第6章路由协议new

1、 2006工程兵工程学院 计算机教研室第六章本章主要内容本章主要内容n路由项分类；路由项分类；n路由协议基础；路由协议基础；nRIPRIP；nOSPFOSPF；nBGPBGP。2本讲主要内容本讲主要内容n直连路由项直连路由项n静态路由项静态路由项n动态路由项动态路由项n静态路由项缺陷静态路由项缺陷3R1R1路由表路由表路由器自动生成、通往这路由器自动生成、通往这些直接连接的网络的传输些直接连接的网络的传输路径的路由项称为直连路路径的路由项称为直连路由项。由项。 4互连网络结构互连网络结构 192.1.1.0/24 192.1.1.1 192.1.2.0/24 192.1.2.1 192.1.3

2、.0/24 192.1.3.1 192.1.4.0/24 192.1.4.1 193.1.4.1 193.1.7.1 193.1.9.2 RR1 1 RR3 3 RR2 22 2 RR4 4 RR5 5 RR6 6 RR7 7 路由器没有直接连接的网络对路由器没有直接连接的网络对应的路由项，若采用手工配置，应的路由项，若采用手工配置，即是静态路由项。即是静态路由项。R5R5路由表路由表5建立静态路由项：建立静态路由项：1 1、确定本路由器到非直连网络、确定本路由器到非直连网络的最短路径的最短路径( (在在RIPRIP中，最短路中，最短路径就是经过跳数最少的路径径就是经过跳数最少的路径) )。

3、192.1.1.0/24 192.1.1.1 192.1.2.0/24 192.1.2.1 192.1.3.0/24 192.1.3.1 192.1.4.0/24 192.1.4.1 193.1.4.1 193.1.7.1 193.1.9.2 RR1 1 RR3 3 RR2 22 2 RR4 4 RR5 5 RR6 6 RR7 7 R5R5路由表路由表6建立静态路由项：建立静态路由项：1 1、找出本路由器到非直连网络、找出本路由器到非直连网络的最短路径的最短路径( (在在RIPRIP中，最短路中，最短路径就是经过跳数最少的路径径就是经过跳数最少的路径) )。2 2、找出最短路径的上的、找出最短

4、路径的上的 下一跳路由器和相关下一跳路由器和相关 接口的接口的IPIP地址。地址。3 3、配置路由项。、配置路由项。n路由器没有直接连接的网络对应的路由项，若采路由器没有直接连接的网络对应的路由项，若采用用路由协议路由协议自动生成，即是动态路由项。自动生成，即是动态路由项。n路由协议路由协议 就是一组用于规范就是一组用于规范路由消息的格式路由消息的格式、路由器之间、路由器之间路由消息交换过程路由消息交换过程、路由器对路由消息的、路由器对路由消息的处理流处理流程程的规则。的规则。 n路径距离路径距离 可以是可以是传输路径传输路径经过的经过的路由器跳数路由器跳数，也可以是其，也可以是其他衡量传输路

5、径的参数，如传输路径的物理距离、他衡量传输路径的参数，如传输路径的物理距离、传输路径经过的物理链路的带宽等。传输路径经过的物理链路的带宽等。 7n中、大型互连网络的最短路径难以找出中、大型互连网络的最短路径难以找出n静态路由项的配置工作量网管难以承受静态路由项的配置工作量网管难以承受 n互连网络的拓扑结构是动态变化的，手工更互连网络的拓扑结构是动态变化的，手工更新难以做到及时、准确新难以做到及时、准确n大型互连网络中各个路由器配置的静态路由大型互连网络中各个路由器配置的静态路由项很难做到一致项很难做到一致 n为了容错，各个网络之间存在多条传输路径，为了容错，各个网络之间存在多条传输路径，导致出

6、现环路导致出现环路 8本讲主要内容本讲主要内容n路由协议分类路由协议分类n对路由协议的要求对路由协议的要求n距离向量路由协议距离向量路由协议n链路状态路由协议链路状态路由协议9n距离向量路由协议距离向量路由协议 距离向量路由协议要求每一个路由器距离向量路由协议要求每一个路由器定期定期向其向其相邻路由相邻路由器器公告公告全部路由项全部路由项，由于每一项路，由于每一项路网络前缀相同的一组网络前缀相同的一组网络网络由项用于指明通往由项用于指明通往某个网络某个网络或的传输路径。或的传输路径。n链路状态路由协议链路状态路由协议 互连网络中的某个路由器获得互连网络中的某个路由器获得所有其他路由器所有其他路

