路由原理及路由协议

计算机网络技术基础

2第五章网络层

路由器简介路由及路由协议RIP协议重点：路由协议的工作过程RIP协议3路由原理及路由协议路由器简介路由器（Router）是网络层的数据包转发设备。路由器的主要功能是检查数据包中与网络层相关的信息，然后根据某些选路规则对存储的数据包进行转发，这种转发称为路由选择（Routing）。路由器可以连接多个网络或网段，对不同网络或网段之间的数据信息进行“翻译”，从而构成一个更大的网络。路由器可以支持多种协议（如TCP/IP、IPX/SPX、AppleTalk等）。

4路由器的分类1）按结构分类模块化结构：可以灵活地配置路由器，按需更换路由器模块，以适应企业的业务需求。固定配置结构：的路由器只能提供固定接口。2）按不同的应用环境分类骨干级路由器：是实现大型网络互联的设备。企业级路由器：面向连接对象较多，但系统相对简单且数据流量较小的用户。接入级路由器：应用于连接家庭或小型企业客户群体。5思科路由器简介1）集成多业务路由器

其特点是更安全并能以线速提供并发数据、语音、视频和无线服务，同时还提供了用于升级路由器IOS（InternetworkingOperatingSystem，网络互联操作系统）的CF闪存卡接口，避免了传统路由器升级IOS时的一些弊端。思科3800系列集成多业务路由器在思科中低端传统路由器中，集成多业务路由器按性能从弱到强排列是800系列、1800系列、2800系列、3800系列路由器。6在思科中低端传统路由器中，非集成多业务路由器按性能从弱到强排列是700系列、1700系列、2600系列、3600系列、3700系列和7X00系列。思科1700系列路由器思科路由器简介

2、思科非集成多业务路由器7路由及路由协议

路由指分组从源结点到目的结点的一条传输路径

。这条传输路径由路由选择算法来选取，因此，路由选择算法的好坏直接关系到网络资源的利用率和网络性能的高低。8路由选择算法

按照某种规则在一对源节点和目的节点之间的多条路由中选择一条最佳路由的方法叫做路由选择算法，简称路由算法。路由选择算法分为静态路由选择算法和动态路由选择算法两大类。9静态路由选择算法

静态路由选择算法不用测量也不需要利用网络信息，路由选择在网络设计时或网络安装时已经设置好，是一种按照某种固定规则进行的路由选择。扩散式路由选择:

一个网络节点从某条线路收到一个分组后，再向除该线路外的所有线路重复发送收到的分组。这种方法也可用于广播式数据交换，或进行网络的最短路径及最短传输延迟的测试。

基本思想：把分组发送给除发送结点以外的所有邻结点，各结点收到重复分组时都有废弃能力。784512963扩散式（全路发送）11扩散式（全路发送）特点各节点第一次收到分组时，就继续向目的地方向发送，经其他结点，直至目的地结点；除了第一次收到的分组外，其它重复收到的分组将被废弃；网络资源利用率低，但可靠性高。

适用范围：规模小、负荷轻的网络。静态路由选择算法选择扩散式（多路发送）基本思想：

选择向着靠近目的结点方向的一部分结点发送分组。78451296313固定路由选择

网络中的网络控制中心按照最佳路由选择算法求出每对源、目的节点之间的最佳路由，然后为每一个节点构造一个固定路由表并分发给各节点。每个网络节点的表格中每一项记录着对应某个目的节点的下一个节点或链路。

优点是简便易行，在负载稳定，拓扑结构变化不大的网络中运行效果较好。

缺点是灵活性差。

静态路由选择算法目的地下一跳192.168.1.0--192.168.2.0B192.168.3.0C192.168.4.0C目的地下一跳192.168.1.0A192.168.2.0B192.168.3.0－192.168.4.0DABCD网络3192.168.3.0网络1192.168.1.0网络4192.168.4.0路由器A的路由表路由器C的路由表网络2192.168.2.0

固定路由选择目的地下一跳192.168.1.0--192.168.2.0B192.168.3.0C（不可达）192.168.4.0C（不可达）路由器A的路由表目的地下一跳192.168.1.0A（不可达）192.168.2.0B192.168.3.0－192.168.4.0D路由器C的路由表ABCD网络3192.168.3.0网络1192.168.1.0网络4192.168.4.0网络2192.168.2.0

固定路由选择16随机路由选择

转发节点随机地选择一个链路发送分组，如果选择各个链路的概率相同，则可用循环方式轮流的把各个分组转发到所有相邻的节点。

优点是简单易行，对网络负载的增加小。

缺点是分组在网络中迂回旅行的时间长。静态路由选择算法只适宜小型的、结构相对稳定的计算机网络。

静态路由选择算法17动态路由选择算法

动态路由选择算法的节点的路由选择要依靠网络当前的状态信息来决定。它能较好地适应网络流量、拓扑结构的变化，有利于改善网络的性能，因此又称为自适应路由选择算法。

独立路由选择：利用本地信息进行分布式控制；

集中路由选择：利用相邻节点的信息进行集中式控制；

分布路由选择：利用全网节点的信息进行分布式控制；18路由协议

路由选择协议也称为路由协议，是执行路由选择算法的协议，是路由器之间实现路由信息共享的一种机制，它允许路由器之间相互交换和维护各自的路由表。19路由协议

路由协议分类

TCP/IP网络的路由协议分为两大类：内部网关协议IGP（InteriorGatewayProtocol）和外部网关协议EGP（ExternalGatewayProtocol）。IGP用于自治系统或管理域之内，而EGP用于自治系统之间或管理域之间。R1R2R3自治系统A自治系统B自治系统CIGPIGPIGPIGPIGPIGPIGPIGPIGPIGPIGPIGPIGPEGPEGPEGPH1H2内部网关协议IGP（例如RIP）外部网关协议EGP(例如BGP-4)内部网关协议IGP(例如OSPF)自治系统和内部网关协议内部网关协议IGP：具体的协议有多种，如RIP和OSPF等。外部网关协议EGP：目前使用的协议是BGP。21路由算法

