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  • 4.4.3 开放最短路径优先协议 (OSPF) 开放最短路径优先Open Shortest Path First, 简称OSPF是目前流行的另一种内部路由选择协议它是基于开放标准的链路状态路由选择协议. 自治系统中的区域 OSPF的特点 公开发布了各种...
  • 004-路由选择协议

    2018-04-18 10:32:00
    常见的路由选择协议有:RIP协议、OSPF协议。 1、RIP协议  路由信息协议(英语:Routing Information Protocol,缩写:RIP)是一种内部网关协议(IGP),为最早出现的距离向量路由协定。属于网络层,其主要应用于...

    常见的路由选择协议有:RIP协议、OSPF协议。

    1、RIP协议

      路由信息协议(英语:Routing Information Protocol,缩写:RIP)是一种内部网关协议(IGP),为最早出现的距离向量路由协定。属于网络层,其主要应用于规模较小的、可靠性要求较低的网络,可以通过不断的交换信息让路由器动态的适应网络连接的变化,这些信息包括每个路由器可以到达哪些网络,这些网络有多远等。

      虽然RIP仍然经常的被使用,但是由于收敛慢和支持的广播网络规模有限等缺点,许多人认为它将会而且正在被诸如OSPF和IS-IS这样的路由协议所取代。当然,我们也看到EIGRP,一种和RIP属于同一基本协议类但更具适应性的路由协议,也有被使用。

      参看地址:https://zh.wikipedia.org/wiki/%E8%B7%AF%E7%94%B1%E4%BF%A1%E6%81%AF%E5%8D%8F%E8%AE%AE

    2、OSPF协议

      开放式最短路径优先(英语:Open Shortest Path First,缩写为 OSPF)是对链路状态路由协议的一种实现,隶属内部网关协议(IGP),故运作于自治系统内部。采用戴克斯特拉算法(Dijkstra's algorithm)被用来计算最短路径树。它使用“代价(Cost)”作为路由度量。链路状态数据库(LSDB)用来保存当前网络拓扑结构,路由器上属于同一区域的链路状态数据库是相同的(属于多个区域的路由器会为每个区域维护一份链路状态数据库)。OSPF分为OSPFv2和OSPFv3两个版本,其中OSPFv2用在IPv4网络,OSPFv3用在IPv6网络。OSPFv2是由RFC 2328定义的,OSPFv3是由RFC 5340定义的。

      OSPF协议是大中型网络上使用最为广泛的IGP(Interior Gateway Protocol)协议。节点在创建邻接,接受链路状态通告(Link-state Advertisement,LSA)时,可以通过MD5或者明文进行安全验证。

      OSPF提出了“区域(Area)”的概念,一个网络可以由单一区域或者多个区域组成。其中,一个特别的区域被称为骨干区域(Backbone Area),该区域是整个OSPF网络的核心区域,并且所有其他的区域都与之直接连接。所有的内部路由都通过骨干区域传递到其他非骨干区域。所有的区域都必须直接连接到骨干区域,如果不能创建直接连接,那么可以通过虚链路(virtual link)和骨干区域创建虚拟连接。

      参看地址:https://zh.wikipedia.org/wiki/%E5%BC%80%E6%94%BE%E5%BC%8F%E6%9C%80%E7%9F%AD%E8%B7%AF%E5%BE%84%E4%BC%98%E5%85%88

     

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  • 众多Internet服务提供商在自治域系统(Autonomous System)间普遍使用外部网关路由协议—BGP(Border Gateway Protocol) Version 4,然而在自治域系统内部使用的路由协议都不尽相同,但都属于内部网关协议—IGP...

     众多Internet服务提供商在自治域系统(Autonomous System)间普遍使用外部网关路由协议—BGP(Border Gateway Protocol) Version 4,然而在自治域系统内部使用的路由协议都不尽相同,但都属于内部网关协议—IGP(Internal Gateway Protocol)。

    本文将结合目前国内大型网络中正在使用着的内部网关路由协议进行分析对比,并提出自己的见解和看法。

     首先,让我们来看两个早期的比较简单的路由协议:

     RIP Version1 (--Routing Information Protocol)和IGRP(--Interior Gateway Routing Protocol)

    这两个路由协议都是非常容易设计、配置和维护的路由协议,属于距离矢量路由协议,仅适用于小型网络,而且并不需要结构化的地址方案,只是用平面的网络体系结构。

    它们的缺点主要有:

     · RIP使用路由器跳数(Hop Count)作为路径的开销,并作为最佳路径的选择依据,所以有时会导致选择出来的路径并不是真正的最佳路径,并且使网络直径只能限制在15跳之内,超过15跳的路由将被RIP认为是不可到达。而IGRP并不使用路由器跳数计算路径开销,所以对于网络直径的限制非常小(最大允许255跳路由器)。IGRP使用复合的开销算法,利用这些参数:带宽(Bandwidth);延时(Delay);可信度(Reliability);负载(Load);最大传输单元(MTU)。所以选择最佳路径将会更准确。

     · RIP(每30秒)和IGRP(每90秒)定期就要将整个路由表作为路由更新从各个端口广播出去,这样虽然需要的计算不多,占用的CPU和内存并不多,但是消耗的网络带宽很多。而且因为必须是等到更新周期到才能通知其他路由器路由的变化,所以网络收敛速度非常慢,在大型网络中有可能导致路由表不一致。

     · 需要使用例如Split Horizon; Count to Infinity; Poison Reverse; Hold-Down timer 等等技术以保证不出现路由循环。(这些技术中,有些在一定条件下反而有负面影响)

     即使RIP现在已经有了Version 2,相对于第一个版本已经有了很多改进,例如RIP v2已经支持VLSM,并且使用组播发送路由更新,但是RIP v2在很多特性仍然是继承了第一个版本,所以仍然属于距离矢量路由协议,仍然不适用于大型网络。

