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  • 互联网路由协议讲义

    2014-08-25 09:09:29
    DP500001 路由协议基础 ISSUE1.0_20061229_A.ppt DP500002 动态路由协议和RIP协议原理 ISSUE1.0_20061229_A.ppt DP500003 OSPF协议原理 ISSUE ISSUE1.0_20061229_A.ppt DP500004 ISIS协议原理 ISSUE1.0_20061229_A....
  • 基于WiFi的战术互联网路由协议性能分析,讲了关于战术自组网的协议设置与性能分析
  • 互联网路由选择协议 overview 在网络通信中,由于主机、路由器分布的复杂性,为了网络的性能,做出较好的路由选择至关重要。 基本概念 理想的路由算法 理想的路由选择算法应该具有如下的特点: 1.路由算法必须是...

    互联网路由选择协议

    overview

    在网络通信中,由于主机、路由器分布的复杂性,为了网络的性能,做出较好的路由选择至关重要。

    基本概念

    理想的路由算法

    理想的路由选择算法应该具有如下的特点:

    • 1.路由算法必须是正确且完整的
    • 2.算法在计算上简单
    • 3.算法应能适应通信量和网络拓扑的变化,也就是要有自适应性,网络发生故障时要能够根据网络的实际情况,包括故障、速度等情况,自适应地改变路由以均衡链路负载,也就是鲁棒性(robustness)
    • 4.算法应该具有稳定性
    • 5.算法应该是公平地
    • 6.算法应该是最佳的

    若从路由算法能否自适应变化分类,可以分为静态路由选择测量(非自适应路由选择)动态路由选择策略(自适应路由选择)

    分层次的路由选择协议

    互联网的规模非常大,如果让所有的路由器都知道哪个网络应该怎样传送,路由表会非常大,处理难度也大;一些机构存在局域网的需求,即希望接入互联网的同时不暴露内部的网络拓扑和内部的协议。
    基于上面两个原因,可以把网络划分为多个较小的自治系统(autonomous system),简称AS。AS是在某种技术/协议管理下的一组路由器,这些路由器使用系统内部的路由选择协议和度量,一个AS对外以整体存在,且内部使用统一的路由选择协议(类似于欧盟)。
    目前,一个ISP就是一个大的AS,其内部继续细分小AS。
    基于这样的层次原则,路由选择协议可以分为两类:

    • (1)内部网关协议IGP:AS内部使用的路由选择协议,与其他AS的协议无关,亦称域内路由选择,例如RIP、OSPF
    • (2)外部网关协议EGP:AS之间通信时使用的路由选择协议,亦称域间路由选择,例如BGP-4。

    如果源主机和目的主机属于两个AS,在各自的AS内部传输时使用IGP,当数据报传输的AS边界时就需要使用EGP传输到目的主机所属的AS边界。

    在这里插入图片描述

    内部网关协议RIP

    工作原理

    Routing Information Protocol(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,优点:简单。
    RIP要求网络路由器都要维护自己到其他每一个网络的距离记录,组合成距离向量。在RIP中距离的定义是这样的:
    从与本路由器直连的路由器距离为1,与非直连路由器额距离为所经过的路由器数量(不包括源目的主机)+1
    RIP中距离亦称“跳数”,RIP允许一条路径最多包含15个路由器,即16跳,因此距离大于16的路由器相当于不可达。所以RIP只适用于小型AS
    RIP只考虑源目的主机之间的路由器数量,不考虑其他跳数更多但是时延更低的路由(判别依据有且仅有跳数)。

    RIP的特点

    • 仅和相邻路由器交换信息
    • 路由器之间交换的信息包括了本路由器所知道的整个路由表
    • 按固定的时间间隔交换信息,一般是30s

    一开始各个路由器的路由表是空的,信息交换时路由表的改写比较频繁,但是随着时间的推移,路由表会趋向平衡,收敛到稳定状态

    路由表与距离向量算法

    路由表存储的信息包括:对于每一个路由器,到达某个网络(主机)的距离(最短距离),要去到这个网络的下一跳路由器(即,下一步应该去哪)

    假设X的路由表如下:

    目标网络 最短距离 下一跳
    A 3 B
    B 1 直接交付
    D 6 C

    (实际上是“A,3,B”这样的形式)

    距离向量算法

    对于每一个从相邻路由器发来的RIP报文,做如下操作:

    • 1.Y对于X发来的RIP报文,修改此报文的所有项:把下一跳的项都改为X,并把“最短距离”都+1:

      目标网络 最短距离 下一跳
      A 4 X
      B 2 X
      D 7 X
    • 2.对于修改后的路由表,进行如下操作:

      • if(X原来的路由表中没有目标网络为N的信息):把N所在的行添加到自身(Y路由器)的路由表中
      • else:(即N已在Y的路由表中)
        • if(原来去向N的下一跳路由器为X):使用该行替换原来关于N的信息
        • else:(即N已存在与Y的路由表中,而且下一跳不是X)
          • if(若收到的信息到达N的距离d小于原来路由表中到达N的距离):更新
          • else:不更新,查看收到路由表的下一项

    RIP协议让一个自治系统中的所有路由器都和自己相邻的路由器定期交换信息,不断更新路由表,使得每一个路由器到每一个目的网络的路由都是最短的

    RIP协议报文格式

    在这里插入图片描述

    • RIP报文的首部为4字节,其中的命令字段代表报文的意义。
    • 路由部分由多个路由信息构成,每个路由信息20个字节,每个RIP报文最多包含25个路由信息,构成路由表。
      • 地址族标识符,亦称地址类别,用于标志所使用的地址协议,例如IP协议对应为2
      • 路由标记记录自治系统号ASN(Autonomous System Number),因为路由器可能收到本AS之外的路由信息。
      • 接下来的十六字节分别表示目标网络地址、子网掩码、下一跳路由地址、距离。

    内部网关协议OSPF

    基本特点

    开放最短路径优先OSPF(Open Shortest Path First)的原理很简单,但是实现较为复杂。OSPF使用分布式链路状态协议。与RIP相比,有如下特点:

    • 每个路由器都向本AS的所有路由器发送信息(洪泛法)
    • 发送的信息为与本路由器相邻的所有路由器的链路状态,即说明本路由器和哪些路由器相邻,以及该链路的度量(metric),可以表示费用、距离等等指标。
    • 只有当链路状态变化时,路由器才向所有路由器使用洪泛法发送信息,非周期性发送

    由于各个路由器之间频繁交换信息,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 database),也就是全网拓扑结构图。OSPF的链路状态数据库能够较快的进行更新,更新过程收敛较快。
    OSPF会将一个大AS划分为若干个更小的区域(area),每个区域都有其标识符,这样可以把洪泛法,交换的信息局限在一个area,而不是整个AS,减少了网络的通信量。每个区域的路由器只知道本区域完整拓扑,而不知道其他区域的信息。OSPF使用层次结构的区域划分,上层区域称为主干区域(backbone area),标识符为0.0.0.0;主干区域连接其他下层区域,从其他区域发来的信息由区域边界路由器(area border router)概括。
    OSPF不使用UDP而是直接用IP数据报发送,其数据报很短,可以减少路由信息的通信量。OSPF数据包格式如下:
    在这里插入图片描述

    OSPF还具有如下特点:

    • OSPF允许管理员给每条路指派不同的代价,OSPF对于不同类型的业务可以得出不同路由
    • 如果到同一目的网络有多个相同代价路由,可以将通信量分配给这几条路径,即负载均衡

    其他特点参考谢希仁版《计算机网络》

    外部网关协议BGP

    用于AS之间的选路
    BGP的使用环境和内部网关协议不同,

    • 一方面,互联网的规模太大,使得AS与AS之间的路由选择很困难,计算最短路的开销太大,AS内部选择的度量对于通过几个AS的长路由参考意义不大,AS之间交换的应该是可达性信息(即“可达”或“不可达”)。
    • 另一方面,AS之间的路由选择应该结合实际环境和法规。

    所以,BGP只能尽力寻找一条可到的较好的路由(不能存在环/圈),而不是最佳路由(因为没办法定义最佳)。BGP采用了路径向量(path vector)路由选择协议
    配置BGP时,每个AS都需要至少选择一个路由器作为“BGP发言人”,一般是边界路由器,不同AS的边界路由之间用共享网络连接。BGP发言人互相交换可达性信息,各个BGP根据自选策略从收到的路由信息中找出达到各个AS的较好路由。

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  • 什么是 TCP/IP 地址解析协议 IP 术语 IP 地址分类 无子网划分的网络 进行子网划分的网络 子网划分的优点 十进制与二进制数的转换 路由协议 管理距离 (AD) 自治管理区域
  • 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...
    • 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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  • 动态路由的IP协议有RIP,OSPF。能够自动学习路由表。IP协议是一个统称,所有可以让路由器学习路由表的协议都是IP协议。 网络规模不大可以用静态路由,网络规模大用动态路由。 网络畅通的条件 数据

