动态路由选择协议

1、1动态路由选择协议动态路由选择协议2上一节课堂作业回顾上一节课堂作业回顾l什么是子网？在IP环境下为什么使用子网？l请问接口上配置IP地址192.168.13.175,掩码255.255.255.240会有问题吗？若有，有何问题？lIPv4和IPv6的分段有哪些不同之处？l什么是汇总路由和浮动静态路由？子网化是对A、B、C类地址进行子划分。如果没有使用子网，A、B、C类的主IP地址的网络部分只能表示一个数据链路。子网化使用主IP地址中的一些主机位作为网络位，允许一个单独的主地址被划分为多个网络地址。掩码255.255.255.240可知网络位是28位，而192.168.13.175/28的主机

2、号是1111，因此这是该子网192.168.13.160/28的广播地址。除了分段扩展头标外，IPv6和IPv4的分段的重要不同是，IPv6路由器不对数据包进行分段。它会告诉始发主机要么对数据包进行分段，要么确保不发起太大的数据包。汇总路由是一个单独的路由表项，指向多个子网或IP地址。对于静态路由，汇总路由等减少需要配置的静态路由表项。浮动静态路由是达到目的地址的备用路由，它的管理距离被设得很高，这样只有当点优先级高的路由均不可用时，它才能利用。3outlinel路由选择协议基础l距离矢量路由选择协议l链路状态路由选择协议l内部和外部网关协议l静态或动态路由选择动态路由选择协议目的：n执行路径

3、决策和路由表更新功能；n在最优路径不可用时决策下一条最优路径。与静态路由选择协议相比的优势：n能够缓解网络拓扑变化带来的影响。4路由选择协议基础路由选择协议基础l所有路由选择协议都是围绕一种算法而构建的，一个路由算法至少指明以下内容：l向其他路由器传送网络可达性信息的过程；l从其他路由器接收可达性信息的过程；l基于现有可达性信息决策最优路由的过程以及在路由表中记录这些信息的过程；l响应、修正和通告网络中拓扑变化的过程。l所有路由选择协议共同存在的问题：l路径决策l度量（指标）l收敛l负载均衡5路径决策路径决策路由器A、B、C所做工作：n检测并将直连网络相关信息保存到路由表中；n封装并发送路由选

4、择更新信息；n保存或更新接收到的关于其他路由器的路由表信息。路由器处理信息时所存在的问题：n是否将接收到的更新信息转发给其他路由器？A(B) Cn若不转发，则无法实现信息共享，如下若B、C不存在链路，因此A必须转发；n对于路由器B和C的子网192.168.4.0中的分组，A应该转发给谁？（最优路径）n什么机制可以保证所有路由器都能接收到所有路由信息且避免这些更新信息无休止循环下去？n如果路由器共享某个直连网络，那么路由器是否仍告知这些网络？这些简单的问题导致了协议设计的复杂性；每种路由选择协议都必须解决这些问题。6度量（指标）度量（指标）l什么是度量（指标）？为什么需要度量？l当有多条路径到达

5、相同目标网络时，路由器需要一种机制来计算最优路径。度量(metric)是指派给路由的一种变量。l作为一种手段，度量可以按最好到最坏，或按最先选择到最后选择的顺序对路由进行划分。RIPEIGRPn跳数：简单记录路由器跳数。n带宽：BwMin(Bwi)。n负载：反应流量占用沿途链路带宽的数量。n时延：分组经过一条路径所花费的时间（Ddi）。n可靠性：测量链路在某种情况下发生故障的概率（Ppi）n代价：由管理员设置的代价cost可以反应更优或更差的路由7收敛收敛l动态路由选择协议的工作过程：l用于路由器向其他路由器通告本地的直连网络；l接收并处理来自其他路由器的同类信息；l传递从其他路由器接收到的信

6、息；l定义已确定的最优路径的度量。l路由选择环路l在两个或多个目标网络之间流量的持续循环过程。n所有路由器的路由表中的可达信息不一致导致了出现环路。n为了使得避免这种问题，必须使得各路由表中的可达信息保持一致；n使得所有路由表都到达一致状态的过程叫做收敛。n全网实现信息共享以及所有路由器计算最优路径所花费的时间总和就是收敛时间。未收敛状态未收敛状态8负载均衡负载均衡l目标l有效的使用带宽l降低网络中某些链路的负载l手段l将流量分配到相同目标网络的多条路径上。l方式l等代价/不等代价l基于数据包/基于目标地址9outlinel路由选择协议基础l距离矢量路由选择协议l链路状态路由选择协议l内部和外