     IGRP是Cisco特有的距离矢量路由协议,是Cisco于80年代中期为了解决RIP路由协议所具有的问题的开发的。IGRP较RIP已经有了很多改进,包括使用更丰富的开销算法参数、消除了RIP对于网络直径的15跳数限制、可以在开销不等的路径上进行负载均衡等等。 但是IGRP仍然没有解决RIP version1的例如扩展性方面的问题。

     这两种路由协议都是较早期推出的距离矢量路由协议,所以都有一定的缺点,使它们非常不适于在大型网络上应用。

    随着网络规模不断扩大,需要一些运行更加高效的路由协议,它们包括:

     EIGRP----Enhanced IGRP

     从该路由协议的名称就可以看出,EIGRP是Cisco开发的增强型版本的IGRP路由协议,所以仍然是Cisco特有的。

     开发EIGRP的目的就是解决IGRP所面临的可扩展性问题。因为EIGRP仍然属于距离矢量路由协议,但是它却又具有链路状态路由协议的一些特性,所以Cisco将EIGRP定性为高级距离矢量路由协议。

     EIGRP使用DUAL算法,将最佳路由的计算分布到了多个路由器上,每个路由器仅仅负责自己的一小部分计算,所以这就比OSPF进行的SPF算法根据整个网络的拓扑计算最短路径树时占用的CPU资源要少得多了。

     和IGRP一样,使用复合型路径开销算法,参数仍然是:带宽(Bandwidth);延时(Delay);可信度(Reliability);负载(Load);最大传输单元(MTU)。 所以计算最佳路由非常准确,并且会对网络直径有任何限制。

     EIGRP具有链路状态路由协议的许多特性,所以它也维护邻居表、拓扑数据库,并且在它的拓扑数据库中维护着多条可选最佳路径(Feasible Successor),如果最佳路径失效了,不用经过任何复杂的算法,EIGRP仅需要进行简单的比较之后就可以将冗余路径提升为当前最佳路径,并装载到路由表中,这个特性使得EIGRP收敛速度非常快,所以,也可以说是因为具有链路状态路由协议的部分属性,才使得EIGRP收敛速度如此之快。 并且支持在等开销和非等开销的路径上进行负载均衡。

     EIGRP并不是定期发送路由更新,它只有在拓扑结构有变化时才发送路由更新,并且也不是发送整个路由表,而是只发送有变化的链路的状态;并且EIGRP并不是使用广播发送路由信息,而是使用组播,从而减少了带宽的的消耗。

     EIGRP是无类路由协议,所以支持VLAM,CIDR等等技术。EIGRP并没有像OSPF那样必须在区域边界或自治系统边界才能进行汇总, EIGRP可以在网络任何地方进行汇总,并且还支持自动和手动汇总。

     EIGRP支持非常多的被路由协议(Routed Protocol),包括IP,IPX,AppleTalk。

     EIGRP也支持多种类型的广域网链路:点到点; 非广播多路访问(NBMA),多点。因为EIGRP路由协议本身消耗的带宽非常小,所以也可以在广域网链路上运行,并且该路由协议占用的带宽是可以根据实际情况进行调节的。

     EIGRP比OSPF配置要简单得多,并且并不需要必须是结构化的网络(当然,如果是结构化网络会使路由协议运行效率更高,并且使路由汇总非常容易)。 EIGRP一开始就是为了在非常大型网络上应用而设计的。 而OSPF则是对于网络的设计非常敏感的。

     我个人认为,EIGRP的局限性就在于它是Cisco公司特有的路由协议,网络上必须都是Cisco的路由器,其他厂商生产的路由设备并不能在运行EIGRP的网络上正常工作。

     所以在像网通集团骨干网络、中国电信ChinaNet、及各个省的省网这种城域网甚至是国家级的大型网络上,并不适于运行该路由协议,既不便于掌握路由协议的核心技术,又不便于将来网络升级或扩容改造。

     但是EIGRP的确是有很多开放的、标准化了的路由协议所没有的特性,非常适于在大型网络上使用。 所以研究该路由协议的确实有利于提高网络运行效率的。

    OSPF----Open Shortest Path First

     OSPF的确是在很多省网上(例如北京省网)正在运行着的路由协议,运行效率很高,网络非常稳定。 所以我们着重对该路由协议进行研究。

     根据该路由协议的名称就可以知道,OSPF是一个开放标准,并不被某个设备厂商所独自拥有,也就是说各个厂商生产的路由设备可以互操作(只要支持该路由协议),这也就正是OSPF被广泛使用的原因之一。OSPF是由IETF在RFC 1583中定义的。

    OSPF使用链路带宽作为路径开销,并没有使用路由器跳数,所以对网络直径没有限制。

     作为链路状态路由协议,OSPF维护邻居表和拓扑数据库(相同区域中的每个OSPF路由器都维持一个整个区域的拓扑数据库,并且都是相同的),并且根据拓扑数据库通过Dijkstra或SPF(Shortest Path First)算法以自己作为根节点计算出最短路径树。因为一旦某个链路状态有变化,区域中所有OSPF路由器必须再次同步拓扑数据库,并重新计算最短路径树,所以会使用大量CPU和内存资源。 然而OSPF不像RIP操作那样使用广播发送路由更新,而是使用组播技术发布路由更新,并且也只是发送有变化的链路状态更新(路由器会在每30分钟发送链路状态的概要信息,不论是否已经因为网络有拓扑变化发送了更新),所以OSPF会更加节省网络链路带宽。

    在大型的网络中,通常会将整个网络分成多个区域进行管理。

     作为整个网络的骨干区域—区域零必须存在,其必须唯一存在其他非骨干区域必须和骨干区域相连(通过物理连接或通过Cisco的技术—Virtual Link均可以),非骨干区域之间只能通过骨干区域相互通信。

    将网络划分成多个区域有很多益处:

     · 可以按照不同的地域或行政上的策略创建区域,从而限制区域之间路由信息的共享。

     · 创建区域可以增加安全性。

     · 有助于增加整个网络的稳定性。

     考虑到OSPF网络中划分区域将会使配置和故障排除的难度增大,也许有人会提出,可以将所有的路由器放在同一个区域中,也就是说整个网络只有骨干区域--区域零,那么有没有考虑过这个问题呢:

     因为根据OSPF路由协议的特点,每个OSPF路由器都需要维持一份整个网络的拓扑,一旦有某条链路状态改变,这将促使区域内部的所有路由器都需要重新计算自己的最短路径树,这将消耗大量的路由器CPU和内存资源。

     所以对于ChinaNet这样的大型骨干网络,网络内需要运行近百台路由器,如果网络上只建立区域零,所有路由器都在这一个区域中,那么网络将会变得非常的不稳定,整个网络受到的波动非常大, 如果分成区域后,如果有链路状态改变,则只有该区域内的路由器需要更新拓扑数据库,并重新计算最短路径树,而该区域之外的路由器却不受到影响,这样就隐藏了链路状态变化带来的影响,而且减少了需要传送的链路状态发布信息,大大节省了网络带宽。

     况且,如果整个网络只有一个区域,所有路由器都只存在于区域零中,则每个路由器中存放的整个网络的拓扑数据库将会非常大,不但占用大量路由器的内存,而且在计算该路由器的最短路径树时也将会占用大量的CPU资源。 所以Cisco推荐的是区域所包含的路由器最大不应该超过200个。

    OSPF中规定区域的类型有以下几种:

     · Backbone Area: 也就是区域零。 所有的非骨干区域必须通过骨干区域才能互相通信,这也是OSPF的一个缺点,它导致了骨干区域的压力非常大,从而限制了OSPF的扩展性。

     · Stub Area: 并不接收外部的链路状态发布信息(是由ABSR产生的,用于出此自治域的路由),但是仍然接收ABR发送的汇总的链路状态发布信息。

     · Totally Stubby: 不接收汇总的和外部的链路状态发布信息。 注意,这种类型的区域是Cisco特有的. 该有更多类型的区域在此不作更深的介绍,如果有兴趣可以查阅相关资料。

    根据以上区域的划分情况,可以将路由器按作用不同进行分类:

     · 内部路由器(Internal Router): 所有端口都在同一个区域中的路由器。

     · 骨干路由器(Backbone Router): 有端口和所有端口都在区域零中(可以是内部路由器或区域边界路由器)

     · 区域边界路由器(ABR): 用于连接不同区域,也就是端口在不同的区域中。 (区域边界路由器将为它所连接的每个区域维持分开的不同的拓扑数据库)

     · 自治系统边界路由器(ASBR): 用于连接运行其它路由协议的区域。 注意,ASBR的位置很重要,建议应该位于区域零中。

    为了更好地理解各种类型的路由器在网络中的位置,可以参见下图:

                                              
                                                                                 图一


    OSPF非常灵活支持的网络类型多达四种:

     · 广播多路访问(Broadcast MultiAccess): 例如以太网、令牌环、FDDI。

     · 点到点(Point-to-Point): 例如串行链路

     · 点到多点(Point-to-MultiPoint)

     · 非广播多路访问(NBMA—Non-BroadCast MultiAccess): 例如X。 25和帧中继。

     OSPF在这些类型的网络上操作大都不同,例如在广播多路访问的介质中,为了减少每对路由器之间都需要建立邻居关系而带来的路由器资源和带宽资源的耗费,需要选定 指定路由器(DR—Designated Router)和备份的指定路由器(BDR—Backup Designated Router),其他的所有路由器只需要和这些DR和BDR建立邻居关系就可以了(注意,这一点和IS-IS中是不同的,注意下文),从而大大减少了需要建立的邻居关系。

     因为OSPF属于无类别路由协议,所以支持VLSM和CIDR,并且能够进行路由汇总,但是有一定的局限性,就是路由汇总(可以是自动汇总也可以是手动汇总)只能够在区域的边界路由器(ABR—Area Border Router)上和自治系统的边界路由器(Autonomous System Boundary Router)上进行,并不能像EIGRP那样在网络任何地方进行路由汇总。 这样就引出了OSPF的另一个缺点,就是对于网络初始设计时的要求非常高,网络必须是结构化良好的, IP地址规划非常良好才能够正确地在区域边界或自治系统边界进行汇总。所以OSPF相对于其他路由协议而言要更难设计和配置。

     因为所有的区域都必须和骨干区域相连,所以必然存在一定的设计限制,但使用这种体系结构时,必须有一个良好的并且一致的IP地址结构以能够在进入骨干区域时进行汇总,从而减少区域中链路状态变化给其他区域和骨干区域带来波动。

     OSPF还支持对路由更新的认证,通过使用MD5算法,只有经过认证的路由器之间才能共享路由信息,提高了网络的安全性。出于安全性的考虑,建议在大型网络中使用这个特性。

    IS-IS ----Intermediate System-to-Intermediate System

     在网通骨干网和中国电信ChinaNet骨干网中使用的内部网关路由协议就是IS-IS,是用于在骨干网内部起连通骨干、选径、负载均衡和自动迂回的作用,并不承载外部路由,但是通过对BGP路由协议中路由的下一跳属性的选径来控制外部进入骨干网络的数据流。同样我们要对该路由协议进行细致的研究和分析。

     IS-IS是在ISO 10589中定义的,仅支持对CLNP(ConnectionLess Network Protocol, CLNP是OSI网络层协议,用于在无连接的链路上携带上层数据)路由

     集成化的IS-IS是扩展版本的IS-IS协议,用于ISO CLNS和IP混合的环境中。 既可用于单纯为IP路由,又可用于单纯为ISO CLNP路由,还可用于为两者混合路由。 在链路状态数据包LSP(Link State Packet)中使用TLV参数携带信息。 是TLV(Type Length Value)使的IS-IS可以扩展,使的IS-IS可以在LSP中携带不同类型的信息。

    在IETF RFC 1195中定义的集成化IS-IS, 因为IS-IS属于无类路由协议,所以具有现代路由协议的所有特性,包括:

     · 可变长子网掩码VLSM—Variable-Length Subnet Mask

     · 路由重分布

     · 路由汇总

     正是这些原因致使集成化的IS-IS成为了IP网络中除了OSPF路由协议外的另一个可选项。 所以现在提到IS-IS基本上都是指集成化的IS-IS。

     在OSI的术语中,路由器被称为IS(Intermediate System),a Workstation(或任何非路由网络节点)被称为ES(End System)

     注意,记住这些术语很重要,有很多资料中就直接使用他们了,我们在后面也是这样使用的。

    OSI协议族中指定了两个网络层的路由协议:

     ·ES-IS(End System-to-Intermediate System)发现协议: 是当终端系统向需要发送数据时用于定位网关路由器(IS)的协议。 也就是说是用于ES和IS之间的协议,并不属于路由协议非常类似于IP中的ARP协议(Address Resolution Protocol)

     ·IS-IS(Intermediate System-to-Intermediate System)路由协议: 是用于中间系统到中间系统间的路由协议。

    和OSPF一样,IS-IS也是使用组播发布路由更新,并且也是只有当链路状态有变化时才会发路由更新,而不是定时地发送。

     OSPF和IS-IS的收敛速度上是相近的,因为他们使用类似的算法。在使用默认的计时器的情况下(况且IS-IS中有更多的计时器可以调整,通过调整这些计时器也可以明显地减少收敛时间,但是这是在降低稳定性的前提下得到的),IS-IS能比OSPF更快地检测到故障,所以收敛要更迅速一些。 当然,如果有很多邻居,收敛时间仍然要看路由器的处理能力。 在CPU的利用方面和路由更新的处理方面,IS-IS更有效些。不仅需要处理的链路状态数据包要少一些,而且IS-IS安装和收回网络路由的机制要占用更少的资源。

     不像是OSPF中那样,IS-IS在网络层使用NSAP(Network Service Access Point)地址标识路由器,建立拓扑数据库,计算最短路径树。

    为了简化设计和操作,OSI将路由区分成三种:

     · Level-1路由:在同一个区域中的中间系统(路由器)间通信

     · Level-2路由:在区域之间进行路由

     · Level-3路由:在不同Domain之间进行路由(在纯IP环境中,用于此目的的路由协议通常是BGP)

    区域的设计:

     IS-IS中使用到Domain术语,和自治域(Autonomous System)的概念是相同的,同OSPF一样,Domain是个双层分级结构拓扑,由两级体系结构组成的,被划分成多个区域

    在OSPF中:网络中必须有一个骨干区域,其他的所有区域都必须和骨干区域相连

     --区域的边界是在路由器中(ABR),即区域边界路由器的不同端口可以属于不同的区域。

     --每条链路肯定是只属于一个区域

    而对于IS-IS:

     --区域的边界是位于链路上的,也就是说每个中间系统(IS)只能够属于一个区域。

    所以中间系统(IS)可以分成三种类型:

     · 区域内部路由器:OSPF叫内部路由器(Internal Router),ISIS叫L1(Level 1)

     · 执行区域间的路由(主要是骨干区域和其他非骨干区域之间): 而在OSPF中成为区域边界路由器(ABR),在ISIS中叫做L1/L2

     · 还有一类是骨干区域中的路由: 在OSPF中叫做骨干路由器(Backbone Router), 在IS-IS中叫做L2(Level-2)

    所以Level 1区域(非骨干区域)是由L1和L1/L2路由器组成的。Level 2区域(骨干区域)是由L2和L1/L2路由器组成的。

    注意,IS-IS并不是必须使用OSPF中区域0作为网络骨干区域,可以使用一链Level 2路由器将一系列不同的区域连接起来。这样就使IS-IS比OSPF有更好的可扩展性(Scalable)。 IS-IS可以使用更灵活的方法来扩展骨干,只需加入更多的Level-2 路由器就可以,这比OSPF就要简单多了。

    为了更好地理解IS-IS的分级体系结构拓扑,可以参考下图:

                                             
                                                                                图二


     注意,虽然在解释IS-IS中中间系统分类时是和OSPF中路由器类型比较的,但是因为IS-IS和OSPF划分区域的边界就不同,所以他们的术语含义也是稍稍不同的。

     默认时,Cisco IOS将在IS-IS路由器上同时开启Level 1和Level 2。

    对于只运行在骨干区域中的路由器,只需要使用命令”is-type level-2-only”

     同OSPF一样,IS-IS也是用Hello协议发现并维持邻居关系,因为IS-IS使用两个级别的体系结构,所以L1路由器仅仅和L1路由器及L1/L2路由器形成邻居关系, L2路由器仅仅和L2及L1/L2路由器形成邻居关系, 而L1/L2路由器和L1及L2路由器都形成邻居关系。 并且两个级别的链路状态信息是分开存在的(和OSPF一样,也是建立链路状态数据库),分别使用Level 1链路状态数据包和Level 2链路状态数据包进行维护。

     这样,L1/L2路由器工作起来就像是两个路由器分别运行着Level 1路由进程和Level 2路由进程。 L1/L2路由器就会维护两个链路状态数据库,而与OSPF中的区域边界路由器不同的是,L1/L2路由器不通告L2的路由给L1,因此所有的L1路由器永远不会知道区域外的路由,这种情况和OSPF的Totally Stubby Area是非常像的,如果L1内的路由目的地是在自已的区域以外,这个L1路由将被转发到一个L1/L2路由器上。 当区域之内的拓扑数据库同步后,SPF算法(或DECnet PhaseV 路由算法)就根据拓扑数据库计算最短路径树(对于L1/L2路由器需要计算两次,对于每个级别计算一次,并且每个级别有单独的最短路径树)。 原则是: 到达目的地的最短路径是各个路径中开销最小的。 计算出来的最佳路径放在CLNS路由表(OSI L1和L2转发表)中。

    IS-IS计算某条路径的开销时

     必须使用的参数是: Default: Cisco路由器仅支持这种开销

     可选的的参数还有 Delay、 Expense、 Error(类似于IGRP中的Reliability) 但是这些参数都不被Cisco路由器所支持.

