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1、xudu,1,第十章 路由协议,Metric & Convergence 自治系统和内、外部路由协议 RIP OSPF BGP-4,xudu,2,引言,表驱动IP选路 一个路由器上可运行多种 Routed Protocols 每个Routed Protocol 可以使用多种 Routing Protocols 来获取路由信息 设定的路径 Route Table 内容：部分选路信息 + 默认路由 Internet 中的选路 网络拓扑结构 管理策略,一致性 及时性,xudu,3,路由表的构成过程,初始化阶段 路由发现 推导初始路由 直连网络 直连路由 无法推导部分 手工设置 静态路由 路由器间交换
2、选路信息 动态路由 维护阶段 路由更新（网络拓扑改变时） 手工、静态更新小型、变化缓慢的网络 路由协议自动、动态更新大型、迅速变化的网络,xudu,4,静态路由 vs. 动态路由,静态路由 Static route 管理员手工设置 管理员手工更新 不能保证路由的一致性和及时性 管理性强 没有路由开销 小型、变化缓慢网络,动态路由 Dynamic route 路由协议自动发现 路由协议自动更新 保证路由的一致性和及时性 管理性较弱 产生一定的路由开销 大型、迅速变化网络,xudu,5,10.1 Metric & Convergence,选路准则 最短路径 Metric （度量）：衡量路径的长短
3、跳数（经过路由器的数目，hop count） 带宽（bandwidth）、延迟（delay）、负载（load）、开销（cost） 不同的 Metric 产生不同的“最短路径” 不同的路由协议采用不同类型的Metric 一个路由协议可同时应用多重 Metric,A,D,C,B,Net,64K,64K,10M,10M,10M,跳数：A B Net 带宽：A C D Net,xudu,6,Convergence（收敛）,收敛 采用特定路由协议的所有路由器对整个网络拓扑具有一致性的认识 收敛时间 从不一致到一致所经历的时间 体现路由算法的效率,xudu,7,10.2 自治系统和内、外部路由协议,自治系
4、统（Autonomous System，AS） 处于一个管理机构控制下的网络和路由器的集合 AS 使管理机构可自主选择其内部路由方式和对外通告部分可达性信息的权利 每个AS赋予一个AS编号 由负责分配Internet地址的中央管理机构统一分发 取值：165535 Internet由若干AS互相连接构成 每个AS内可能有多个网络存在 核心主干网也可以构成一个AS,xudu,8,AS 类型,Single-homed AS：只有一个出口 如：AS 2、AS 3 Multi-homed AS：有多个出口 如： AS 1 Nontransit AS，Transit AS,AS 1,R,AS 3,AS 2
5、,R,R,R,xudu,9,EGP vs. IGP,外部网关协议 Exterior Gateway Protocol，EGP 由AS边界路由器在AS间通告可达性信息 目前常用协议：BGP-4 内部网关协议 Interior Gateway Protocol，IGP AS内部路由器在AS内通告内部网络细节 目前常用协议：RIP、OSPF、IS-IS,AS 1,AS 2,R,R,EGP,IGP,IGP,功能层次： 网络层,xudu,10,RIP & OSPF,RIP 内部网关协议 距离向量路由算法（D-V） RIP，RIPv2 OSPF 内部网关协议 链路状态路由算法（L-S） OSPFv2,算法
6、 原理 协议 报文 操作 路由发现 路由更新 问题,xudu,11,10.3 RIP,Routing Information Protocol，RIP v1：RFC 1058，v2：RFC 2453，选路信息协议,IP,LANs,MANs,WANs,ICMP,IGMP,ARP,RARP,Network Layer,Network Access Layer,TCP,UDP,Transport Layer,RIP,Application Layer,520,协议软件层次,xudu,12,距离向量路由算法原理 （DistanceVector）,Bellman-Ford Algorithm 发布路由信
7、息 Each router periodically passes its whole routing table to neighbor routers What：the whole routing table Where：to its neighbor routers When：at regular intervals 计算路径 Accumulate distance vectors,xudu,13,RIP报文格式,Command,Version,IP address,All 0s,All 0s,All 0s,Metric,All 0s,Family,重 复 25 次,（ ）,广播发送：2
8、55.255.255.255 封装在UDP报文中：UDP port = 520,xudu,14,RIP报文类型,Request（Command = 1） 路由器刚接入网络，或某些路由表项超时 请求所有路由表项（IP address = 0.0.0.0） 请求部分路由表项（ IP address = 网络地址） Response（ Command = 2） 询问响应：应答RIP Request报文 非询问响应：定期发送路由表中的所有路由信息,xudu,15,RFC 1058 section 3.6 RFC1058：直连路由的 Metric = 1（也可以大于1） 现有实现：直连路由的 Metri
