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  • 当IP数据报在互联网上传输时,我们希望经过时延最短,这就需要具体算法,而且在互联网上,为了便于管理,我们一般将网络划分成层次结构,这样话,就出现了内部网关和外部网关说话,相应的协议也不一样。...

      当IP数据报在互联网上传输时,我们希望经过的时延最短,这就需要具体的算法,而且在互联网上,为了便于管理,我们一般将网络划分成层次结构,这样的话,就出现了内部网关和外部网关的说话,相应的协议也不一样。

      1、内部网关协议(IGP):

      内部网关协议主要有两种:(1)RIP协议(2)OSPF协议

      (1)RIP协议:

      这里我们先讨论内部网关协议RIP 

      RIP距离向量算法:

      对每一个相邻路由器发过来的RIP报文进行如下操作:

      (1)把 “下一跳”字段中的地址都改为X,并把所有的“距离”字段的值加1,每一个项目都 有三个关键数据,即:到目 的网络N,距离是d,下一跳路由器是X;.  (便于进行本路由表的更新,假设从位于地址X发来的相邻路由器发来的RIP报文某一个项目是"NET2 ,3, Y",意思是:我经过路由器Y到NET2的距离是3,那么本路由器可推断出,我通过X路由器到达NET2的距离应该是3+1=4)
      (2)对修改后的RIP报文中的每一个项目,进行下述步骤:
      若原来的路由表中没有目的网络N,则把该项目添加到路由表中,否则查看下一跳路由器地址; (表明这是新的网络,应该加入路由表) 若下一跳路由器地址是X,则把收到的项目替换原路由表中的项目; (为什么要替换?,要以最新的地址为准,到目的网络的距离可能增大也可能减小,所以应该以最新的更新) 否则若收到的项目中的距离d小于路 由表中的距离,则进行更新,否则,什么也不做。  (例如若路由表已有项目"NET2 ,5,P",就要更新为:"NET2,4,X",因为距离从5变到4更短了,)
      (3)若三分钟没有收到相邻的路由器的更新路由表,则把相邻路由器记为不可达路由器,即把距离置为16(距离为16 表示不可达)。      
      (4)返回。 流程如下如:

     

      虽然所有的路由器最终都拥有了整个自治系统的全局路由信息,但由于每一个路由器的位置不同,它们的路由表当然也应当是不同的。

     

      RIP协议存在的一个问题是:当网络出现故障时,要经过比较长的时间才能将此信息传送到所有的路由器。以图2为例,设三个路由器都已经建立了各自的路由表,现在路由器R1和网1的连接线路短开。路由器R1发现后,将到网1的距离改为16,并将此信息发给路由器R2。由于路由器R3发给R2的信息是:“到网1经过R2距离为2”,于是R2将此项目更新为“到网1经过R3距离为3”,发给R3。R3再发给R2信息:“到网1经过肉距离为4”。这样一直到距离增大到16时,R2和R3才知道网1是不可达的。RIP协议的这一特点叫做:好消息传播得快,而坏消息传播得慢。像这种网络出故障的传播时间往往需要较长的时间,这是RIP的一个主要缺点。

    首先来看RIP协议报文格式: 

     

      (2)OSPF协议:

      OSPF的包类型:

      (1)类型一:问候(hello)分组,用来发现和维护临站的可达性。

      (2)类型二:数据库描述分组,向临站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。

      (3)类型三:链路状态请求分组,向对方请求发送某些链路状态项目的详细信息

      (4)类型四:链路状态更新分组,用洪泛法对全网更新链路状态。

      (5)类型五:链路状态确认分组,对链路状态更新分组的确认。

      OSPF协议的工作过程:

      1)每台路由器学习激活的直接相连的网络。
      2)每台路由器和直接相连的路由器互交,发送Hello报文,建立邻居关系。
      3)每台路由器构建包含直接相连的链路状态的LSA(Link-State Advertisement,链路状态通告)。链路状态通告(LSA)中记录了所有相关的路由器,包括邻路由器的标识、链路类型、带宽等。
      4)每台路由器泛洪链路状态通告(LSA)给所有的邻路由器,并且自己也在本地储存邻路由发过来的LSA,然后再将收到的LSA泛洪给自己的所有邻居,直到在同一区域中的所有路由器收到了所有的LSA。每台路由器在本地数据库中保存所有收到的LSA副本,这个数据库被称作"链路状态数据库(LSDB,Link-State Database)"
      5)每台路由器基于本地的"链路状态数据库(LSDB)"执行"最短路径优先(SPF)"算法,并以本路由器为根,生成一个SPF树,基于这个SPF树计算去往每个网络的最短路径,也就得到了最终的路由表。

