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  • 路由选择协议

    千次阅读 2018-06-05 14:54:10
    边界网关协议(BGP)是运行于 TCP 上的一种自治系统的路由协议。BGP是唯一一个用来处理像因特网大小的网络的协议,也是唯一能够妥善处理好不相关路由域间的多路连接的协议。BGP 构建在 EGP 的经验之上。BGP 系统的...

    路由选择协议

    image

    BGP

    BGP (边界网关协议,Border Gateway Protocol)是自治系统之间的路由选择协议。

    边界网关协议(BGP)是运行于 TCP 上的一种自治系统的路由协议。BGP是唯一一个用来处理像因特网大小的网络的协议,也是唯一能够妥善处理好不相关路由域间的多路连接的协议。BGP 构建在 EGP 的经验之上。BGP 系统的主要功能是和其他的BGP系统交换网络可达信息。网络可达信息包括列出的自治系统(AS)的信息。这些信息有效地构造了AS互联的拓朴图并由此清除了路由环路,同时在 AS 级别上可实施策略决策。BGP是用来更新路由表的域间路由选择协议(也称为外部路由选择协议)。BGP所基于的路由选择方法称为路径向量路由选择。在这个协议中,分组必须经过的一些自治系统应当显式列出。路径向量路由选择没有距离向量路由选择的不稳定性,也没有环路问题。

    简单理解

    BGP为边界网关协议,常用于不同网络运行商之间进行路由信息交换,正因为如此那些处于网络运行商边界的路由才能得到相邻的运行商的路由信息,这样就可以实现传输跨越网络运营商的网络包。

    由于涉及到不同运营商利益问题,BGP路由选择不仅仅基于距离,同时还考虑了权限问题。边界路由器有权限限制哪些路由器可以互换消息。由于边界路由器一般很少,所以相邻边界路由器及时交换整个路由表信息也不会对网络造成太大的负担,并且路由信息包含了详细的路径信息,这样就可以有效避免当某个路由器崩溃造成的收敛慢问题。

    不同运行商之间直接相连的路由交换路由信息有2种方式:

    1. 转接。即相连的运行商把互联网的全部路由的信息全部交换,这样运行商A可以通过运行商B到达网络中的任何位置。
    2. 非转接, 两个运行商之间仅将与各自网络相关的路由信息告知对方。这样,只有双方之间的网络可以互相转发。其他运行商的包则必须也与他们进行交换路由信息,这样才能互发。

    区别

    BGP与RIP那种基于距离向量的路由协议是不一样的,在RIP中是寻找与目的之间的最短路由,并按照最短路由来转发包,RIP协议中路由器都是平等对待,每个路由器都可以与相邻的路由器之间进行交换。
    但运行商之间的BGP则不能基于距离向量来更新路由和转发包,比如有的运营商很有钱,铺设了一道高速网线到欧洲那边,其他运行商没有这么好的条件铺设,那么如果采用基于RIP的协议,那么发往欧洲的包都会被路由器转发到这条线。这样不仅会造成网络堵塞和网络故障,而且由于无法判断是哪个外来运营商发来的,这样原运营商的利润必然受到的影响。
    为了排除以上的麻烦,各运营商之间只有在特定的路由器会交换路由信息,运营商就可以只将自己的路由信息与那些交费的运行商进行交换,而未交费的运行商没有交换路由信息,这样路由表上没有相应的表项,所以他们就无法把网络包转发到这里。
    可能有的人会说,有的运营商没有交钱从而不能交换路由信息,而我们的包的目标地址正好是要收费的运营商,这样我们不就访问不了吗?放心,这个运营商必然与其他运营商之间有联系,它可以通过其他运行商到达目标运营商。如果它不与其他运营商签订合同进行连接,那么它离倒闭就不远了。

    基于距离向量的协议

    RIP

    1. 仅和相邻路由器交换信息。如果两个路由器之间的通信不需要经过另一个路由器,那么这两个路由器就是相邻的。RIP协议规定,不相邻的路由器不交换信息。
    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。也就是说,交换的信息是:“我到本自治系统中所有网络的(最短)距离,以及到每个网络应经过的下一跳路由器”。
    3. 按固定的时间间隔交换路由信息,例如,每隔30秒。然后,路由器根据收到的路由信息更新路由表。当网络拓扑发生变化时,路由器也及时向相邻路由器通告拓扑变化后的路由信息。

