路由協議

路由協議特點

不存在一種絕對的最佳路由演算法.所謂"最佳"只能是相對於某一種特定要求下得出的較為合理的選擇而已

實際的路由選擇演算法,應儘可能接近於理想的演算法

路由選擇是非常複雜的問題,是網路中的所有結點共同協調工作的結果

路由選擇的環境往往是不斷變化的,而這種變化有時無法事先知道

圖釋

預設路由

定義:　　　　當路由表中與包的目的地址之間沒有匹配的表項時路由器能夠做出的選擇

適用範圍:　　一個主機連線在一個小網路上,而這個網路只用一個路由器和因特網連線,那麼在這種情況下使用預設路由是非常合適的

優點:　　　　減少路由表所佔用的空間和搜尋路由表所用的時間

特定主機路由

定義:為特定的目的主機指明一個路由

優點:使網路管理人員能更方便地控制網路和測試網路,同時也可在需要考慮某種安全問題時採用這種特定主機路由

路由表資訊

目的網路

下一跳

度量

分組轉發演算法

特點:

• IP 資料報最終一定可以找到目的主機所在目的網路上的路由器(可能要通過多次的間接交付)
• 只有到達最後一個路由器時,才試圖向目的主機進行直接交付

轉發條件:

• 轉發:
  • 有一個匹配條目
  • 沒有匹配條目但是存在預設路由
• 丟棄:
  • 直接連線的網路
  • 沒有匹配條目也沒有預設路由

步驟:

動態路由

定義:

路由器動態共享其路由協議所依據的規則集

分類:

• 路由資訊協議 (RIP)
• 增強型內部閘道器路由協議 (EIGRP)
• 開放最短路徑優先 (OSPF)

理想路由演算法

演算法必須是正確的和完整的

演算法在計算上應簡單

自適應性(適應通訊量和網路拓撲的變化)

分類:

• 靜態路由選擇策略——即非自適應路由選擇,其特點是簡單和開銷較小,但不能及時適應網路狀態的變化。
• 動態路由選擇策略——即自適應路由選擇,其特點是能較好地適應網路狀態的變化,但實現起來較為複雜,開銷也比較大

法應具有穩定性

演算法應是公平的

演算法應是最佳的

分層次路由選擇協議

出現原因:

• 因特網的規模非常大,現在已近有幾百萬個路由器相互連在一起
• 許多單位不願意外界瞭解自己單位網路的佈局細節和本部門採用的路由協議,但同時還希望連線到因特網上

自治系統 AS

定義:

在單一的技術管理下的一組路由器，而這些路由器使用一種 AS 內部的路由選擇協議和共同的度量以確定分組在該 AS 內的路由，同時還使用一種 AS 之間的路由選擇協議用以確定分組在 AS之間的路由

現狀:

儘管一個 AS 使用了多種內部路由選擇協議和度量，但重要的是一個 AS 對其他 AS 表現出的是一個單一的和一致的路由選擇策略

圖釋:

因特網有兩大類路由選擇協議

內部閘道器協議 IGP (Interior Gateway Protocol)

概要:

即在一個自治系統內部使用的路由選擇協議。目前這類路由選擇協議使用得最多，如 RIP 和 OSPF 協議

基本思路:

• 是否可以直接交付
• 尋找來自鄰居的幫助
• 接受誰的幫助比較好

RIP:

概要:

基於距離向量的路由選擇協議,網路中的每一個路由器都要維護從它自己到其他每一個目的網路的距離記錄

包頭:

命令欄位:　　為1表示請求,2表示應答.還有兩個捨棄不用的命令(3和4),兩個非正式的命令: 輪詢(5)和輪詢表項(6)

關於距離:

• • 從一路由器到直接連線的網路的距離定義為 1
  • 從一個路由器到非直接連線的網路的距離定義為所經過的路由器數加 1
  • 允許一條路徑最多隻能包含 15 個路由器
  • 最大值為16 時即相當於不可達

三個要點:

• • 僅和相鄰路由器交換資訊
  • 交換的資訊是當前本路由器所知道的全部資訊
  • 按固定的時間間隔交換路由資訊

處理臨路由表的方法:

優點:

實現簡單,開銷較小

缺點:

