基本概念
為了便于管理，Internet將整個(gè)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)劃分為相對(duì)較小的自治系統(tǒng)（AS，autonomous system）。一個(gè)自治系統(tǒng)內(nèi)的所有網(wǎng)絡(luò)通常屬于一個(gè)行政單位（例如以所公司、大學(xué)或政府部門）。一個(gè)自治系統(tǒng)的所有路由器在本自治系統(tǒng)內(nèi)都必須是連通的
自治系統(tǒng)
Internet路由協(xié)議分類
? 內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議IGP（interior gateway protocol）
自治系統(tǒng)AS內(nèi)使用的路由算法，RIP、OSPF
? 外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議EGP（exterior gateway protocol）
自治系統(tǒng)AS之間使用的路由算法，BGP
內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議
路由信息協(xié)議RIP協(xié)議（Routing information Protocol）
RIP是一種分布式的基于距離向量的路由選擇協(xié)議
距離的定義
RIP使用跳數(shù)度量來(lái)衡量到達(dá)目的站的距離，不能同時(shí)使用多種度量，比如時(shí)延等。也就是說(shuō)如果有一條路徑是跳數(shù)最少但是時(shí)延比較大的，和另外一條跳數(shù)比較大但時(shí)延較小的路徑，按照RIP協(xié)議會(huì)按照跳數(shù)最少的來(lái)選擇路徑，不管時(shí)延是多少
從一路由器到直接連接的網(wǎng)絡(luò)的距離定義為1，從一路由器到非直連的網(wǎng)絡(luò)的距離定義為所經(jīng)過(guò)的路由器數(shù)加1。RIP允許一條路徑最多只能包含15個(gè)路由器?！熬嚯x”的最大值為16時(shí)即相當(dāng)于不可達(dá)，數(shù)據(jù)會(huì)被丟棄，可見RIP只適用于小型互聯(lián)網(wǎng)
RIP協(xié)議的三個(gè)要點(diǎn)
? 僅和相鄰路由器交換信息
? 交換的信息時(shí)當(dāng)前本路由器所知道的全部信息，即自己的路由表
? 按固定的時(shí)間間隔交換路由信息，例如每隔30秒
RIP協(xié)議報(bào)文格式
距離向量的算法
對(duì)每一個(gè)相鄰路由器發(fā)送過(guò)來(lái)的RIP報(bào)文，進(jìn)行以下步驟：
上面給出的距離向量算法的基礎(chǔ)就是Bellman-Ford 算法(或Ford-Fulkerson 算法)。這種算法的要點(diǎn)是這樣的: 設(shè)X是結(jié)點(diǎn)A到B的最短路徑上的一個(gè)結(jié)點(diǎn)。若把路徑A→B拆成兩段路徑A-X和X-B.則每一段路徑A-X和X→B也都分別是結(jié)點(diǎn)A到X和結(jié)點(diǎn)X到B的最短路徑
下面是對(duì)上述距離向量算法的五點(diǎn)解釋：
例：己知路由器R6有表R6所示的路由表。現(xiàn)在收到相鄰路由器R4發(fā)來(lái)的路|由更新信息，如表R4所示。 試更新路由器R6的路由表
把這個(gè)表的每一行和表R6進(jìn)行比較
第一行在表R6中沒(méi)有，因此要把這行添加到表R6中
第二行的Net2在表R6中有，且下跳路由器也是R4.因此要更新(距離增大了)
第三行的Net3在表R6中有， 但下一跳路由器不同。于是就要比較距離。新的路由器的距離是2，小于原來(lái)表中的4，因此要更新
這樣，得出更新后的R6的路由表如表R6新所示
RIP協(xié)議的優(yōu)缺點(diǎn)
? 優(yōu)點(diǎn)：就是實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，開銷較小
? 缺點(diǎn)：當(dāng)網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障時(shí)，要經(jīng)過(guò)比較長(zhǎng)的時(shí)間才能將此信息傳送到所有的路由器。