7、部网关协议l静态或动态路由选择10距离矢量路由选择协议距离矢量路由选择协议l距离矢量：路由是以矢量(距离，方向距离，方向)的方式被通告出去的，其中距离是根据度量定义的，方向是根据下一跳路由器定义的。l距离矢量路由选择协议：lIP路由选择信息协议(RIP)lXerox网络系统的XNS RIPlNovell的IPX RIPlCisco的IGRP和EICRP（增强型Internet网关路由协议）lDEC的DNA阶段4lApple Talk的路由选择表维护协议(RTMP)n(5,Router X)：目标A在下一跳路由器X的方向，距本机5跳之远。n每台路由器向邻接路由器学习他们所观察到的路由信息，然后再

8、向外通告自己观察到的路由信息。n每台路由器在信息上都依赖于邻接路由器，而邻接路由器又从它们的邻接路由器学习路由。n距离矢量路由选择有时也称为“依照传闻进行路由选择”。11通用属性通用属性l路由选择算法：路由器通过广播整个路由表，定期向所有邻居发送路由更新信息。l路由表相关信息包括：l定期更新l邻居l广播更新l全路由选择表更新n每经过特定时间周期就发送更新信息。n10s90sn频率高拥塞；频率低收敛时间n共享相同数据链路的路由器或者某种更高层的逻辑邻接关系n本机邻接路由器邻接路由器邻接路由器邻接路由器n使用逐跳更新方式n路由器首次在网络上被激活，如何查找其他路由器？n向广播地址发送更新信息n广播

9、整个路由表；n收到更新信息后，收集自己需要的信息，丢弃其他信息。12依照传闻进行路由选择依照传闻进行路由选择13路由失效计时器路由失效计时器n网络拓扑变化：10.1.5.0子网发生故障路由器D将在下一个更新周期将这个网络标记为不可达并发送出去。n网络拓扑变化：路由器D而不是子网5.0发生故障呢？导致路由器A、B和C路由表中该项还在，但实际上所有通往5.0网络的分组已经不可达。n解决办法：为路由表中的每项设置路由失效计时器输入表项时为该表项设置计时器，每次收到该表项的更新信息时复位该计时器，否则计时器超时并标记该表项为不可达，并将在下一个更新周期传递该信息。n计时器的周期范围：36个更新周期n防

10、止由于网络原因丢失某个更新信息n周期过长网络收敛速度14水平分隔水平分隔n每台路由器在每个更新周期都要向每个邻居发送它的整个路由表必要性? 造成资源（带宽）的浪费。n逆向路由：路由的指向与数据包流动方向相反的路由。n水平分隔：一种在两台路由器之间阻止逆向路由的技术。n另一个优点：不会把从路由器学习到的可达性信息再返回给该路由器。否则会导致环路的发生。n水平分隔的两个分类n简单水平分隔法n毒性逆转水平分隔法n简单水平分隔法：从某接口发送的更新信息不能包含从该接口收到的更新所包含的网络。n采用的是抑制信息的工作方式。n毒性逆转水平分隔法：当更新信息被发送出某个接口时，信息中将指定从该接口收到的更新

11、信息中获取的网络是不可达的。n改进版本，提供更为积极的信息。n缺点：使更新数据包变大，可能加剧网络链路的拥塞问题。15其他问题其他问题l计数到无穷大l水平分割不能割断网络中的环路，从而会可能导致计数变得无穷大将跳数定义16跳为无穷大。l依然导致收敛速度慢。l触发更新（快速更新）l及时发送度量的好坏信息l减少了处理时间和对网络带宽的影响l抑制计时器l目的：降低接受错误路由选择信息的可能性引入某种程度的怀疑量。l异步更新l避免同步产生的碰撞问题。16outlinel路由选择协议基础l距离矢量路由选择协议l链路状态路由选择协议l内部和外部网关协议l静态或动态路由选择17链路状态路由选择协议链路状态路

