路由m000 0074 动态路由协议(中文版v1.0)备份

7.1动态路由协议概述

7.1 .1动态路由协议在协议栈中的位置

所有的动态路由协议在TCP/IP协议栈中都属于应用层的协议。但是不同的路由协议使用的底层协议不同。

OSPF将协议报文直接封装在IP报文中协议号89 由于IP协议本身是不可靠传输协议所以OSPF传输的可靠性需要协议本身来保证。

BGP使用TCP作为传输协议提高了协议的可靠性 TCP的端口号是179。RIP使用UDP作为传输协议端口号520。

7.1 .2路由协议的基本原理

7.1 .3 自治系统AS

一个AS是一组共享相似的路由策略并在单一管理域中运行的路由器的集合。一个AS可以是一些运行单个I G P 内部网关协议协议的路由器集合也可以是一些运行不同路由选择协议但都属于同一个组织机构的路由器集合。不管是哪种情况外部世界都将整个AS看作是一个实体。

每个自治系统都有一个唯一的自治系统编号这个编号是由因特网授权的管理机构IANA分配的。它的基本思想就是希望通过不同的编号来区分不同的自治系统。这样当网络管理员不希望自己的通信数据通过某个自治系统时这种编号方式就十分有用了。例如该网络管理员的网络完全可以访问某个自治系统但由于它可能是由竞争对手在管理或是缺乏足够的安全机制 因此可能要回避它。通过采用路由协议和自治系统编号路由器就可以确定彼此间的路径和路由信息的交换方法。

自治系统的编号范围是1到65535其中1到65411是注册的因特网编号65412到65535是专用网络编号。

7.1 .4路由协议的分类

按照工作区域路由协议可以分为IGP和EGP

 IGP Interior gateway protocols 内部网关协议

在同一个自治系统内交换路由信息 RIP和IS-IS 都属于IGP。 IGP的主要目的是发现和计算自治域内的路由信息。

 EGP Exterior gateway protocols外部网关协议

用于连接不同的自治系统在不同的自治系统之间交换路由信息主要使用路由策略和路由过滤等控制路由信息在自治域间的传播应用的一个实例是BGP。

按照路由的寻径算法和交换路由信息的方式路由协议可以分为距离矢量协议Distant-Vector和链路状态协议。距离矢量协议包括RIP和BGP链路状态协议包括OSPF、 IS-IS。

距离矢量路由协议基于贝尔曼福特算法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将收到的路由表和自己的路由表进行比较新的路由或到已知网络但开销Metric更小的路由都被加入到路由表中。相邻路由器然后再继续向外广播它自己的路由表包括更新后的路由。距离矢量路由器关心的是到目的网段的距离Metric和矢量方向从哪个接口转发数据。在发送数据前路由协议计算到目的网段的Metric在收到邻居路由器通告的路由时将学到的网段信息和收到此网段信息的接口关联起来 以后有数据要转发到这个网段就使用这个关联的接口。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。

链路状态路由协议基于Dij kstra算法有时被称为最短路径优先算法。 L-S算法提供比RIP等D-V算法更大的扩展性和快速收敛性但是它的算法耗费更多的路由器内存和处理能力。 D-V算法关心网络中链路或接口的状态u p或d ow n、IP地址、掩码每个路由器将自己已知的链路状态向该区域的其他路由器通告这些通告称为链路状态通告LSA Link State Advitisement。通过这种方式区域内的每台路由器都建立了一个本区域的完整的链路状态数据库。然后路由器根据收集到的链路状态信息来创建它自己的网络拓朴图形成一个到各个目的网段的带权有向图。

链路状态算法使用增量更新的机制只有当链路的状态发生了变化时才发送路由更新信息这种方式节省了相邻路由器之间的链路带宽。部分更新只包含改变了的链路状态信息而不是整个的路由表。

7.1 .5路由协议之间的互操作

为了在同一个互联网中支持多种路由协议必须在这些不同的路由协议之间共享路由信息。例如从RIP学到的路由信息可能需要引入到OSPF协议中去。这种在不同路由协议中间交换路由信息的过程被称为路由引入。路由引入可以是单向的例如将RIP引入OSPF也可以是双向的RIP和OSPF互相引入。执行路由引入的路由器一般位于不同自治系统或者不同路由域的边界。

由于各路由协议的算法不同不同的协议可能会发现不同的路由 因此各路由协议之间存在如何共享各自发现结果的问题。前面我们讲过不同路由协议之间的花销不存在可比性也不存在换算关系所以在引入路由时必须重新设置引入路由的Metric值或者使用系统默认的数值。 VRP支持将一种路由协议发现的路由引入import-route到另一种路由协议中每种协议都有相应的路由引入机制。

路由协议的相互引入实现了不同路由信息的共享但同时也带来了一些问题。使用多种路由协议通常会导致网络管理复杂和额外开销增大。当路由器将从一个自治系统学到的路由信息再发送回同一自治系统就有可能会产生路由环路。另外由于各路由协议使用不同的度量值来决定最佳路由所以利用引入的路由信息进行路径选择有可能会导致次最佳路由。一般情况下应尽量避免重叠使用路由协议同一个区域内既使用RIP又使用OSPF使用不同路由协议的网络之间要有明确的边界如果有一台以上的路由器担任路由引入点应只在一个方向上进行路由引入 以避免路由环路和因收敛时间不一致导致的问题。如果在一个路由域中只有一台边界路由器可以使用双向引入。

7.1 .6衡量路由协议的一些性能指标

7.2距离矢量路由协议概述

7.2.1距离矢量算法基本原理

距离矢量DISTANCE-VECTOR简称D-V算法也称BELLMAN-FORD算法周期性地将路由表信息的拷贝在路由器之间传送。当网络拓扑变化时也会将更新信息及时传送给路由器。每一个路由器只能接收到网络中相邻路由器的路由表就如图所示路由器B接收到相邻路由器A的信息通过增加一个距离矢量数例如一个跳数来增大距离矢量然后将更新的路由表信息传送给相邻路由器C。这种逐步过程发生在相邻路由器之间。

距离矢量算法的数学模型如下

我们用D i  j来表示从实体i到j的最佳路由的Metric i、 j可以是系统中的任意一对实体用d i  j来表示单个跳数的花费也就是从i直接到j的花费如果i与j不是直接相邻的则d i  j为无穷大。这样任意两个实体间的最佳Metric可以表示如下

D i  j0 对所有的i

D i  jmin[D i  jd i  k ] i不等于k时k

由于我们把非相邻两实体间的d i  j定义为无穷大 当表达式中k不是i的相邻主机或路由器时 D i  j永远不可能为最小故我们也可以把k限定为与i相邻。由此我们可以得出一个基于这个数学模型的计算Metric的简单算法实体