9、c = 0（如：Cisco路由器）,RFC 1058 section 3： The metric is the sum of the costs associated with the networks that would be traversed in getting to the destination.,xudu,16,RFC1058： 接收时 Metric + 1 现有实现： 发送时 Metric + 1,xudu,17,RIP路由发现过程,A,B,C,N1,N2,N3,N4,1,2,1,2,1,2,路由表：,N3,N1,N2,B1,2,1,A2,1,1,B2,1,1,C1,2,1,
10、N4,A: (N1, 1) (N2, 1),B: (N2, 1) (N3, 1),C: (N3, 1) (N4, 1),B: (N2, 1) (N3, 1),N4,B1,2,2,N1,B2,1,2,A: (N1,1) (N2,1) (N3,2),B: (N2,1) (N3,1) (N1,2) (N4,2),C: (N3,1) (N4,1) (N2,2),B: (N2,1) (N3,1) (N1,2) (N4,2),A:(N1,1)(N2,1)(N3,2)(N4,3),B: (N2,1) (N3,1) (N1,2) (N4,2),C:(N3,1)(N4,1)(N2,2)(N1,2),B: (N2
11、,1) (N3,1) (N1,2) (N4,2),xudu,18,RIP路由更新过程,A,B,C,N1,N2,N3,N4,1,2,1,2,1,2,N3,N1,N2,B1,2,1,A2,1,1,B2,1,1,C1,2,1,N4,N4,B1,2,2,N1,B2,1,2,B: (N2,16) (N3,1) (N1,16) (N4,2),A: (N1,1) (N2,16) (N3,16) (N4,16),0,0,C: (N3,1) (N4,1) (N2,16) (N1,16),xudu,19,RIP路由更新算法,IF（IP address不在路由表中） 根据该报文添加新路由表项； ELSE IF（路由
12、表对应表项的下一跳 = = 通告路由器） 根据该报文修改路由表中的对应表项； ELSE IF（Metric 路由表对应表项的跳数） 根据该报文修改路由表中的对应表项； ELSE 不修改路由表中的对应表项；,xudu,20,RIP中的定时器,Timers,Garbage collection 120 seconds,Expiration 180 seconds,Periodic 30 seconds,为防止所有路由器同时更新引起的网络过载，定时器Periodic 值为2530 秒间的一个随机数。,xudu,21,RIP的缓慢收敛 （Slow Convergence）,0 seconds,15 s
13、econds,n15 seconds,问题 路由环路（routing loops） 无限计数（counting to infinity）,xudu,22,问题：路由环路 & 无限计数,Routing table,Routing table,A,B,You can reach net1 through me with length 2,B can reach net1 ! Great !,Hop count changed !,Limiting the number of hops to 15,-,1,2,3,Hop count changed !,4,-,B,16,16,xudu,23,解决方
14、法,触发更新，Triggered update 水平分割，Split horizons 毒性逆转，Poison reverse 抑制定时器，Hold down timer,没有一种方法是100%有效的！,xudu,24,触发更新,如果网络中没有变化 定时（30s）发送所有路由信息 如果网络中有变化 立即发送更新后的所有路由信息 为避免触发广播风暴，随机延时后再通告,xudu,25,水平分割,A,B,Net2 1,Net3 2,Net1 1,RIP messages,Net1 2,Net2 1,Net3 1,RIP messages,xudu,26,毒性逆转,A,B,Net2 1,Net3 2,
15、RIP messages,Net1 16,Net2 16,Net3 16,Net1 1,RIP messages,Net2 16,Net3 1,Net1 16,Net2 1,Net3 16,Net1 2,xudu,27,抑制定时器,路由器在收到关于某网络不可达信息后的一段固定时间内，忽略任何关于该网络的路由信息,“好消息传得快，坏消息传得慢” 等待足够的时间，确保所有路由器都收到坏消息,xudu,28,RIP v2,报文格式 操作 认证：Family = 0xFFFF 组播发送RIP报文：224.0.0.9,Command,Version,IP address,Subnet Mask,All
16、0s,Next Hop,Metric,Route Tag,Family,xudu,29,10.4 OSPF,Open Shortest Path First，OSPF v2：RFC 2328，开放最短路径优先,IP,LANs,MANs,WANs,ICMP,IGMP,ARP,RARP,Network Layer,Network Access Layer,TCP,UDP,Transport Layer,OSPF,Application Layer,89,协议软件层次,xudu,30,链路状态路由算法原理 （LinkState）,Dijkstra Algorithm 发布路由信息 What: the link state advertisement （L
