计算机网络技术 课件33 路由协议

33路由协议演讲人学习目标（1）掌握路由的基本概念，包括路由在网络通信中所扮演的角色及其核心功能。（2）掌握静态路由的特点，如配置方式、路由更新机制以及适用场景等关键知识要点。（3）掌握动态路由的工作原理，涵盖路由信息交换、路由表动态更新等核心内容。（4）掌握静态路由与动态路由在路由表维护、网络适应性、资源消耗等方面的差异。（5）能够熟练运用网络设备配置工具，根据给定的网络拓扑结构，准确配置静态路由，实现网络节点之间的基本通信。（6）掌握动态路由协议的基本配置方法，在模拟网络环境中搭建动态路由网络，并验证其路由自动更新和通信功能。01

路由与路由选择算法1.路由与路由选择算法路由器的主要职责是为每一个经过它的数据报寻找并确定一条最优的传输路径，确保这些数据报能够有效地送达目的地。为了达成这一目标，路由器依赖于路由选择算法来寻找最佳路径。这些算法会整合并处理收集到的各类信息，然后将这些信息填入路由表中。路由表需要不断地更新和维护，以确保其能够准确反映当前的网络拓扑结构。最终，路由器会根据路由表中记录的度量值来选定最佳的传输路径。而路由协议，正是实现这些路由选择算法的一系列规则与约定。

1.路由选择原则

路由器按如下算法选择路由、转发数据包：①

如果数据包的目的地址所处的网络与路由器直接相连，则在该网络上直接投递。②

如果数据包是转发给远程网络的，则按“最长子网掩码优先原则”逐一取出路由表中的子网掩码，与数据包的目的地址按位相“与”，若结果与路由表中相应的目的地址域相同，则将数据包转发至该表项中指定的下一路由器。若无匹配表项，则丢弃该数据包并向源主机发送差错控制报文。1.路由与路由选择算法路由器在路由表中搜索与目标地址最匹配的路由表项时，其优先级顺序为：①

直接投递②

主机路由③

与目的地址匹配的网络路由④

默认路由2.路由选择算法

路由表可以是系统管理员事先设置好的，也可以由路由器自动产生，因此路由选择算法可以分为两大类：静态路由和动态路由。（1）静态路由：由系统管理员事先设置好的固定的路由被称为静态路由，一般在使用安装时根据网络的配置情况预先设定，它不会随未来网络结构的改变而改变。在网络结构比较简单，且到达目的网络所经过的路径具有唯一性的情况下常采用静态路由。1.路由与路由选择算法（2）动态路由：根据距离、延时、网络带宽、通信代价等度量值，自动计算最佳路径并建立路由表，且能自动适应网络结构的变化，实时、动态地更新路由表，这样的路由选择算法被称为动态路由。动态路由适用于网络规模较大、结构复杂的环境。其优点是能动态实时地更新路由表，缺点是占用网络带宽和CPU资源较多。02

静态路由1.

静态路由1.静态路由的基本概念静态路由是预先在路由器中设置好的、固定的路由条目，它指定了目的网络或子网以及到达该目的地的下一跳路由器地址或出接口。当路由器收到一个目的地址与静态路由条目匹配的数据包时，它会根据该条目将数据包转发到指定的下一跳路由器或出接口。2.静态路由的配置方法在H3C路由器中配置静态路由通常涉及以下步骤：（1）进入系统视图：首先，需要使用system-view命令进入系统视图模式。（2）配置静态路由：在系统视图模式下，使用iproute-static命令配置静态路由。该命令需要指定目的网络地址、子网掩码、下一跳地址（或出接口）以及其他可选参数（如优选度、描述等）。1.

静态路由3.静态路由配置指令#进入系统视图system-view#配置静态路由，指定目的网络为192.168.1.0/24，下一跳地址为10.0.0.1iproute-static192.168.1.0255.255.255.010.0.0.1#配置另一条静态路由，指定目的网络为10.0.0.0/8，出接口为GigabitEthernet0/0/1iproute-static10.0.0.0255.0.0.0GigabitEthernet0/0/103

动态路由1.

动态路由的概念动态路由机制能够即时调整以适应网络结构的变动：一旦网络拓扑发生改变，路由选择软件便会立即重新计算路由路径，并发布最新的路由更新资讯。这些资讯随后在网络中传播，促使各路由器重新启动路由算法流程，进而更新它们各自的路由表。因此，动态路由特别适合于规模庞大且拓扑结构复杂的网络环境。动态路由的实现依赖于特定的协议，而这些协议中最常见的是内部网关协议（IGP）与边界网关协议（BGP）。进一步细分，内部网关协议又涵盖了路由信息协议（RIP）和开放式最短路径优先（OSPF）这两种主要类型。2.