     

      2、边界网关协议BGP

       边界网关协议BGP是一种外部网关协议,主要用来解决当分组再几个AS外部传输时的问题。

      边界网关协议BGP只能是力求寻找一条能够达到目的网络且比较好的路由,而并非寻找一条最佳路由。BGP采用了路径向量选择协议。

      在配置BGP时,我们往往选择一个AS的边界路由器作为BGP的区域发言人,然后在这些BGP区域发言人中使用路径向量选择协议。选出一条可达的路由,但是不一定最优。

    转载于:https://www.cnblogs.com/PIRATE-JFZHOU/p/7923220.html

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  • 互联网的路由选择协议有关路由选择协议的几个基本概念自治系统 AS(Autonomous System)内部网关协议内部网关协议 :RIP协议RIP协议的三个特点路由表的建立与更新距离向量算法(重点)RIP协议的优缺点内部网关协议 :...

    有关路由选择协议的几个基本概念

    互联网采用分层次的路由选择协议。

    自治系统 AS(Autonomous System)

    • 自治系统 AS 的定义:在单一的技术管理下的一组路由器,而这些路由器使用一种 AS 内部的路由选择协议和共同的度量以确定分组在该 AS 内的路由,同时还使用一种 AS 之间的路由选择协议用以确定分组在AS之间的路由。
    • 现在对自治系统 AS 的定义是强调下面的事实:尽管一个 AS 使用了多种内部路由选择协议和度量,但重要的是一个 AS 对其他 AS 表现出的是一个单一的和一致的路由选择策略。在这里插入图片描述
      注意: 互联网的早期 RFC 文档中未使用“路由器”而是使用“网关”这一名词。但是在新的 RFC文档中又使用了“路由器”这一名词。应当把这两个术语当作同义词。

    内部网关协议

    内部网关协议 IGP (Interior Gateway Protocol)

    • 在一个自治系统内部使用的路由选择协议。
    • 目前这类路由选择协议使用得最多,如 RIP和OSPF 协议

    内部网关协议 :RIP协议

    路由信息协议 RIP (Routing InformationProtocol) 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。
    • RIP 协议要求网络中的每一个路由器都要维护从它自己到其他每一个目的网络的距离记录。从一个路由器到直接连接的网络的距离定义为 1。从一个路由器到非直接连接的网络的距离定义为所经过的路由器数加 1。 RIP 协议中的“距离”也称为“跳数”(hopcount),因为每经过一个路由器,跳数就加 1。
    • RIP 允许一条路径最多只能包含 15 个路由器。“距离”的最大值为 16 时即相当于不可达。可见 RIP 只适用于小型互联网。
    • RIP 不能在两个网络之间同时使用多条路由。
    • RIP最短距离至上:RIP 选择一个具有最少路由器的路由(即最短路由),哪怕还存在另一条高速(低时延)但路由器较多的路由。

    RIP协议的三个特点

    1. 仅和相邻路由器交换信息。
    2. 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,例如,每隔 30 秒。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。

    路由表的建立与更新

    路由器在刚刚开始工作时,只知道到直接连接的网络的距离(此距离定义为1)。它的路由表是空的。 以后,每一个路由器也只和数目非常有限的相邻路由器交换并更新路由信息。 经过若干次更新后,所有的路由器最终都会知道到达本自治系统中任何一个网络的最短距离和下一跳路由器的地址。RIP 协议的收敛 (convergence) 过程较快。“收敛”就是在自治系统中所有的结点都得到正确的路由选择信息的过程。

    距离向量算法(重点)

    路由器收到相邻路由器(其地址为 X)的一个 RIP 报文:

    1. 先修改此 RIP 报文中的所有项目:把“下一跳”字段中的地址都改为 X,并把所有的“距离”字段的值加 1。
    2. 对修改后的 RIP 报文中的每一个项目,重复以下步骤:
    • 若项目中的目的网络不在路由表中,则把该项目加到路由表中。
      否则
    • 若下一跳字段给出的路由器地址是同样的,则把收到的项目替换原路由表中的项目。
      否则
    • 若收到项目中的距离小于路由表中的距离,则进行更新,
      否则,什么也不做。
    1. 若 3 分钟还没有收到相邻路由器的更新路由表,则把此相邻路由器为不可达路由器,即将距离置为 16(表示不可达)。
    2. 返回。

