因特网路由选择协议

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1、潍坊学院 计算机与通信工程学院第十讲 网络层（二）1本讲主要内容n因特网路由选择协议nRIPnOSPFnBGPn网络互连设备n中继器n网桥n路由器27.3 因特网路由选择协议n因特网将整个互联网划分为许多较小的自治系 统（Autonomous System，AS）。n一个自治系统是一个互联网，其最重要的特点 是自治系统有权自主地决定在本系统内采用何 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来管辖。但一个自治系统 的所有路由器在本自治系统内必须是连通的。 3这样因特网就把路由选择协议 划分为两大类：（1）内部网关协议IGP（Interior Gateway Protocol）

2、。即在一个自治系统内部使用的路由 选择协议，目前这类路由选择协议使用得最多， 如RIP和OSPF协议。 （2）外部网关协议EGP（External Gateway Protocol）。若源站和目的站处在不同的自治系 统中，当数据报传到一个自治系统的边界时，就 需要使用一种协议将路由选择信息传递到另一个 自治系统中。这样的协议就是外部网关协议EGP。 在外部网关协议中目前使用最多的是BGP-4。47.3.1内部网关协议RIP和OSPF1. RIP协议n路由信息协议 RIP (Routing Information Protocol)是内部网关协议 IGP中最先得到广 泛使用的协议。nRIP 是一

3、种分布式的基于距离向量的路由选择 协议。nRIP 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。 5“距离”的定义 n从一路由器到直接连接的网络的距离定义为 1。n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。nRIP 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。 网络网络网络网络网络6“距离”的定义 nRIP 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”。nRIP 允许一条路径最多只能包含 15 个路由器。n“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

4、联网。nRIP 不能在两个网络之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。 7RIP 协议的三个要点 n仅和相邻路由器交换信息。（与谁交换信息？ ） n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。（交换的什么信息？） n按固定的时间间隔交换路由信息，例如，每隔 30 秒。 （多长时间交换一次信息？）8RIP的工作过程路由表的建立 n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）。n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。n经过若干次更新后，

5、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。nRIP 协议的收敛(convergence)过程较快，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 。 n交换信息的载体是什么？9距离向量算法FDCBX网 3网 2网 4网 6网 5网 1E1 1 5 1 1 1 3 1 目的网络从本路由器到目 的网络的距离下一跳RIP报文路由表信息RIP报文及路由表中内容10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。 (

6、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。1.目的网络不在路由表 2.目的网络在路由表中 AND 下一跳字段给出的路由器地址相同 3.目的网络在路由表中 AND 下一跳字段给出的路由器地址不同 AND 项目中的距离小于路

7、由表中的距离 4.目的网络在路由表中 AND 下一跳字段给出的路由器地址不同 AND 项目中的距离大于等于路由表中的距离111 1 2 1 3 1 FEDCBA5 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”121 1 2 1 3 1 FEDCBA5 1 6 1 2 1 5 1 3 1 4 1 4 1 6 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 11

8、1 2 1 3 1 4 1 6 1 1 2 A 2 2 A 3 1 4 1 6 2 C更新后 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。”131 1 2 1 3 1 FEDCBA5 1 6 1 2 1 5 1 3 1 4 1 4 1 6 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 11 1 2 1 3 1 4 1 6 1 1 2 A 2 2 A 3 1 4 1 6 2 C更新后 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。”141 1

9、2 1 3 1 FEDCBA5 1 6 1 2 1 5 1 3 1 4 1 4 1 6 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 11 1 2 1 3 1 4 1 6 1 1 2 A 2 2 A 3 1 4 1 6 2 C更新后 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。151 1 2 1 3 1 FEDCBA5 1 6 1 2 1 5 1 3 1 4 1 4 1 6 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

10、11 1 2 1 3 1 4 1 6 1 1 2 A 2 2 A 3 1 4 1 6 2 C更新后 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。161 1 2 1 3 1 FEDCBA5 1 6 1 2 1 5 1 3 1 4 1 4 1 6 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 11 1 2 1 3 1 4 1 6 1 1 2 A 2 2 A 3 1 4 1 6 2 C更新后 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

11、C。”17最终所有的路由器的路由表都更新了FEDCBA1 1 2 1 3 1 4 2 B 5 2 E 6 3 B1 1 2 2 A 3 2 A 4 3 A 5 1 6 2 F1 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 41 2 A 2 1 3 2 A 4 3 A 5 1 6 2 F1 2 A 2 2 A 3 1 4 1 5 3 C 6 2 C182. OSPF协议nOSPF协议(Open Shortest Path First)是分 布式的链路状态协议。 n“开放”表明 OSP

12、F 协议不是受某一家厂商 控制，而是公开发表的。n“最短路径优先”是因为使用了 Dijkstra 提出的最短路径算法SPF。nOSPF 只是一个协议的名字，它并不表示其他 的路由选择协议不是“最短路径优先”。19三个要点 n向本自治系统中所有路由器发送信息，这里 使用的方法是洪泛法。（与谁交换信息？）n发送的信息就是与本路由器相邻的所有路由 器的链路状态，但这只是路由器所知道的部 分信息。（交换什么信息？）n“链路状态”就是说明本路由器都和哪些路由器相邻 ，以及该链路的“度量”(metric)。 n只有当链路状态发生变化时，路由器才用洪 泛法向所有路由器发送此信息。（什么时间 交换信息？） 2

13、0链路状态数据库 (link-state database) n由于各路由器之间频繁地交换链路状态信息， 因此所有的路由器最终都能建立一个链路状态 数据库。n这个数据库实际上就是全网的拓扑结构图，它 在全网范围内是一致的（这称为链路状态数据 库的同步）。nOSPF 的链路状态数据库能较快地进行更新，使 各个路由器能及时更新其路由表。OSPF 的更新 过程收敛得快是其重要优点。 21OSPF 的区域(area) n为了使 OSPF 能够用于规模很大的网络，OSPF 将一个自治系统再划分为若干个更小的范围， 叫作区域。n每一个区域都有一个 32 bit 的区域标识符（ 用点分十进制表示）。n区域也

14、不能太大，在一个区域内的路由器最好 不超过 200 个。 nOSPF 使用层次结构的区域划分。在上层的区 域叫作主干区域(backbone area)。主干区域 的标识符规定为0.0.0.0。主干区域的作用是 用来连通其他在下层的区域。 22自治系统 ASOSPF 划分为两种不同的区域 区域 0.0.0.1区域 0.0.0.3主干区域 0.0.0.0至其他自治系统R9R7R6R5R4R3R2R1网 8网 6网 3网 2网 1网 7区域 0.0.0.2网 4网 5R8主干路由器区域边界路由器23划分区域 n划分区域的好处就是将利用洪泛法交换链路状 态信息的范围局限于每一个区域而不是整个的 自治系统，这就减少了整个网络上的通信量。n在一个区域内部的路由器只知道本区域的完整 网络拓扑，而不知道其他区域的网络拓扑的情 况。nOSPF 使用层次结构的区域划分。在上层的区域 叫作主干区域(backbone area)。主干区域的标 识符规定为0.0.0.0。主干区域的作用是用来连 通其他在下层的区域。 247.3.2 外部网关协议BGPn1989年公布了新的外部网关协议边界网关 协议BGP。BGP是不同自治系统的路由器之间交 换路由信息的协议