第七讲-路由协议课件

第七讲路由协议主要内容路由相关概念：路由、路由表、路由选择策略和路由过程路由算法矢量距离算法(Vector-Distance算法)链路-状态算法(Link-Status算法)网关的体系结构RIP协议OSFP协议内部网关路由协议(IGRP)边界网关路由协议(BGP)7.1.1路由路由是分组交换系统中的一个重要概念，指寻找一条将分组从信源机传往信宿机的传输路径的过程。有时也指网络设备将分组从源传送到目的一种能力。按照ISO/OSI体系结构，路由是属于网络层的功能；在TCP/IP协议中，路由由IP层完成。路由基本原理当某一网络中的主机发送IP包给同一网络的另一台主机时，它将直接把IP包送到网络上；送给不同网络上的主机时，选择一个能到达目的网络上的路由器，把IP包送给该路由器，由它负责把IP包送到目的地；没有找到这样的路由器，主机就把IP包送给一个称为默认网关（defaultgateway）的路由上。IP路由的原则从源到目的时间最短算法简单不会耗费太多运算时间路由选择不会负载不平衡（相对于相连的网络设备）适应网络拓扑的变化在Internet中选择路由是十分困难的，对于那些与多个物理网络连接的计算机来说更是如此。理想状态下，选路软件为了得到最佳的路径，必须检查网络负载、数据报长度或在数据报首部指定的服务类型。但是，大多数Internet选路软件远没有这么复杂，它们往往是基于对最短路径的固定假设。路由类型直接路由：主机间通信不需要路由器提供服务间接路由

：主机间传送数据时需要通过一系列路由器进行存储转发。基本的工作步骤是：(1)一个主机将IP数据报封装在帧中传送到最近的路由器(2)路由器中的软件将IP数据报提取出来，分析目IP地址，决定转发的下一个路由器。一旦帧到达该路由器，软件把封装的数据报提取出来，同时IP软件在通往目的地的路径上选择下一个路由器。(3)数据报又被放在一个帧中并通过下一个物理网络传输到下一个路由器(4)依次类推，直到它到达最后一个路由器能够被直接交付。7.1.2路由表路由表是描述针对某个传输，从本节点到目的结点要走的路径，即指明该节点如何选择分组的传送路由。路由表的表项内容包括：该路由所用的机制（手动的或者动态的）目的地址管理距离度量值去往目的地的下一跳中继设备（路由器）的地址路由信息的新旧程度与要去往目的网络相关联的接口路由表查看命令RoutePrintnetstat-r路由表简单命令添加路由命令：删除路由命令：修改路由命令：7.1.3路由选择策略路由选择是个非常复杂的问题，是网络中所有节点共同协调工作的结果，路由选择的环境也在不断变化，因此设计路由选择算法时要考虑诸多技术要素。常见的路由选择策略分两大类：静态和动态。静态路由选择策略

静态路由选择策略是指不用测量也不需利用当前通信量和拓扑结构等网络信息，而是按某种固定规则进行路由选择的策略。其特点是简单和开销较小，但它不能及时适应网络状态的变化。可分为洪泛路由选择、固定路由选择和随机路由选择三种策略。动态路由选择策略

静态路由选择策略的特点是只考虑网络的静态拓扑结构，而实际网络的拓扑结构随时都可能发生变化，各节点的通信量也随时在变化。因此静态路由选择策略不能很好地满足实际网络的需求。要求节点的路由选择能够依靠网络当前的状态信息（如网络拓扑结构、通信量等）来决定，这种策略，就称为动态路由选择策略。动态路由选择策略工作过程可分为以下几步：其一，测量并感知网络状态，主要包括拓扑结构、流量及延迟；其二，向有关进程或节点报告测量结果；其三，根据测量结果更新路由表；最后，根据新路由表重选合适路由转发数据分组。这种策略可以从时间上考虑当时的情况来调整路由。例如，在网络拓扑发生变化时，或在网络某个节点或链路发生故障时，也可以每隔一段固定的时间等。还可以从空间上考虑在网络的某个局部范围内作出路由调整的决定。这种策略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。但具体的路由选择算法比较复杂，会增加网络的负担。目前独立路由选择、集中路由选择和分布路由选择是三种主要的动态路由选择策略。路由过程算法：RouteDatagram(Datagram，RoutingTable)从数据报中提取目的IP地址D，并计算网络地址NifN与任何直接相连的网络的地址匹配then

