因特网路由选择协议课件

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1、第2章 互联网基础协议体系,2.1 ARP协议和RARP协议 2.2 ICMP协议 2.3 多播和IGMP协议 2.4 因特网路由选择协议,计算机网络中解释了IP如何利用路由表来转发数据报。本章要探讨网络互连技术中的一个重要课题：用于创建和更新路由表的路由信息的传播问题。重点要讨论路由表最初如何构建，并解释路由软件如何按需要不断更新路由表。,引言,知识点,路由选择问题 互联网实际结构 路由分层与分域的概念 最短路径路由协议RIP，链路状态OSPF协议 域间路由BGP协议 路由协议的问题和发展,要求,理解互联网路由器、路由选择概念 理解互联网实际层次结构 掌握基于最短路径的路由协议RIP工作原理

2、 理解OSPF域与OSPF协议基本工作原理 理解BGP协议基本工作原理 了解各路由协议的问题和发展,静态与动态路由,IP路由分为两大类别,静态路由：路由不会改变.路由 表在系统启动时载入值，除非检 测到错误，否则路由不会改变。,静态路由的优点： 简单直接，容易指定，不要求额外的路有软件。 缺点：缺乏灵活性，不能适应网络失效或网络拓扑的改变。,静态路由适用的地方：多数主机。主机的路由表含有两项：一个是与主机连接的网络，一个是把所有网络通信量都引导到一个特定路由器的默认项。,动态路由：指可以随时间改变路由表 信息的系统。动态路由的开始与静态 路由完全一样，在系统启动时将一组 原始路由载入到路由表中

3、。,动态路由的优点： 灵活，能适应网络失效或网络拓扑的 改变。 缺点：要求额外的路有软件。,动态路由适用的地方：多数路由器。,N2,N1,N3,由ISP1拥有,由ISP2拥有,1.如果采用静态路由？,2.如果采用动态路由？,全球Internet路由,Internet使用两级路由层次将Internet上的路由器和网络划分成 组。每个组内的所有路由器相互交换路由信息，然后每个组中至少 有一台路由器（可能更多）汇总这些信息，在把这些信息传递给其 他组,自治系统：一个网络和路由器的连通集合，它们都在一个管理权威 的控制下。,因此，全球Internet中的路由器被分成组，每个组被称为自治系统。 一个自治

4、系统内部的路由器彼此交换路由信息，这些信息在汇总后 才会传递给其他组。,为什么全球Internet路由不采用：一台路由器与另一台路由器交换路由信息这种机制？,自治系统(autonomous system),因特网将整个互联网划分为许多较小的自治系统 AS。 一个自治系统是一个互联网，其最重要的特点就是自治系统有权自主地决定在本系统内应采用何种路由选择协议。 一个自治系统内的所有网络都属于一个行政单位(例如，一个公司，一所大学，政府的一个部门，等等)来管辖。 一个自治系统的所有路由器在本自治系统内都必须是连通的。,Internet路由体系结构：两层路由结构,自治系统1,自治系统2,R1,R2,R

5、3,R4,R5,R5,使用EGP,使用IGP1,使用IGP2,Internet路由协议,1.内部网关协议（Interior Gateway Protocol，IGP）：适用于自治系统内部的路由器交换路由信息。容易安装和操作，但可能会限制自治系统的规模或路由复杂性。,2.外部网关协议（Exterior Gateway Protocol，EGP）：适用于一个自治系统的路由器与另一个自治系统中的路由器交换路由信息。安装和操作要比IGP复杂一些，具有更好的灵活性和较低的开销。为了减少通信量，EGP需要在将自己所在的自治系统的路由信息向另一个自治系统传递之前进行汇总。,R1,内部网关协议 IGP （例如

