RIP协议详解

1、协议内容

RIP(Routing information Protocol) 是比较古老的动态路由协议，是一种基于距离矢量算法来计算到
达目的网络的最佳路径路由协议，RIP报文承载于UDP报文，使用UDP端口520,属于应用层协议。
在RIP协议中，路由根据到达目的地的跳数作为路由选择的度量值。

   

2、路由交换过程

    (1)RIP更新方式

网络初始化后，每一台使用RIP协议的路由器，通过间隔30秒向邻居路由器广播同步路由表配置同
步报文，同时邻居也会不断广播同步路由表报文，经过收敛事件后，每台路由器都会包含去往整个
自制系统内所有路由器的路由信息。
        (注：在整个系统稳定的状态下，路由信息交换也是会持续进行。)

所谓逐跳，如上图所示，拓扑更新时，B首先更新本地路由表，然后将自己的路由表信息广播至自
治系统内的邻居路由器，如图上的路由器A，然后A开始路由信息的学习，然后再向A的邻居们进行
广播同步。

    (2)距离向量算法

        使用RIP协议的路由器会对邻居路由器广播发送来的的报文进行以下处理：

             a.将邻居路由器R发送来的路由表中所有条目的距离字段加一，并将吓一跳地址都更改为R。
                   (路由表项目条目的三个关键字段：目的地网络N,距离D，吓一跳路由器X)
              b.逐条分析更新过后的路由表：
                若条目中的目的网络不在自身路由表中，则将该路由条目加入到自身路由表中；
                若条目中的目的网络在自身路由表中且下一跳同时为R,则使用该条目替换自身路由
                表该条记录；
                若条目中的目的网络在自身路由表中但下一跳不同为R,则比较距离D,系统优先考虑
                距离更小对的条目。
              c.若180s后还没有收到RIP网络中某一路由器的更新路由表，则把该路由器标记为不可
                达距离，即把距离设置为16；
             d.返回。

     (3)RIP报文封装过程

          RIP报文消息都是封装在UDP报文中，端口号是520，而UDP报文是封装在IP报文中的，
          IP把报文封装在以太帧中。

RIPv1: a.对于请求消息或周期性的响应消息，IP报文的目的地址为广播IP地址255.255.255.255，
                源地址为发送该请求消息或响应消息的接口的IP地址，协议字段为0x11。以太帧的目的
                地址为广播MAC地址ff-ff-ff-ff-ff-ff，源地址为发送该请求消息或响应消息的接口的MAC地
                址，类型字段是0x0800。

            b.对于为了回应请求消息而发送的响应消息，IP报文的目的地址为发送请求消息的接口的
               IP地址，源地址为发送该响应消息的接口的IP地址，协议字段的值为0x11。以太帧的目
               的地址为发送请求消息的接口的MAC地址，源地址为发送该响应消息的接口的MAC地
               址，类型字段是0x0800。

RIPv2: a.对于请求消息或周期性的响应消息，IP报文的目的地址可以是组播IP地址224.0.0.9（这
              个组播地址是对应所有运行RIP-2的路由器的），也可以是广播IP地址255.255.255.255，
              源地址为发送该请求消息或响应消息的接口的IP地址，协议字段为0x11。以太帧的目的地
               址为广播MAC地址ff-ff-ff-ff-ff-ff，也可以是某个选定的组播MAC地址，源地址为发送该请
              求消息或响应消息的接口的MAC地址，类型字段是0x0800

            b.对于为了回应请求消息而发送的响应消息，IP报文的目的地址为发送请求消息的接口的IP
               地址，源地址为发送该响应消息的接口的IP地址，协议字段的值为0x11。以太帧的目的
               地址为发送请求消息的接口的MAC地址，源地址为发送该响应消息的接口的MAC地址，
                类型字段是0x0800

注：RIP-2要比RIP-1少占用计算机的处理资源，因为计算机在网络层就可以把携带有RIP-2消息的
        报文丢弃，而必须在传输层才能把携带有RIP-1消息的报文丢弃。

3、RIP报文格式

(1)报文类型：

请求报文：RIP路由器开始启动后，立即向其他所有邻居路由器发送RIP请求消息，以获取整个RIP
                  网络的网络信息；
                  RIP网络运行过程中，根据自身需要可向邻居发送请求报文。

响应报文：RIP路由器收到请求报文后，会立即发出RIP响应报文；
                  RIP网络中，路由器总是间隔30秒向邻居发送响应报文，告知邻居当前路由表信息。

(2)报文格式：

RIPv1:

RIP报文字段	字段含义	所占字节	描述
Command	命令	1	表示报文类型，值为1时表示请求Request报文，向直连路由器请求全部或部分路由信息 值为2时表示Response报文，一个Response报文最多携带25个路由条目，多于25会发送多个Response
Version	版本号	1	RIP共有两个版本，值为1代表RIPv1,值为2代表RIPv2
Must be zero	未使用	2	未使用
Addr fam id	地址表示符	2	值为2时表示IP协议。如果是请求整个路由表的Request报文，则值为0，同时Request报文有且只有一个路由条目，路由的目的网段为0.0.0.0，度量值为16。
Must be zero	未使用	2	未使用
IP address	IP地址	4	路由的目的网络地址
Must be zero	未使用	4	未使用
Must bu zero	未使用	4	未使用
Metric	度量值	4	路由的度量值，也记为跳数

RIPv2: 

RIP报文字段	字段含义	所占字节	描述
Command	命令	1	表示报文类型，值为1时表示请求Request报文，向直连路由器请求全部或部分路由信息 值为2时表示Response报文，一个Response报文最多携带25个路由条目，多于25会发送多个Response
Version	版本号	1	RIP共有两个版本，值为1代表RIPv1,值为2代表RIPv2
Must bu zero	未使用	2	未使用
Addr fam id	地址表示符	2	值为2时表示IP协议。如果是请求整个路由表的Request报文，则值为0，同时Request报文有且只有一个路由条目，路由的目的网段为0.0.0.0，度量值为16。
Route Tag	未使用	2	标记外部路由器或者引入到RIPv2协议中的路由
IP address	IP地址	4	路由的目的网络地址
Subnet Mask	未使用	4	用于标记IPV4地址的网络和子网部分
NextHop	未使用	4	表示比通告路由器地址更好的下一跳地址。若为0.0.0.0，则说明通告路由器地址为最优下一跳。
Metric	度量值	4	路由的度量值，也记为跳数

4、RIP定时器机制----三个倒计时计时器

(1)更新计时器:路由器每隔30s就会发送更新信息，为防止同一时间所有路由器发报文，添加了5s
     对的偏移，在[25，35]之间取值；(收到RIP请求消息时，不影响更新计时器)

(2)过期计时器:在180s内未收到该路由器的任何信息，就将其设为不可达，即将该表项的距离字段
     设置为16。

(3)刷新计时器(Holddown):一条记录失效后不会，立即删除，而是等待指定时间后删除，一般为12
    0s，目的是将该无效路由告知所有邻居，倒计时至0时，立即删除该无效路由。

注：

a.每一条路由表项对应两个定时器：老化定时器和垃圾收集定时器。当学到一条路由并添加
   到路由表中时，老化定时器启动。如果老化定时器超时，设备仍没有收邻居发来的更新报
文，则把该路由的度量值置为16（表示路由不可达），并启动垃圾收集定时器。如果垃圾收
集定时器超时，设备仍然没有收到更新报文，则在路由表中删除该条目。

b.如果在没有触发更新的前提下，一个路由表项最多需要300秒才能被删除（老化时间+垃圾收集时间);
   如果存在触发更新，那么一个路由条目最多需要120秒才能被删除（即为老化时间).

5、RIP环路问题

(1)产生环路的原因：RIP网络中某一段网络的故障，由于收敛速度过慢，部分路由器认为该网
    络仍然可达，导致路由不断更新导致距离计数至无穷大。

(2)防环机制：

a.最大跳数：当一个路由条目作为更新信息发送给邻居路由器时，路由条目会自加1跳，通过设定
    最大跳数15防止路由条目被无限转发。同时16跳可作为路由不可达标记。

b.触发更新：当网络出现拓扑变更后，路由器会立即产生更新通告，并广播通知所有直连邻居，不
   需要考虑30秒的更新计时器。为减少带宽和资源占用，触发更新消息只包含更新的路由条目。

c.水平分割：RIP路由器路由表中的某条条目信息由路由器的a口学习而来，则路由器a口向外发送
    响应消息时，不会包含该路由项的信息。

d.毒性反转：RIP路由器路由表中的某条不可达路由条目信息由路由器的a口学习而来，则路由器a口
   向外发送响应消息时，会包含该路由信息，但Metric会设置为16，不可达

注：毒性反转和水平分割都可避免路由环路的产生，但是两者原则上为互斥的，即RIP网络中RIP路
   由器不会同时开启水平分割和毒性反转功能。通常，RIP网络中的路由器都会配置触发更新功能，
   然后再水平分割和毒性反转功能中选择其一开启。

6.RIP问题

                                “好消息传的块，坏消息传的慢”

7.比较RIPv1 RIPv2

维度	RIPv1	RIPv2
更新方式	广播 255.255.255.255	广播/组播 224.0.0.9
协议类别	有类	无类
CIDR	不支持	支持
VLSM	不支持	支持
路由聚合	不支持	支持
报文认证	不支持	支持
路由标记tag	不携带	携带
下一跳地址	不携带	携带
掩码信息	不携带	携带