7、由器的的链路状链路状态信息态信息，就可构建互连网络的，就可构建互连网络的拓扑结构拓扑结构，并在此基础上，并在此基础上计算出该路由器到达所有网络的计算出该路由器到达所有网络的最短路径最短路径。 10n互连网络分成多个互连网络分成多个自治系统自治系统(AS)；n用于建立自治系统用于建立自治系统内内端到端传输路径的路由协议称为端到端传输路径的路由协议称为内部网关协议内部网关协议；n用于建立自治系统用于建立自治系统间间端到端传输路径的路由协议称为端到端传输路径的路由协议称为外部网关协议外部网关协议。11n建立完整路由表建立完整路由表n选择最佳路由选择最佳路由n简单、开销小简单、开销小n实时反映网络拓扑

8、结构的变化实时反映网络拓扑结构的变化n具有稳定性具有稳定性n快速快速收敛收敛收敛收敛在拓扑结构不变的情况下，各路由器建立了所有非直连网络的路在拓扑结构不变的情况下，各路由器建立了所有非直连网络的路 由项，且这些路由项是一致的。由项，且这些路由项是一致的。12本讲主要内容本讲主要内容n距离向量路由协议创建路由表过程距离向量路由协议创建路由表过程n距离向量路由协议特性距离向量路由协议特性1314互连网络结构互连网络结构路由器路由器R1R1、R2R2和和R3R3自动生成的直自动生成的直连路由项连路由项151)1)建立直连路由项建立直连路由项路由器路由器R1R1完整的完整的路由表：路由表：163)3)

9、发现拓扑变化的路由器，及时向相邻路由器发送新的路由发现拓扑变化的路由器，及时向相邻路由器发送新的路由信息，更新其路由项信息，更新其路由项2)2)定期交换路由消息，自动建立非直连网络的路由项，完善定期交换路由消息，自动建立非直连网络的路由项，完善 路由表路由表n周期性广播全部路由项周期性广播全部路由项n容易发生路由环路容易发生路由环路n实时性差实时性差：拓扑结构变化时，收敛时间长：拓扑结构变化时，收敛时间长n设置触发机制设置触发机制：发现拓扑结构变化时，及：发现拓扑结构变化时，及时更新相邻路由器的路由表，加快收敛时更新相邻路由器的路由表，加快收敛n设置无效定时器设置无效定时器：路由项更新超时后，

10、认：路由项更新超时后，认为路由项相应的链路或路由器出现故障，为路由项相应的链路或路由器出现故障，判定该路由项失效，删除此路由项判定该路由项失效，删除此路由项17本讲主要内容本讲主要内容n链路状态路由协议建立路由表过程链路状态路由协议建立路由表过程n链路状态路由协议特性链路状态路由协议特性181）建立三个路由器的直连链路状态）建立三个路由器的直连链路状态19108数据传输速率=2）泛洪链路状态）泛洪链路状态3）建立链路状态数据库）建立链路状态数据库4）根据链路状态数据库，建立路由表中各个路由项）根据链路状态数据库，建立路由表中各个路由项20路由器R1路由表完整？21以路由器以路由器R1R1为根的

11、最短路径树为根的最短路径树n快速收敛快速收敛n不易产生路由环路路由环路n实时性好实时性好n实现负载均衡实现负载均衡n传输开销大传输开销大n计算复杂度高计算复杂度高22本讲主要内容本讲主要内容nRIPRIP消息格式消息格式nRIPRIP动态适应网络变化的过程动态适应网络变化的过程n计数到无穷大和水平分割计数到无穷大和水平分割23RIPRIP消息格式消息格式封装为封装为IPIP分组的过程分组的过程24nRIP(RIP(路由信息协议）是一种路由协议。路由信息协议）是一种路由协议。n相邻路由器相邻路由器之间通过交换路由信息动态构之间通过交换路由信息动态构建路由表。建路由表。n根据网络拓扑结构求出的端到

12、端最短传输根据网络拓扑结构求出的端到端最短传输路径，路径，构建路由表。构建路由表。25一旦路由器一旦路由器R2R2和和R5R5之间的链之间的链路故障，路由路故障，路由器器R5R5选择经过选择经过R4R4到达网络到达网络192.1.1.0/24192.1.1.0/24的传输路径的传输路径26RIPRIP动态调整路由器动态调整路由器R5R5路由表的过程路由表的过程 NET1 NET2 NET1 1 直接直接 NET2 2 R2 NET1 2 R1 NET2 1 直接直接 R1 R2 路由器路由器R1检测到故检测到故障，删除通障，删除通往往NET1的路的路由项。由项。路由器路由器R1向路由器向路由器