RIP（路由信息协议）路由信息协议（RIP）是首个被广泛采纳的内部网关路由协议。它运用的是距离向量算法原理，意味着路由器会依据到目的地的距离来选择最优路径，因此也被人们称作距离向量协议。（1）RIP的工作机制解析RIP协议利用跳数这一度量标准来评估到达目标网络的距离，跳数实质上是指数据包在源地址与目标地址间穿越的路由器数量。直接相连的网络被赋予1跳，每增加一个中转路由器，跳数则递增1。值得注意的是，RIP设定了一个跳数的上限——15跳，任何超出此范围的网络均被视为不可达，这一特性使得RIP更适合于规模较小且结构相对简单的网络环境。RIP的路由更新机制采用定时广播的方式运作，默认情况下，每30秒，运行RIP的路由器会向其直接连接的网络广播其完整的路由表。接收到这些广播的路由器会对比收到的路由信息与自身路由表的内容，依据以下原则进行更新：①新增路由：若收到的路由信息中包含自身路由表中未记录的条目，则该条目会被添加到路由表中。②更优路径选择：对于已存在的路由条目，若新信息的跳数更少，则替换原有条目。③相同跳数处理：若新信息与现有条目的跳数相同，但来源不同，则保持原条目不变；若来源相同，则更新条目并重置计时器。2.

RIP（路由信息协议）此外，RIP还利用一系列计时器来确保路由信息的时效性和准确性，这些计时器涵盖了路由更新、路由失效、保持状态以及路由清理等各个环节。2.

RIP（路由信息协议）（2）RIP的局限性探讨尽管RIP因其简单性和广泛兼容性而被众多路由器制造商采用，但它也面临着一些显著的挑战：①路径选择非最优：以跳数为唯一度量标准可能导致选择非最优路径。②网络规模限制：15跳的限制严重阻碍了RIP在大型网络中的应用。③安全性隐患：路由器无条件接受来自任何设备的路由更新，增加了网络的不稳定性。④带宽占用：路由器间的频繁信息交换消耗了大量网络资源。⑤广播风暴风险：定期广播路由信息每30秒一次，是引发网络广播风暴的重要因素之一。3.

OSPF（开放最短路径优先）协议（1）OSPF的工作原理阐释OSPF，作为链路状态协议的核心代表，要求网络中的每个路由器向同一管理域内的其他所有路由器发送详尽的链路状态广播信息。这些广播内容涵盖接口详情、度量标准及其他关键参数。运行OSPF的路由器首要任务是搜集链路状态信息，并借助特定算法——SPF算法（亦称Dijkstra算法），精确计算出至每个目的节点的最短路径。SPF算法以每个路由器为根节点，构建至所有目的路由器的距离映射。基于统一的链路状态数据库（LSDB），路由器能勾勒出整个路由域的拓扑结构图，形似一棵最短路径树。在OSPF语境下，这棵树的“枝干”长度，即路由器至目的地的开销（Cost），是衡量路径优劣的关键指标。3.

OSPF（开放最短路径优先）协议OSPF路由表的形成流程如下：①路由器通过组播方式发送Hello包，识别并建立与邻居路由器的邻接关系，为后续的路由信息交换奠定基础。②确立邻接关系后，路由器依据Hello包的优先级选举指定路由器（DR）与备份指定路由器（BDR），简化邻接关系管理。非DR/BDR路由器仅与DR/BDR建立邻接。③随后，路由器利用链路状态广播（LSA）分享网络拓扑信息，共建统一的LSDB，形成详尽的网络拓扑视图。同一区域内的所有路由器共享相同的网络拓扑表。④最终，基于完整的网络拓扑表，路由器运用SPF算法计算出最优路径，并更新至其路由表中，标志着OSPF路由表构建的圆满完成。4.

BGP（边界网关协议）1.自治系统在互联网架构中，自治系统（简称AS）扮演着至关重要的角色，它是一个享有自主选择路由协议权利的独立网络单元。这个网络单元既可以是结构简单的单一网络，也可以是由一名或多名网络管理员共同管理的复杂网络集合。换言之，AS代表了一个独立且可全面管理的网络实体，它可能对应着一所大学、一家企业或某个独立的组织单位。自治系统还常被视作一个路由选择域，在互联网环境中具有独特的身份标识。为了在全球范围内确保每个自治系统的唯一性，系统会为其分配一个全球范围内独一无二的16位数字编码，我们习惯上称之为自治系统号（ASN）。这一编号机制不仅便于网络管理和识别，还促进了不同自治系统间的互联互通。4.

BGP（边界网关协议）2.BGP协议边界网关协议（BGP）是专为TCP/IP互联网架构设计的外部网关协议，旨在促进多个自治系统（AS）间的信息交互。当前最为广泛应用的版本是BGP-4，通常简称为BGP。BGP并不单纯依赖于链路状态算法或距离向量算法，而是兼具两者的特性。其核心功能在于与其他自治系统的BGP实体交换网络可达性信息，而各自治系统内部则可自由运行不同的内部网关协议。当两个运行BGP的自治系统建立连接时，它们会首先启动会话并相互初始化，交换各自的完整BGP路由表。这一初始化交换过程完成后，BGP更新信息将仅在路由表发生变化时发送，这一机制有效节省了网络带宽，并降低了路由器的资源消耗。内部网关协议（IGP）专注于处理自治系统内部的数据路由选择，其作用范围仅限于本地AS内部；而外部网关协议（BGP）则专注于自治系统间的数据路由选择，它仅关注AS的整体架构，而不深入探究每个AS内部的详细拓扑结构。04

本讲小结本讲小结

路由是网络通信的关键环节，它决定数据包从源节点到目标节点的传输路径，路由选择算法则是其核心支撑，通过计算、评估，为数据包选出最优路径，保障网络高效稳定运行。

静态路由由网络管理员手动配置，路径固定