    路由器负责在不同网段之间传输数据,那么路由器是怎么选择路径的呢?是根据路由表选择的。那路由表是怎么生成的呢?
    一种是管理员告诉它该怎么走,不会自己选择路径,叫做静态路由。
    另一种是通过某种协议,它们相互学习到某个网段怎么走,以后数据包到那个网段它自己选择,如果某一条路径不通,可以自动选择其他网段。叫做动态路由。
    动态路由的IP协议有RIP,OSPF。能够自动学习路由表。IP协议是一个统称,所有可以让路由器学习路由表的协议都是IP协议。
    网络规模不大可以用静态路由,网络规模大用动态路由。
    网络畅通的条件
    数据包有去有回,
    在这里插入图片描述
    数据包发送到网关,路由选择去192.168.1.0网段的路由,依次走,回来时同上。

    数据包到达沿途某一个路由器,路由器没有相应的路由表,路由器发送PC控制信息,目标主机不可达。
    数据包到达,但是没有回来。用ping命令测试时超时。
    如果主机经过路由无法连通服务器,除了路由表,可能是没有配置网关
    静态路由
    在这里插入图片描述
    在路由器连接线的起始端的路由器,进入路由器全局配置,clock rate ?可以看到时钟频率的值,选择一个设置时钟频率,clock rate 9600。
    在这里插入图片描述
    即使两台主机之间能够通信,也不能说明ping中间的网段一定是通的,除了直连的网段,想与其他网段通信必须配置路由表,写明白要去的网段和下一跳给谁。
    为了能够网络上任何网段之间都可以通,静态路由配置的思想应该是除了直连网络其他网段都应该配置上静态路由。
    在这里插入图片描述
    在这里插入图片描述
    也可以让数据发送与相应的路径不同,发数据从上面走,相应PC从下面走。配置路由表就可以,网络管理员通过配置路由表想让数据包走哪条路径就走哪条路径。
    在这里插入图片描述
    网络规模小静态路由还可以,而且不会随着网络的变化而改变路径。
    动态路由
    动态式的开放协议RIP
    在这里插入图片描述
    假如多个路由器都用rip协议,每一个路由器周期性的(30s)在网上发广播,广播包里带着此路由器直连网段的信息,直连那几个网段,间接连接的网段和途中经过路由器的数量。别的路由器收到后可以学习,rip协议过一个路由器就认为是一跳,去目标网段时它会选择跳数最少的一条路径。
    假如最佳路径中的路由器没有定期告诉源地址路由器消息,最佳路径没有了,这时候收到别的路由定期发送的消息,rip协议就会选择其他路径。
    在这里插入图片描述
    如果路由器突然去世,需要他的邻居路由器来告诉别的路由器它去世了别从我这走了,为了消息的及时性30s是必要的,每30s发送依次广播包很消耗资源。
    在这里插入图片描述
    不适合于网络比较大的环境,当途径路由器为16及以上时,rip协议就认为时不可达。
    在这里插入图片描述
    router rip命令相当于在这个路由上启动了rip协议,
    然后告诉它rip协议工作在哪些端口。
    IP层选择合适的路由转发数据包就是RIP协议实现的。
    OSPF也是能够选择最佳路径,而它不是根据跳数,是根据带宽选择的。
    在这里插入图片描述
    可以看到当前运行的协议是rip,并可以看到是那几个网段启动此协议。

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  • 4.4 互联网常用路由选择协议

    千次阅读 2019-05-14 09:45:13
    互联网常用路由选择协议理想路由算法自治系统AS内部网关协议IGPRIP(UDP端口520)距离向量算法流程RIP报文格式RIP缺点OSPF外部网关协议EGPBGP 理想路由算法 理想路由算法的特点: 算法必须是正确的完整的; ...

    理想路由算法

    理想路由算法的特点:

    • 算法必须是正确的完整的;
    • 算法在计算上应简单;
    • 算法能适应通信量和网络拓扑的变换;
    • 算法应具有稳定性;
    • 算法应是公平的;
    • 算法应是最佳的(最佳路径 + 负载均衡);

    自治系统AS

    互联网规模太大,将其分布许多个自治系统,路由算法就可以分为内部网关协议、外部网关协议两种。

    内部网关协议IGP

    RIP(UDP端口520)

    分布式的基于距离向量的路由选择协议

    • RIP的最大距离是15,距离大于等于16相当于不可达;
    • 仅与相邻路由交换信息;
    • 交换的信息是当前路由器知道的全部信息,即自己现在的路由表;
    • 按照固定的时间间隔交换路由表;

    距离向量算法流程

    RIP算符流程

    RIP报文格式

    RIP2报文格式

    RIP缺点

    好消息传的快,坏消息传的慢。

    OSPF

    开放最短路径优先,使用分布式的链路状态协议

    三个要点

    • 洪泛法:路由器向本AS中所有路由器发送信息;
    • 内容:本路由器相邻的所有路由器的链路状态;
    • 何时:只有链路状态发生改变时采用洪泛法;