通过该网络把数据报交付到目的地D（包括把D转换成一个物理地址、封装数据报并发送该帧）else

if

表中包含特定于具体主机的一个到

D的路由

then

把数据报发送到表中指定的下一路由器

else

if

表中包含到网络

N的一个路由

then

把数据报发送到表中指定的下一路由器

else

if

表中包含一个默认路由

then

把数据报发送到表中指定的默认路由器

else

宣布选路出错

；IP寻找路径的总的逻辑。这个算法是建立在各路由表正确且一致的假设基础上，并不涉及路由表的初始化和刷新等更为复杂和关键的问题。IP软件对外出数据报的处理⑴收到数据报⑵在路由表中查找传输路径⑶如果找到传输路径（获得下一网关的IP地址）⑷将数据报和下一网关IP地址交网络接口软件⑸网络接口软件调用ARP找到IP地址与物理地址映射⑹将IP包封装在帧中，进行物理传送

说明IP软件经过寻径后，找到数据报的传输路径，这个路径实际上是全路径中下一个网关的IP地址。然后，将数据报和下一网关地址交给网络接口软件，由接口软件完成数据报的物理传输。TCP/IP网中，网关寻找路径的原则是最短路径优先，即不考虑各可能路径的状态，包括负载情况、拥塞情况等。从理论上讲，最短路径代先并不是最优的，但却是最简捷实用的，可以极大地简化协议的设计和实现，实际上效率非常高。IP软件不修改原数据报的内容，也不会在上面附加内容（甚至不附加下一网关的IP地址）。网络接口软件收到IP数据报和下一网关地址后，首先调用ARP完成下一网关IP地址到物理地址的映射，利用该物理地址形成帧（下一网关物理地址便是帧信宿地址），将IP数据报封装在帧数据区。最后由子网完成数据报的真正传输。IP软件对进入数据报的处理⑴当IP数据报到达主机时，网络接口软件将它传给IP软件。假如数据报信宿地址与主机地址匹配，IP软件接收该数据报并将它传给高级协议软件处理；否则主机抛弃该报文。⑵网关与主机不同，主要负责转发IP数据报。当IP数据报到达网关IP层时，网关首先判断数据报是否到达最终信宿。假如是，其处理过程同主机一样；否则，IP软件进行进一步寻找路径，其过程如前所述。⑶TTL值为0时。在任何时候，一旦地址匹配不成，IP软件均从数据报TTL中减去一定的值。若TTL不大于0，则抛弃该报文；否则，重新计算数据报校验和并继续寻径。⑷按照TCP/IP的规定，只有网关和指定可以寻找路由的多穴主机才能进行IP寻径，其他的主机都要避免完成寻径功能，它们抛弃不属于自己的数据报。7.2路由算法7.2.1矢量距离算法（V-D算法）1.算法基本思想矢量距离（vector-distance）算法，简称V-D算法算法，又叫Bellman-Ford算法。该算法的思想很简单：1)网关周期性地向外广播路径刷新报文，主要内容是由若干（V，D）序偶组成的序偶表；（V，D）序偶中，V代表“矢量”（Vector），标识该网关可以到达的信宿（网络或主机），D代表距离（Distance），指出该网关去往信宿V的距离；距离D按照路径上的驿站个数计。2)其他网关收到某网关的（V，D）报文后，据此按照最短路径原则对各自的路由表进行刷新。目标：找出任意两个结点之间最低的开销路径V-D算法举例