RIP限制了網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模，它能使用的最大距離為15。路由器之間交換完整路由表，隨著網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的擴(kuò)大，開銷也就增加
內(nèi)部網(wǎng)關(guān)路由協(xié)議OSPF協(xié)議（Open Shortest Path First）
OSPF是一種公開發(fā)表的分布式的鏈路狀態(tài)協(xié)議
OSPF要點(diǎn)
? 向本自治系統(tǒng)中所有路由器發(fā)送信息（洪泛）
? 發(fā)送的信息就是與本路由器相鄰的所有路由器的鏈路狀態(tài)（即本路由器都和哪些路由器相鄰，以及該鏈路的“度量”）
? 支持多種距離衡量尺度，例如：物理距離、延遲等（綜合考慮最優(yōu)路徑）
OSPF特點(diǎn)
? 不用UDP而是直接用IP數(shù)據(jù)報(bào)傳送
? 允許管理員給每條路由指派不同的代價(jià)。比如對(duì)于非實(shí)時(shí)的業(yè)務(wù)科設(shè)置較低的代價(jià)，對(duì)于時(shí)延敏感的業(yè)務(wù)可設(shè)置為很高的代價(jià)
? 如果到同一個(gè)目的網(wǎng)絡(luò)有多條相同代價(jià)的路徑，那么可以將通信量分配給這幾條路徑，即多路徑間的負(fù)載平衡
? 有鑒別功能，保證僅在可信賴的路由器之間交換鏈路狀態(tài)信息
? 支持可變長(zhǎng)度的子網(wǎng)劃分和無(wú)分類的編制CIDR
? 由于網(wǎng)絡(luò)中的鏈路狀態(tài)可能經(jīng)常發(fā)生變化，因此OSPF讓每個(gè)鏈路狀態(tài)都帶上一個(gè)32位的序號(hào)，序號(hào)越大狀態(tài)越新
? 路由更新過(guò)程收斂的快
? 支持隧道技術(shù)
OSPF的分層路由
為了使OSPF能夠用于規(guī)模很大的網(wǎng)絡(luò)，OSPF將一個(gè)自治系統(tǒng)劃分為若干個(gè)更小的范圍，叫做區(qū)域。每一個(gè)區(qū)域都有一個(gè)32bit的區(qū)域標(biāo)識(shí)符（用點(diǎn)分十進(jìn)制表示）。設(shè)定一個(gè)主干區(qū)域（backbone area），標(biāo)識(shí)符規(guī)定為0.0.0.0，用于連通其他各區(qū)域。利用洪泛法交換鏈路狀態(tài)信息的范圍局限于每一個(gè)區(qū)域而不是整個(gè)的自治系統(tǒng)，這就減少了整個(gè)網(wǎng)絡(luò)上的通信量。在一個(gè)區(qū)域內(nèi)部的路由器只知道本區(qū)域的完整網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌恍枰榔渌麉^(qū)域的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞那闆r。OSPF更加適合大規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)路由
OSPF的協(xié)議操作
建立路由器的鄰接關(guān)系→發(fā)現(xiàn)路由器→選擇適當(dāng)?shù)穆酚善鳌S護(hù)路由信息
OSPF路由協(xié)議的路由層次
這是一個(gè)自治系統(tǒng)劃分出的若干區(qū)域↓
OSPF分組
OSPF分組類型
? 類型1：?jiǎn)柡颍℉ello）分組
? 類型2：數(shù)據(jù)庫(kù)描述（Database Description）分組
? 類型3：鏈路狀態(tài)請(qǐng)求（Link State Request）分組
? 類型4：鏈路狀態(tài)更新（Link State Update）分組，用洪泛法對(duì)全網(wǎng)更新鏈路狀態(tài)
? 類型5：鏈路狀態(tài)確認(rèn)（Link State Acknowledgment）分組
OSPF的基本操作
RIP和OSPF形象總結(jié)
RIP：
是一個(gè)距離矢量協(xié)議,也叫基于傳聞的協(xié)議.路由器之間運(yùn)行RIP,雖然彼此會(huì)傳遞更新報(bào)文,路由器也能學(xué)習(xí)到非直連網(wǎng)絡(luò)的路由信息,但是！網(wǎng)絡(luò)是如何連接而成的？有幾臺(tái)路由器？各有幾個(gè)接口？接口類型是什么樣的？從自身出發(fā)去往一個(gè)非直連網(wǎng)絡(luò)有哪些路徑？這些信息路由器一概不知。只是聽從鄰居的話,使用鄰居做為去往一個(gè)又一個(gè)非直連網(wǎng)絡(luò)的下一跳.