這就是好訊息傳播得快,而壞訊息傳播得慢

OSPF:

三個要點:

• • 向本自治系統中所有路由器傳送資訊,這裡使用的方法是洪泛法
  • 傳送的資訊就是與本路由器相鄰的所有路由器的鏈路狀態,但這只是路由器所知道的部分資訊."鏈路狀態"就是說明本路由器都和哪些路由器相鄰,以及該鏈路的"度量"(metric)
  • 只有當鏈路狀態發生變化時，路由器才用洪泛法向所有路由器傳送此資訊,且每隔一段時間，要重新整理一次資料庫中的鏈路狀態

優點:

• • 更新過程收斂得快
  • 支援可變長度的子網劃分和無分類編址 CIDR

資料包:

特點:

不用 UDP 而是直接用 IP 資料報傳送且資料報很短

圖釋:

劃分區域:

目的:

能夠用於規模很大的網路OSPF 將一個自治系統再劃分為若干個更小的範圍,叫作區域

要求:

區域不能太大,在一個區域內的路由器最好不超過200個

優點:

利用洪泛法交換鏈路狀態資訊的範圍侷限於每一個區域而不是整個的自治系統,這就減少了整個網路上的通訊量

主幹區域:

• • • 要求 識別符號規定為0.0.0.0
    • 路由器 知道完整網路拓撲
    • 作用 用來連通其他在下層的區域

非主幹區:

• • • 路由器 內部的路由器只知道本區域的完整網路拓撲,而不知道其他區域的網路拓撲的情況
    • 要求 至少有一個區域邊界路由器

五種分組型別:

• • 問候(Hello)分組
  • 資料庫描述(Database Description)分組
  • 鏈路狀態請求(Link State Request)分組
  • 鏈路狀態更新(Link State Update)分組,用洪泛法對全網更新鏈路狀態
  • 鏈路狀態確認(Link State Acknowledgment)分組

外部閘道器協議EGP (External Gateway Protocol)

概要:

若源站和目的站處在不同的自治系統中，當資料報傳到一個自治系統的邊界時，就需要使用一種協議將路由選擇資訊傳遞到另一個自治系統中。這樣的協議就是外部閘道器協議 EGP。在外部閘道器協議中目前使用最多的是 BGP-4

BGP:

概要:

BGP 是不同自治系統的路由器之間交換路由資訊的協議

交換路由資訊:

就要先建立TCP連線,使用TCP連線交換路由資訊的兩個BGP 發言人,彼此成為對方的鄰站或對等站
然後在此連線上交換 BGP 報文以建立 BGP 會話(session)
利用 BGP 會話交換路由資訊

BGP 發言人:

BGP 發言人往往就是 BGP 邊界路由器，但也可以不是 BGP 邊界路由器,兩個 BGP 發言人通過一個共享網路連線在一起的

圖釋:

特點:

BGP 協議交換路由資訊的結點數量級是自治系統數的量級
每一個自治系統中 BGP 發言人（或邊界路由器）的數目是很少的
BGP 支援 CIDR,因此 BGP 的路由表也就應當包括目的網路字首,下一跳路由器,以及到達該目的網路所要經過的各個自治系統序列
在BGP 剛剛執行時，BGP 的鄰站是交換整個的 BGP 路由表.但以後只需要在發生變化時更新有變化的部分.這樣做對節省網路頻寬和減少路由器的處理開銷方面都有好處
BGP 只能是力求尋找一條能夠到達目的網路且比較好的路由（不能兜圈子），而並非要尋找一條最佳路由

過程:

報頭: 

四種報文:

開啟(OPEN)報文 　　　　　　　　用來與相鄰的另一個BGP發言人建立關係
更新(UPDATE)報文　　　　　　　用來發送某一路由的資訊,以及列出要撤消的多條路由
保活(KEEPALIVE)報文　　　　　 用來確認開啟報文和週期性地證實鄰站關係
通知(NOTIFICATION)報文　　　  用來發送檢測到的差錯

轉發和路由選擇

轉發(forwarding)　　　　就是路由器根據轉發表將使用者的 IP 資料報從合適的埠轉發出去

路由選擇(routing)　　　　按照分散式演算法，根據從各相鄰路由器得到的關於網路拓撲的變化情況，動態地改變所選擇的路由