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1、深入淺出路由協(xié)議 深入淺出路由協(xié)議 摘 要：路由器有三種方式可以獲得路由信息，包括鏈路層學(xué)習(xí)、人工配置、動態(tài)學(xué)習(xí)。大多路由信息都是通過動態(tài)路由協(xié)議來維護。動態(tài)路由協(xié)議根據(jù)算法和作用范圍的不同又可進行分類。本文對路由和路由協(xié)議概念、原理、性能參數(shù)、常見路由等進行介紹和比擬，以便大家對路由協(xié)議有更好的認識和學(xué)習(xí)。 關(guān)鍵詞：路由協(xié)議；分類；原理；應(yīng)用 1 什么是路由協(xié)議 路由協(xié)議〔routing protocol〕就是用來計算、維護路由信息的協(xié)議。路由協(xié)議常用一定的算法，以產(chǎn)生路由；并用一定的方法確定路由的有效性，來維護路由。那么何謂

2、路由呢？路由是指網(wǎng)絡(luò)信息從信源到信宿的路徑。路由器提供了將異種網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)起來的機制，實現(xiàn)將一個數(shù)據(jù)包從一個網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到另一個網(wǎng)絡(luò)。路由指導(dǎo)IP數(shù)據(jù)包發(fā)送的路徑信息。在互聯(lián)網(wǎng)中路由選擇使用路由器，路由器只是根據(jù)所收到的數(shù)據(jù)報頭的目的地址選擇一個適宜的路徑，將數(shù)據(jù)包傳送到下一個路由器，整個路徑的最后一個路由器負責(zé)將數(shù)據(jù)報送交目的主機。 2 路由分類 2.1 直連路由 直連路由是由鏈路層協(xié)議發(fā)現(xiàn)的。直連路由無須配置，在接口存在IP地址時，由路由進程自動生成，并以直連路由出現(xiàn)在路由表中。它的特點是開銷小，配置簡單，無需人工維護，但只能發(fā)現(xiàn)本接口所屬網(wǎng)段的路由。 2.2 靜態(tài)路由

3、 由網(wǎng)管員手動配置而生成的路由稱為靜態(tài)路由。靜態(tài)路由的缺點是無法自動根據(jù)網(wǎng)絡(luò)拓撲變化而變化，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)或鏈路的狀態(tài)發(fā)生變化時，網(wǎng)絡(luò)管理員需要手工去修改路由表中相關(guān)的靜態(tài)路由信息。出于平安方面可以考慮在小型網(wǎng)絡(luò)采用此路由。靜態(tài)路由無開銷，配置簡單，適合簡單的拓撲結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)。靜態(tài)路由的好處在于可以減少路由器之間的數(shù)據(jù)傳輸量，這對于帶寬緊張、線路冗余度低的網(wǎng)絡(luò)比擬適合。使用靜態(tài)路由的另外一個優(yōu)點在于路由的保密性好，在默認情況下是私有的，即它不會傳遞給其他的路由器。 2.3 動態(tài)路由 動態(tài)路由協(xié)議自動發(fā)現(xiàn)和維護的路由稱為動態(tài)路由。動態(tài)路由的優(yōu)點是無需人工配置具體的路由表項，而由協(xié)議自

4、動發(fā)現(xiàn)和計算。這樣當(dāng)網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)復(fù)雜時，使用動態(tài)路由可以減少管理員的配置工作，且減少配置的錯誤。另外動態(tài)路由協(xié)議支持路由備份，如果原有路由鏈路故障導(dǎo)致路由表項失效，協(xié)議可以自動計算和使用另外的路徑，無需人工維護。但是路由器更新路由表信息使用播送報文的方式，會占用一局部鏈路開銷。因此動態(tài)路由更新不能太頻繁。其次，在使用動態(tài)路由時，需要路由器之間頻繁的交換各自的路由表，而通過對路由表的分析可以揭示網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)地址等信息。進而造成網(wǎng)絡(luò)平安問題。 3 靜態(tài)路由應(yīng)用 根據(jù)如上配置我們應(yīng)當(dāng)注意兩個點。第一：如RTA、RTD當(dāng)目的地址和子網(wǎng)掩碼都為0的時候，配置的是缺省靜態(tài)路由，當(dāng)路由查