不同的路由协议执行不同的路由算法适用于单播的路由算法分为：V-D（向量距离）和L-S（链路状态）两大类；适用于组播的路由算法分位：SBT（源树路由）和CBT（核心树路由）两大类。路由协议及采用的路由算法

协议类别算法适用范围支撑协议HELLOIGPV-D单播IPRIP-1IGPV-D单播UDPRIP-2IGPV-D单播UDPOSPF-2IGPL-S单播IPGGPEGPV-D单播IPEGPEGPV-D单播IPBGP-4EGPV-D单播TCPDVMRPIGPSBT+V-D组播UDPMOSPFIGPSBT+L-S组播IPCBTMPIGPCBT组播IP23路由选择信息协议RIP

RIP是一种内部网关协议，结构简单，适用于小型网络。它运行于UDP之上，缺省的端口号是512。RIP是一种分布式的基于距离向量的路由选择协议，从一路由器到直接连接的网络的距离定义为0。从一路由器到非直接连接的网络的距离定义为所经过路由器数加1。

RIP分组最长为512字节，可包含最多25个（V，D）序偶，每个（V，D）序偶由5个32位字组成。24

RIP协议的“距离”也称为“跳数（hopcount）”,每经过一个路由器，跳数就加1。RIP允许一条路径最多只能包含15个路由器。RIP支持的最大跳数是15，跳数为16的网络被认为不可达。因此，RIP只适用于小型互联网。

RIP不能在两个网络之间同时使用多条路由。RIP选择一条具有最少路由器的路由。RIP协议的每一个路由器都要不断地和其他一些路由器交换路由信息。路由选择信息协议RIP

网一10.0.0.0

网四40.0.0.0

网三30.0.0.0

网二20.0.0.010.0.0.440.0.0.430.0.0.220.0.0.920.0.0.7目的主机所在的网络下一跳路由器的地址20.0.0.030.0.0.010.0.0.040.0.0.020.0.0.7(R1)30.0.0.1(R3)直接交付，接口1直接交付，接口0路由器R2

的路由表30.0.0.1(a)(b)10.0.0.440.0.0.430.0.0.220.0.0.920.0.0.730.0.0.1链路4链路3链路2链路1R2R3R1R2R1R301R1R2R3

网一10.0.0.0

网四40.0.0.0

网三30.0.0.0

网二20.0.0.010.0.0.440.0.0.430.0.0.220.0.0.920.0.0.730.0.0.1目的主机的网络号下一站路由器R2

的路由表距离200300目的主机的网络号下一站路由器R1

的路由表距离100200目的主机的网络号下一站路由器R3

的路由表距离300400目的主机的网络号下一站路由器距离20

030

010

20.0.0.7140

30.0.0.11目的主机的网络号下一站路由器距离10

020

030

20.0.0.9140

20.0.0.92目的主机的网络号下一站路由器距离30

040

010

30.0.0.2220

30.0.0.21通告信息通告信息通告信息通告信息27和哪些路由器交换信息？交换什么信息？在什么时候交换信息？

路由选择信息协议RIP28如果两个路由器之间的通信不需要经过另一个路由器，则它们是相邻的。两个相邻路由器在同一个网络上都有自己的接口。RIP

协议规定，对于不相邻的路由器就不交换信息。RIP

协议仅和相邻路由器

交换信息路由选择信息协议RIP和哪些路由器交换信息？29交换的信息就是：“到本自治系统中所有网络的（最短）距离，以及到每个网络应经过的下一跳路由器”。至于本路由器怎样获得这些信息以及路由表是否完整，都是不重要的。

RIP

协议交换的是当前本路由器所知道的全部信息，即路由表交换什么信息？路由选择信息协议RIP30

例如，每隔30秒。然后路由器根据收到的路由信息更新路由表。即采用周期驱动方式。当网络拓扑发生变化时，路由器也及时向相邻路由器通告拓扑变化后的路由信息。RIP

协议按固定的时间间隔

交换路由信息在什么时候交换信息？

路由选择信息协议RIP31（1）仅和相邻路由器交换信息。（2）交换的信息是当前本路由器所知道的全部信息，即自己的路由表。（3）按固定的时间间隔交换路由信息，当网络拓扑发生变换时，路由器也要及时向相邻路由器通告拓扑变化后的路由信息。路由表中最主要的信息是：到某个网络的距离，以及应经过的下一跳地址。路由选择信息协议RIP

RIP-2的分组格式

CommandVersionmustbezeroAdressFamilyIDRouteTagIPAdressSubnetMaskNextHopMetric其他（V,D）序偶第一个(V,D)序偶Command字段(1个字节)定义两类RIP分组：Command=1请求发送路由刷新分组；Command=2路由刷新分组。Version字段（1