    存在的问题

    1. 好消息传播的快,坏消息传播的慢。当网络中新添加一个路由器时,它的邻居路由器可以很快发现它,并通过和自己邻居交换信息的方式使所在的整个网络知道了这个新添加的路由器。但是如果一个路由器挂掉,它的邻居路由器发现无法通过原始的路径到达,就会尝试其他路径访问,直到试过了所有的路径或者超时,才确定目标路由器确实挂了。
    2. 路由器之间交换的信息为整个路由表,当所在网络规模很大时,势必会造成网络堵塞,影响正常的网络数据包传输。

    OSPF

    • 向本自治系统中的所有路由器发送信息,这于RIP是一致的。
    • 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,而不是整个路由表信息,有效的减缓了网络负担。
    • 只有当链路状态发生变化时(网络中新添或卸载某个路由器),路由器才向所有路由器用泛洪法发送此信息。而不像RIP那样,不管网络拓扑有无发生变化,路由器之间都要定期交换路由表的信息。
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  • 路由选择协议的分类

    千次阅读 2017-05-20 14:40:39
    》内部网关协议(Interior Gateway Protocol,IGP) ... 该协议是内部网关协议中使用得最广泛的一种协议,它是一种分布式、基于距离向量 的路由选择协议,其特点是简单。直径hop count一般小于15。

    》内部网关协议(Interior Gateway Protocol,IGP)

                  #路由信息协议(RoutingInformation Protocol,RIP)

                         该协议是内部网关协议中使用得最广泛的一种协议,它是一种分布式、基于距离向量     的路由选择协议,其特点是简单。直径hop count一般小于15。


                 #开放最短路径优先协议(OpenShortest Path First,OSPF)

                       “开放”指该协议不受厂商的限制,“最短路径优先”是指使用了Dijkstra提出的最短路径算法(SPF),划分区域并将洪泛法交换链路状态信息的范围局限在每一个区域内,而不是整个自治系统,一个区域内部的路由器只知道本区域的完整网络拓扑。为了使每一个区域能够和别的区域进行通信,OSPF协议使用层次结构的区域划分。它将一个自治系统内部划分成若干区域与backbone area。主干区域连接多个区域,主干区域内部的路由器叫做主干路由器(backbone router),连接各个区域的路由器叫做区域边界路由器(area border router)。区域边界路由器接收其他区域传来的信息。 在backbone area内还有一个路由器专门和该自治系统之外的其他自治系统交换路由信息。这样的路由器叫做自治系统边界路由器。


                 》OSPF与RIP的差别:

                1.OSPF最主要的特征是使用分布式链路状态协议(link state protocol),而RIP使用的是距离向量协议。


                 2.OSPF协议要求路由器发送的信息是本路由器与哪些路由器相邻,以及链路状态的度量(metric)。链路状态”度量”主要指费用、距离、延时、带宽等。两者都是使用“最短路径优先”的指导思想,只是在具体使用什么样的参数与计算方法上有一些不同。


                 3.OSPF协议要求当链路状态发生变化时用洪泛法(flooding)向所有的路由器发送此信息,而RIP仅向自己相邻的几个路由器交换路由信息。


                 4.由于执行OSPF协议的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(link state datebase),这个数据库实际上就是全网的拓扑结构图,并且在全网范围内是保持一致的。RIP的每一个路由器虽然知道到所有网络的距离以及下一跳路由器,但是不知道全网的拓扑结构。


                 5.为了适应大规模的网络,并使更新过程收敛得更快,OSPF协议将一个自治系统在划分为若干个更小的范围,叫做区域(area),每一个区域有一个32位的区域标识符(用点分十进制表示),在一个区域内的路由器数量不超过200个。

     

    》外部网关协议(External Gateway Protocol,EGP)

                                 是不同自治系统的路由器之间交换路由信息的协议。

                     》边界网关协议(BorderGateway Protocol,BGP)

                             BGP-4采用了路由向量(pathvector)路由协议。在配置BGP时,每一个自治系统的管理员要选择至少一个路由器(一般是BGP边界路由器)作为该自治系统的”BGP发言人”。一个BGP发言人与其他自治系统中的BGP发言人要交换路由信息,就要先建立TCP连接,然后在此连接上交换BGP报文以建立BGP会话。BGP协议交换路由信息的结点数是以自治系统数为单位的,这可以降低路由选择的复杂度。

           

