內部網關協議_路由信息協議RIP_開放路徑優先OSPF協議_基本知識

目錄:
因特網路由選擇協議概述
路由信息協議RIP
開放路徑優先OSPF協議

因特網路由選擇協議概述

一.路由選擇分類

靜態路由選擇和動態路由選擇

靜態路由選擇:

  • 采用人工配置的方式給路由器添加網絡路由、默認路由和特定主機路由等路由條目。
  • 靜態路由選擇簡單、開銷小，但不能及時適應網絡狀態(流量、拓撲等)的變化。
  • 靜態路由選擇一般只在小規模網絡中采用。

動態路由選擇:

  • 路由器通過路由選擇協議自動獲取路由信息。
  • 動態路由選擇比較復雜、開銷比較大，但能較好地適應網絡狀態的變化。
  • 動態路由選擇適用于大規模網絡。

二.因特網采用分層次的路由選擇協議

自適應:

  • 因特網采用動態路由選擇，能較好地適應網絡狀態的變化。

分布式:

  • 因特網中的各路由器通過相互間的信息交互，共同完成路由信息的獲取和更新。

分層次:

  • 將整個因特網劃分為許多較小的自治系統(Autonomous System，AS)。在自治系統內部和外部采用不同類別的路由選擇協議，分別進行路由選擇

三.域內路由和域間路由

自治系統內部的路由選擇成為域間路由選擇,自治系統之間的路由選擇稱為域間路由選擇.

內部網關協議(IGP):
一個自治系統內部使用的路由選擇協議,如RIP和OSPF

外部網關協議(EGP):
不同的自治系統之間使用的路由選擇協議.

注意:

外部網關協議EGP和內部網關協議IGP只是路由選擇協議的分類名稱，而不是具體的路由選擇協議。

路由信息協議RIP

一.路由信息協議RIP的相關基本概念

  • RIP要求自治系統AS內的每一個路由器，都要維護從它自己到AS內其他每一個網絡的距離記錄。這是一組距離，稱為距離向量

  • RIP使用跳數(Hop Count)作為度量(Metric）來衡量到達目的網絡的距離。

    • RIP將路由器到直連網絡的距離定義為1。
    • RIP將路由器到非直連網絡的距離定義為所經過的路由器數加1。
    • RIP允許一條路徑最多只能包含15個路由器，距離等于16時相當于不可達。因此RIP只適用于小型互聯網。
      在這里插入圖片描述

  • RIP認為好的路由就是“距離短”的路由，也就是所通過路由器數量最少的路由。

  • 當到達同一目的網絡有多條RIP距離相等的路由時，可以進行等價負載均衡，也就是將通信量均衡地分布到多條等價的路徑上。

二.RIP具有的三個重要特點

和誰交換信息?

僅和相鄰路由器交換信息。

交換什么信息?

路由器自己的路由表。 即本路由器到所在自治系統AS中各網絡的最短RIP距離，以及到各網絡應經過的下一跳路由器。

何時交換信息?

周期性交換（例如，每隔約30秒)。 為了加快RIP的收斂速度，當網絡拓撲發生變化時，路由器要及時向相鄰路由器通告拓撲變化后的路由信息，這稱為觸發更新。

三.RIP距離向量算法

C給D發送路由表更新信息

在這里插入圖片描述

圖1 最開始發送時的路由表狀態
圖2 更新結束D的狀態
  • 除了上述RIP路由條目更新規則，在RIP的距離向量算法中還包含以下一些時間參數:
    • 路由器每隔大約30秒向其所有相鄰路由器發送路由更新報文。
    • 若180秒(默認）沒有收到某條路由條目的更新報文，則把該路由條目標記為無效(即把RIP距離設置為16，表示不可達)，若再過一段時間(如120秒)，還沒有收到該路由條目的更新報文，則將該路由條目從路由表中刪除。

四.RIP存在的問題

壞消息傳播的慢
在這里插入圖片描述
圖解:

