートウェイとして応答することを保証し、フェイルオーバー時間と最適でないパスを削減します。ゲートウェイの帯域幅共有が必要なVLANについては、サポートされている場所でGLBPを検討します。
- コントロールプレーンとデータプレーンの整合性検証
- アクション:
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と
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を使用してECMP FIBエントリを確認します。OSPFネイバーとLSAを検証します。BGPのestablished状態とマルチパスを確認します。一方のISPを停止させ、VRRPの役割変更とtracerouteをチェックしてフェイルオーバーをテストします。
- 根拠: RIBとFIBが意図した設計を反映していること、ネイバーが健全であること、そして定常状態と障害時の運用動作がポリシーと一致していることを保証します。
- ハッシュの偏りの緩和
- アクション: 可能な場合はL4ポートを使用したフローごとのCEFハッシュを有効にし、リンクメンバーをラインカード間に分散させます。サンプリングツールで検証します。
- 根拠: フロー間のエントロピーが向上すると、ECMPの使用率がより均等になり、アプリケーションの遅延のように見えるホットスポットが減少します。
この計画は、決定論的なデフォルト、制御されたポリシー注入、耐障害性のあるマルチパス出力、そして堅牢なファーストホップ冗長化を確立し、同時に障害ドメインを封じ込め、トラブルシューティングを簡素化します。
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