5、找失敗，根據(jù)缺省路由進行數(shù)據(jù)包的轉(zhuǎn)發(fā)。RTB、RTC配置的為靜態(tài)路由。 第二:配置靜態(tài)路由時，要注意進行雙向配置，防止出現(xiàn)單程路由。因為Internet很多業(yè)務(wù)都是雙向傳輸?shù)模鏗TTP。 4 動態(tài)路由協(xié)議 4.1 路由協(xié)議分類 根據(jù)作用的范圍，路由協(xié)議可分為： 內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議〔Interrior Gateway Protocol,簡稱IGP〕：在一個自治系統(tǒng)內(nèi)部運行，常見的IGP協(xié)議包括RIP、OSPF和IS-IS。 外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議〔Exterior Gateway Protocol,簡稱EGP〕：運行于不同自治系統(tǒng)之間，BGP是目前最常用的EGP。 根

6、據(jù)使用的算法，路由協(xié)議可分為： 距離矢量協(xié)議〔Distance-Vector〕：包括RIP和BGP。其中，BGP也被稱為路徑矢量協(xié)議〔Path-Vector〕。 鏈路狀態(tài)協(xié)議〔Link-State〕：包括OSPF和IS-IS。 4.2 路由協(xié)議工作原理 各種動態(tài)路由協(xié)議所共同的目的是計算與維護路由。通常，各種動態(tài)路由協(xié)議的工作過程大致相同，都包含以下幾個階段。 鄰居發(fā)現(xiàn) 交換路由信息 計算路由 維護路由 5 路由協(xié)議性能參數(shù) 5.1 可伸縮性 可伸縮性是確定IP路由協(xié)議選擇的最根本問題之一，即路由協(xié)議將如何有效地支持大型網(wǎng)絡(luò)或可

7、能增長的網(wǎng)絡(luò)。路由協(xié)議的可伸縮性是由以下因素確定的，如它如何有效地處理路由更新以及它如何才能迅速地應(yīng)對大型網(wǎng)絡(luò)上的更改作出反響。 5.2 路由更新 IP路由協(xié)議的可伸縮性總是局部由處理路由更新的效率確定。距離矢量路由協(xié)議通過向網(wǎng)絡(luò)中所有其他路由器定期播送它們的路由表來交換路由信息可以通過制定一些更新策略來提高距離矢量路由協(xié)議的更新速度，影響策略制定的因素有以下幾個： 1〕增量更新比定期交換更好； 2〕多路播送比播送更好； 3〕跳數(shù)越小越好。 5.3 路由協(xié)議的穩(wěn)定性 路由協(xié)議的穩(wěn)定性可在網(wǎng)絡(luò)傳輸期間〔如鏈接中斷或其他形式的布局更替〕進行測試。路由協(xié)議對

8、布局更替作出反響，并通過網(wǎng)絡(luò)傳播有關(guān)更替的信息。在路由協(xié)議分發(fā)信息期間，路由器將排除不一致的信息。〔即有一些路由器將知道更新而有一些將不知道〕。這種不一致可能導(dǎo)致特定類型的路由問題，稱為路由回路。 距離矢量路由協(xié)議對路由回路具有潛在的敏感性，因為它們不維護除路由表以外的有關(guān)網(wǎng)絡(luò)布局的任何附加信息。鏈路狀態(tài)路由協(xié)議維護網(wǎng)絡(luò)上所有子網(wǎng)的數(shù)據(jù)庫，并知道何種路由器附加到了子網(wǎng)上，因此，它不大可能在布局改變后立即按照錯誤信息動作。 距離矢量路由協(xié)議合并了以下功能以幫助防止路由回路： 1〕定義最大量度 2〕分割范圍 3〕路由中毒 4〕停止運行計時器 5.4 收斂速

9、度 網(wǎng)絡(luò)收斂的定義是從網(wǎng)絡(luò)拓撲改變到每個路由器確認該改變所消耗的時間。如果網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)改變，如喪失或增加子網(wǎng)，在從第一個路由器開始更新路由信息起到全部路由器都更新了路由信息止，需要一定的時間。在依賴多種因素〔路由協(xié)議本身的操作特性是最重要的因素〕的網(wǎng)絡(luò)上，收斂速度的變化很明顯。收斂速度通常與路由器的錯誤檢測機制、路由更新機制、路由運算法那么以及傳輸介質(zhì)有關(guān)。 5.5 路由量度 如果運行特定IP路由協(xié)議的路由器收到多個可到達目的站網(wǎng)絡(luò)的公布路徑，它將選擇具有最正確量度的路徑并將之放入路由表中。如果多條路徑有最正確量度，那么每個這種費用最低的路徑放入路由表中，并且執(zhí)行等量費用負擔(dān)平衡。

