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TCP/IP協議--05 IP選路

靜態IP選路

一個簡單的路由表

選路是IP層最重要的一個功能之一。前面的部分已經簡單的講過路由器是通過何種規則來根據IP資料包的IP地址來選擇路由。這裡就不重複了。首先來看看一個簡單的系統路由表。

     

對於一個給定的路由器,可以打印出五種不同的flag。

  1. U表明該路由可用。

  2. G表明該路由是到一個閘道器。如果沒有這個標誌,說明和Destination是直連的,而相應的Gateway應該直接給出Destination的地址。

  3. H表明該路由是到一個主機,如果沒有該標誌,說明Destination是一個網路,換句話說Destination就應該寫成一個網路號和子網號的組合,而不包括主機號(主機號碼處為0),例如 192.168.11.0

  4. D表明該路由是為重定向報文建立的

  5. M該路由已經被重定向報文修改

U沒啥可說的,G說明這是一個閘道器,如果你要發資料給Destination,IP頭應該寫Destination的IP地址,而資料鏈路層的MAC地址就應該是GateWay的Mac地址了;反之,如果沒有G標誌,那麼資料鏈路層和IP層的地址應該是對應的。H說明了Destination的性質,如果是H的,則說明該地址是一個完整的地址,既有網路號又有主機號,那麼再匹配的時候就既要匹配網路號,又要匹配主機號;反之,Destination就代表一個網路,在匹配的時候只要匹配一下網路號就可以了。

這樣,IP選路的方式就可以更加具體化了。如下

  1. 首先用IP地址來匹配那些帶H標誌的DestinationIP地址。

  2. 如果1失敗就匹配那些網路地址。

  3. 如果2失敗就傳送到Default閘道器

順便提一下那個GenMask(還記得子網掩碼麼),它指定了目的地址的子網號,例如第一條的子網就是11。

其他有關路由表的知識

一般,我們在配置好一個網路介面的時候,一個路由就被直接建立好了。當然我們也可以手動新增路由。用route add命令就可以了。

而當一個IP包在某一個路由器的時候發現沒有路由可走,那麼該路由器就會給源主機發送“主機不可達”或者“網路不可達”的ICMP包來報錯。

注意,一般的作業系統預設是沒有路由功能的,這需要自己配置。這些歷史原因就不細說了。

ICMP的IP重定向報文和路由發現報文

當IP包在某一個地方轉向的時候,都回給傳送IP報的源主機一個ICMP重定向報文,而源主機就可以利用這個資訊來更新自己的路由表,這樣,隨著網路通訊的逐漸增多,路由表也就越來越完備,資料轉發的速度也會越來越快。我們需要注意的是:

  1. 重定向報文只能由路由器發出。

  2. 重定向報文為主機所用,而不是為路由器所用。

在主機引導的時候,一般會發送在網內廣播一個路由請求的ICMP報文,而多個路由器則會迴應一個路由通告報文。而且,路由其本身不定期的在網路內釋出路由通告報文,這樣,根據這些報文,每一個主機都會有機會建立自己的路由表而實現網路通訊。路由器在一份通告報文中可以通告多個地址,並且給出每一個地址的優先等級,這個優先等級是該IP作為預設路由的等級,至於怎麼算的就不深究了。

路由器一般會在450-600秒的時間間隔內釋出一次通告,而一個給定的通告報文的壽命是30分鐘。而主機在引導的時候會每三秒傳送一次請求報文,一旦接受到一個有效的通告報文,就停止傳送請求報文。

在TCP/IP詳解編寫的時候,只有Solaris2.x支援這兩種報文,大多數系統還不支援這兩種報文。(後面還會講到一些有用的路由報文)

動態選路協議

前面的選路方法叫做靜態選路,簡要地說就是在配置介面的時候,以預設的方式生成路由表項。並通過route來增加表項,或者通過ICMP報文來更新表項(通常在預設方式出錯的情況下)。 而如果上訴三種方法都不能滿足,那麼我們就使用動態選路。

動態選路協議是用於動態選路的重要組成部分,但是他們只是使用在路由器之間,相鄰路由器之間互相通訊。系統(路有選擇程式)選擇比較合適的路由放到核心路由表中,然後系統就可以根據這個核心路有表找到最合適的網路。也就是說,動態選路是在系統核心網路外部進行的,它只是用一些選路的策略影響路由表,而不會影響到最後通過路由表選擇路由的那一部分。選路協議有一大類常用的叫做內部閘道器協議(IGP),而在IGP中,RIP就是其中最重要的協議。一種新的IGP協議叫做開放最短路經優先(OSPF)協議,其意在取代RIP。另一種最早用在網路骨幹網上的IGP協議--HELLO,現在已經不用了。

如今,任何支援動態選路的路由器都必須同時支援OSPF和RIP,還可以選擇性的支援其他的IGP協議。

Unix選路程式

Unix系統上面通常都有路由守護程式--routed。還有一個叫做gate。gate所支援的協議要比routed多,routed只是支援RIPv1版本。而gate則支援RIPv1、v2,BGPv1 等等。

RIP:選路資訊協議

它的定義可以在RFC1058內找到,這種協議使用UDP作為載體(也就是UDP的上層協議)。我們最關心的就是RIP其中的一個段,叫做度量的段,這是一個以hop作為計數器(就是以走過多少路由為計數器)的段(IP協議裡面也有一個TTL不是麼)。這個度量段將最終影響到路由表的建立。

一般說來routed要承擔如下的工作:

  1. 給每一個已知的路由器傳送rip請求報文,要求其他路由器給出完整的路由表。這種報文的命令欄位為1,地址欄位為0,度量地段為16(相當於無窮大)。

  2. 接受請求,如果接收到剛才的那個請求,就把自己的完整的路由表交給請求者。如果沒有,就處理IP請求表項,把表項中自己有的部分添上跳數,沒有的部分添上16。然後發給請求者。

  3. 接受迴應。更新自己的路由表。使用hop數小的規則。

  4. 定期更新路由表,一般是30s(真頻繁)給相鄰的路有啟發一次自己的路由表。這種形式可以使廣播形式的。

這個協議看起來會工作的很好,但是,這裡面其實有很多隱藏的憂患,比如說RIP沒有子網的概念,比如說環路的危險。而且hop數的上限也限制了網路的大小。

因此,出現了很多RIPv1的替代品,比如說RIPv2,比如說OSPF。他們都是通過某種策略來影響路由表,所以就不說了。

原文地址:https://mp.weixin.qq.com/s/H5-2UaHAEho-bmlsI-NUtA