6、，RIP）,IGP,IGP,IGP,IGP,IGP,IGP,IGP,IGP,IGP,IGP,IGP,IGP,EGP,EGP,EGP,内部网关协议 IGP （例如，OSPF）,外部网关协议 EGP （例如，BGP-4）,IGP,R3,R2,自治系统和内部网关协议、外部网关协议,因特网的路由选择协议,内部网关协议 IGP：具体的协议有多种，如 RIP 和 OSPF 等。 外部网关协议 EGP：目前使用的协议就是 BGP。,内部网关协议 RIP (Routing Information Protocol),1. 工作原理 路由信息协议 RIP 是内部网关协议 IGP中最先得到广泛使用的协议。 RIP

7、 是一种分布式的基于距离向量的路由选择协议。 RIP 协议要求网络中的每一个路由器都要维护从它自己到其他每一个目的网络的距离记录。,“距离”的定义,从一路由器到直接连接的网络的距离定义为 1。 从一个路由器到非直接连接的网络的距离定义为所经过的路由器数加 1。 RIP 协议中的“距离”也称为“跳数”(hop count)，因为每经过一个路由器，跳数就加 1。,“距离”的定义,RIP 认为一个好的路由就是它通过的路由器的数目少，即“距离短”。 RIP 允许一条路径最多只能包含 15 个路由器。 “距离”的最大值为16 时即相当于不可达。可见 RIP 只适用于小型互联网。 RIP 不能在两个网络之

8、间同时使用多条路由。RIP 选择一个具有最少路由器的路由（即最短路由），哪怕还存在另一条高速(低时延)但路由器较多的路由。,RIP 协议的三个要点,仅和相邻路由器交换信息。 交换的信息是当前本路由器所知道的全部信息，即自己的路由表。 按固定的时间间隔交换路由信息，例如，每隔 30 秒。,路由表的建立,路由器在刚刚开始工作时，只知道到直接连接的网络的距离（此距离定义为1）。 以后，每一个路由器也只和数目非常有限的相邻路由器交换并更新路由信息。 经过若干次更新后，所有的路由器最终都会知道到达本自治系统中任何一个网络的最短距离和下一跳路由器的地址。 RIP 协议的收敛(convergence)过程较

9、快，即在自治系统中所有的结点都得到正确的路由选择信息的过程。,2. 距离向量算法,收到相邻路由器（其地址为 X）的一个 RIP 报文： (1) 先修改此 RIP 报文中的所有项目：将“下一跳”字段中的地址都改为 X，并将所有的“距离”字段的值加 1。 (2) 对修改后的 RIP 报文中的每一个项目，重复以下步骤： 若项目中的目的网络不在路由表中，则将该项目加到路由表中。 否则 若下一跳字段给出的路由器地址是同样的，则将收到的项目替换原路由表中的项目。 否则 若收到项目中的距离小于路由表中的距离，则进行更新， 否则，什么也不做。 (3) 若 3 分钟还没有收到相邻路由器的更新路由表，则将此相邻路

10、由器记为不可达的路由器，即将距离置为16（距离为16表示不可达）。 (4) 返回。,路由器之间交换信息,RIP协议让互联网中的所有路由器都和自己的相邻路由器不断交换路由信息，并不断更新其路由表，使得从每一个路由器到每一个目的网络的路由都是最短的（即跳数最少）。 虽然所有的路由器最终都拥有了整个自治系统的全局路由信息，但由于每一个路由器的位置不同，它们的路由表当然也应当是不同的。,1 1 2 1 3 1 ,F,E,D,C,B,A,5 1 6 1 ,2 1 5 1 ,3 1 4 1 ,4 1 6 1 ,1 1 5 1 ,一开始，各路由表只有到相邻路由器的信息,网 3,网 2,网 4,网 6,网 5

11、,网 1,“4”表示“从本路由器到网 4”,“1”表示“距离是 1”,“”表示“直接交付”,F,E,D,C,B,A,5 1 6 1 ,2 1 5 1 ,3 1 4 1 ,1 1 5 1 ,网 3,网 2,网 4,网 6,网 5,网 1,A 说：“我到网 1 的距离是 1。” 因此 B 现在也可以到网 1， 距离是 2，经过 A。”,路由器 B 收到相邻路由器 A 和 C 的路由表,1 2 A 2 2 A 3 1 4 1 6 2 C,F,E,D,C,B,A,2 1 5 1 ,3 1 4 1 ,1 1 5 1 ,网 3,网 2,网 4,网 6,网 5,网 1,1 2 A 2 2 A 3 1 4 1