首先，网关刚启动时，对其V-D路由表进行初始化，该初始化路由表包含所有去往与本网关直接相连的网络的路径。由于去往直接相连的网络不经过中间驿站，所以初始V-D路由表中各路径的距离均为0。下图是初始V-D路由表的一个示例。然后，各网关周期性地向外广播其V-D路由表内容。与某网关直接相连（位于同一物理网络）的网关收到该路由表报文后，据此对本地路由表进行刷新。刷新时，网关逐项检查来自相邻网关的V-D报文，并酌情修改路由表。2.基于V-D算法的路由表修正算法

当网关收到其他网关发来的V-D报文时，遇到下述表目之一，须修改本地路由表（假设网关Gi收到网关Gj的V-D报文）：（1）Gj列出的某表目Gi路由表中没有。则Gi路由表中须增加相应表目，其“信宿”是Gj表目中的信宿，其“距离”为Gj表目中的距离加1，其“路径”为“Gj”（即下一驿站为Gj）。（2）Gj去往某信宿的距离值比Gi去往该信宿的距离减1还小。这种情况说明，Gi去往某宿若经过Gj，距离会更短。则Gi修改本表目，其中“信宿”域不变，“距离”为Gj表目中距离加1，“路径’为“Gj”。基于V-D算法的路由表修正算法(续)（3）Gi去往某信宿的路径经过Gj，而Gj去往该信宿的路径发生变化。这里分两种情况：1）Gj的V-D表不再包含会在某信宿的路径，则Gi中相应路径须删除。2）Gj的V-D表中去往某信宿的路径距离发生变化，则Gi中相应表目“距离”须修改，以Gj中的“距离”加1取代原来的距离。基于V-D算法的路由表修正算法举例图中“＝>”所指示的为须刷新的表目，“→”为引起刷新的表目，“△”为刷新后的表目3.V-D算法特点