    注意,IS-IS并不考虑链路速率或带宽作为其链路开销。

     骨干网上通过手动指定链路的开销实现了对骨干网络的流量分层。是通过在端口状态下使用 “isis metric 开销值 level-1 |level-2” 可以在同一个端口上对于不同级别有不同的开销值。

     在网通集团骨干网络和中国电信ChinaNet骨干网络中,就是通过手动设置链路的开销值,从而将骨干网络在逻辑上分成两个层次,每个层次完成不同的功能,很好地控制了数据流向。

    IS-IS仅支持两种类型的物理链路:

     · Broadcast for LANs: 是带有广播特性的多路访问(MultiAccess)的介质类型

     · Point-to-Point for all other topologies:

     注意,并不像OSPF那样,IS-IS中没有NBMA(Non-Broadcast MultiAccess)网络的概念。建议是在NBMA网络上使用Point-to-Point类型的链路。(NBMA是指例如Frame Relay, X.25或Native ATM—不是ATM LANE)

    这样IS-IS支持的网络类型就比OSPF要少,使得IS-IS没有那么灵活,但是配置上要容易得多。

     就像OSPF广播类型的网络中需要使用指定路由器(DR—Designated Router)一样,IS-IS中也需要选择一个虚拟路由器(pseudonode)– DIS(Designated Intermediate System). 网络中的所有其他路由器并不是仅仅和DIS建立邻居关系,还和所有其他路由器建立邻居关系,这一点和OSPF中不太一样。ISIS的DIS选择非常简单,比OSPF中指定路由器的选择要简单得多,并且没有备份的DIS。

     在纯IP网络环境中,运行集成化IS-IS时,IP信息是包含在链路状态数据包中的,在IS-IS中,IP可达性被当作是ES信息处理。

     IP信息并不参加SPF树的计算过程,因为他们只是有关树的枝叶连接的信息。

     所以IP路由是由PRC(部分路由计算--Partial Route Calculation,是用于计算ES可达性的。)产生的,并通过路由表比较规则决定是否进入到路由表中。

    IP可达性和核心IS-IS网络体系的分开使集成化IS-IS比OSPF要具有更好的可扩展性。

     · OSPF为每个单独的IP子网发送链路状态发布信息,如果某个IP子网故障,就使区域中所有路由器重新进行SPF计算。

     · 而在集成化IS-IS中,最短路径树是根据CLNS信息建立的,如果某个IP子网故障,同样会有链路状态数据包发送出去。 但是如果这是一个枝叶IP子网(也就是说这个子网丢失对于底层CLNS体系没有什么影响。),那么,最短路径树是不受影响的,只需要进行PRC就可以了。 相比于OSPF,IS-IS明显地使用更少的链路状态数据包,因此可以有更多的路由器存在于一个区域中:至少1000个。

     即使在纯IP网络的环境中,也需要CLNS数据,例如,IS-IS的邻居关系就是建立在OSI上,而不是IP上的。 所以CLNS邻居关系的两端实际上可以拥有不同子网的IP地址,对于IS-IS的操作并没有任何影响(只不过IP 下一跳解析可能是个问题)。

    和OSPF相比,IS-IS还有一些有用的特性,即如果它的内存不足或者不能继续记录完全的链路状态数据库,它会发出信号通知别的路由器,,告诉它们自己可能无法做出正确的路由决定,因为链路状态数据库还没有完成。这种内存超载的情况也许是因为区域过大的结果。

    IS-IS的缺点:

     1. 即使在为纯IP路由的环境中,仍然需要配置CLNS参数(每个IS-IS路由器需要有ISO地址,SPF算法需要使用所配置的NET地址来标识路由器),路由器仍然需要建立CLNS邻居关系(即需要使用OSI协议才能在路由器之间建立邻居关系)并使用CLNS数据包。

     2. ISIS使用一个仅仅有6比特的度量值,严重限制了能与它进行转换的信息;而且链接状态也只有8 比特长,路由器能通告的记录只有256个。但现在的Wide-metric使这个范围变成24位的扩展解决了这个问题。

     3. 一个非技术问题是ISIS受OSI约束,使得以前与OSPF相比它的发展比较缓慢。但现在的ISIS在非OSI即IETF RFC方面(集成化的ISIS)有了很多的扩展使得他的发展比OSPF更容易实现对新的要求的支持如IPV6或者流量工程而且更简单易实现。


    IS-IS路由协议在网通骨干网络上的应用

     作为骨干网络的内部网关路由协议,IS-IS并不是为了承载外部路由,而是为了在骨干网内部进行路径选择、负载均衡等等。

     骨干网内部所有路由器都配置成L2,也就是说整个骨干网形成唯一的一个骨干区域,并不设置其他区域。这是通过全局配置命令”is-type level-2-only”指明本路由器只作为骨干区域中内部路由器(L2),和端口配置命令: ”isis circuit-type level-2-only” 指明了近建立L2邻居关系,不建立L1邻居关系。

     能否正确高效地实现数据流控制策略在骨干网上非常重要。在网通骨干网络中是通过对IS-IS的链路开销进行手动配置(在端口配置状态下使用命令” isis metric 开销值 level-2”)实现的控制数据流,使得网络上不同类型的流量按照流量分担的原则和地理位置等因素更有效的在网络上传送。 加上一些新的技术的应用(例如: 部分路由计算PRC、最短路径树Incremental SPF等等) 使得IS-IS整个网络在一两秒钟内就可以完成收敛。

     骨干网对于IS-IS的收敛速度也提出了很高的要求,实际应用中,可以通过调整各种计数器达到加快网络收敛速度的目的。但是收敛时间和网络稳定两个方面又有一个取舍关系,不能一味地追求快速收敛,因为当各种计数器值很小时,网络稳定性肯定受到影响,况且消耗的网络带宽会加大。所以应该根据网络实际情况进行调整。

     因为骨干网络上路由设备非常多,由都位于同一个区域中,这就对IS-IS路由协议提出了严峻的考验,经过长时间的试验及网络实际运行,可以看出网络还是非常稳定高效的,IS-IS路由协议是非常适用于在大型网络上应用的。