例如R1---R2---X 該例子中R1連接R2, R2身后連接X(jué)網(wǎng)絡(luò), 當(dāng)在R1和R2之間運(yùn)行RIP之后 ,R2給R1發(fā)送的更新報(bào)文中會(huì)包含X網(wǎng)絡(luò)路由。這相當(dāng)于R2在告訴R1, 想去往X網(wǎng)絡(luò)請(qǐng)使用我R2做下一跳, R1會(huì)照辦。將路由加入本地路由表,下一跳地址設(shè)置為R2.但R1其實(shí)并不知道X在哪里,自己去往X有哪些可行路徑,路徑包含哪些路由都不知道,因?yàn)椴荒茏C明R2傳遞的路徑信息的真?zhèn)巍Ｒ虼酥荒苓x擇相信,但如果X網(wǎng)絡(luò)不在R2身后,R2認(rèn)可的X網(wǎng)絡(luò)路徑信息如果是錯(cuò)的,R1收到更新也無(wú)法辨別,只能選擇信任。在這種情況下,路由器之間彼此傳遞錯(cuò)誤的路徑信息就會(huì)導(dǎo)致路由選擇環(huán)路,導(dǎo)致去往X網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)在環(huán)中不停傳遞,浪費(fèi)大量資源
OSPF：
是一個(gè)鏈路狀態(tài)協(xié)議,也叫基于拓?fù)涞膮f(xié)議。路由器之間運(yùn)行OSPF之后，彼此交互的更新報(bào)文中包含的不是路由條目，而是LSA。雖然LSA有很多類型，不同場(chǎng)合路由器會(huì)使用特定LSA傳輸特定信息，但是大體上LSA包含的內(nèi)容既包含拓?fù)湫畔?，又包含路由信息。比如說(shuō)路由器產(chǎn)生的1類LSA里包含該路由器自身的信息，比如他的路由器ID，他是什么類型的路由器？以及該路由器宣告進(jìn)OSPF的接口信息，有幾個(gè)接口？連接的是什么類型的鏈路？有沒(méi)有通過(guò)接口建立其他OSPF鄰居？如果有鄰居的RID是多少？每個(gè)接口IP地址，子網(wǎng)掩碼，度量值是多少，都會(huì)在1類LSA中包含。路由器收到鄰居的LSA后，會(huì)在一個(gè)區(qū)域內(nèi)泛洪擴(kuò)散，使得區(qū)域內(nèi)所有路由器都能收到這條LSA。當(dāng)OSPF運(yùn)行一段時(shí)間后，每臺(tái)路由器都能收到區(qū)域內(nèi)所有路由器所產(chǎn)生的LSA，基于這些LSA路由器能知道整個(gè)區(qū)域是怎么連接而成的。有多少臺(tái)路由器？每臺(tái)路由器有多少接口？都是什么類型的？每個(gè)網(wǎng)絡(luò)分布在什么位置？都一清二楚。屆時(shí)每臺(tái)路由器都使用一個(gè)樹形結(jié)構(gòu)算法，將自身設(shè)置為樹根，利用SPF算法判斷去往每個(gè)一個(gè)非直連網(wǎng)絡(luò)的最優(yōu)路徑。最終將最優(yōu)路徑的路由加入路由表轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)，可以理解為運(yùn)行OSPF的路由器是先知道網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)?，再基于拓?fù)溆?jì)算路由。而不是聽從鄰居的建議使用相應(yīng)鄰居做下一跳轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)去往相應(yīng)目的網(wǎng)絡(luò)
外部網(wǎng)關(guān)路由協(xié)議EGP
因特網(wǎng)的規(guī)模太大，使得自治系統(tǒng)之間路由選擇非常困難。若源主機(jī)和目的主機(jī)處在不同的自制系統(tǒng)中(這兩個(gè)自制系統(tǒng)可能使用不同的內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議)，當(dāng)數(shù)據(jù)報(bào)傳到一個(gè)自制系統(tǒng)的邊界時(shí)，就需要使用一種協(xié)議將路由選擇信息傳遞到另一個(gè)自制系統(tǒng)中