1)V-D算法的路径刷新发生在相邻网关之间，所以V-D报文不一定以广播方式发送出去，一种比较优化的方法是网关直接向相邻网关发送V-D报文，不必采用广播方式。2)V-D算法的优点是易于实现，3)V-D算法不适应路径剧烈变化的或大型的Internet环境，因为某网关的路径变化像波动一样从相邻网关传播出去，其过程是非常缓慢的。因此V-D算法路径刷新过程中，可能出现路径不一致问题。V-D算法的另一缺陷是它需要大量的信息交换：一方面，V-D报文就每一可能的信宿网络都包含一条表目，报文大小相当于一个路由表（其表目数与Internet网络数成正比），而且其中的许多表目都是与当前路径刷新无关的；另一方面，V-D算法要求所有网关都参与信息交换，要交换的信息量极大。V-D算法的缺陷限制了它的应用，TCP/IP设计者们不得不提出新的算法取而代之。7.2.2链路-状态算法（L-S算法）与V-D算法相比较的一组算法叫作“链路-状态”（Link-Status）算法，又叫最短路径优先或SPF（ShortestPathFirst）算法，简称L-S算法。1.算法的基本思想按照SPF算法的要求，网关路由表依赖于一张表示整个Internet中网关与网络拓扑结构的无向图，即所谓Internet抽象寻径结构。在这张图中，节点表示网关，边表示连接网关的网络（即链接，Link）。我们把这张图叫作L-S图。在信息一致的情况下，所有网关的L-S图应该完全相同。各网关路由表根据相同的L-S图计算出来。2.L-S算法1)各网关主动测试所有与相邻网关之间的状态。为此，网关周期性地向相邻网关发出简短的查询报文，询问相邻网关当前是否能够访问（包括链接的通顺和机器的活动与否）。假如相邻网关作出响应，说明链接为“开”（UP），否则为“关”（DOWN）。链接-状态的取名即出于此。2)各网关周期性地广播其L-S信息。这里的“广播”是真正意义上的广播，不像V-D算法一样只向相邻网关发送V-D报文，而是向所有参加SPF算法的网关发送L-S报文。2.L-S算法(续)3)网关收到L-S报文后，利用它刷新Internet拓扑图，将相应链接改为“开”或“关”状态。4)利用Dijkstra算法计算到各信宿的最佳路径。假如L-S发生变化，网关立即利用Dijkstra最短路径算法，根据L-S图重新计算本地路径（即刷新本地路由表）。Dijkstra算法的主要思想是从同一源地出发计算所有信宿地的最短路径，所以虽然所有网关上的L-S图完全相同，但是各网关分别以本机作为源机计算路径。不同网关的路由表是各不相同的。3.Dijkstra算法的路由计算机制每个路由器有两张表：试探表(Tentative)和证实表(Confirmed)。每条记录都是以【目的地址Destination，开销Cost，下一跳NextHop】算法步骤如下：(1)初始化时，源路由器将自身的记录放入到证实表中，目的地为自身，开销为0，下一跳空缺(2)查询最后加入到证实表中的路由器的链路状态分组(LSP),该路由器为Next，它的相邻路由器称为Neighbor算法步骤(续)(3)根据Next的LSP，填写试探表内容。如果Neighbor既不在证实表中，又不在试探表中，那么直接把关于Neighbor的信息以【目的地址，开销，下一跳】的格式添加到试探表中。如果Neighbor已经在当前的试探表中，那么计算从源路由器到Neighbor的距离，若开销小于当前表中的开销，则用新记录替换当前记录。如果开销大于当前开销的话，则忽略。(4)将试探表中开销最小的记录转移到证实表中，该记录中的目的路由器作为新的Next，继续新一轮的计算。如果试探表内容为空，则结束计算。Dijkstra算法的路由计算机制以D路由器为例，说明各路由器建立路由表的过程4.L-S算法特点1)在SPF算法的第一步中，测试相邻网关状态时，为防止出现“开/关”状态的振荡，以致于引起大量的L-S报文传输，大多数的SPF协议采用“k/n原则”（K-out-of-N-rule），即测试n次相邻网关状态，假如达到k/n次或以上的次数状态为“开”，则将相应链路状态的“关”置为“开”，反之亦然。4.L-S算法特点(续)2）L-S(SPF)算法的优点。SPF算法的主要优点在于各网关利用相同的原始数据独立计算路径，这样有两个好处：第一，L-S报文一次性、无修改地向全网广播，所有信宿机对应于一台源机，很容易实现纠检错，从而保证各网关L-S图的一致性；第二，各网关在本地进行路径运算，不相互影响，网关链路状态的信息只会单方向地传出去，而不会经过其他网关的路由表，反过来对原网关产生作用，因而路径的收敛性得到了保证。3)SPF算法仅广播与本网关直接相连的网关的链路状态，L-S状态报文大小跟Internet大小无关，因此SPF算法比V-D算法更能适应大规模Internet的需要。7.3网关的体系结构路由表表达上的困难

1.理想的状况：任何一个路由表都能包含去往全部可能信宿的路径

在Internet中，任何一对主机间都是可以互通的，那么是否任何一个路由表都应包含去往全部可能信宿的路径？这就是路由表内容究竟完整到什么程度，可能实现的是什么程度，必要的是什么程度？此问题确不是简单的问题。2.Internet是一个不断发展变动的实体：无法知道实际拓扑结构3.传播拓扑信息所耗带宽太大即使我们可以正确了解网络拓扑结构，但要保证在各个网关中的路由表的协同一致性（不是一样的路由表，而是指不会产生冲突的路由表），势必要在网络上传输大量的反映拓扑结构变化信息的IP分组。

Internet网关的结构模式Internet寻找路由结构跟Internet网关的体系结构是密切相关的。网关的体系结构将直接反映在网关路由表的内容当中，影响Internet路由寻找和传输的效率，决定Internet对变化的适应能力。1.网关的核心结构最初的Internet采取了一种核心结构体系：将Internet中的网关系统分为两部分，将本地网与主干网连接到一起的网关，称为核心网关（coregateway），这些网关的集合构成核心网关集合，又叫核心网关系统（简称核心系统）；本地网内部一些将LAN连接起来的网关，称为外围网关或非核心网关（nocoregateway），这些网关是大量的，称为外围网关集合。CERNET核心结构以CERNET为例，华东南（上海交大）和华东北（东南大学）地区各以自己的网关连接到CERNET主干。上海交大的网关又连接了上海地区的各高校和浙江大学，这些网关就是核心网关。通过核心网关连入CERNET的本地组织可能由一组网络组成，这一组本地网络内部也有一定的互联结构，大量的网关参与本地网关内部的互联，这些网关统统是外围网关。下图显示了Internet的核心结构。网关的对等主干结构