    AS与区域

    AS的范围太广,在AS中使用洪泛法可能会影响网络质量,所以需要对AS继续划分小的区域。
    区域内洪泛法,区域间通过区域边界路由器连接到主干路由器上。

    • AS边界路由
    • 多个主干路由
    • 区域边界路由ABCD……
    • 区域ABCD内部路由

    OSPF帧格式(IP数据报89类型)

    OSPF帧格式

    OSPF特点

    • 可根据不同业务类型计算不同路由(eg:对于实验敏感业务,卫星链路代价奇高);
    • 多条路径间负载均衡(RIP只能一条路径);
    • OSPF路由器之间交换的分组,都具有鉴别功能;
    • 支持CIDR等;
    • OSPF让每一个链路状态都带上一个32位序列码,码越大状态越新;

    OSPF五种分组类型

    • 问候分组:维持可达性
    • 数据库描述分组:请求邻站链路数据库所有链接的摘要信息;
    • 链路状态请求分组:球球某些链路状态项目的具体信息;
    • 链路状态更新分组:洪泛法;
    • 链路状态确定分组:对链路更新分组的确认;

    OSPF具体流程

    新路由器上电:

    1. 相互发送问候分组;
    2. 多次数据库描述分组,使数据库达到一致;
    3. 相互间链路状态请求、更新、确认;

    路由信息发生改变:

    1. 洪泛法群发;
    2. 收到更新后发回确认(重复的更新分组,只回复一次确认);

    每30min左右更新一次数据库。

    外部网关协议EGP

    BGP(TCP数据报179端口)

    BGP产生原因

    • 互联网规模太大,不同AS之间选择路由器非常困难;
    • 自治系统AS之间的路由器选择必须考虑相关策略;
    • 选择的路径并非要最佳,而是比较好即可;

    BGP发言人与AS连通图

    • BGP发言人就是AS边界路由,可以有一个或多个;
    • AS连通图是树形结构,不存在回路;
    • BGP协议交换节点为AS,节点很少;

    BGP报文帧

    BGP帧

    BGP四类报文

    四类报文首部长度相同,都为19字节

    • OPEN报文,6个字段;
    • UPDATE报文,5个字段;
    • KEEPALIVE报文,只有通用首部;
    • NOTIFICATION报文,3个字段;
      (P167页)
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  • GRE(Generic Routing Encapsulation,通用路由封装)是一种隧道协议,与 VxLAN 类型,通过将其他协议封装在一个点对点的连接中,实现跨公网的网络互联。 如上图,一个 GRE 端点(e.g. Router1)可能存在多个隧道...
  • 路由协议

    2020-05-09 08:42:49
    路由协议的意义:在互联网的世界中,夹杂着复杂的LAN和WAN,然而再复杂的网络结构,也需要通过合理的路由将数据发送到目标主机,而决定这个路由的正是路由控制模块和实现路由控制模块的相关协议 一、路由控制的...
  • 在研究网络路由协议及其安全机制的基础上,充分考虑网络路由过程的动态可用性和节点可信度,在路由机制中首次定义了寻路和可信势能,并设计实现了基于节点势能导向的多下一跳路由协议,很好地解决了目前互联网中突发...
  • 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。...
  • BGP路由协议:边际网关协议是不同自治系统的路由器之间交换路由信息的协议。它是一种外部网关协议,边界网关协议常常应用于互联网的网关之间。路由表已包含已知路由器的列表、路由器能够达到的地址以及到达每个...
  • 文章目录一、有关路由器选择的基本概念1. 理想路由算法2....路由选择协议RIP是内部网关协议IGP中最先得到广泛使用的协议 1. 工作原理 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
  • OSPF路由协议

    2019-04-23 10:20:11
    在共同管理域下的一组运行相同路由选择协议的路由器的集合为一个自治系统,在互联网中,一个AS是一个有权决定本系统使用哪种路由协议的单位,它可以是一个企业,一座城市或一个电信运营商。随着网络的发展,上述...
  • 互联网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 :...
  • 自治系统与互联网路由选择协议

    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、基本概念 ...分层次的路由选择协议 AS(自治系统):单一技术管理下的一组路由器。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。 一个大的ISP就是一个AS。 分类: IGP(内部网关协议),
  • RIP路由协议:是一种分布式基于距离向量的路由选择协议,其最大优点是简单 RIP协议规定: (1)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 (2)距离也称为跳数,规定从一路由器到直接...

空空如也

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