                     》BGP路由选择协议的四种分组

                             打开(open)分组:用来与相邻的另一个BGP发言人建立关系。

                             更新(update)分组:用来发送某一路由的信息,以及列出要撤销的多条路由。

                             保活(keepalive)分组:用来确认打开报文,以及周期性地证实相邻边界路由器的存在

                             通知(notification)分组:用来发送检测到的差错。

                             当两个边界路由器属于两个不同的自治系统,而其中的一个边界路由器希望和另一个边界路由器定期地交换路由信息时,就应该有一个协商的过程。因此,一开始向相邻边界路由器进行协商时就要发送“打开分组”。如果相邻边界路由器接受,就响应一个“保活分组”。这样,两个BGP发言人的相邻关系就建立了。一旦相邻关系建立了,就要设法维持这种关系。双方中的每一方都需要确信对方是存在的,且一直保持这种相邻关系。为此这两个BGP发言人彼此要周期性地(一般是每隔30秒)交换“保活分组”。“更新分组”是BGP协议的核心。BGP发言人可以用“更新分组”撤销它以前曾经通知过的路由,也可以宣布增加新的路由。撤销路由可以一次撤销许多条,而增加新路由时,每个更新报文只能增加一条。当某个路由器或链路出现故障时,由于BGP发言人可以从不止一个相邻的边界路由器获得路由信息,因此很容易选择出新的路由。

     

    自治系统(Autonomous System,AS)  主干区域(backbonearea)

    其内部的路由选择称为域内路由选择(inter domain routing)

    自治系统之间的路由选择称为域间路由选择(intra domain routing)


    分组转发(forwarding)

    指在互联网络中路由器转发IP分组的物理传输过程与数据报转发机制。

    默认路由器(default router)

    一台主机与一台路由器连接,又称为第一跳路由器(First-hop router)或缺省路由器。

    跳数(hop count)

    指一个分组从源节点到达目的结点经过的路由器的个数。跳数越少路径越好。

    带宽(bandwidth)

    带宽指链路的传输速率,例如T1链路的速率为1.544Mbps,指T1的带宽为1.544Mbps。

    延时(delay)

    延时是指一个分组从源节点到达目的结点所花费的时间。

    负载(load)

    指单位时间内通过路由器或线路的通信量。

    可靠性(reliability)

    指传输过程中的误码率

    开销(overhead)

    指传输过程中的耗费,耗费通常与所使用的链路带宽相关。

     

    评价路由选择的依据

    算法必须是正确、稳定和公平的

    算法应该尽量简单

    算法必须能够适应网络拓扑和通信量的变化

    算法应该是最佳的

     

    路由器选择算法的分类

        #静态路由表

               静态路由表由人工方式建立的,网络管理人员将每一个目的地址的路径输入到路由表中。网络结构发生变化时,路由表无法更新。

       #动态路由表

              在网络系统运行时,系统将自动运行动态路由选择协议,建立路由表。当internet结构变化时,例如当某个路由器出现故障或者某条链路中断时,动态路由选择协议就会自动更新所有路由器中的路由表。不同规模的网络需要选择不同的动态路由选择协议。


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  • 有类路由协议与无类路由协议

    千次阅读 2010-08-23 14:46:00
    (一)有类路由协议 1、有类路由协议的特点是发送路由更新包的时候不携带路由条目的子网掩码 2、有类路由协议在路由传递过程中使用路由发送和接收规则。 有类路由协议发送规则: 检查路由更新网络是否与...
    (一)有类路由协议 
    1、有类路由协议的特点是发送路由更新包的时候不携带路由条目的子网掩码
     
    2、有类路由协议在路由传递过程中使用路由发送和接收规则。
     
    有类路由协议发送规则:
    检查路由更新网络是否与发送端口同一主网
          1).若否,路由更新自动汇总成主类网络
          2).若是,继续检查更新的路由是否与发送接口的掩码一致
                       a. 是,发送更新
                       b. 否, 忽略更新
     
    有类路由协议更新接收规则:
    将网络地址和接收接口的网络地址进行比较,判断是否处于同一主网络
         1).处于同一主网络,直接赋予该网络地址接收接口的掩码并写入路由表
         2).不处于同一主网络,首先查看路由表中是否存在该主网络的任一子网
                a.不存在,接收该网络地址,并赋予该网络地址一个有类掩码,同时写入路由表
                b.存在,忽略该路由更新并丢弃
     
    3、有类路由协议的特性:
     
    1)同一个主网络下的子网若掩码不一致,则会出现子网丢失,即不支持VLSM
    2)在边界路由器上面会产生自动汇总,并且这个自动汇总是无法关闭的。
    对于不连续子网,必然导致多个路由器通告相同的路由更新(汇总后的),这样将导致网络不正常,所以不支持不连续子网。对于连续子网,则是支持的。
    3)那么有类路由协议包括:RIPV1 IGRP
     
     
     
    (二)无类路由协议 
    1、无类路由协议的特点是发送路由更新包的时候携带自己的子网掩码
     
    2、无类路由协议的特性:
    1)因为发送子网掩码,可以支持VLSM,
    2)在边界路由器上面的自动汇总可以关闭,可以支持不连续子网。
    3)无类路由协议包括:RIPV2 EIGRP OSPF ISIS BGPV4 
    4)基于现在我们所使用的网段一般都是VLSM,所以,我们现在都会使用无类的路由协议。
     
