必背课程——路由协议

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1、路由即是指导 IP 数据包发送的路径信息路由器要想很好的完成路由的功能，则要做如下相关的工作： 1、检查数据包的目的地：该功能主要用于确定路由器是否了解目 的地信息。 2、确定信息源：路由器从哪里获得给定目的地的路径？由管理员 静态指定的，还是动态地从其他路由器那里得到的？ 3、发现可能的路由：到目的地的可能路由有哪些？ 4、选择最佳路由：到目的地的最佳路径是哪条？路由器是否应在 多条路径之间均衡负载？ 5、验证和维护路由信息：到目的地的路径是否有效？是否是最新 的？路由器除了生成路由表外还会定期的验证和维护路由信息， 确保路由表中的条目有效根据来源不同，路由表中的路由通常可分为以下三类： 1

2、、链路层协议发现的路由（也称为接口路由或直连路由） 2、由网络管理员手工配置的静态路由 3、动态路由协议发现的路由 链路层发现的路由不需要维护，减少了维护的工作。而不足之处 是链路层只能发现接口所在的直连网段的路由，无法发现跨网段 的路由。跨网段的路由需要用其他的方法获得静态路由与动态路由做一下对比。 1、静态路由必须由管理员手工指定。当网络拓扑发生变化时，需 要管理员手工更新配置。同时静态路由只适合简单小型的网络， 当网络结构复杂、路由条目繁多的时候，静态路由将难以胜任。 2、动态路由通过网络中运行的路由协议收集网络信息。当网络拓 扑发生变化时，路由器会自动更新路由信息，不必管理员手工去 更

3、新作用的范围，路由选择协议可分为： 1、IGP（Interior Gateway Protocol）内部网关协议：用于自治系 统（AS）内部交换路由信息的路由协议称为内部网关协议。其中 本课程介绍的 RIP 和 OSPF 都是属于 IGP。本课程没有介绍到的 ISIS、IGRP、EIGRP 协议同样属于 IGP 协议。 2、EGP（Exterior Gateway Protocol）外部网关协议：用于自治 系统（AS）之间交换路由选择信息的路由协议称为外部网关协议 。边界网关协议（BGP）就属于 EGP 协议。根据使用的算法，路由协议可分为： 距离矢量协议（Distance-Vector）：包

4、括 RIP 和 BGP。其中， BGP 也被称为路径矢量协议（Path-Vector） 。 链路状态协议（Link-State）：包括 OSPF 和 IS-IS。 以上两种算法的主要区别在于发现路由和计算路由的方法。 距离矢量协议关注到目的地的跳数（转发次数） ，链路状态协议 关注网络的拓扑结构，以及链路带宽资源等信息路由选择协议根据业务应用可分为：单播路由协议和组播路由协 议。 单播是一种数据包传输方式。数据包的目的地址是唯一的一台主 机或设备。 组播是另一种数据包传输方式。数据包的目的地址为组播地址， 即一组主机或设备可以同时接受到数据包不同的路由来源，可能提供到达相同目的地的路由，这些路

5、由的 下一跳可能相同，也可能不同，路由器如何确定应该使用哪一条 路由呢？路由优先级用于解决此问题路由的度量（metric）标识出了到达这条路由所指的目的地址的代 价，通常路由的度量值会受到线路延迟、带宽、线路占有率、线 路可信度、跳数、最大传输单元等因素的影响，不同的动态路由 协议会选择其中的一种或几种因素来计算度量值（如 RIP 用跳数来 计算度量值） 。该度量值只在同一种路由协议内有比较意义，不 同的路由协议之间的路由度量值没有可比性，也不存在换算关系 ，静态路由的度量值为 0到同一个目的地有几条相同度量的路由，当路由的优先级都相同 时，这些路由都会被加入到路由表中， IP 包会在这几个链

6、路上负 载分担(逐流分担除外)，这样，在路由协议层面上，就保证了 IP 流 量的负载分担目前，支持负载分担的路由协议主要有 RIP、OSPF、BGP 和 IS-IS ，静态路由也支持负载分担数据报文的转发基于目的 IP 地址进行转发，当数据报文到达路由 器时，路由器首先提取出报文的目的 IP 地址，查找路由表，将报 文的目的 IP 地址与路由表中的掩码字段做“与”操作， “与”操 作后的结果跟路由表该表项的目的 IP 地址比较，相同则匹配上， 否则就没有匹配上。 当所有的路由表项都匹配完后，路由器会选 择一个掩码最长的匹配项路由环路产生的原因： 1、路由收敛过程中产生的临时环路 2、路由算法的

7、缺陷 3、在不同的路由域相互引入路由时丢失了可以防止环路的信息 4、配置错误缺省路由也称为默认路由，是另外一种特殊的路由。通常情况下 ，管理员可以通过手工方式配置缺省路由；但有些时候，也可以 使动态路由协议生成缺省路由，如 OSPF 和 IS-IS。 当路由器收到一个在路由表中匹配不到明确路由的数据包时，会 将数据包转发给缺省路由指向的下一跳。 使用命令 display ip routing-table 查看当前是否设置了缺省路由。 如果报文的目的地址不能与路由表中的条目严格匹配，那么该报 文将选取缺省路由。如果没有缺省路由且报文的目的地不在路由 表中，那么该报文将被丢弃，并向源端返回一个 I