10、不同的路由協(xié)議使用不同的量度，即每個路由協(xié)議都可以按自己的方式?jīng)Q定到達目的站的最正確路徑。 5.6 VLSM的支持 對于網(wǎng)絡(luò)來說，假設(shè)需要擁有除了足夠的IP地址空間之外的條件，那么可能需要使用VLSM。VLSM可有效地使用IP地址和子網(wǎng)空間。五類路由協(xié)議〔如OSPF、RIP2版、EIGRP、IS-IS和BGP〕支持VLSM，因為它們包括掩碼和更新。而無類協(xié)議〔如RIP1版和IGRP〕不能支持VLSM。 6 常見路由協(xié)議比擬 目前常見路由協(xié)議包括RIP-1/2、IGRP、OSPF、IS-IS、BGP等五種，現(xiàn)對其協(xié)議特點進行簡單的比擬。 RIP協(xié)議是最早的路由協(xié)議，

11、基于距離矢量算法，屬于內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議；RIP采用播送〔RIP-1〕或組播〔RIP-2〕方式在鄰居之間傳送協(xié)議報文，傳輸層采用UDP〔User Datagram Protocol〕報文封裝。RIP協(xié)議以到達目的地址所經(jīng)過的路由器個數(shù)〔跳數(shù)〕為衡量路由好壞的度量值，最大跳數(shù)為15； RIP-2支持明文認證和MD5密文認證，并支持可變長子網(wǎng)掩碼。RIP協(xié)議適用于基于IP的中小型網(wǎng)絡(luò)。 IGRP是從RIP根底之上開展而來的。它比擬RIP而言，主要有以下幾點改良： 1〕IGRP路由的跳數(shù)不再受16跳的限制，同時在路由更新上引入新的特性，使得IGRP協(xié)議適用于更大的網(wǎng)絡(luò)； 2〕引入了觸發(fā)更

12、新、路由保持、水平分割和毒性路由等機制，使得IGRP對網(wǎng)絡(luò)變化有著較快的響應(yīng)速度，并且在拓撲結(jié)構(gòu)改變后仍然能夠保持穩(wěn)定； 3〕在Metric值的范圍和計算上有了很大的改良，使得路由的選擇更加準(zhǔn)確，同時使路由的選擇可以適應(yīng)不同的效勞類型。 OSPF是目前應(yīng)用最廣泛的IGP協(xié)議。是為大中型網(wǎng)絡(luò)提供分層次、可劃分區(qū)域的路由協(xié)議。算法復(fù)雜，但能夠保證無域內(nèi)環(huán)路。OSPF采用IP來進行承載，所有的協(xié)議報文都由IP封裝后進行傳輸，端口號89.由于IP是盡力而為的，不可靠、無連接的網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議。為了保證協(xié)議報文的傳輸?shù)目煽啃?，OSPF采用確認機制。OSPF還支持驗證，使網(wǎng)絡(luò)平安性得到保證。

13、IS-IS是一種鏈路狀態(tài)型的路由協(xié)議，采用的是SPF算法，支持路由分組管理與劃分區(qū)域，同樣可應(yīng)用在大中型網(wǎng)絡(luò)中，可擴展性好。IS-IS的運行直接基于鏈路層，其所有的協(xié)議報文通過鏈路層協(xié)議來承載。所以IS-IS也可以運行在無IP的網(wǎng)絡(luò)中，如OSI網(wǎng)絡(luò)。IS-IS同樣設(shè)計了確認機制和報文驗證來保證網(wǎng)絡(luò)的可靠性、平安性。 BGP協(xié)議是唯一的EGP協(xié)議。目前最新的版本是BGP-4。BGP采用TCP來保證協(xié)議傳輸?shù)目煽啃?，TCP端口是179CP，本身有三次握 制，運行BGP的路由器首先建立可靠的TCP連接，然后通過TCP連接來交換BGP協(xié)議報文。鑒于此，BGP協(xié)議不需要自己設(shè)計可靠的傳輸機制，降低了協(xié)議報文的復(fù)雜度和開銷。同樣，BGP的平安性也有TCP來保證。 參考文獻: 【1】 R ichard StevensCP / IP詳解[M ].北京：機械工業(yè)出版社, 2000. 【2】 謝希仁.計算機網(wǎng)絡(luò)〔第五版〕[M].北京：電子工業(yè)出版社，2021.