     总之,作为新的业务增长点,下一步网通网络中必然会部署MPLS VPN,然而MPLS中,标记交换路由器(LSR—Label Switching Router)的路由表需要由内部网关路由协议来计算,则如果要部署MPLS流量工程,必须使用链路状态路由协议,例如OSPF或IS-IS。 因此,研究这两个路由协议非常有利于下一步顺利地开展业务。

     大型网络对于由协议的要求非常高,在选择内部网关路由协议时,需要考虑的因素包括,网络收敛速度是否足够快, 网络是否稳定等等诸多方面的因素。

     经过以上对各个内部网关路由协议的分析和比较, 其实并不能够简单地说哪个路由协议比哪个路由协议好,因为在实际网络环境中,情况不同,路由协议运行的效率也是不同的,网络收敛快慢不仅取决于网络的大小(包括链路数目、节点数目、路由数目),还取决于内部网关路由协议的选择和配置。而且网络结构规划设计及配置对路由协议运行的效率影响也是非常大的,所以深入理解各个路由协议的原理,操作及它们之间的区别是非常有用的。

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  • 自治系统与互联网的路由选择协议

    千次阅读 2018-03-04 19:25:43
    一、自治系统 互联网采用分层的路由选择协议,并且将整个互联网划分为许多较小的自治系统(Autonomous System,AS),一个自治系统内的所有网络都属于一个行政单位,例如,一所大学、一个公司,政府的一个部门等。...

    一、自治系统

          互联网采用分层的路由选择协议,并且将整个互联网划分为许多较小的自治系统(Autonomous System,AS),一个自治系统内的所有网络都属于一个行政单位,例如,一所大学、一个公司,政府的一个部门等。一个自治系统最重要的特点是它有权选择在本系统内部采用何种路由选择协议。自治系统内部的路由选择成为域内路由选择(inter domain routing),自治系统之间的路由选择协议成为域间路由选择协议(intra domain routing)。

          这样,自治概念的提出实际是将互联网分为两层,一层是自治系统内部网络,可以将它成为第一层的路由,自治系统内部的路由器完成第一层区域的主机之间的分组交换。,另外,如果一个自治系统管理内部的路由器,通过主干网路由器连接到主干区域(backbone area),连接自治系统的主干路由器就构成了主干区域,即第二层路由。

          第一层区域之间的分组交换是通过主干路由器实现的。引进自治系统的概念使得网络之间的互联更加容易。作为一个自治系统,其核心是路由寻址的“自治”。它应该包含以下两个内容:

    (1)自治系统内部的路由器连接内部网络全部的路由信息,并且能够通过一条路径将发送到其它自治系统的分组传送到连接本自治系统的主干路由器上。

    (2)自治系统内部的路由器要像主干路由器报告内部路由信息。

    二、互联网路由选择协议的分类

         互联网将路由选择协议分为两大类:内部网关协议(Interior Gateway Protocol,IGP),外部网关协议(External Gateway Protocol,EGP)。

          内部网关协议是在一个自治系统内部使用的路由选择协议,这与互联网中其它自治系统选择什么路由选择协议无关。目前,内部网关协议主要有:路由信息协议(Routing Information Protocol,RIP)和开放最短路径优先(Open Shortest Path First,OSPF)协议。

          当源主机和谜目的主机处在不同的自治系统中,并且这两个自治系统使用不同的内部网管协议时,当分组传送到两个自治系统的边界时,就需要使用一种协议将路由信息传递到另一个自治系统中,这时就需要使用外部网关协议。目前,外部网关协议主要是边界网关协议(Border Gateway Protocol,BGP)。

          每个自治系统运行本系统的内部路由选择协议IGP,但是每一个自治系统都有一个或者多个与其它自治系统连接的路由器,出运行本系统的内部路由选择协议外,还需要运行自治系统之间的路由选择协议EGP。那么在各个自治系统内使用的内部网关协议可以使路由信息协议,也可以是开放最短路径协议。在主干路由器之间必须使用外部网关协议。

          注意:

    (1)路由选择算法和路由选择协议在概念上是不同的。网络上的主机、路由器通过路由选择算法形成路由表,已确定分组转发的传输路径。而路由选择协议是由路由器用来完路由表的建立和路由信息更新的通信协议。

    (2)早期技术文档中使用的“网关(Gateway)”,相当于今天人们熟悉的“路由器(Router)”。从网络互联的角度来看,网关和路由器是有区别的。但是由于历史原因,在路由讨论中,“网关”与“路由器”没有加以区分。

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  • 路由选择信息协议

    2014-02-05 00:00:00
    在国家性网络中如当前的因特网,拥有很多用于整个网络的路由选择协议。作为形成网络的每一个自治系统(AS),都有属于自己的路由选择技术,不同的 AS 系统,路由选择技术也不同。 RIP的特点 (1)仅和相邻的路由器交换...

    路由信息协议(RIP)是一种在网关与主机之间交换路由选择信息的标准。RIP 是一种内部网关协议。在国家性网络中如当前的因特网,拥有很多用于整个网络的路由选择协议。作为形成网络的每一个自治系统(AS),都有属于自己的路由选择技术,不同的 AS 系统,路由选择技术也不同。