13、R2发送删除发送删除路由项信息。路由项信息。路由器路由器R2删除通往删除通往NET1的路由的路由项。路由表项。路由表收敛。收敛。 NET1 16 NET1 2 R1 NET2 1 直接直接 27路由器路由器R1R1先公告路由消息的情况先公告路由消息的情况 NET1 NET2 NET1 1 直接直接 NET2 2 R2 NET1 2 R1 NET2 1 直接直接 R1 R2 NET1 2 NET1 3 R2 NET2 2 R2 NET1 3 NET1 4 R1 NET2 1 直接直接 NET1 4 NET1 5 R2 NET2 2 R2 路由器路由器R1检测到故检测到故障，删除通障，删除通往往N

14、ET1的路的路由项。由项。路由器路由器R2抢先向路抢先向路由器由器R1发送发送通往通往NET1的的路由项。路由项。路由器路由器R1认为通过认为通过路由器路由器R2存存在通往在通往NET1的传输路径。的传输路径。路由器路由器R2通往通往NET1的传的传输路径经过输路径经过R1，因而在因而在R1公告公告的距离上加的距离上加1。28路由器路由器R2R2先公告路由消息的情况先公告路由消息的情况n计数到无穷大是指某个实际不存在的路由项只有计数到无穷大是指某个实际不存在的路由项只有经过反复交换，将距离增加到无穷大值（经过反复交换，将距离增加到无穷大值（RIPRIP定定为为1616），才删除。），才删除。n

15、引发计数到无穷大问题的关键是路由项的公告环引发计数到无穷大问题的关键是路由项的公告环路，即从相邻路由器学习到的路由项又公告该相路，即从相邻路由器学习到的路由项又公告该相邻路由器。邻路由器。n因此，因此，RIPRIP规定：从某个相邻路由器学习到的路规定：从某个相邻路由器学习到的路由项不允许出现在公告该路由器的路由消息中。由项不允许出现在公告该路由器的路由消息中。n前面的计数到无穷大可以避免，但不是可以避免前面的计数到无穷大可以避免，但不是可以避免所有计数到无穷大的问题。所有计数到无穷大的问题。29水平分水平分割规则割规则 NET1 R2 R3 NET1 1 直接直接 NET1 2 R3 NET1

16、 2 R3 R1 正常收敛的情况正常收敛的情况30 NET1 R2 R3 NET1 1 直接直接 NET1 2 R3 NET1 2 R3 R1 无穷大问题是无法彻底避无穷大问题是无法彻底避免的，这是免的，这是RIPRIP的缺陷。的缺陷。 NET1 3 R2 NET1 4 R1 NET1 5 R3 31本讲主要内容本讲主要内容n路由器确定自身链路状态路由器确定自身链路状态n泛洪链路状态通告泛洪链路状态通告n构建路由表算法构建路由表算法nOSPFOSPF动态适应网络变化过程动态适应网络变化过程nOSPFOSPF和和RIPRIP的区别的区别nOSPFOSPF分区域建立路由表的过程分区域建立路由表的过

17、程321 1、Router IDRouter ID33HELLOHELLO报文格式和封装过程报文格式和封装过程用于在互连网络中唯一标识某个路由器的路由器标识符。n通过发送、接收通过发送、接收HelloHello报文建立邻报文建立邻居关系；居关系；n自身状态信息包括自身状态信息包括直接连接的直接连接的LANLAN信信息和已经建立邻居息和已经建立邻居关系的路由器。关系的路由器。34发现邻居过程发现邻居过程2 2、发现邻居、发现邻居数据库描述报文用于数据库描述报文用于向对方公告链路状态向对方公告链路状态数据库中存在的数据库中存在的LSALSA 35数据库描述报文格式数据库描述报文格式3 3、建立邻接