12、 6 2 C,A 说：“我到网 2 的距离是 1。” 因此 B 现在也可以到网 2， 距离是 2，经过 A。”,路由器 B 收到相邻路由器 A 和 C 的路由表,E,D,C,B,A,5 1 6 1 ,2 1 5 1 ,3 1 4 1 ,1 1 5 1 ,路由器 B 收到相邻路由器 A 和 C 的路由表,网 3,网 2,网 4,网 6,网 5,网 1,1 2 A 2 2 A 3 1 4 1 6 2 C,A 说：“我到网 3 的距离是 1。” 但 B 没有必要绕道经过路由器 A 再到达网 3，因此这一项目不变。,E,D,C,B,A,5 1 6 1 ,2 1 5 1 ,3 1 4 1 ,1 1 5

13、1 ,路由器 B 收到相邻路由器 A 和 C 的路由表,网 3,网 2,网 4,网 6,网 5,网 1,1 2 A 2 2 A 3 1 4 1 6 2 C,C 说：“我到网 4 的距离是 1。” 但 B 没有必要绕道经过路由器 C 再到达网 4，因此这一项目不变。,E,D,C,B,A,2 1 5 1 ,3 1 4 1 ,1 1 5 1 ,路由器 B 收到相邻路由器 A 和 C 的路由表,网 3,网 2,网 4,网 6,网 5,网 1,1 2 A 2 2 A 3 1 4 1 6 2 C,C 说：“我到网 6 的距离是 1。” 因此 B 现在也可以到网 6， 距离是 2，经过 C。”,5 1 6

14、1 ,最终所有的路由器的路由表都更新了,F,E,D,C,B,A,1 1 2 1 3 1 4 2 B 5 2 E 6 3 B,1 1 2 2 A 3 2 A 4 3 A 5 1 6 2 F,1 2 E 2 2 D 3 3 C 4 2 C 5 1 6 1 ,1 3 B 2 3 B 3 2 B 4 1 5 2 F 6 1 ,网 2,网 6,网 5,网 1,网 3,网 4,1 2 A 2 1 3 2 A 4 3 A 5 1 6 2 F,1 2 A 2 2 A 3 1 4 1 5 3 C 6 2 C,RIP 协议的位置,RIP 协议使用运输层的用户数据报 UDP进行传送（使用 UDP 的端口 520）。

15、 因此 RIP 协议的位置应当在应用层。但转发 IP 数据报的过程是在网络层完成的。,4 字节,RIP 报文,RIP2 协议的报文格式,路由信息 （20 字节/路由） 可重复出现 最多 25 个,IP 数据报,路由标记,网络地址,地址族标识符,距离 (1-16),IP 首部,UDP 首部,首部,路由部分,必为 0,4 字节,子网掩码,下一跳路由器地址,UDP 用户数据报,必为 0,版本,必为 0,版本,命令,RIP 协议的优缺点,RIP 存在的一个问题是当网络出现故障时，要经过比较长的时间才能将此信息传送到所有的路由器。 RIP 协议最大的优点就是实现简单，开销较小。 RIP 限制了网络的规模，它能使用的最大距离为 15（16 表示不可达）。 路由器之间交换的路由信息是路由器中的完整路由表，因而随着网络规模的扩大，开销也就增加。,R2,R1,正 常 情 况,1 1 ,1 2 R1,R1 说：“我到网 1 的距离是 1，是直接交付。”,“1”表示“距离是 1”,“”表示“直接交付”,“1”表示“从本路由器到网 1”,R2,R1,正 常 情 况,1 1 ,1 2 R1,R2 说：“我到网 1 的距离是 2，是经过 R1。”,“1”表示“从本路由器到网 1”,“2”表示“距离是 2”,“R1”表示 经过 R1,R2,R1,R2,R1,网 1出了故障,