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    RIP的特点

    (1)仅和相邻的路由器交换信息。如果两个路由器之间的通信不经过另外一个路由器,那么这两个路由器是相邻的。RIP协议规定,不相邻的路由器之间不交换信息。
    (2)路由器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。
    (3)按固定时间交换路由信息,如,每隔30秒,然后路由器根据收到的路由信息更新路由表。(也可进行相应配置使其触发更新)
    适用
    RIP 和 RIP 2 主要适用于 IPv4网络,而 RIPng 主要适用于 IPv6 网络。本文主要阐述 RIP 及 RIP 2。
    RIPng:路由选择信息协议下一代(应用于IPv6)
    (RIPng:RIP for IPv6)RIPng与RIP 1和 RIP 2 两个版本不兼容。
    RIP协议的“距离”其实就是“跳数”(hop count),因为每经过一个路由器,跳数就加1。RIP认为好的路由就是它通过的路由器的数目少,即“距离短”。
    应用
    RIP(Routing information Protocol)是应用较早、使用较普遍的内部网关协议(Interior Gateway Protocol,简称IGP),适用于小型同类网络,是典型的距离向量(distance-vector)协议。文档见RFC1058、RFC1723。
    RIP通过广播UDP报文来交换路由信息,每30秒发送一次路由信息更新。RIP提供跳跃计数(hop count)作为尺度来衡量路由距离,跳跃计数是一个包到达目标所必须经过的路由器的数目。如果到相同目标有二个不等速或不同带宽的路由器,但跳跃计数相同,则RIP认为两个路由是等距离的。RIP最多支持的跳数为15,即在源和目的网间所要经过的最多路由器的数目为15,跳数16表示不可达。

    RIP概述

    -RFC 1058
    -RIP采用贝尔曼—福德(Bellman-Ford)算法
    -目前RIP有两个版本RIPv1和RIPv2。
    -RIP有以下一些主要特性:
    -RIP属于典型的距离矢量路由选择协议。
    -RIP消息通过广播地址255.255.255.255进行发送,RIPv2使用组播地址224.0.0.9发送消息,两者都使用UDP 协议的520端口。
    -RIP以到目的网络的最小跳数作为路由选择度量标准,而不是在链路的带宽和延迟的基础上进行选择。
    -RIP是为小型网络设计的。它的跳数计数限制为15跳,16跳为不可到达。
    -RIP-1是一种有类路由协议,不支持不连续子网设计。RIP-2支持CIDR及VLSM可变长子网掩码,使其支持不连续子网设计。
    -RIP周期性进行完全路由更新,将路由表广播给邻居路由器,广播周期缺省为30秒。
    -RIP的协议管理距离为120。
    RIP是路由信息协议(Routing Information Protocol)的缩写,采用距离矢量算法。在默认情况下,RIP使用一种非常简单的度量制度:距离就是通往目的站点所需经过的链路数,取值为1~15,数值16表示无穷大。RIP进程使用UDP的520端口来发送和接收RIP分组。RIP分组每隔30s以广播的形式发送一次,为了防止出现“广播风暴”,其后续的的分组将做随机延时后发送。在RIP中,如果一个路由在180s内未被刷,则相应的距离就被设定成无穷大,并从路由表中删除该表项。RIP分组分为两种:请求分组和响应分组。
    RIP-1被提出较早,其中有许多缺陷。为了改善RIP-1的不足,在RFC1388中提出了改进的RIP-2,并在RFC 1723和RFC 2453中进行了修订。RIP-2定义了一套有效的改进方案,新的RIP-2支持子网路由选择,支持CIDR,支持组播,并提供了验证机制。
    RIP-2的特性:
    RIP-2 是一种无类别路由协议(Classless Routing Protocol)。
    RIP-2协议报文中携带掩码信息,支持VLSM(可变长子网掩码)和CIDR。
    RIP-2支持以组播方式发送路由更新报文,组播地址为224.0.0.9,减少网络与系统资源消耗。
    RIP-2支持对协议报文进行验证,并提供明文验证和MD5验证两种方式,增强安全性。
    RIP-2能够支持VLSM
    随着OSPF和IS-IS的出现,许多人认为RIP已经过时了。但事实上RIP也有它自己的优点。对于小型网络,RIP就所占带宽而言开销小,易于配置、管理和实现,并且RIP还在大量使用中。但RIP也有明显的不足,即当有多个网络时会出现环路问题。为了解决环路问题,IETF提出了水平分割法,在这个接口收到的路由信息不会再从该接口出去(split-Horizon)。分割范围解决了两个路由器之间的路由环路问题,但不能防止因网络规模较大、主要由延迟因素产生的环路。触发更新要求路由器在链路发生变化时立即传输它的路由表。这加速了网络的聚合,但容易产生广播泛滥。总之,环路问题的解决需要消耗一定的时间和带宽。若采用RIP协议,其网络内部所经过的链路数不能超过15,这使得RIP协议不适于大型网络。