    在这里插入图片描述

    RIP协议的优缺点

    优点:实现简单,开销较小。
    缺点:
    1.RIP 限制了网络的规模,它能使用的最大距离为 15(16 表示不可达)。
    2. 路由器之间交换的路由信息是路由器中的完整路由表,因而随着网络规模的扩大,开销也就增加。
    3. “坏消息传播得慢”,使更新过程的收敛时间过长。
    4.
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    内部网关协议 :OSPF协议

    开放最短路径优先 OSPF (Open Shortest PathFirst)是为克服 RIP 的缺点在 1989 年开发出来的。OSPF 的原理很简单,但实现起来却较复杂。

    OSPF 协议的基本特点

    1. “开放”表明 OSPF 协议不是受某一家厂商控制,而是公开发表的。
    2. “最短路径优先”是因为使用了 Dijkstra 提出的最短路径算法 SPF
    3. 采用分布式的链路状态协议 (link stateprotocol)。

    注意:OSPF 只是一个协议的名字,它并不表示其他的路由选择协议不是“最短路径优先”。

    三个要点

    1. 向本自治系统中所有路由器发送信息,这里使用的方法是洪泛法。
    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。
      “链路状态”就是说明本路由器都和哪些路由器相邻,以及该链路的“度量”(metric)。
    3. 只有当链路状态发生变化时,路由器才用洪泛法向所有路由器发送此信息。

    OSPF 划分为两种不同的区域

    • 划分区域的好处:将利用洪泛法交换链路状态信息的范围局限于每一个区域而不是整个的自治系统,这就减少了整个网络上的通信量。
    • 在一个区域内部的路由器只知道本区域的完整网络拓扑,而不知道其他区域的网络拓扑的情况。
    • OSPF 使用层次结构的区域划分。在上层的区域叫做主干区域(backbone area)。 主干区域的标识符规定为0.0.0.0。主干区域的作用是用来连通其他在下层的区域。
      在这里插入图片描述
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    OSPF 直接用 IP 数据报传送

    • OSPF 不用 UDP 而是直接用 IP 数据报传送。
    • OSPF 构成的数据报很短。这样做可减少路由信息的通信量。
    • 数据报很短的另一好处是可以不必将长的数据报分片传送。
    • 分片传送的数据报只要丢失一个,就无法组装成原来的数据报,而整个数据报就必须重传。

    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。
    • 类型3,链路状态请求 (Link State Request) 分组。
    • 类型4,链路状态更新 (Link State Update) 分组,用洪泛法对全网更新链路状态。
    • 类型5,链路状态确认 (Link State Acknowledgment)分组。

    两种内部协议的区别

    OSPF 没有“坏消息传播得慢”的问题,据统计,其响应网络变化的时间小于 100 ms。

    外部网关协议

    外部网关协议 EGP (External Gateway Protocol)

    • 若源站和目的站处在不同的自治系统中,当数据报传到一个自治系统的边界时,就需要使用一种协议将路由选择信息传递到另一个自治系统中。这样的协议就是外部网关协议 EGP。
    • 在外部网关协议中目前使用最多的是 BGP-4。

    注意:IGP和 EGP 是协议类别的名称。但 RFC 在使用 EGP 这个名词时出现了一点混乱,因为最早的一个外部网关协议的协议名字正好也是 EGP。因此在遇到名词 EGP 时,应弄清它是指旧的协议 EGP 还是指外部网关协议EGP 这个类别。

    外部网关协议 BGP

    互联网的规模太大,使得自治系统之间路由选择非常困难。对于自治系统之间的路由选择,要寻找最佳路由是很不现实的。

    • 当一条路径通过几个不同 AS 时,要想对这样的路
      径计算出有意义的代价是不太可能的。
    • 比较合理的做法是在 AS 之间交换“可达性”信息。
    • 自治系统之间的路由选择必须考虑有关策略。
    • 因此,边界网关协议 BGP 只能是力求寻找一条能够到达目的网络且比较好的路由(不能兜圈子),而并非要寻找一条最佳路由。

    BGP 发言人

    • 每一个自治系统的管理员要选择至少一个路由器作为该自治系统的“ BGP 发言人” (BGPspeaker) 。
    • 一般说来,两个 BGP 发言人都是通过一个共享网络连接在一起的,而 BGP 发言人往往就是BGP 边界路由器,但也可以不是 BGP 边界路由器。
      在这里插入图片描述

