RIP工作原理


RIP协议的全称是路由信息协议(Routing Information Protocol),它是一种内部网关协议(IGP),用于一个自治系统(AS)内的路由信息的传递。RIP协议是基于距离矢量算法(Distance Vector Algorithms)的,它使用“跳数”,即metric来衡量到达目标地址的路由距离。
 
二、该协议的局限性
1、协议中规定,一条有效的路由信息的度量(metric)不能超过15,这就使得该协议不能应用于很大型的网络,应该说正是由于设计者考虑到该协议只适合于小型网络所以才进行了这一限制。对于metric为16的目标网络来说,即认为其不可到达。
2、该路由协议应用到实际中时,很容易出现“计数到无穷大”的现象,这使得路由收敛很慢,在网络拓扑结构变化以后需要很长时间路由信息才能稳定下来。
3、该协议以跳数,即报文经过的路由器个数为衡量标准,并以此来选择路由,这一措施欠合理性,因为没有考虑网络延时、可靠性、线路负荷等因素对传输质量和速度的影响。
 
三、RIP(版本1)报文的格式和特性
3.1、RIP(版本1)报文的格式
0 7 15 31
命令字(1字节) 版本(1字节) 必须为0(2字节)
地址类型标识符(2字节) 必须为0(2字节)
IP地址
必须为0
必须为0
Metric值(1—16)
(最多可以有24个另外的路由,与前20字节具有相同的格式)
 
“命令字”字段为1时表示RIP请求,为2时表示RIP应答。地址类型标志符在实际应用中总是为2,即地址类型为IP地址。“IP地址”字段表明目的网络地址,“Metric”字段表明了到达目的网络所需要的“跳数”。
 
3.2. RIP的特性
(1)路由信息更新特性:
路由器最初启动时只包含了其直连网络的路由信息,并且其直连网络的metric值为1,然后它向周围的其他路由器发出完整路由表的RIP请求(该请求报文的“IP地址”字段为0.0.0.0)。路由器根据接收到的RIP应答来更新其路由表,具体方法是添加新的路由表项,并将其metric值加1。如果接收到与已有表项的目的地址相同的路由信息,则分下面三种情况分别对待:第一种情况,已有表项的来源端口与新表项的来源端口相同,那么无条件根据最新的路由信息更新其路由表;第二种情况,已有表项与新表项来源于不同的端口,那么比较它们的metric值,将metric值较小的一个最为自己的路由表项;第三种情况,新旧表项的metric值相等,普遍的处理方法是保留旧的表项。
路由器每30秒发送一次自己的路由表(以RIP应答的方式广播出去)。针对某一条路由信息,如果180秒以后都没有接收到新的关于它的路由信息,那么将其标记为失效,即metric值标记为16。在另外的120秒以后,如果仍然没有更新信息,该条失效信息被删除。
2)RIP版本1对RIP报文中“版本”字段的处理:
0:忽略该报文。
1:版本1报文,检查报文中“必须为0”的字段,若不符合规定,忽略该报文。
>1:不检查报文中“必须为0”的字段,仅处理RFC 1058中规定的有意义的字段。因此,运行RIP版本1的机器能够接收处理RIP版本2的报文,但会丢失其中的RIP版本2新规定的那些信息。
 
(3)RIP版本1对地址的处理
RIP版本1不能识别子网网络地址,因为在其传送的路由更新报文中不包含子网掩码,因此RIP路由信息要么是主机地址,用于点对点链路的路由;要么是A、B、C类网络地址,用于以太网等的路由;另外,还可以是0.0.0.0,即缺省路由信息。
 
(4)计数到无穷大(Counting to Infinity)
前面在RIP的局限性一部分提到了可能出现的计数到无穷大的现象,下面就来分析一下该现象的产生原因与过程。考察下面的简单网络:
c(目的网络)----router A------router B
在正常情况下,对于目标网络,A路由器的metric值为1,B路由器的metric值为2。当目标网络与A路由器之间的链路发生故障而断掉以后:
c(目的网络)--||--router A------router B
A路由器会将针对目标网络C的路由表项的metric值置为16,即标记为目标网络不可达,并准备在每30秒进行一次的路由表更新中发送出去,如果在这条信息还未发出的时候,A路由器收到了来自B的路由更新报文,而B中包含着关于C的metric为2的路由信息,根据前面提到的路由更新方法,路由器A会错误的认为有一条通过B路由器的路径可以到达目标网络C,从而更新其路由表,将对于目标网络C的路由表项的metric值由16改为3,而对于的端口变为与B路由器相连接的端口。很明显,A会将该条信息发给B,B将无条件更新其路由表,将metric改为4;该条信息又从B发向A,A将metric改为5……最后双发的路由表关于目标网络C的metric值都变为16,此时,才真正得到了正确的路由信息。这种现象称为“计数到无穷大”现象,虽然最终完成了收敛,但是收敛速度很慢,而且浪费了网络资源来发送这些循环的分组。
另外,从这里我们也可以看出,metric值的最大值的选择实际上存在着矛盾,如果选得太小,那么适用的网络规模太小;如果选得过大,那么在出现计数到无穷大现象的时候收敛时间会变得很长。
3.3. 为了提高RIP性能的两项措施
3.3.1. 水平分割
在上面的“计数到无穷大”现象中,产生的原因是A、B之间互相传送了“欺骗信息”,那么针对这种情况,我们自然会想到如果能将这些“欺骗信息”去掉,那么不就可以在一定程度上避免“计数到无穷大”了吗。水平分割正是这样一种解决手段。
“普通的水平分割”是:如果一条路由信息是从X端口学习到的,那么从该端口发出的路由更新报文中将不再包含该条路由信息。
“带毒化逆转的水平分割”是:如果一条路由信息是从X端口学习到的,那么从该端口发出的路由更新报文中将继续包含该条路由信息,而且将这条信息的metric置为16。
“普通的水平分割”能避免欺骗信息的发送,而且减小了路由更新报文的大小,节约了网络带宽;“带毒化逆转的水平分割”能够更快的消除路由信息的环路,但是增加了路由更新的负担。这两种措施的选择可根据实际情况进行选择。
 
3.3.2. 触发更新
上面的“水平分割”能够消除两台路由器间的欺骗信息的相互循环,但是当牵涉到三台或者以上的路由器时,效果就有限了。