    RIP的防环机制

    1-记数最大值(maximum hop count):定义最大跳数(最大为15跳),当跳数为16跳时,目标为不可达。
    2-水平分割(split horizon):从一个接口学习到的路由不会再广播回该接口。cisco可以对每个接口关闭水平分割功能。
    3-毒性逆转(poison reverse):从一个接口学习的路由会发送回该接口,但是已经被毒化,跳数设置为16跳,不可达。
    4-触发更新(trigger update):一旦检测到路由崩溃,立即广播路由刷新报文,而不等到下一刷新周期。
    5-抑制计时器(holddown timer):防止路由表频繁翻动,增加了网络的稳定性。
    RIP(Routing Information Protocol)是基于D-V算法的内部动态路由协议。它是第一个为所有主要厂商支持的标准IP选路协议,网络。对于更复杂的环境,一般不应使用RIP。
    RIP1作为距离矢量路由协议,具有与D-V算法有关的所有限制,如慢收敛和易于产生路由环路和广播更新占用带宽过多等;RIP1作为一个有类别路由协议,更新消息中是不携带子网掩码,这意味着它在主网边界上自动聚合,不支持VLSM和CIDR;同样,RIP1作为一个古老协议,不提供认证功能,这可能会产生潜在的危险性。总之,简单性是RIP1广泛使用的原因之一,但简单性带来的一些问题,也是RIP故障处理中必须关注的。
    版本
    RIP在不断地发展完善过程中,又出现了第二个版本:RIP2。与RIP1最大的不同是RIP2为一个无类别路由协议,其更新消息中携带子网掩码,它支持VLSM、CIDR、认证和多播。目前这两个版本都在广泛应用,两者之间的差别导致的问题在RIP故障处理时需要特别注意。
    RIP的信息类型
    请求信息(可以是请求一条路由的信息),应答信息(一定是全部的路由)。
    RIP是最常使用的内部网关协议之一,是一种典型的基于距离矢量算法的动态路由协议。在不同的网络系统如Internet、AppleTalk、NOVELL等协议都实现了RIP。他们都采用相同的算法,只是在一些细节上做了小改动,适应不同网络系统的需要。
    RIP有RIP-1和RIP-2两个版本,需要注意的是,RIP-2不是RIP-1的替代,而是RIP-1功能的扩展。比如RIP-2更好地利用原来RIP-1分组种必须为零的域来增加功能,不仅支持可变长子网掩码,也支持路由对象标志。此外,RIP-2还支持明文认证和MD5密文认证,确保路由信息的正确。
    RIP通过用户数据报协议(UDP)报文交换路由信息,使用跳数来衡量到达目的地的距离。由于在RIP中大于15的跳数被定义为无穷大,所以RIP一般用于采用同类技术的中等规模网络,如校园网及一个地区范围内的网络,RIP并非为复杂、大型的网络而设计。但由于RIP使用简单,配置灵活,使得他在今天的网络设备和互联网中被广泛使用。
    局限性
    另外,RIP也有他的局限性。比如RIP支持站点的数量有限,这使得RIP只适用于较小的自治系统,不能支持超过15跳数的路由。再如,路由表更新信息将占用较大的网络带宽,因为RIP每隔一定时间就向外广播发送路由更新信息,在有许多节点的网络中,这将会消耗相当大的网络带宽。此外,RIP的收敛速度慢,因为一个更新要等30s,而宣布一条路有无效必须等180s,而且这还只是收链一条路有所需的时间,有可能要花好几个更新才能完全收敛于新拓扑,RIP的这些局限性显然削弱了网络的性能。
    RIP的管理距离是120。
    RIPV1与RIPV2的相同与不同。不同版本 RIPV1 RIPV2
    1 有类路由 无类路由
    2 不支持VLSM 支持VLSM
    3 广播更新(255.255.255.255)组播更新(224.0.0.9)
    4 自动汇总,不支持手动汇总 自动汇总且可以手动关闭该特性,支持手动汇总
    5 不支持验证 支持验证
    6 产生CIDR 不产生CIDR
    相同
    1抑制计时器
    2度量值(hop count)
    3 防环机制
    4 汇总(默认相同),在边界路由上汇总
    5 使用UDP的520端口
    6负载均衡默认为4条。最大为6条。
    7 缺省每隔30秒更新一次路由表
    RIP的下一跳与METRIC的关系
    metric下一跳
    不同
    大 写进数据库中,等180秒后再写进路由表中 写进数据库中
    小 写进路由表中 替换原有的路由
    相同 不给于响应负载均衡
    默认情况下,配置相应版本的RIP只能接收和发送相应版本的RIP消息。可以配置设备接口限制收发RIP信息的类型。
    RIP的不足之处
    (1)过于简单,以跳数为依据计算度量值,经常得出非最优路由。例如:2跳64K专线,和3跳1000M光纤,显然多跳一下没什么不好。
    (2)度量值以16为限,不适合大的网络。解决路由环路问题,16跳在rip中被认为是无穷大,rip是一种域内路由算法自治路由算法,多用于园区网和企业网。
    (3)安全性差,接受来自任何设备的路由更新。无密码验证机制,默认接受任何地方任何设备的路由更新。不能防止恶意的rip欺骗。
    (4)不支持无类ip地址和VLSM<ripv1>。
    (5)收敛性差,时间经常大于5分钟。
    (6)消耗带宽很大。完整的复制路由表,把自己的路由表复制给所有邻居,尤其在低速广域网链路上更以显式的全量更新。
    常见问题

    什么是RIP
    RIP是一种距离矢量路由协议(Distance Vector Routing Protocol)。基本上,距离矢量路由协议基于距离矢量算法根据目的地的远近(远近=经过路由器的数量)来决定最好的路径。
    2)RIP的作用是什么
    RIP让路由器之间互相传递路由信息。路由器通过RIP,能自动知道远程目的地,而不需要网络管理员给每台路由器添加静态路由信息。
    3)传递路由信息
    RIP把自己所有的路由信息,通过Response包泛洪给邻居。
    4)计算Metric
    RIP用“跳数”来计算cost(metric),每经过一台路由器,“跳数”就增加1。RIP会通过“跳数”最小的路径传输数据包。框架控件
    10工作原理编辑1 、初始化——RIP初始化时,会从每个参与工作的接口上发送请求数据包。该请求数据包会向所有的RIP路由器请求一份完整的路由表。该请求通过LAN上的广播形式发送LAN或者在点到点链路发送到下一跳地址来完成。这是一个特殊的请求,向相邻设备请求完整的路由更新。
    2 、接收请求——RIP有两种类型的消息,响应和接收消息。请求数据包中的每个路由条目都会被处理,从而为路由建立度量以及路径。RIP采用跳数度量,值为1的意为着一个直连的网络,16,为网络不可达。路由器会把整个路由表作为接收消息的应答返回。
    3、接收到响应——路由器接收并处理响应,它会通过对路由表项进行添加,删除或者修改作出更新。
    4、 常规路由更新和定时——路由器以30秒一次地将整个路由表以应答消息地形式发送到邻居路由器。路由器收到新路由或者现有路由地更新信息时,会设置一个180秒地超时时间。如果180秒没有任何更新信息,路由的跳数设为16。路由器以度量值16宣告该路由,直到刷新计时器从路由表中删除该路由。刷新计时器的时间设为240秒,或者比过期计时器时间多60秒。Cisco还用了第三个计时器,称为抑制计时器。接收到一个度量更高的路由之后的180秒时间就是抑制计时器的时间,在此期间,路由器不会用它接收到的新信息对路由表进行更新,这样能够为网路的收敛提供一段额外的时间。
    5、 触发路由更新——当某个路由度量发生改变时,路由器只发送与改变有关的路由,并不发送完整的路由表。

    转载于:https://www.cnblogs.com/Kconnie/p/3538110.html

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