路由表：

最佳路由：

“最佳”只能是相對于某一種特定要求下得出的較為合理的選擇而已。

路由算法的分類

• 靜態(tài)路由算法（非自適應路由算法） 管理員手工配置路由信息。簡便，可靠，在負荷穩(wěn)定，拓撲變化不大的網(wǎng)絡中運行效果很好，廣泛用于高度安全性的軍事網(wǎng)絡和較小的商業(yè)網(wǎng)絡。但是路由更新慢，不適用大型網(wǎng)絡。
• 動態(tài)路由算法（自適應路由算法） 路由器間彼此交換信息，按照路由算法優(yōu)化出路由表項。路由更新快，適用大型網(wǎng)絡，及時響應鏈路費用或網(wǎng)絡拓撲變化。但是算法復雜，增加網(wǎng)絡負擔。通常被使用。

動態(tài)路由算法分類

• 全局性 鏈路狀態(tài)路由算法 OSPF? 所有路由器掌握完整的網(wǎng)絡拓撲和鏈路費用信息。
• 分散性 距離向量路由算法 RIP? 路由器只掌握物理相連的鄰居及鏈路費用。

分層次的路由選擇協(xié)議

• 因特網(wǎng)規(guī)模很大
• 很多單位不想讓外界知道自己的路由選擇協(xié)議，但還想連入因特網(wǎng)

自治系統(tǒng)AS：

在單一的技術管理下的一組路由器，而這些路由器使用一種AS內(nèi)部的路由選擇協(xié)議和共同的度量以確定分組在該AS內(nèi)的路由，同時還使用一種AS之間的路由協(xié)議以確定在AS之間的路由。

一個AS內(nèi)的所有網(wǎng)絡都屬于一個行政單位來管轄，一個自治系統(tǒng)的所有路由器在本自治系統(tǒng)內(nèi)都必須連通。

路由選擇協(xié)議

• 內(nèi)部網(wǎng)關協(xié)議IGP? ? ? 一個AS內(nèi)使用的? ? RIP，OSPF
• 外部網(wǎng)關協(xié)議EGP? ? AS之間使用的? ? BGP-4

內(nèi)部網(wǎng)關協(xié)議 --- RIP

RIP是一種分布式的基于距離向量的路由選擇協(xié)議，是因特網(wǎng)的協(xié)議標準，最大優(yōu)點是簡單。

RIP協(xié)議要求網(wǎng)絡中的每一個路由器都維護從它自己到其他每一個目的網(wǎng)絡的唯一最佳距離記錄（即一組距離，如下圖）。

距離：

通常指“跳數(shù)”，即從源端口到目的端口所經(jīng)過的路由器個數(shù)，經(jīng)過一個路由器跳數(shù)+1。特別的，從一個路由器到直接相連的網(wǎng)絡距離為1。RIP允許一條路由最多只能包含15個路由器，因此距離為16表示網(wǎng)絡不可達（RIP協(xié)議只適用于小互聯(lián)網(wǎng)）。

信息交換：

• 僅和相鄰路由器交換信息
• 路由器交換的信息是自己的路由表
• 每30秒交換一次路由信息，然后路由器根據(jù)新信息更新路由表。若超過180s沒收到鄰居路由器的通告，則判定鄰居沒了，并更新自己的路由表

路由器剛開始工作時，只知道直接連接的網(wǎng)絡的距離（距離為1），接著每一個路由器也之和數(shù)目非常有限的相鄰路由器交換并更新路由器。

經(jīng)過若干次更新后，所有路由器最終都會知道到達本自治系統(tǒng)任何一個網(wǎng)絡的最短距離和下一跳路由器的地址，即“收斂”。

距離向量算法

RIP報文，包含路由表的全部信息。相鄰兩個路由器交換路由表信息是通過RIP報文傳遞的。

以下是距離向量算法的過程：

1. 修改相鄰路由器發(fā)來的RIP報文中所有表項：對地址為X的相鄰路由器發(fā)來的RIP報文，修改此報文中的所有項目：把“下一跳”字段中的地址改為X，并把所有的“距離”字段 + 1.

2. 對修改后的RIP報文中的每一個項目，進行以下步驟：

2.1 如果路由表中沒有RIP報文中的網(wǎng)絡，則直接把該項目填入路由表

2.2 如果路由表中有RIP報文中的網(wǎng)絡，則查看下一跳路由器地址：

2.2.1 如果下一跳就是發(fā)來RIP報文的路由器，則用收到的項目替換源路由表中的項目

2.2.2 如果下一跳不是發(fā)來RIP報文的路由器，原來距離比最新距離遠則更新，否則不作處理

3. 若180s還沒有收到相鄰路由器的更新路由表，則把該路由器記為不可達的路由器，則把距離設置為16

4. 返回

RIP協(xié)議的報文

格式：

特點：

當網(wǎng)絡出現(xiàn)故障時，要經(jīng)過比較長的時間（例如數(shù)分鐘）才能將此信息傳送到所有的路由器，“慢收斂”

內(nèi)部網(wǎng)關協(xié)議 --- OSPF

開放最短路徑優(yōu)先OSPF協(xié)議：“開放”標明OSPF協(xié)議不受某一家廠商控制，而是公開發(fā)表的：“最短路徑優(yōu)先”是因為使用了Dijkstra提出的最短路徑算法SPF。