随着Internet的发展，各个国家都建设了若干个骨干网，单一主干的核心结构越来越不适应应用需求，逐渐被新的体系结构所代替。这就是在体系结构概念上地位对等的主干网络（peerbackbonenetworks）。说明从核心结构到对等主干结构的变化给Internet寻径结构造成的影响主要体现在跨越主干通信的复杂性问题上，尤其是对等主干网络上主机间通信的复杂性。在上图所示的对等结构中，从主机H1到主机H4就有三条路径，分别为H1→CERNET主干→G1→ChinaNET主干→H4、H1→CERNET主干→G2→ChinaNET主干→H4、H1→CERNET主干→G3→ChinaNET主干→H4。Internet管理人员如何从这些跨越主干的多条路径中选出一条最优路径，取决于Internet的使用策略以及网关和主干的容量。一般来说，选择跨越主干优化路径采取最短路径优先原则，认为地理上相近的主机（或网关）间传输路径最短，寻径时采用地理最短路径。Internet中的自治系统扩充Internet的另外一种方式是核心网关系统结构保持不变，在各核心网关之外的网点引入内部结构。新的内部结构允许网点内部包含多个网络和网关，整个网关通过单一核心网关与主干网络相连。网点本身由一个独立的组织管理，其拓扑结构、地址建立与刷新机制等一系列“内务”都由独立组织自由选择。这种出于寻找路由目的，通过单一核心网关连入主干网络，内部管理由独立管理机构完成的一组网关和网络叫作自治系统（autonomoussystem）。例如浙江工业大学的网络可以通过外围网关连接到上海交大的核心网关，在浙江工业大学内部各个学院也可以有自己的网关，以管理自己学院的网络路由。浙江工业大学的网络就是一个自治的系统。一旦引入自治系统的概念，Internet的扩充就变得很容易。在不增加核心网关的情况下，只要网点内部能承受网络和网关数量的增加，Internet几乎可以扩展到任意规模。不过需要指出的是，网点的组织并不是毫无规则的，无论网点内部采取什么结构，管理问题始终是关键所在。因此，一个网点往往对应于一个组织实体（比如公司或大学）内部的网络与网关集合。组织实体与网点管理机构的对应使得网点内部的管理工作易于协调和开展。如上图所示网点，其内部包含6个局域网和5个网关。作为一个自治系统，其自治的主要内容是寻径自治，包括两方面的含义：第一，网点内部各网关了解本网点内部全部网络的路径信息，并通过一条默认路径将外出本网点的数据传往核心网关G1；第二，网点内部非核心网关要向核心网关报告内部路径信息，使得前往本网点内部网络的数据能通过核心网关进入本网点，即网点要自动地向核心报告本网点结构。引入自治系统概念后，核心结构发展成如下图所示的层次，其中自治系统代替了原来结构中的网络（或网点）。这样，各外围网络便有了一种统一的机制处理路径问题和管理问题，外围网络与主干网络之间也有一种统一的机制互换路径信息。7.4路由信息协议RIP在目前的Internet网上，运行一种网关协议是不可能的，我们要将它分成很多的自治系统（AutonomousSystem－AS），在每个自治系统有它自己的路由技术。我们称自治系统内部的路由协议为内部网关协议（Interiorgatewayprotocol－IGP）。RIP（RoutingInformationProtocol）就是内部网关协议的一种，它采用的是矢量距离(Vector－Distance)算法。RIP是最广泛使用的IGP之一。