8、CMP 报文，报告 该目的地址或网络不可达缺省路由也支持路由的负载分担与路由备份，当配置多条优先级 相同的缺省路由时，这些路由实现负载分担。当路由优先级不同 时，这些路由实现路由备份，优先使用优先级最高的路由，其他 为备份路由距离矢量路由协议的优点：配置简单，占用较少的内存和 CPU 处理时间。缺点：扩展性较 差，比如 RIP 最大跳数不能超过 16 跳什么是好的动态路由协议？ 一个好的动态路由协议要求具备以下 几点： （1）正确性，路由协议能够正确找到最优的路由，并且是无路由 自环。 （2）快收敛，当网络的拓扑结构发生变化时，路由协议能够迅速 更新路由，以适应新的网络拓扑。 （3）低开销，要

9、求协议自身的开销（内存、CPU、网络带宽）要 最小。 （4）安全性，协议自身不易受攻击，有安全机制。 （5）普适性，能适应各种网络拓扑结构和各种规模的网络，扩展 性好。 距离矢量路由协议基于贝尔曼福特算法（Bellman-ford） ，使用 D-V 算法的路由器通常以一定的时间间隔向相邻的路由器发送他们 完整的路由表。接收到路由表的邻居路由器，会将收到的路由表 和自己的路由表进行比较。如果收到的路由条目不存在于自己的 路由表中，会被直接加入到自己的路由表。如果收到的路由条目 已存在于自己的路由表时，则比较它们的开销（Metric） ，开销小 的路由会替换开销大的。相邻路由器然后继续向外广播它自

10、己的 路由表（包括更新后的路由） 。 距离矢量路由协议以矢量（Distance，Direction）方式通告路由 信息，其中 Distance 使用 Metric 表示，方向使用下一跳来表示。 距离矢量路由协议的优点：配置简单，占用较少的内存和 CPU 处 理时间。 缺点：扩展性较差，比如 RIP 最大跳数不能超过 16 跳 第 2 条更新原则是“改变” 第 1 条更新原则是“增加 第 3 条更新原则也是“改变”第 4 条更新原则是“删除路由抑制可以在一定程度上避免路由环路产生，同时也可以抑制 因复位接口等原因，引起的网络动荡。这种方法在网络故障或接 口复位时，抑制相应的路由，同时启动抑制时间

11、，控制路由器在 抑制时间内不要轻易更新自己的路由表。从而，避免环路产生、 抑制网络动荡触发更新机制是在路由信息产生某些改变时，立即发送给相邻路 由器一种称为触发更新的信息。抑制时间和触发更新相结合。抑制时 间有一个规则就是，当到某一目的网络的路径出现故障，在一定 时间内，路由器不轻易接收到这一目的网络的路径信息。因此， 将抑制时间和触发更新相结合就可以确保了触发信息有足够的时 间在网络中传播。 RIP 是 Routing Information Protocol （路由信息协议）的简称。它 是一种相对简单的动态路由协议，但在实际使用中有着广泛的应 用。RIP 是一种基于 D-V 算法的路由协议

12、，它通过 UDP 交换路由信 息，每隔 30 秒向外发送一次更新报文。如果路由器经过 180 秒没有 收到来自对端的路由更新报文，则将所有来自此路由器的路由信 息标志为不可达，若在其后 120 秒内仍未收到更新报文，就将该 条路由从路由表中删除。 RIP 使用跳数（Hop Count）来衡量到达目的网络的距离，称为路 由权（Routing Metric） 。在 RIP 中，路由器到与它直接相连网络 的跳数为 0，每经过一个路由器跳数加 1。为限制收敛时间，RIP 规 定 metric 取值 015 之间的整数，大于或等于 16 的跳数被定义为无 穷大，即目的网络或主机不可达。 RIP 协议处于

13、 UDP 协议的上层，RIP 所接收的路由信息都封装在 UDP 的数据报中，RIP 在 520 号端口上接收来自远程路由器的路由 修改信息，并对本地的路由表做相应的修改，同时通知其它路由 器。通过这种方式，达到全局路由的同步RIP 包括 RIPv1 和 RIPv2 两个版本，RIPv1 不支持变长子网掩码 (VLSM)，RIPv2 支持变长子网掩码(VLSM)，支持路由聚合与CIDR，同时 RIPv2 支持明文验证和 MD5 密文验证。 RIPv1 使用广播发送报文，RIPv2 有两种发送方式：广播方式和组 播方式，缺省将采用组播发送报文，RIPv2 的组播地址为 224.0.0.9。组播发送报文的好处是在同一网络中那些没有运行 RIP 的网段可以避免接收 RIP 的广播报文；另外，组播发送报文还 可以使运行 RIPv1 的网段避免错误地接收和处理 RIPv2 中带有子网 掩码的路由