OSPF最主要的特征就是使用分布式的鏈路狀態(tài)協(xié)議。

OSPF的特點：

• 使用洪泛法向自治系統(tǒng)內(nèi)所有路由器發(fā)送信息，即路由器通過輸出端口向所有相鄰的路由器發(fā)送信息，而每一個相鄰路由器又再次將此信息發(fā)往其所有的相鄰路由器。最終整個區(qū)域內(nèi)所有路由器都得到了這個信息的一個副本。
• 發(fā)送的信息就是與本路由器相鄰的所有路由器的鏈路狀態(tài)（本路由器和哪些路由器相鄰，以及該鏈路的度量/代價 --- 費用，距離，時延，帶寬等）。
• 只有當鏈路狀態(tài)發(fā)生變化時，路由器才向所有路由器洪泛發(fā)送此信息。

最后，所有路由器都能建立一個鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫，即全網(wǎng)拓撲圖。

鏈路狀態(tài)路由算法

每個路由器發(fā)現(xiàn)它的鄰居結(jié)點HELLO問候分組，并了解鄰居結(jié)點的網(wǎng)絡地址。

設置到它的每個鄰居的成本度量metric

構(gòu)造DD數(shù)據(jù)庫描述分組，向鄰站給出自己的鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫中的所有鏈路狀態(tài)項目的摘要信息。

如果DD分組中的摘要自己都有，則鄰站不作處理；如果有沒有的或者是更新的，則發(fā)送LSR鏈路狀態(tài)請求分組，請求自己沒有的和比自己更新的信息。

收到鄰站的LSR分組后，發(fā)送LSU鏈路狀態(tài)更新分組進行更新。

更新完畢后，鄰站返回一個LSAck鏈路狀態(tài)確認分組進行確認。

只要一個路由器的鏈路狀態(tài)發(fā)生變化：

泛洪發(fā)送LSU鏈路狀態(tài)更新分組進行更新。

更新完畢后，其他站返回一個LSAck鏈路狀態(tài)確認分組進行確認。

使用Dijkstra根據(jù)自己的鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫構(gòu)造到其他結(jié)點間的最短路徑。

OSPF的區(qū)域

為了使OSPF能夠用于規(guī)模很大的網(wǎng)絡，OSPF將一個自治系統(tǒng)再劃分為若干個更小的范圍，叫做區(qū)域。每一個區(qū)域都有一個32位的區(qū)域標識符（用點分十進制表示）。

區(qū)域也不能太大，在一個區(qū)域內(nèi)的路由器最好不超過200個。

OSPF分組

與RIP分組不同（RIP使用UDP發(fā)送），OSPF分組用IP數(shù)據(jù)報傳送。

OSPF協(xié)議其他特點

• 每個30min，要刷新一次數(shù)據(jù)庫中的鏈路狀態(tài)。
• 由于一個路由器的鏈路狀態(tài)只涉及到與相鄰路由器的連通狀態(tài)，因而與整個互聯(lián)網(wǎng)的規(guī)模并無直接關系。因此當互聯(lián)網(wǎng)規(guī)模很大時，OSPF協(xié)議要比距離向量協(xié)議RIP好很多。
• OSPF不存在壞消息傳的慢的問題（對比RIP），它的收斂速度很快。

外部網(wǎng)關協(xié)議 --- BGP

與其它AS的鄰站BGP發(fā)言人交換信息。

交換的網(wǎng)絡可達性的信息，即要到達某個網(wǎng)絡所要經(jīng)過的一系列AS。

發(fā)生變化時更新有變化的部分。

BGP協(xié)議交換信息的過程

BGP所交換的網(wǎng)絡可達性的信息就是要到達某個網(wǎng)絡索要經(jīng)過的一系列AS。當BGP發(fā)言人互相交換了網(wǎng)絡可達性的信息后，各BGP發(fā)言人就根據(jù)所采用的策略從收到的路由信息中找出到達各AS的較好路由。

BGP協(xié)議報文格式

一個BGP發(fā)言人與其他自治系統(tǒng)中的BGP發(fā)言人要交換路由信息，就要先建立TCP連接，即通過TCP傳送，然后在此連接上交換BGP報文以建立BGP會話，利用BGP會話交換路由信息。

BGP協(xié)議特點

• BGP支持CIDR，因此BGP的路由表也就應當包括目的網(wǎng)絡前綴，下一跳路由器，以及到達該目的網(wǎng)絡所要經(jīng)過的各個自治系統(tǒng)序列。
• 在BGP剛剛運行時，BGP的鄰站時交換整個的BGP路由表。但以后只需要在發(fā)生變化時更新有變化的部分。這樣做對節(jié)省網(wǎng)絡帶寬和減少路由器的處理開銷都有好處。

BGP-4的四種報文

• OPEN（打開）報文：用來與相鄰的另一個BGP發(fā)言人建立關系，并認證發(fā)送方。
• UPDATE（更新）報文：通告新路徑或撤銷源路徑。
• KEEPALIVE（保活）報文：在無UPDATE時，周期性證實鄰站的連通性，也作為OPEN的確認。
• NOTIFICATION（通知）報文：報告先前報文的差錯，也被用于關閉連接。

內(nèi)部網(wǎng)關協(xié)議RIP，OSPF與外部網(wǎng)關協(xié)議BGP對比

RIP是一種分布式的基于距離向量的內(nèi)部網(wǎng)關路由協(xié)議，通過廣播UDP報文來交換路由信息。

OSPF是一個內(nèi)部網(wǎng)關協(xié)議，要交換的信息量較大，應使報文的長度盡量短，所以不適用傳輸層協(xié)議（如UDP或TCP），而是直接采用IP。

BGP是一個外部網(wǎng)關協(xié)議，在不同的自治系統(tǒng)之間交換路由信息，由于網(wǎng)絡環(huán)境復雜，需要保證可靠傳輸，所以采用TCP。

總結(jié)

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