    总结:有类路由协议和无类路由协议的本质区别就是在发送路由更新时是否发送子网掩码。所以有类无类协议的不同就在于是否支持VLSM(可变长子网mask)。有类的不发送mask,不支持VLSM,无类的反之。默认情况下无类协议和有类协议一样,在边界路由器上自动进行汇总(OSPF不在边界自动汇总)。有类路由协议,自动汇总不可关闭。所以不支持不连续子网;而无类协议可以关闭这个该死的自动汇总功能,改用手工方式进行汇总,所以支持不连续子网。
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  • 因特网的路由选择协议

    千次阅读 2017-05-21 01:57:33
    一个实际的路由选择算法,应尽可能接近于理想的算法,在不同的应用条件下,对以下提出的六方面也可不同的侧重。 (1)算法必须是正确的和完整的。 (2)算法在计算上应简单。 (3)算法应能适应通信量和网络...

    因特网的路由选择协议

    1. 路由选择协议

    1.1 理想路由算法应具备的特点

    注:路由选择协议的核心就是路由算法。一个实际的路由选择算法,应尽可能接近于理想的算法,在不同的应用条件下,对以下提出的六方面也可有不同的侧重。
    (1)算法必须是正确的和完整的。
    (2)算法在计算上应简单。
    (3)算法应能适应通信量和网络拓扑的变化。
    (4)算法应具有稳定性。
    (5)算法应是公平的。
    (6)算法应是最佳的——相对于某一种特定要求下得出的较为合理的选择而已。

    1.2 路由选择算法的两大类

    注:从路由算法能否随网络的通信量或拓扑自适应地进行调整变化来划分。

    1.2.1 静态路由选择策略——非自适应路由选择
    • 特点:简单和开销较小,但不能及时适应网络状态的变化。
    • 适用条件:简单的小网络,用人工配置每一条路由。
    1.2.2 动态路由选择策略——自适应路由选择
    • 特点:较好地适应网络状态的变化,但实现起来比较复杂,开销也比较大。
    • 适用条件:较复杂的大网络。

    1.3 分层次的路由选择协议

    注:因特网采用的路由选择协议主要是自适应的(即动态的)、分布式路由选择协议。
    (1)自治系统(autonomous system,AS):也被称为是一个路由选择域(routing domain),是一个有权自主地决定在本系统中应采用何种路由协议的网络单位,一个自治系统将会分配一个全局的唯一的16位号码,有时我们把这个号码叫做自治系统号(ASN)。
    (2)一个AS对其他AS表现出的是一个单独的和一致的路由选择策略。
    (3)在目前的因特网中,一个大的ISP就是一个自治系统,这样,因特网就把路由选择协议划分为2大类:

    • 内部网关协议IGP(Interior Gateway Protocol),在一个AS内部使用的路由选择协议,与在互联网中的其他AS选用什么路由选择协议无关。
    • 外部网关协议EGP(External Gateway Protocol),将数据报从一个AS传送到另一个AS时使用的路由选择协议。
      注:自治系统之间的路由选择就叫作域间路由选择(interdomain routing),自治系统内部的路由选择叫作域内路由选择(intradomain routing)

    2. 内部网关协议RIP

    • 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。
    • RIP是一种分布式的基于距离向量的路由选择协议,是因特网的标准协议,其最大优点就是简单。
    • RIP的三个要点:
      (1)仅和相邻路由器交换信息。
      (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)按固定的时间间隔交换路由信息。

    3. 内部网关协议OSPF

    • 开放最短路径优先OPSF(Open Shortest Path First):最主要的特征就是使用分布式的链路状态协议(link state protocol),而不是像RIP那样的距离向量协议。
    • OSPF的三个要点:
      (1)向本自治系统中所有路由器发送信息。
      (2)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。
      (3)只有当链路状态发送变化时,路由器才向所有路由器用洪泛法发送此信息。
    • OSPF的五种分组类型:
      (1)问候(Hello)分组。
      (2)数据库描述(Database Description)分组。
      (3)链路状态请求(Link State Request)分组。
      (4)链路状态更新(Link State Update)分组。
      (5)链路状态确认(Link State Acknowledgment)分组。

    4. 外部网关协议BGP

    • 边界网关协议BGP:是不同AS的路由器之间交换路由信息的协议。

    参考文献:
    [1]《计算机网络(第5版)》谢希仁——第四章 4.5
    [2] 百度搜索关键字:AS、IGP、EGP、RIP、OSPF、BGP

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