    BGP 交换路由信息

    • 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(session),利用 BGP 会话交换路由信息。
    • 使用 TCP 连接能提供可靠的服务,也简化了路由选择协议。
    • 使用 TCP 连接交换路由信息的两个 BGP 发言人,彼此成为对方的邻站(neighbor)或对等站(peer) 。

    BGP 协议的特点

    • BGP 协议交换路由信息的结点数量级是自治系统数的量级,这要比这些自治系统中的网络数少很多。
    • 每一个自治系统中 BGP 发言人(或边界路由器)的数目是很少的。这样就使得自治系统之间的路由选择不致过分复杂。
    • BGP 支持 CIDR,因此 BGP 的路由表也就应当包括目的网络前缀、下一跳路由器,以及到达该目的网络所要经过的各个自治系统序列。
    • 在 BGP 刚刚运行时,BGP 的邻站是交换整个的 BGP 路由表。但以后只需要在发生变化时更新有变化的部分。这样做对节省网络带宽和减少路由器的处理开销都有好处。

    BGP-4 共使用四种报文

    1. 打开 (OPEN) 报文,用来与相邻的另一个BGP发言人建立关系。
    2. 更新 (UPDATE) 报文,用来发送某一路由的信息,以及列出要撤消的多条路由。
    3. 保活 (KEEPALIVE) 报文,用来确认打开报文和周期性地证实邻站关系。
    4. 通知 (NOTIFICATION) 报文,用来发送检测到的差错。
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  • 使用分层次的路由选择方法,可将互联网的路由选择协议划分为:内部网关协议IGP:具体的协议有多种,如RIP和OSPF等外部网关协议EGP:目前使用的协议就是BGP。BGP主要是解决不同自治系统中的策略问题(如不希望从某个走...

    使用分层次的路由选择方法,可将互联网的路由选择协议划分为:

    内部网关协议IGP:具体的协议有多种,如RIP和OSPF等

    外部网关协议EGP:目前使用的协议就是BGP。BGP主要是解决不同自治系统中的策略问题(如不希望从某个走而从另一个走),找到可达的路由。

    这里我们主要介绍一下内部网关协议


    内部网关协议RIP

    1.工作原理

    是一种分布式的基于距离向量的路由选择协议

    RIP协议要求网络中的每一个路由器都要维护从它自己到其他每一个目的网络的距离记录。由于是到每一个目的网络的距离记录,所以这是一组距离即距离向量

    一路由器到非直接连接的网络的距离定义为所经过的路由器数加1。这个距离也称为跳数,因为每经过一个路由器,跳数就加1。

    在RIP协议中认为好的路由就是它通过的路由器的数目少,即“距离短”。RIP允许一条路径最多只能包含15个路由器。当距离等于16的时候相当于不可达。故RIP只适合小型互联网

    RIP协议不能在两个网络之间同时使用多条路由。RIP选择一条具有最少路由器的路由,当然这样的做法可能使得线路时延较大但路由器数量较少的线路被选中而另一条时延低但路由器数量较多的线路不能被选中。

    RIP协议的特点是:

    (1)仅和相邻路由交换信息

    (2)路由交换的信息是当前本路由器所知道的全部信息,即自己现在的路由表

    (3)按固定的时间间隔交换路由信息,之后路由器根据收到的路由信息更新路由表。更新路由表的原则是找出到每个目的网络的最短距离。这种更新算法又称为距离向量算法。

    下面简单地介绍一下距离向量算法

    对相邻的路由器发来的RIP报文,先修改此报文中的所有项目:把“下一跳”字段中的地址都改为这个相邻的路由器。对修改后的每一个项目都进行一下的步骤。

    1.没有则加入

    2.在有的情况下下一跳如果是发过来的这个路由器跳点数无论如何变化都直接更新,如果下一跳是别的路由器,那么在小于的时候才进行更新,否则是什么都不做

    3.跳点数相同就进行刷新替换

    RIP协议让一个自治系统中的所有路由器都和自己的相邻路由器定期交换路由信息,并不断更新其路由表,使得从每一个路由器到每一个目的网络的路由都是最短的,虽然每一个路由器最后都有了自治系统中的每一个路由器的信息,但是由于每一个路由器的相对位置不同,所以这里的路由表也是不同的。