RIP工作原理RIP协议是V-D算法在局域网上的直接实现，RIP将协议的参加者分为主动机和被动机两种。主动机主动地向外广播路径刷新报文，被动机被动地接受路径刷新报文。一般情况下，网关作主动机，主机作被动机。RIP规定，网关每30秒向外广播一个V-D报文，报文信息来自本地路由表。RIP协议的V-D报文中，其距离以驿站计：与信宿网络直接相连的网关规定为一个驿站，相隔一个网关则为两个驿站，依次类推。一条路径的距离为该路径（从信源机到信宿机）上的网关数。为防止寻径回路的长期存在，RIP规定，长度为16的路径为无限长路径，即不存在路径。所以一条有限的路径长度不得超过15。正是这一规定限制了RIP的使用范围，使RIP局限于小型的网络当中。RIP工作原理对于相同开销路径的处理是采用先入为主的原则。在具体的应用中，可能会出现这种情况，去往相同网络有若干条相同距离的路径。在这种情况下，无论哪个网关的路径广播报文先到，就采用谁的路径。直到该路径失败或被新的更短的路径来代替。RIP协议对过时路径和“慢收敛”（slowconvergence）问题都提出了自己的解决办法，但它存在比较明显的不足：过于简单，以跳数为依据计算度量值，经常得出非最优路由；度量值以16为限，不适合大的网络；安全性差，接受来自任何设备的路由更新；收敛缓慢，时间经常大于5分钟；消耗带宽很大。RIP的若干机制对相同开销路径的处理对过时路径的处理慢收敛问题及对策对相同开销路径的处理在具体应用中，可能出现这样一种情况，去往相同网络有若干条相同距离的路径,如下图：对相同开销路径的处理图中，网关G1和G2广播的V-D报文中都会包含一个相同表目（1，0）说明G1、G2与net1直接相连，主机hi为net2上的一个节点。作为被动机，hi将接受G1、G2的路径广播报文，对去往net1的路径，它采用先入为主的原则：即无论G1、G2的路径广播报文谁先到，它就采用谁作为去往net1的路径，直至该路径失效，或被新的更短的路径代替。比如hi首先收到来自G1的V-D报文，则hi的路由表中将增加一条表目（1，G1，1），3个参数分别表示要去net1，通过G1网关，驿站数是1。然后，hi还会收到G2关于net1的路径信息，但hi对此将不予理会。假如经G1的路径（1，G1，1）失效或变得比原来更长，则hi会使用经G2的路径代替之。对过时路径的处理根据V-D算法，一条路径被刷新是因为出现一条开销更小的路径，否则该路径会在路由表中保持下去。V-D算法没有考虑到的一个实际情况是，假如某条路径崩溃后又该怎么办？比如在上图中，hi路由表中去往net1的路径为（1，G1，1），现在这条路径中的某一部分出现故障，不能使用。显然应该将（1，G1，1）从hi的路由表中删除，用（1，G2，1）来代替。对过时路径的处理RIP规定，所有机器对其路由表中的每一表目都设置一个时钟。每增加一个新表目，相应设置一个新时钟。在收到的V-D报文中假如有关于此路径的表目，则将时钟清零，重新计时。假如在规定时间内，一直未再收到关于该路径的刷新信息，时钟溢出。此时认为该路径崩溃，于是将它从路由表中删除。至于是否有新的路径来代替被删除路径，取决于去往原路径所指信宿有无其他路径。假如有，相应网关会广播之。机器一旦收到其他路径的信息，自然会利用V-D算法根据先入为主的原则建立一条新路径。否则，去往原信宿的路径不再存在。RIP规定路径超时时间为180秒，相当于六个RIP刷新周期。慢收敛问题及对策包括RIP在内的V-D算法路径刷新协议，都有一个严重的缺陷，即“慢收敛”（slowconvergence）问题，又叫“计数至无穷”（counttoinfinity）。（a）正常拓扑；（b）G1和G2之间出现路径环图（a）是一个正常的Internet拓扑结构，从G1可直接到达net1，从G2经G1（距离为1）可到达net1。正常情况下，G2收到G1的V-D报文后，会建立一条路径（1，G1，1），这是没问题的。现在假设从G1到net1的路径因故障而崩溃，但G1依然能正常工作。G1一旦检测到net1不可到达，会立即将原去往net1的路径废除（将距离改为16）。然后会出现两种可能：第一种，在收到来自G2的V-D报文之前，G1将修改后的路径信息广播出去，于是G2将修改其路由表，将原来经G1去往net1的路径（1，G1，1）删除。这也是没有问题的。第二种，G2赶在G1发送新的V-D报文之前，广播自己的V-D报文。该报文中必然有一条表示从G2出发，经1个驿站可以到达net1的表目。G1显然会根据此表目修改自己的路由表，产生关于net1的新路径（1，G2，2）。于是在G1与G2之间产生寻径环，如图（b）所示。慢收敛问题上述路径环会通过G1、G2之间不断的V-D报文交换而解除，但解除的过程是非常缓慢的：出现路径环后，在下一轮路径广播中，G1将向G2通告（1，G2，2）表目；G2收到此表目后，将去往net1的路径改为（1，G1，3）。然后G2向G1通告（1，G1，3）表目，G1将去往net1的表目改为（1，G2，4）…如此下去，直到路径长度变为16。也就是说，要经过7番来回（至少30×7秒），路径环才能解除。这就是所谓慢收敛问题。解决V-D算法的慢收敛缺陷问题水平分割（SplitHorizon）法保持（HoldDown）法带触发刷新的毒性逆转（PoisonReverse）法RIP数据报类型

