路由技术

路由技术

基本概念

自治系统和路由协议的关系

• 自治系统AS：属于一个组织机构的内部网络，每个AS都有编号，分为私有的和合法的。私有的可以供内部实验使用，合法的需要申请，需要缴费。

路由协议

• 运行在路由器或三层交换机之上
• 帮助路由器建立路由表的
  • 外部网关协议
    • 用于在AS与AS之间建立动态路由的协议（两个自治系统的边界路由器相互沟通）
    • BGP-4……
  • 内部网关协议
    • 运行于AS内部路由器上的动态路由协议（在一个AS里面的路由器配置的）
    • RIP，OSP ……
• 边界路由器需要运行外部网关协议和内部网关协议

路由表及路由选择

静态路由	动态路由
管理员手工配置路由	管理员在 路由器上配置动态路由协议
开销小	开销大
需要人工维护，适合拓扑简单，稳定的网络	无需人工维护，适合拓扑复杂，变化的网络

• 直连路由：路由器接口所连接的子网路由
• 静态路由：由人工配置的
• 动态路由：根据路由协议自动计算生成的
• 默认路由：由人工配置，当一个路由转发请求在路由表中匹配不到路由规则时，被默认执行的路由规则
• Fa 0/0 快速以太网接口，百兆速度以上。

内部网关路由协议 RIP

• 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。
• RIP使用跳数作为度量来衡量到达目的网络的距离。

距离（跳数）的定义

到达类型	距离变化
直连网	0
路由器	“距离”+1

• “距离”的最大值：15，距离=16 表示不可达。
• 不可达的两种情况：1、真的超过15个路由器。2、两个路由器之间连接坏了，导致两个路由器之间无法通信
• RIP 不能在两个网络之间同时使用多条路由。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协议的特点

（何时交换信息，交换什么信息，多久交换一次信息）

• 仅和相邻路由器交换信息。
• 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。
• 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。

特点

• 网络规模小（最多经过15个路由器）
• 以跳表示链路开销
• 占用带宽较多（收敛后，仍按周期和相邻路由表进行数据交换，当网络中没有数据进行交换时也有流量）
• 收敛慢（当网络出现故障时，RIP需要较久的时间才能让所有路由器知晓，解决方案：触发更新机制）

RIP的配置

静态路由的配置 IProute 目标网络地址 掩码 下一跳

距离向量算法

• 路由器R收到邻居路由器X的路由表之后：
  • 将收到的路由表（即邻居X的路由表）中所有项目的“下一跳”改为X，所有“距离”+1
  • 对每个修改后的项目
    • 若N不在R的路由表中，则添加该项目
    • 若N在R的路由表中，且下一跳也是“X”，则更新该项目
    • 若N在R的路由表中，但下一跳不是“X",如果距离d值较小，则用该项目替换原项目

坏消息传得慢的问题

• “坏消息传播得慢”又称为路由环路或距离无穷计数问题，这是距离向量算法的一个固有问题。
• 可以采取多种措施减少出现该问题的概率或减小该问题带来的危害。
  • 限制最大路径距离为15 (1 6表示不可达)
  • 当路由表发生变化时就立即发送更新报文(即”触发更新”)，而不仅是周期性发送
  • 让路由器记录收到某特定路由信息的接口，而不让同一路由信息再通过此接口向反方向传送(即”水平分割”)

RIP小结

OSPF 协议

• OSPF 协议（开放的最短路径优先协议）

  • “开放” 表明OSPF协议不是受某-家厂 商控制,而是公开发表的.
  • “最短路径优先" 是因为使用了Dijkstra提出的最短路径算法SPF.
  • OSPF是基于链路状态的，而不像RIP那样是基于距离向量的。
  • '链路状态”指:
    • 本路由器的各接口IP地址和接口状态
    • 相邻路由器接口IP地址
    • 链路的开销
    • “代价”/“开销”用来表示费用，距离，时延.带宽，等等。这些都由网络管理人员来决定。
  • OSPF采用SPF算法计算路由， 从算法上保证了不会产生路由环路.

• OSPF不限制网络规模，更新效丰高，收敛速度快。

• 使用OSPF的每个路由器都会产生链路状态通告LSA(ink Sate Acverisemen)。LSA中包含以下内容:直连 网络的链路状态信息邻居路由器的链路状态信息

  • LSA被封装在链路状态更新分组LSU中,采用洪泛法发送。
    

  • 使用OSPF的每个路由器都有一 个链路状态数据库LSDB, 用于存储LSA.

  • 通过各路由器洪泛发送封装有自己LSA的LSU分组，各路由器的LSDB最终将达到一致。
    使用OSPF的各路由器基于LSDB进行最短路径优先SPF计算，构建出各自到达其他各路由器的最短路径，即构建各自的路由表。

• OSPF有以下五种分组类型

  • 问候(Hello)分组
  • 数据库描述 (Database Description)分组
  • 链路状态请求(Link State Request)分组
  • 链路状态更新(Link State Update)分组
  • 链路状态确定分组

• OSPF的区域
  为什么要划分区域

  
  

  • 主干区域，标识符0.0.0.0
  • 主干路由器（主干区域的路由器），区域内部路由器，自治系统边界路由器（R6），区域边界路由器
  • 划分区域的好处：
    每个区域内部交换路由信息的通信量减少，使得OSPF能够适用于更大规模的网络。

• 其他特点

  • 1.每隔30min,要刷新一-次数据库中的链路状态。
  • 2.由于一个路由器的链路状态只涉及到与相邻路由器的连通状态，因而与整个互联网的规模并无直接关系。因此当互联网规模很大时，OSPF 协议要比距离向量协议RIP好得多。
  • 3.0SPF不存在坏消息传的慢的问题，它的收敛速度很快。

边际网关协议BGP

• BGP:用于在不同自治系统的边界路由器之间交换路由信息,寻找一条可以到达目的网络的较好路径。

• 

  • 在不同自治系统内，度量路由的“代价” (距离,带宽，费用等)可能不同。
  • 自治系统之间的路由选择必须考虑相关策略(政治，经济，安全等)

• 在配置BGP时，每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”

  • 不同自治系统的BGP发言人要交换路由信息，首先必须建立TCP连接，端口号为179
    

  • 利用BGP会话交换路由信息(例如，增加新的路由，或撤销过时的路由，以及报告出错的情况等)

  • 使用TCP连接交换路由信息的两个BGP发言人，彼此称为对方的邻站(neighbor) 或对等站(peer)

• BGP发言人除了运行BGP外，还必须运行自己所在自治系统所使用的内部网关协议IGP,例如OSPF或RIP。
  

• BGP发言人交换网络可达性的信息(要到达某个网络所要经过的系列自治系统)当BGP发言人互相交换了网络可达性的信息后，各BGP发言人就根据所采用的策略从收到的路由信息中找出到达各自治系统的较好的路由。也就是构造出树形结构、不存在回路的自治系统连通图。

三个网关协议比较