    RIP协议存在的问题是好消息传播的快,坏消息传播的慢。网络出现故障的传播时间需要较长的时间。

    比如其中的某一个网络突然断掉了,那么和这个网络直连的路由器A就会把路由表改成16,而这个路由器连接的其他路由器B会把它的路由表转发给和这个网络直连的路由器A,于是这个路由器A就更改了自己的路由表,认为下一跳是路由器B。距离进行+1。然而此时B收到了来自A的路由表。之后进行刷新替换之后,它的距离又进行了+1,之后A又收到B……如此循环直到距离为16的时候才结束循环此时才能得知网络不可达的消息。

    设定的最大跳点数虽然解决了无穷计数的问题,但是也限制了RIP只能适用于中小型网络

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    OSPF协议

    开放最短路径优先。克服RIP协议的缺点开发出来的,原理简单,实现起来复杂。最短路径优先是因为使用了最短路径算法SPF。

    OSPF最主要的特征就是使用分布式的链路状态协议。不是像RIP一样的距离向量协议。

    链路状态(1)和那个路由器直接相连(2)度量值

    这里的使用的方法是洪泛法,向本自治系统中的所有路由器发送信息。每一个相邻的路由器又将此信息发往所有的相邻路由器(除了给它发送的那个)

    发送的信息就是链路状态,只有当链路状态发生变化的时候路由器才是用洪泛法发送此信息。而RIP是进行定期交换的。

    最终能够形成一个链路状态数据库也就是全网的拓扑结构图,这个结构图对于每个路由器来说都是一致的。每个路由器都知道全网共有多少个路由器以及那些路由器是直接相连的,其代价是多少。每个路由器使用链路状态数据库中的数据,构造出自己的路由表。

    当网络中路由器较多的时候就进行划分区域,生成拓扑结构图和路由表到其它区域的时候,设置默认网关是边界路由器

    划分区域的好处是使交换信息的范围局限于每一个区域而不是整个的自治系统,减少了网络上的通信量。区域内部的路由器只知道本区域的完整网络拓扑,通过边界路由器和其它区域进行通信。

    OSPF不使用UDP直接使用IP数据报传送。RIP协议使用UDP传送但RIP却不属于传输层,因为我们是先有的协议,后来才对层次进行的划分。

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  • 路由选择协议 核心是路由算法 通过何种算法来获得路由表中各项目 路由选择复杂性 路由选择需要网络中所有结点共同协调工作 路由选择环境不断变化,例如网络中出了某些故障,网络发生堵塞就需要能缓解拥塞...
    • 路由选择协议
      核心是路由算法
      通过 何种算法 来获得 路由表中的各项目

    • 路由选择的复杂性
      路由选择需要网络中的所有结点共同协调工作
      路由选择的环境不断变化,例如网络中出了某些故障,网络发生堵塞就需要能缓解拥塞的路由选择策略

    • 按路由算法能否随 网络的通信量拓补 自适应的调整变化,路由算法可以分为:
      1、静态路由选择策略
      2、动态路由选择策略(广泛使用)

    • 自治系统(AS)
      AS 是在单一技术管理下的一组路由器,而这些路由器使用同一种路由选择协议 / 策略
      可以把整个互联网划分为许多较小的AS
      一个大的ISP就是一个AS

    • 路由选择协议划分为两大类:
      1、内部网关协议IGP:一个AS内部使用的路由选择协议
      2、外部网关协议EGP:若 源主机目的主机 处在不同的AS中(这两个AS可能使用不同的IGP),当数据报传到 一个AS的边界 时,就要使用EGP传到另一个AS。

    • 每个AS自己决定在本AS内部运行何种IGP
      但每个AS中均有路由器除了运行本AS内部的IGP外,还要运行AS间的EGP
      如下图是两个AS互连的示意图。
      在这里插入图片描述

    • IGP主要使用RIP,OSPF
      EGP目前使用的就是BGP

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  • 路由选择协议 RIP、OSPF、BGP 详解

    千次阅读 2020-04-14 18:02:57
    在介绍 RIP、OSPF、BGP 等协议之前,我们必须先介绍一下互联网两大类路由选择协议。 而在这之前又必须简单介绍一下自治系统 ????。 一、自治系统 ???? 自治系统 AS (Autonomous System) : 自治系统就是几个...
  • (三)网络层——路由选择协议RIP

    千次阅读 2017-03-30 17:17:42
    (1)路由信息协议RIP是一种分布式的基于距离向量的路由选择协议。RIP协议要求网络中每一个路由器都要维护从它自己到其它每一个目标网络的距离。 (2)RIP协议的距离也成为跳数,每经过一个路由器,跳数加1。RIP...

空空如也

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互联网的路由选择协议