RIP数据报一共有五类

类

型意

义1路径信息请求2路径信息响应3过时（启动跟踪模式）4过时（关闭跟踪模式）5留作Sun微系统公司内部使用RIP报文格式各种RIP报文的格式相同，包括一个固定的报头和一个可选的V-D表。其格式如图5.17所示，图中显示的是IP地址类RIP报文格式其中类型域的可选值有1～5，对应5中RIP报文。RIP是一个基于UDP协议的，所以受UDP报文的限制一个RIP的数据包不能超过512字节。RIP报文中最具特色的部分是它的地址域。包括网络类（FamilyofNETi）和IP地址在内，RIP报文中对每一网络共有14个字节的地址空间。为地址提供如此大的空间，其目的在于提高RIP的普适性，以适应使用不同网络地址解释方式的协议。也就是说，RIP报文不仅可使用IP地址，也可以使用别的地址。RIP报文中每项的最后一个字段是到网络i的距离（DistancetoNETi）字段，其内容是到达指定网络的整数型距离值。距离值是以路由器跳数来衡量的，但是它的取值范围限制为1到16，其中16代表无限远（即不存在路由）。RIP报文格式中出现许多全“0”字节，这为RIP第2版本提供了机会。在第2版本中，这些字节都有了专门的定义。我们常常将RIP第2版本写为RIP2，对应的第1版本就是RIP1。RIP2数据报格式

当定义了RIP的第二版本之后，协议扩展为对于每个地址都相应包含一个明确的子网掩码。另外，RIP2包含了明确的下一跳信息，防止出现选路环路和慢收敛。RIP2在功能上明显增强，并且提高了对错误的抵抗能力。RIP2使用的报文格式是对RIP2格式的扩展，一些附加的信息占据了地址字段的未用字节。每个地址包含了下一跳信息和子网掩码RIP2数据报格式RIP报文的发送

RIP报文中并没有包含明确的长度字段或项数。相反，RIP假设底层交付机制能够告诉接收方传入的报文长度。在TCP/IP系统中，RIP报文依赖于UDP把报文长度告诉接收方。RIP在UDP端口520上使用。虽然可以在其他UDP端口发起RIP请求，但请求的目的UDP端口总是520，同时这也是产生RIP广播报文的源端口