18、关系、建立邻接关系2 2）OSPFOSPF报文格式报文格式（1 1）DDDD报文格式报文格式链路状态请求报文链路状态请求报文用于请求对方向其用于请求对方向其传输特定的传输特定的LSA LSA 36链路状态请求报文格式链路状态请求报文格式（2 2）LSRLSR报文格式报文格式链路状态更新报文的作用有二，一是用于向链路状态更新报文的作用有二，一是用于向LSRLSR发送者传输一组发送者传输一组完整的完整的LSALSA。二是在路由器自身链路状态发生改变，或是路由器。二是在路由器自身链路状态发生改变，或是路由器用于指定泛洪链路状态通告周期的定时器溢出时，用于向互连用于指定泛洪链路状态通告周期的定时器溢出

19、时，用于向互连网络中的所有其他路由器泛洪用于表示自身链路状态的网络中的所有其他路由器泛洪用于表示自身链路状态的LSALSA。 37链路状态更新报文格式链路状态更新报文格式（3 3）LSRLSR报文格式报文格式邻接关系建立过程就邻接关系建立过程就是两个路由器的链路是两个路由器的链路状态数据库同步过程。状态数据库同步过程。 38邻接关系建立过程邻接关系建立过程2 2）邻接关系建立过程）邻接关系建立过程n路由器泛洪自身链路状态信息；路由器泛洪自身链路状态信息；n其他路由器通过始发路由器和序号确定是否是重复接收的其他路由器通过始发路由器和序号确定是否是重复接收的链路状态信息，对新接收到的链路状态信息发

20、送确认报文；链路状态信息，对新接收到的链路状态信息发送确认报文；n其他路由器从他端口转发新接收到的链路状态信息。其他路由器从他端口转发新接收到的链路状态信息。39路由器路由器R1R1用泛洪方式传输用泛洪方式传输LSALSA的过程的过程n链路状态信息泛洪过程；链路状态信息泛洪过程；n依靠始发路由器和序号确定是否重复接收的链路状态信息；依靠始发路由器和序号确定是否重复接收的链路状态信息；n每一个路由器转发时，用转发接口的每一个路由器转发时，用转发接口的IPIP地址作为地址作为IPIP分组的源分组的源IPIP地址。地址。40链路状态更新报文内容和封装格式链路状态更新报文内容和封装格式n把互连网看作一

21、个无向图，以路由器和把互连网看作一个无向图，以路由器和LANLAN为结为结点，以互连路由器的传输网络为边；点，以互连路由器的传输网络为边；n每一个路由器计算以自己为根，到达其他结点的每一个路由器计算以自己为根，到达其他结点的最短路径树。最短路径树。41n令令D(v)D(v)为源结点（路由器为源结点（路由器R5R5）到达结点）到达结点v v的距离，它是从源的距离，它是从源结点沿着某一路径到达结点结点沿着某一路径到达结点v v所经过的链路的代价之和，所经过的链路的代价之和，L(i,j)L(i,j)为结点为结点i i至结点至结点j j的距离。的距离。 n以源结点为树根，求出各个结点和根结点之间距离。

22、以源结点为树根，求出各个结点和根结点之间距离。n找出与根结点距离最短的结点（假定为结点找出与根结点距离最短的结点（假定为结点w w），将该结点），将该结点连接到以源结点为根的树上，并重新对剩下的结点计算到连接到以源结点为根的树上，并重新对剩下的结点计算到达根结点的距离，达根结点的距离，D (v)=MIND(v),D(w)+L(w,v)D (v)=MIND(v),D(w)+L(w,v)。n重复步骤重复步骤(2)(2)，直到所有结点都连接到以源结点为根的树上。，直到所有结点都连接到以源结点为根的树上。 42n以路由器以路由器R5R5为根到达其他结点的最短路径树；为根到达其他结点的最短路径树；n根据

23、最短路径树可以得出通往其他结点的最短路根据最短路径树可以得出通往其他结点的最短路径树上的下一跳结点。径树上的下一跳结点。43最短路径树最短路径树求出以某个结点为根到达其他结点的最短求出以某个结点为根到达其他结点的最短路径树的先决条件是该结点拥有描述无向路径树的先决条件是该结点拥有描述无向图的全部信息，这些信息称为链路状态信图的全部信息，这些信息称为链路状态信息。由此可以得出息。由此可以得出OSPFOSPF建立路由表过程。建立路由表过程。n发现邻居，确定到达邻居的代价。发现邻居，确定到达邻居的代价。n泛洪链路状态信息。泛洪链路状态信息。n建立链路状态数据库并计算路由表。建立链路状态数据库并计算路