當N1與R1之間發生故障時,R1路由表更新為到N1=16,表示不可達,當他剛要給R2更新的時候,R2先發送了更新報文,把R1中的N1改成了 2,R1,此時R1再給R2發送的就是3,R2,如此循環下去,直到=16為止,這個過程會浪費很多時間

五.RIP的優缺點

優點:

  • 實現簡單，路由器開銷小。
  • 如果一個路由器發現了RIP距離更短的路由，那么這種更新信息就傳播得很快，即“好消息傳播得快”。

缺點:

  • RIP限制了最大RIP距離為15，這就限制了使用RIP的自治系統AS的規模。
  • 相鄰路由器之間交換的路由信息是路由器中的完整路由表，因而隨著網絡規模的擴大，開銷也隨之增大。
  • “壞消息傳播得慢”，使更新過程的收斂時間過長。因此，對于規模較大的自治系統AS，應當使用OSPF協議。

開放路徑優先OSPF協議

引入:開放最短路徑優先（Open Shortest Path First，OSPF）協議是為了克服路由信息協議RIP的缺點從而開發出來的。

一.OSPF的相關基本概念

  • OSPF是基于鏈路狀態的，而不像RIP是基于距離向量的。
  • OSPF基于鏈路狀態并采用最短路徑算法計算路由，從算法上保證了不會產生路由環路。

鏈路狀態:

  • 思科路由器中OSPF協議計算代價的方法是:100Mbls除以鏈路帶寬計算結果小于1的值仍記為1，大于1且有小數的，舍去小數。

OSPF路由器鄰居關系的建立和維護:

  • OSPF相鄰路由器之間通過交互問候(Hello)分組來建立和維護鄰居關系。
    • 問候(Hello）分組封裝在IP數據報中，發往組播地址224.0.0.5。IP數據報首部中的協議號字段的取值為89，表明IP數據報的數據載荷為OSPF分組。
    • 問候(Hello)分組的發送周期為10秒。
    • 若40秒未收到來自鄰居路由器的問候(Hellc
      則認為鄰居路由器不可達。
    • 每個路由器都會建立一張鄰居表。

鏈路狀態通告:

  • 使用OSPF的每個路由器都會產生鏈路狀態通告(Link State Advertisement，LSA)。
  • LSA中包含以下兩類鏈路狀態信息:
    • 直連網絡的鏈路狀態信息
    • 鄰居路由器的鏈路狀態信息

鏈路狀態更新分組:

  • 鏈路狀態通告LSA被封裝在鏈路狀態更新(Link State Update，LSU)分組中，采用可靠的洪泛法(Flooding)進行發送。
    • 洪泛法的要點是路由器向自己所有的鄰居路由器發送鏈路狀態更新分組，收到該分組的各路由器又
      將該分組轉發給自己所有的鄰居路由器（但其上游路由器除外)，以此類推。
    • 可靠是指收到鏈路狀態更新分組后要發送確認，收到重復的更新分組無需再次轉發，但要發送一次確認。
      在這里插入圖片描述

鏈路狀態數據庫:

  • 使用OSPF的每一個路由器都有一個鏈路狀態數據庫(Link State Database，LSDB)，用于存儲鏈路狀態通告LSA。
  • 通過各路由器洪泛發送封裝有各自鏈路狀態通告LSA的鏈路狀態更新分組LSU，各路由器的鏈路狀態數據庫LSDB最終將達到一致。

為了確保鏈路狀態數據庫與全網的狀態保持一致,OSPF還規定每隔一段時間(如30分鐘)就刷新一次數據庫中的鏈路狀態.由于一個路由器鏈路狀態只涉及與相鄰路由器的連通狀態,因而與整個互聯網的規模并無直接關系.因此,當互聯網規模很大時,OSPF要比RIP好得多,而且OSPF協議沒有壞消息傳播的慢的問題.

二.OSPF的五種分組類型

在這里插入圖片描述

三.OSPF的基本工作過程

在這里插入圖片描述

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