7.5开放最短路径优先协议OSPF前面讨论过链路状态算法，又称为最短路径优先（SPF）算法，当网络规模较大时该算法比矢量距离算法更好。为了鼓励采纳链路状态技术，IETF的一个工作组设计了使用链路状态算法的内部网关协议，称为开放SPF协议（OpenSPF），即OSPF。OSPF（OpenShortestPathFirst）路由协议是Internet网络TCP/IP协议族中一种内部网关路由协议，是InternetOSPF网络协议工作组于1991年制定出，并以Internet协议标准RFC1583确立下来，被广泛应用于Internet路由器的路由协议，是一种功能很强的通用性非常高的路由协议。

OSPF协议与RIP协议的比较

RIP协议是一种传统的路由协议，适合比较小型的网络，Internet网络的迅速发展和急剧膨胀使RIP协议无法适应。OSPF协议则是在Internet网络急剧膨胀的时候制定出来的，它克服了RIP协议的许多缺陷。①RIP协议一条路由有15驿站（网关或路由器）的限制，如果一个RIP网络路由跨越超过15（路由器），则它认为网络不可到达，而OSPF对跨越路由器的个数没有限制。②OSPF协议支持可变长度子网掩码（VLSM，VariableLengthSubnetmasks，VLSM的意思是不同子网的子网掩码可能有不同的长度，但一旦子网掩码的长度确定了，它们就不变了。这个技术对于高效分配IP地址，减少路由表的大小非常有用。），RIP则不支持，这使得RIP协议对当前IP地址的缺乏和可变长度子网掩码的灵活性缺少支持。OSPF协议与RIP协议的比较③RIP协议不是针对网络的实际情况而是定期地广播路由表，这对网络的带宽资源是个极大的浪费，特别对大型的广域网。OSPF协议的路由广播更新只发生在路由状态变化的时候，采用IP多路广播来发送链路状态更新信息，这样对带宽是个节约。④RIP网络是一个平面网络，对网络没有分层。OSPF在网络中建立起层次概念，在自治域中可以划分网络域，使路由的广播限制在一定的范围内，避免链路中继资源的浪费。⑤OSPF在路由广播时采用了授权机制，保证了网络安全。上述两者的差异显示了OSPF协议后来居上的特点，其先进性和复杂性使它适应了今天日趋庞大的Internet网，并成为主要的互联网路由协议。RIPOSPF受物理跳数的限制不受物理跳数的限制不支持VLSM支持VLSM收敛较慢收敛较快平面网络多层次网络支持路由验证负载分担

RIP和OSPF的比较总结OSPF的报文格式报文首部每个OSPF报文的开始部分是长度为24字节的首部字段说明版本（Version）字段指出了协议的版本号。类型（Type）字段指出了报文的类型

类型含义1HELLO（用于测试可达性）2数据库的描述（拓扑）3链路状态请求4链路状态更新5链路状态确认字段说明源路由器IP地址（SourceRouteripAddress）字段给出了发送方的地址，而区域标识符（AreaID）字段给出了32比特的区域标识号。由于每个报文可以包含鉴别，鉴别类型（AuthenticationType）字段指定所使用的鉴别机制（目前，0代表不加鉴别，l代表使用口令进行鉴别）。OSPF报文的数据部分，视类型不同而不同。

自治系统:通过统一的路由政策或路由协议互相交换路由信息，形成一个相对独立的网络

自治系统也可叫做路由选择域

自治系统内部路由选择叫做域内路由选择自治系统之间路由选择叫做域间路由选择

自治域系统内部网关协议:InteriorGatewayProtocols(IGP),用于在自治系统内部交换路由选择信息的路由选择协议，主要用于小规模的单个网络

典型内部网关协议：

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距离向量协议：RIP、IGRP、EIGRP等

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链路状态协议：OSPF内部网关协议IGRP稳定性Cisco专用,

距离向量路由协议度量路由更新机制三种路由四种定时器

IGRP更新、失效保持关闭、刷新抑制水平分割毒素反向内部路由、系统路由和外部路由作为选择一个路由的数值标准，度量值越大，该路由越不需要IGRP报文格式：IGRP的配置：RouterA#configtRouterA(config)#router

igrp10

注释：10为AS号RouterA(config-router)#network172.16.0.0