路由选择协议——RIP、OSPF

• 内部网关协议IGP（一个AS内的路由信息传递协议，与其他自治系统选用什么路由协议无关） ：RIP、OSPF

• 外部网关协议EGP（两个AS之间路由信息的传递协议） ：BGP

1. RIP协议

• 协议特点：仅和相邻路由器交换信息 ；交换当前路由器所知道的全部信息，即现在的路由表 ；按固定时间间隔交换信息，如30s，在网络拓扑发生变化后也会及时通知相邻路由器。

• 协议使用的距离向量算法进行以下步骤
  1). 改下一跳地址，距离加1：先将所有下一跳地址改为发送报文的路由器的地址X，并把距离字段的值加1，每一个项目都有三个关键数据，即：到目的网络N，距离d，下一跳路由。
  2). 对修改后的每个项目，进行以下步骤：
  若原来的路由表中没有目的网络N，则添加到路由表中。
  否则，查看路由表中的下一跳路由地址：
  若下一跳路由地址是X，则更新路由表，替换原有的记录，以最新的为准。
  否则，若收到的项目中距离d小于路由表中的距离，则进行更新；
  否则，什么也不做。
  3). 若3分钟还没有收到相邻路由器的更新路由表，则认为该路由器不可达，距离记为16（RIP协议中最大的路由器跳数为15，16表示不可达）。
  4). 返回。

• RIP协议报文：
  四字节首部+20字节路由部分（地址簇标识符+路由标记 -> 4字节 ; 网络地址 -> 4字节 ; 子网掩码 -> 4字节 ; 下一跳路由器地址 -> 4字节 ; 距离 -> 4字节 ）作为RIP报文加上UDP首部形成UDP数据报，再加上IP首部形成IP数据报。
  路由部分最多包含25个路由记录，若路由表中超过25条记录则分多次发送。

• RIP协议的优缺点：
  优点：协议实现简单，开销小。
  缺点：限制了网络的规模，最大距离为15 ； 路由器之间交换的是完整的路由表信息，随着规模的扩大，开销也增加 ； 最后“坏消息传的慢”使更新过程收敛过长 。
  对于大规模就应当使用OSPF协议，在小规模的网络中，RIP协议使用仍占多数。

2. OSPF协议（开放最短路径优先）
   并不是说其他算法不是最短路径，而是因为OSPF使用了Dijkstra算法而得名。

• 协议特点：向本自治系统（后分为更小的区域）的所有路由器发送信息，使用洪泛法：向所有相邻的路由器发送信息，相邻路由器再向所有相邻路由器发送信息 ；发送的是本路由器相邻的所有路由器的链路状态，只发送了路由器所知道的部分信息 ； 仅在链路状态发生变化时，路由器才向所有路由器用洪泛法发送此消息。

• OSPF协议报文：24字节的首部 + 类型1至类型5的OSPF分组 + IP数据报的首部，形成IP数据报，可以看出OSPF不用UDP而是直接使用IP数据报传。

• OSPF分组的五种类型：
  a.问候分组（Hello），用来发现和维持相邻站的可达性。每隔10s交换一次问候分组，若40s未收到则认为不可达，应立即修改链路状态数据库并重新计算路由表（Dijkstra算法）。
  b.数据库描述分组，向邻站给出自己链路状态数据库的摘要信息，邻居根据自己的需求发送下面c提到的链路状态请求信息，然后向邻站发送请求的链路状态更新分组。
  c.链路状态请求分组，向对方请求发送某些链路状态项目的详细信息。
  d.链路状态更新分组，用洪泛法对全网更新链路状态。是OSPF分组中最复杂的，也是最核心的部分。
  e.链路状态确认分组，对d中分组的确认。
  为了确保链路状态数据库与全网保持一致，OSPF还规定每隔一段时间刷新一次数据库中的链路状态。如，30min。

• OSPF协议优点：
  a.对于不同类型的业务，可以赋予不同的链路代价，从而得到不同的路由。
  b.对于同一目的网络，可能得到多条相同代价的路径，那么可以将通信量分配给几条路径，从而达到负载均衡。RIP协议只能找到一条路径。
  c.首部决定了OSPF具有鉴别的能力，能够使分组仅仅是在可信赖的路由之间交换分组。
  d.支持可变长度的子网划分和无分类的CIDR。

3. 路由转发过程：
   a.从收到的数据报中提取目的IP地址D
   b.先判断是否直接交付，对路由器直接连接的网络逐个进行检查：用各网络的子网掩码与目的地址相与，看是否与网络地址匹配。
   c.若路由表中有目的地址为D的特定路由，直接发送给所指的下一跳
   d.上述两条均不满足时，则将路由表中的每一行中的子网掩码与目的地址相与(AND操作)，判断其结果是否玉该行的网络地址匹配，若匹配，则传送给该行的下一跳地址。
   e.若没有匹配的行，且存在默认路由，则把数据报传送给路由表中所指明的默认路由；否则报告转发分组出错。

   例：源主机H1向目的主机H2发送分组过程：首先源主机把本子网的子网掩码与目的主机IP地址逐位相与，若是同一网段则直接交付（再使用ARP协议得到硬件地址），否则传给路由器，路由器进行上述转发过程（转发中使用ARP协议得到硬件地址）。