自治系統(tǒng)AS2的BGP發(fā)言人通知主干網(wǎng)的BGP發(fā)言人：要達(dá)到網(wǎng)絡(luò)N1，N2，N3和N4可經(jīng)過(guò)AS2.主干網(wǎng)在受到這個(gè)通知后，就發(fā)出通知：要達(dá)到網(wǎng)絡(luò)N1，N2，N3和N4可沿路徑(AS1，AS2)。同理，主干網(wǎng)還可發(fā)出通知：要想到達(dá)網(wǎng)絡(luò)N5，N6和N7可沿路徑(AS1，AS3)
BGP發(fā)言人與會(huì)話
每一個(gè)自治系統(tǒng)的管理員要選擇至少一個(gè)路由器作為該自治系統(tǒng)的“BGP發(fā)言人”。BGP發(fā)言人往往就是BGP邊界路由器。BGP發(fā)言人之間要交換路由信息，就要建立BGP會(huì)話（session）
邊界網(wǎng)關(guān)協(xié)議BGP
BGP是不同自治系統(tǒng)的路由器之間交換路由信息的協(xié)議。BGP是一種距離向量路由算法
建立了BGP會(huì)話連接的路由器又被稱作對(duì)等體（peers or neighbors）。在BGP剛剛運(yùn)行時(shí)，BGP的鄰站是交換整個(gè)的BGP路由表。但以后只需要在發(fā)生變化時(shí)更新有變化的部分
對(duì)等體的連接有兩種模式：
? IBGP（Internal BGP）：用來(lái)在AS內(nèi)部完成BGP更新信息的交換，維護(hù)AS內(nèi)部連通性
? EBGP（External BGP）：用來(lái)建立AS之間的路由器會(huì)話
BGP的特點(diǎn)
采用路徑向量算法，路由信息中記錄路徑的軌跡。與距離矢量法非常類似，每個(gè)邊界網(wǎng)關(guān)向鄰居路由器廣播到目的節(jié)點(diǎn)完整路徑。力求尋找一條能夠到達(dá)目的網(wǎng)絡(luò)且比較好的路由，而并非尋找一條最佳路由
例如：
網(wǎng)關(guān)X可能發(fā)送到目的節(jié)點(diǎn)Z的路徑如→：Path（X，Z） = X，Y1，Y2，Y3，......，Z
假設(shè)：網(wǎng)關(guān)X將它的路徑送到網(wǎng)關(guān)W，W可能接受或者不接受X所提供的路徑。如果W接收X發(fā)來(lái)的路徑，則：Path（W，Z）= w，Path（X，Z）。注意：X可以通過(guò)控制是否廣播某條路徑來(lái)控制該路徑的流量
BGP的4種消息類型
? 打開（Open）報(bào)文：用來(lái)與相鄰的另一個(gè)BGP發(fā)言人建立關(guān)系
? 更新（Update）報(bào)文：用來(lái)發(fā)送某一路由的信息，以及列出要撤銷的多條路由
? 保活（Keepalive）報(bào)文：用來(lái)確認(rèn)打開報(bào)文和周期性地證實(shí)鄰站關(guān)系（周期性地詢問(wèn)相鄰站 點(diǎn)是否存在，如果相鄰的站點(diǎn)撤銷了，下面的路由就不再給這個(gè)站點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)了）
? 通知（Notification）報(bào)文：用來(lái)發(fā)送檢測(cè)到的差錯(cuò)
RIP，OSPF和BGP的簡(jiǎn)單比較
三個(gè)協(xié)議的傳遞協(xié)議不同的原因
OSPF自身提供主從協(xié)商機(jī)制，可以保證可靠的傳輸，另外全網(wǎng)路由器保持著同樣的一個(gè)鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)，當(dāng)拓?fù)浒l(fā)生變化時(shí)，需要攜帶的變更信息較少，通過(guò)IP協(xié)議即可完成
RIP協(xié)議每周期需全網(wǎng)組播路由信息，路由信息數(shù)目較大，故使用UDP協(xié)議可提高效率
BGP為邊界網(wǎng)關(guān)協(xié)議，因攜帶的路由信息較多，且可能跨不同網(wǎng)絡(luò)傳送路由信息，為保證可靠性，需使用TCP協(xié)議，可兼顧容量和可靠性