24、由表。44n路由项以到达该结点的分枝的开始路由器为下一跳路由器；路由项以到达该结点的分枝的开始路由器为下一跳路由器；n以到达根结点的距离为路由项距离。以到达根结点的距离为路由项距离。45最短路径树最短路径树R5R5创建路由表过程创建路由表过程n路由器路由器R2R2与与R5R5之间链路发生故障；之间链路发生故障；n路由器路由器R2R2和和R5R5通过链路状态更新报文泛洪通过链路状态更新报文泛洪这一变化。这一变化。46发生故障后的网络拓扑结构发生故障后的网络拓扑结构n重新根据修改后链路状态库构建路由器重新根据修改后链路状态库构建路由器R2R2到达其他结点到达其他结点的最短路径树；的最短路径树；n根

25、据最短路径树得出路由器根据最短路径树得出路由器R5R5到达所有结点的路由项。到达所有结点的路由项。47最短路径树最短路径树最终确认列表内容最终确认列表内容nOSPF是将部分信息泛洪给互连网络中所有其他是将部分信息泛洪给互连网络中所有其他路由器，而路由器，而RIP是将所有信息传输给相邻路由器是将所有信息传输给相邻路由器 nOSPF中，每一个路由器可以根据不同的应用要中，每一个路由器可以根据不同的应用要求设定链路代价，也可根据链路状态数据库计算求设定链路代价，也可根据链路状态数据库计算出多条到达指定网络的传输路径，以此实现负载出多条到达指定网络的传输路径，以此实现负载均衡。而均衡。而RIP只能得出

26、最小跳数传输路径只能得出最小跳数传输路径 nOSPF由于可以及时更新每一个路由器的链路状由于可以及时更新每一个路由器的链路状态数据库，路由表能够及时反映最新的互连网络态数据库，路由表能够及时反映最新的互连网络拓扑结构，而拓扑结构，而RIP存在好消息传得快，坏消息传存在好消息传得快，坏消息传得慢的问题得慢的问题 48n将网络分将网络分成一个主成一个主干区和若干区和若干个区；干个区；n其他区通其他区通过区域边过区域边界路由器界路由器和主干区和主干区相连。相连。49OSPFOSPF划分区域示意图划分区域示意图路由器路由器R11R11建立至网络建立至网络NET6NET6传输路径的过传输路径的过程：程：

27、n通过区域通过区域3OSPF3OSPF建立路由表过程建立区域建立路由表过程建立区域边界路由器边界路由器R05R05、R06R06至至NET6NET6传输路径；传输路径；n通过主干区域通过主干区域OSPFOSPF建立路由表过程建立建立路由表过程建立R01R01、R02R02至至NET6NET6传输路径；传输路径；n通过区域通过区域1OSFP1OSFP建立路由表过程建立建立路由表过程建立R11R11至至NET6NET6传输路径。传输路径。50区域区域3 3建立建立R06R06至至NET6NET6传输路传输路径径区域区域0 0建立建立R01R01至至NET6NET6传输路传输路径径区域区域1 1建立

28、建立R11R11至至NET6NET6传输路传输路径径51本讲主要内容本讲主要内容n分层路由的原因分层路由的原因nBGP报文类型报文类型nBGP工作机制工作机制52自治系统结构自治系统结构53nBGPBGP是一种可以在不了解各个自治系统内是一种可以在不了解各个自治系统内部结构、不需要统一各个自治系统的代价部结构、不需要统一各个自治系统的代价取值标准的情况下，在满足政策和安全的取值标准的情况下，在满足政策和安全的前提下建立自治系统之间的传输路径，的前提下建立自治系统之间的传输路径，的路由协议。路由协议。 nBGPBGP是路径向量路由协议，选择经过自治是路径向量路由协议，选择经过自治系统最少的传输路径作为通往该外部网络系统最少的传输路径作为通往该外部网络的传输路径。的传输路径。54n打开（打开（OPEN）报文）报文 n保活（保活（KEEPALIVE）报文）报文 n更新（更新（UPDATE）报文）报文 n通知（通知（NOTIFICATION）报文）报文 55BGPBGP工作过程工作过程n自治系统之间通过自治系统之间通过BGPBGP发言人交换路由消发言人交换路由消息，需要配置相邻自治系统的息，需要配置相邻自治系统的BGPBGP发言人；发言人；nBGPBGP发言人建立到达自治系统内部网络的发言人建立到达自治系统内部网络的传输路径；传输路径；nBGPBGP发言人之间交换路由消息，给出通过