第七章 路由协议

7.1 路由控制的定义

7.1.1 IP地址与路由控制

• 路由器通过“路由控制表”转发数据包，其认为路由控制表绝对正确，所以不能搞错此表

7.1.2 静态路由与动态路由

• （1）静态路由：信息固定，提前设置，只能由管理员更改
• （2）动态路由：根据路由协议来自动生成（不必只局限于使用一种，可以两种都用）

7.1.3 动态路由基础

• 给相邻路由器发送自己已知的网路连接信息，而这些信息又会在不同路由器之间接力传递，当整个网络跑完，则每个主机的路由控制表也制作完了

7.2 路由控制范围

7.2.1 自治系统与路由协议

• 自治系统：制定自己的路由策略，并以此为准在一个或多个网络群体中采用的小型单位（区域网络与ISP）；
  自治系统内部动态路由使用域内路由协议IGP，自治系统之间的路由控制使用域间路由协议EGP

7.2.2 IGP与EGP

• 路由协议分为IGP与EGP两大类，根据EGP在区域网络之间（或ISP之间）进行路由选择，根据IGP在区域网络内部（或ISP内部）进行路由选择；其中IGP主要有RIP路由信息协议、RIP2、OSPF开放式最短路径优先等协议，EGP使用的是BGP边界网关协议等协议

7.3 路由算法

7.3.1 距离向量算法

• 指根据距离（代价：经过的路由器个数）和方向决定目标网络或目标主机位置的一种方法。在网络构造复杂时，获得稳定的路由信息需要一定的时间（路由收敛）

7.3.2 链路状态算法

• 路由器在了解网络整体连接状态的基础上生成路由控制表，需要所有的路由器都持有相同的信息

7.3.3 主要路由协议

• 常用路由协议

7.4 RIP

路由信息协议 Routing Information Protocol

7.4.1 广播路由控制信息

• RIP将路由控制信息定期（30秒一次）向全网广播，若等待5次后（180秒）仍未收到路由信息，将会关闭到对应路由器的连接

7.4.2 根据距离向量决定路由

• 距离的单位为跳数，即所经过路由器的个数

7.4.3 使用子网掩码时的RIP处理

• （1）从接口的IP地址对应的ABCD分类得出网络地址后，与流过此路由器的包中的IP地址对应的ABCD分类得出的网络地址进行比较。如果两者的网络地址相同，则以接口的网络地址长度为准
• （2）如果两者的网络地址不同，那么以IP地址的分类所确定的网络地址长度（比如是C类的网络地址不同，则前24位为网络地址）为准

7.4.4 RIP中路由变更时的处理

• （1）RIP的基本行为可归纳为两点：将自己所知道的信息定期广播；一旦认为网络被断开，数据将无法流过此路由器，其他路由器也会知道网络已断开
• （2）无限计数（通信故障时在故障处循环仿佛传消息）：设置最长距离为16，即此信息只保留120秒
• （3）水平分割：规定路由器不再把所收到的路由消息原路返回给发送端
• （4）毒性逆转（解决故障时的环路问题）：当网络中发生链路断开时，不是不再发送这个消息，而是发送一个无法通信的消息（即距离为16）
• （5）触发更新：当路由器信息发生变化时，不等30秒而是直接发送信息

7.4.5 RIP2

• 特点为：交换路由信息从广播变多播；路由信息加入子网掩码信息；同网络中逻辑上独立多个RIP；加入外部路由标志；添加身份**

7.5 OSPF

7.5.1 OSPF是链路状态型路由协议

• OSPF为每条链路赋予一个权重（代价），并始终选取一个权重最小的路径作为最终路由

7.5.2 OSPF基础知识

• （1）原理：连接到同一个链路的路由器称作相邻路由器，链路结构复杂时无需所有相邻路由器之间彼此交换，而是指定一个指定路由器进行中心交换
• （2）数据传输：分五种包：问候（确认是否连接），数据库描述（路由摘要信息与版本信息），链路状态请求（版本较老的一方发送），链路状态更新（较新的一方发送包含全部路由信息），链路状态确认应答（通知发送端已经成功接收）

7.5.3 OSPF工作原理概述

• （1）每10秒一个HELLO包，判断是否 连接，允许空等3次，四次则断开；
  （2）链路状态更新包分为：网络LSA（表示这个网络/网段都与哪些路由器相连接）和路由器LSA（表示这个路由器与哪些网络相连接）；
  （3）路由器内部生成链路状态数据库，根据情况采用合适的算法进行计算；

7.5.4 将区域分层化进行细分管理

• （1）主干区域：多个区域的自治系统，并且所有其他区域必须都与这个主干区域连接；
  （2）区域边界路由器：连接区域与主干区域的路由器；
  （3）内部路由器：区域内部的路由器，其拥有自己区内网络拓扑的数据库，关于与区域连接的距离只能通过区域边界路由器获取
  （4）AS边界路由器：与外部相连接的路由器；
  （5）末端区域：作为区域出口的区域边界路由器若只有一个的话称之为此，此路由器将会成为该末端区域内的默认路径，末端区域内无需了解与外部的距离

7.6 BGP 边界网关协议

7.6.1 BGP和AS号

• （1）RIP与OSPF中使用IP的网络地址进行着路由控制；BGP的最终路由控制表由网络地址和下一站AS的路由器组来表示；
• （2）每个自治系统均拥有一个16bit的AS编号

7.6.2 BGP是路径向量协议

• AS路径信息访问列表中不仅包含转发方向和距离，还涵盖了途径所有AS的编号（因为不同的AS有不同的限制）
• 路由控制的协议的核心：保持每个路由器的路由信息均正确

7.7 多协议标记转换技术MPLS

7.7.1 MPLS的网络基本动作

• （1）基本：通过实现MPLS功能的标记交换路由器（LSR）实现功能，与外部网络连接的LSR为标记边缘路由器LER（实现标记追加和删除标记）。
  （2）实现方式：在MPLS中通过标记行走在一个单方向的标记交换路径LSP中，或通过路由协议捎带信息的方法

7.7.2 MPLS的优点

• 转发速度相对路由协议更快；利用标记生成的虚拟路径，可以有效提升面向无连接型通信的效率

对应思维导图