12、由选择协议l也称最短路径优先协议或分布式数据库协议l基本功能l每台路由器与它的邻居建立联系邻接关系l每台路由器向邻居发送链路状态通告LSA，LSA用来标识该链路、链路状态、路由器接口到链路的代价度量值以及链路所链接的所有邻居，每个邻居收到LSA后将依次向它的邻居转发（泛洪）l每台路由器在数据库中备份LSA所有节点的数据库相同l完整的拓扑数据库（链路状态库），Dijkstra算法计算最短路径并修改路由表。n链路状态协议：nOSPFnCLNS或IP ISO的中间系统到中间系统IS-ISnDEC的DNA阶段5nNovell的Netware链路服务协议NLSP18邻居邻居l邻居发现是建立链路状态环境并

13、运转的第一步。l使用Hello协议发现邻居l路由器IDlHello间隔：路由器宣布邻居死亡前等待的最大周期l典型的Hello分组交换间隔10sl典型的死亡周期是分组交换间隔的4倍19链路状态泛洪扩散链路状态泛洪扩散l建立邻接关系后，路由器开始发送LSA。l路由器保存并同时转发LSA加快响应时间l泛洪扩散：当所有路由器收到所有LSA后，泛洪扩散应该停止。l泛洪扩散的两个重要过程l序列号l老化n路由器A链接的子网172.22.4.0发生故障，A发送LSA而在C的处理过程（发现相同的LSA序列号）n子网4.0先发生故障，ALSA(166)；马上又好了， ALSA(167)；C的处理过程（LSA(16

14、6) LSA(167) LSA(166)）20序列号到达上限的处理办法序列号到达上限的处理办法l序列号放在LSA的一个固定字段内，因此有上限。l线性序列号空间l循环序列号空间l棒棒糖形序列号空间n使用一个非常大的线性序列号空间以至于根本无法到达上限n如32位长字段，可用序列号0,232，LSA/10s1361年n偶然性时间的发生（用完了）停止路由器，并等待它发出的LSA在所有数据库中不再使用。n另一种常见困难：重启序列号归1LSA被其他路由器忽略掉n增加规则：重启后向邻居发送的LSA的序列号比邻居保存的低，则邻居返回自己保存的LSA和序列号。n序列号a和b若满足以下任一条件，则认为a更新（数量

15、更大）：n(1) ab且(a-b) n/2n(2) ab且(b-a) n/2n假定使用一个六位序列号空间n=64n假定两个序列号48和18，由规则(1)可得48较新;n假定两个序列号3和48，由规则(2)可得3较新 n在不正常网络环境下，其中一台路由器决定离线，突然发送3个相同且序列号为44(101100)的LSA，一个邻居也发生故障，导致出现3个序列号不同的LSA并泛洪死循环网络CPU超载网络崩溃(44比40更新，40比8更新，8比44更新)21老化老化lLSA中包括一个用于通告年龄的字段。当LSA被创建时，路由器将该字段设为0，随着数据包的扩散，每台路由器都会增加通告中的年龄。l收到的LS

16、A的年龄值和最大年龄差距MaxAgeDiff比较l如寻列号相同，年龄值 MaxAgeDiff，则网络异常，LSA被记录并扩散lLSA驻留在数据库中，年龄也会不断增长，超过MaxAge则删除22链路状态数据库链路状态数据库lLSA还包括两类通用信息l路由器链路信息：三元组(路由器ID,邻居ID,代价)l末梢网络信息：三元组(路由器ID,网络ID,代价)，通告路由器直接连接的末梢（没有邻居网络）l最短路径优先(SPF)算法对路由器链路信息进行一次计算以建立到每台路由器的最短路径，然后使用末梢网络信息向路由器添加网络。23区域区域l一个区域是构成一个网络的路由器的一个子集l原因l必要的数据库要求内存的数量比距离矢量协议更多l复杂的算法要求CPU时间比距离矢量协议更多l链路状态泛洪扩散数据包对可用带宽带来不利的影响，特别是不稳定的网络。n区域边界路由器：连接两个区域的路由器，它属于所连接的两个区域，而且必须为每个区域维护各自的数据库。24outlinel路由选择协议基础l距离矢量路由选择协议l链路状态路由选择协议l内部和外部网关协议l静态或动态路由选择25内部和外部网关协议内部和外部网关协议l自主系统：在共同管理域下的一组运行相同路由选择协议的路由器。l当前定义：在共同管理下的网络。l内部网关协议（IGP）：在一个自主系统内运行的路由选择协议。l距离矢量/链路状态协议l外部