(網絡層)路由協議

時間 2019-11-18

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路由協議特色

不存在一種絕對的最佳路由算法.所謂"最佳"只能是相對於某一種特定要求下得出的較爲合理的選擇而已數據庫

實際的路由選擇算法,應儘量接近於理想的算法安全

路由選擇是很是複雜的問題,是網絡中的全部結點共同協調工做的結果網絡

路由選擇的環境每每是不斷變化的,而這種變化有時沒法事先知道session

圖釋

默認路由

定義:　　　　當路由表中與包的目的地址之間沒有匹配的表項時路由器可以作出的選擇分佈式

適用範圍:　　一個主機鏈接在一個小網絡上,而這個網絡只用一個路由器和因特網鏈接,那麼在這種狀況下使用默認路由是很是合適的佈局

優勢:　　　　減小路由表所佔用的空間和搜索路由表所用的時間測試

特定主機路由

定義:爲特定的目的主機指明一個路由3d

優勢:使網絡管理人員能更方便地控制網絡和測試網絡,同時也可在須要考慮某種安全問題時採用這種特定主機路由blog

路由表信息

目的網絡

下一跳

度量

分組轉發算法

特色:

IP 數據報最終必定能夠找到目的主機所在目的網絡上的路由器(可能要經過屢次的間接交付)
只有到達最後一個路由器時,才試圖向目的主機進行直接交付

轉發條件:

轉發:
- 有一個匹配條目
- 沒有匹配條目可是存在默認路由
丟棄:
- 直接鏈接的網絡
- 沒有匹配條目也沒有默認路由

步驟:

動態路由

定義:

路由器動態共享其路由協議所依據的規則集

分類:

路由信息協議 (RIP)
加強型內部網關路由協議 (EIGRP)
開放最短路徑優先 (OSPF)

理想路由算法

算法必須是正確的和完整的

算法在計算上應簡單

自適應性(適應通訊量和網絡拓撲的變化)

分類:

靜態路由選擇策略——即非自適應路由選擇,其特色是簡單和開銷較小,但不能及時適應網絡狀態的變化。
動態路由選擇策略——即自適應路由選擇,其特色是能較好地適應網絡狀態的變化,但實現起來較爲複雜,開銷也比較大

法應具備穩定性

算法應是公平的

算法應是最佳的

分層次路由選擇協議

出現緣由:

因特網的規模很是大,如今已近有幾百萬個路由器相互連在一塊兒
許多單位不肯意外界瞭解本身單位網絡的佈局細節和本部門採用的路由協議,但同時還但願鏈接到因特網上

自治系統 AS

定義:

在單一的技術管理下的一組路由器，而這些路由器使用一種 AS 內部的路由選擇協議和共同的度量以肯定分組在該 AS 內的路由，同時還使用一種 AS 之間的路由選擇協議用以肯定分組在 AS之間的路由

現狀:

儘管一個 AS 使用了多種內部路由選擇協議和度量，但重要的是一個 AS 對其餘 AS 表現出的是一個單一的和一致的路由選擇策略

圖釋:

因特網有兩大類路由選擇協議

內部網關協議 IGP (Interior Gateway Protocol)

概要:

即在一個自治系統內部使用的路由選擇協議。目前這類路由選擇協議使用得最多，如 RIP 和 OSPF 協議

基本思路:

是否能夠直接交付
尋找來自鄰居的幫助
接受誰的幫助比較好

RIP:

概要:

基於距離向量的路由選擇協議,網絡中的每個路由器都要維護從它本身到其餘每個目的網絡的距離記錄

包頭:

命令字段:　　爲1表示請求,2表示應答.還有兩個捨棄不用的命令(3和4),兩個非正式的命令: 輪詢(5)和輪詢表項(6)

關於距離:

- 從一路由器到直接鏈接的網絡的距離定義爲 1
- 從一個路由器到非直接鏈接的網絡的距離定義爲所通過的路由器數加 1
- 容許一條路徑最多隻能包含 15 個路由器
- 最大值爲16 時即至關於不可達

三個要點:

- 僅和相鄰路由器交換信息
- 交換的信息是當前本路由器所知道的所有信息
- 按固定的時間間隔交換路由信息

處理臨路由表的方法:

優勢:

實現簡單,開銷較小

缺點:

這就是好消息傳播得快,而壞消息傳播得慢

OSPF:

三個要點:

- 向本自治系統中全部路由器發送信息,這裏使用的方法是洪泛法
- 發送的信息就是與本路由器相鄰的全部路由器的鏈路狀態,但這只是路由器所知道的部分信息."鏈路狀態"就是說明本路由器都和哪些路由器相鄰,以及該鏈路的"度量"(metric)
- 只有當鏈路狀態發生變化時，路由器才用洪泛法向全部路由器發送此信息,且每隔一段時間，要刷新一次數據庫中的鏈路狀態

優勢:

- 更新過程收斂得快
- 支持可變長度的子網劃分和無分類編址 CIDR

數據包:

特色:

不用 UDP 而是直接用 IP 數據報傳送且數據報很短

圖釋:

劃分區域:

目的:

可以用於規模很大的網絡OSPF 將一個自治系統再劃分爲若干個更小的範圍,叫做區域

要求:

區域不能太大,在一個區域內的路由器最好不超過200個

優勢:

利用洪泛法交換鏈路狀態信息的範圍侷限於每個區域而不是整個的自治系統,這就減小了整個網絡上的通訊量

主幹區域:

- - 要求標識符規定爲0.0.0.0
  - 路由器知道完整網絡拓撲
  - 做用用來連通其餘在下層的區域

非主幹區:

- - 路由器內部的路由器只知道本區域的完整網絡拓撲,而不知道其餘區域的網絡拓撲的狀況
  - 要求至少有一個區域邊界路由器

五種分組類型:

- 問候(Hello)分組
- 數據庫描述(Database Description)分組
- 鏈路狀態請求(Link State Request)分組
- 鏈路狀態更新(Link State Update)分組,用洪泛法對全網更新鏈路狀態
- 鏈路狀態確認(Link State Acknowledgment)分組

外部網關協議EGP (External Gateway Protocol)

概要:

若源站和目的站處在不一樣的自治系統中，當數據報傳到一個自治系統的邊界時，就須要使用一種協議將路由選擇信息傳遞到另外一個自治系統中。這樣的協議就是外部網關協議 EGP。在外部網關協議中目前使用最多的是 BGP-4

BGP:

概要:

BGP 是不一樣自治系統的路由器之間交換路由信息的協議

交換路由信息:

就要先創建TCP鏈接,使用TCP鏈接交換路由信息的兩個BGP 發言人,彼此成爲對方的鄰站或對等站
而後在此鏈接上交換 BGP 報文以創建 BGP 會話(session)
利用 BGP 會話交換路由信息

BGP 發言人:

BGP 發言人每每就是 BGP 邊界路由器，但也能夠不是 BGP 邊界路由器,兩個 BGP 發言人經過一個共享網絡鏈接在一塊兒的

圖釋:

特色:

BGP 協議交換路由信息的結點數量級是自治系統數的量級
每個自治系統中 BGP 發言人（或邊界路由器）的數目是不多的
BGP 支持 CIDR,所以 BGP 的路由表也就應當包括目的網絡前綴,下一跳路由器,以及到達該目的網絡所要通過的各個自治系統序列
在BGP 剛剛運行時，BGP 的鄰站是交換整個的 BGP 路由表.但之後只須要在發生變化時更新有變化的部分.這樣作對節省網絡帶寬和減小路由器的處理開銷方面都有好處
BGP 只能是力求尋找一條可以到達目的網絡且比較好的路由（不能兜圈子），而並不是要尋找一條最佳路由

過程:

報頭:

四種報文:

打開(OPEN)報文　　　　　　　　用來與相鄰的另外一個BGP發言人創建關係
更新(UPDATE)報文　　　　　　　用來發送某一路由的信息,以及列出要撤消的多條路由
保活(KEEPALIVE)報文　　　　　用來確認打開報文和週期性地證明鄰站關係
通知(NOTIFICATION)報文　　　用來發送檢測到的差錯