4.6互联网的路由选择协议

4.6 互联网的路由选择协议

4.6.1 路由选择协议概述

静态路由选择

  • 人工配置
  • 方式简单，开销小，但是不能及时适应网络状态（流量、拓扑）的变化
  • 一般只在小规模网络中采用

动态路由选择

  • 路由器通过路由选择协议自动获取路由信息
  • 复杂、开销大，能够比较好的适应网络状态的变化
  • 适用于大规模网络

因特网采用的路由协议的主要特点

自适应

动态路由选择，能较好地适应网络状态的变化

分布式

路由器之间交换路由信息

分层次

将整个因特网划分为许多较小的自治系统AS（Autonomous System）

因特网采用分层次的路由选择协议

路由选择分为域内选择和域间选择

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常见路由选择协议

内部网关协议IGP

  • 路由信息协议RIP
  • 内部网关路由协议IGRP
  • 增强型内部网关路由协议EIGRP
  • 开放式最短路径优先OSPF
  • 中间系统到中间系统 IS-IS

外部网关协议EGP

  • 边界网关协议

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路由器基本结构

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4.6.2 路由信息协议RIP的基本工作原理

  • 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之一
  • RIP要求自治系统AS内的每一个路由器都要维护从它自己到AS内其他每一个网络的距离记录。这是一组记录，称为距离向量D-V（Distances- Vector）
  • RIP使用跳数作为度量来衡量到达目的网络的距离
    • 路由器到直连网络的距离定义为1
    • 路由器到非直连网络的距离定义为所经过的路由器数加1
    • 允许一条路径最多十五个路由器，距离等于16不可达，因此RIP只适用于小型互联网

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  • RIP认为好的路由就是距离短

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此处选择经过R4，尽管它的带宽很小

  • 到达同一目的网络有多条距离相等的路由时，可以进行等价负载均衡，将通信量均衡分布在多条等价路由上

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RIP的三个要点

  • 和谁交换信息：仅和相邻路由器交换信息
  • 交换什么信息：自己的路由表
  • 何时交换信息：周期性交换（例如每30秒）

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RIP路由条目更新规则

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C将封装有路由信息的RIP更新报文发送给D

路由器D收到后，进行改造

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改造后更新D的路由表

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坏消息传播得慢

又称为路由环路或距离无穷计数问题，这是距离向量算法的一个固有问题

采取措施：

  • 限制最大路径距离为15（16不可达）
  • 当路由表发生变化时立即发送更新报文（触发更新），而不仅仅是周期性发送
  • 让路由器记录收到某特定路由信息的接口，而不让同一路由信息再通过此接口向反向传送（水平分割）

4.6.3 开放最短路径优先OSPF的基本工作原理

  • OSPF基于链路状态
  • OSPF采用最短路径算法SPF，保证了不会产生环路
  • OSPF不限制网络规模，更新效率高，收敛速度快
  • 链路状态是指本路由器都和哪些路由器相邻，以及相应的链路的“代价”
    • 代价是表示费用、距离、时延、带宽等等

问候分组

  • OSPF相邻路由器之间通过交互问候（Hello）分组，建立和维护邻居关系
    • Hello分组封装在IP数据报中，发送组播地址224.0.0.5
    • 发送周期为10秒
    • 40秒未收到来自邻居路由器的Hello分组，则认为该邻居路由器不可达

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每个 路由器都会有一张邻居表

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链路状态通告LSA

  • 直连网络的链路状态信息
  • 邻居路由器的链路状态信息

LSU

  • LSA被封装在链路状态更新分组LSU中，采用洪泛法发送

LSDB

  • 使用OSPF的每个路由器都有一个链路状态数据库LSDB，用于存储LSA

  • 通过各路由器洪泛发送封装有自己LSA的LSU分组，各路由器的LSDB最终将达成一致

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最短路径优先SPF

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OSPF的五种分组类型

  • 类型1，问候（Hello）分组
  • 类型2，数据库描述（Database Description）分组

​ 向邻居路由器给出自己的链路状态数据库中的所有链路状态项目的摘要信息

  • 类型3，链路状态请求（Link State Request）分组

    向邻居路由器请求发送某些链路状态项目的详细信息

  • 类型4，链路状态更新（Link State Update）分组

    路由器使用这种分组将其链路状态进行洪泛发送，对全网链路状态进行更新

  • 类型5，链路状态确认（Link State Acknowledgment）分组

    对链路状态更新分组的确认分组

OSPF的基本工作过程

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多点接入网络建立邻居关系

  • 选举指定路由器DR和备用的制定路由器BDR
  • 所有的非DR/BDR只与DR/BDR建立邻居关系
  • 非DR/BDR之间通过DR/BDR交换信息

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区域

为了使OSPF能够用于规模很大的网络，OSPF将自治系统再划分为若干个更小的范围，叫做区域（Area）

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  • 区域内路由器IR（internal router）:R1 R2 R5 R8 R9
  • 主干路由器BBR（backbone router）:R3 R4 R5 R6 R7
  • 区域边界路由器ABR（area border router）：R3 R4 R7
  • 自治系统边界路由器ASBR（AS border router）：R6

4.6.4 边界网关协议BGP的基本工作原理

计算机网络
4.6互联网的路由选择协议
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Author
WYX
Posted on
April 17, 2023
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