必背课程——路由协议

路由即是指导IP 数据包发送的路径信息路由器要想很好的完成路由的功能，则要做如下相关的工作：1、检查数据包的目的地：该功能主要用于确定路由器是否了解目的地信息。

2、确定信息源：路由器从哪里获得给定目的地的路径？由管理员静态指定的，还是动态地从其他路由器那里得到的？3、发现可能的路由：到目的地的可能路由有哪些？4、选择最佳路由：到目的地的最佳路径是哪条？路由器是否应在多条路径之间均衡负载？5、验证和维护路由信息：到目的地的路径是否有效？是否是最新的？路由器除了生成路由表外还会定期的验证和维护路由信息，确保路由表中的条目有效根据来源不同，路由表中的路由通常可分为以下三类：1、链路层协议发现的路由（也称为接口路由或直连路由）2、由网络管理员手工配置的静态路由3、动态路由协议发现的路由链路层发现的路由不需要维护，减少了维护的工作。

而不足之处是链路层只能发现接口所在的直连网段的路由，无法发现跨网段的路由。

跨网段的路由需要用其他的方法获得静态路由与动态路由做一下对比。

1、静态路由必须由管理员手工指定。

当网络拓扑发生变化时，需要管理员手工更新配置。

同时静态路由只适合简单小型的网络，当网络结构复杂、路由条目繁多的时候，静态路由将难以胜任。

2、动态路由通过网络中运行的路由协议收集网络信息。

当网络拓扑发生变化时，路由器会自动更新路由信息，不必管理员手工去更新作用的范围，路由选择协议可分为：1、IGP（Interior Gateway Protocol）内部网关协议：用于自治系统（AS）内部交换路由信息的路由协议称为内部网关协议。

其中本课程介绍的RIP和OSPF都是属于IGP。

本课程没有介绍到的ISIS、IGRP、EIGRP协议同样属于IGP协议。

2、EGP（Exterior Gateway Protocol）外部网关协议：用于自治系统（AS）之间交换路由选择信息的路由协议称为外部网关协议。

边界网关协议（BGP）就属于EGP协议。

根据使用的算法，路由协议可分为：距离矢量协议（Distance-V ector）：包括RIP和BGP。

其中，BGP也被称为路径矢量协议（Path-Vector）。

链路状态协议（Link-State）：包括OSPF和IS-IS。

以上两种算法的主要区别在于发现路由和计算路由的方法。

距离矢量协议关注到目的地的跳数（转发次数），链路状态协议关注网络的拓扑结构，以及链路带宽资源等信息路由选择协议根据业务应用可分为：单播路由协议和组播路由协议。

单播是一种数据包传输方式。

数据包的目的地址是唯一的一台主机或设备。

组播是另一种数据包传输方式。

数据包的目的地址为组播地址，即一组主机或设备可以同时接受到数据包不同的路由来源，可能提供到达相同目的地的路由，这些路由的下一跳可能相同，也可能不同，路由器如何确定应该使用哪一条路由呢？路由优先级用于解决此问题路由的度量（metric）标识出了到达这条路由所指的目的地址的代价，通常路由的度量值会受到线路延迟、带宽、线路占有率、线路可信度、跳数、最大传输单元等因素的影响，不同的动态路由协议会选择其中的一种或几种因素来计算度量值（如RIP用跳数来计算度量值）。

该度量值只在同一种路由协议内有比较意义，不同的路由协议之间的路由度量值没有可比性，也不存在换算关系，静态路由的度量值为0到同一个目的地有几条相同度量的路由，当路由的优先级都相同时，这些路由都会被加入到路由表中，IP包会在这几个链路上负载分担(逐流分担除外)，这样，在路由协议层面上，就保证了IP流量的负载分担目前，支持负载分担的路由协议主要有RIP、OSPF、BGP和IS-IS ，静态路由也支持负载分担数据报文的转发基于目的IP地址进行转发，当数据报文到达路由器时，路由器首先提取出报文的目的IP地址，查找路由表，将报文的目的IP地址与路由表中的掩码字段做“与”操作，“与”操作后的结果跟路由表该表项的目的IP地址比较，相同则匹配上，否则就没有匹配上。

当所有的路由表项都匹配完后，路由器会选择一个掩码最长的匹配项路由环路产生的原因：1、路由收敛过程中产生的临时环路2、路由算法的缺陷3、在不同的路由域相互引入路由时丢失了可以防止环路的信息4、配置错误缺省路由也称为默认路由，是另外一种特殊的路由。

通常情况下，管理员可以通过手工方式配置缺省路由；但有些时候，也可以使动态路由协议生成缺省路由，如OSPF和IS-IS。

当路由器收到一个在路由表中匹配不到明确路由的数据包时，会将数据包转发给缺省路由指向的下一跳。

使用命令display ip routing-table查看当前是否设置了缺省路由。

如果报文的目的地址不能与路由表中的条目严格匹配，那么该报文将选取缺省路由。

如果没有缺省路由且报文的目的地不在路由表中，那么该报文将被丢弃，并向源端返回一个ICMP报文，报告该目的地址或网络不可达缺省路由也支持路由的负载分担与路由备份，当配置多条优先级相同的缺省路由时，这些路由实现负载分担。

当路由优先级不同时，这些路由实现路由备份，优先使用优先级最高的路由，其他为备份路由距离矢量路由协议的优点：配置简单，占用较少的内存和CPU处理时间。

缺点：扩展性较差，比如RIP最大跳数不能超过16 跳什么是好的动态路由协议？一个好的动态路由协议要求具备以下几点：（1）正确性，路由协议能够正确找到最优的路由，并且是无路由自环。

（2）快收敛，当网络的拓扑结构发生变化时，路由协议能够迅速更新路由，以适应新的网络拓扑。

（3）低开销，要求协议自身的开销（内存、CPU、网络带宽）要最小。

（4）安全性，协议自身不易受攻击，有安全机制。

（5）普适性，能适应各种网络拓扑结构和各种规模的网络，扩展性好。

距离矢量路由协议基于贝尔曼－福特算法（Bellman-ford），使用D-V算法的路由器通常以一定的时间间隔向相邻的路由器发送他们完整的路由表。

接收到路由表的邻居路由器，会将收到的路由表和自己的路由表进行比较。

如果收到的路由条目不存在于自己的路由表中，会被直接加入到自己的路由表。

如果收到的路由条目已存在于自己的路由表时，则比较它们的开销（Metric），开销小的路由会替换开销大的。

相邻路由器然后继续向外广播它自己的路由表（包括更新后的路由）。

距离矢量路由协议以矢量（Distance，Direction）方式通告路由信息，其中Distance使用Metric表示，方向使用下一跳来表示。

距离矢量路由协议的优点：配置简单，占用较少的内存和CPU处理时间。

缺点：扩展性较差，比如RIP最大跳数不能超过16 跳第2条更新原则是“改变”第1条更新原则是“增加第3条更新原则也是“改变”第4条更新原则是“删除路由抑制可以在一定程度上避免路由环路产生，同时也可以抑制因复位接口等原因，引起的网络动荡。

这种方法在网络故障或接口复位时，抑制相应的路由，同时启动抑制时间，控制路由器在抑制时间内不要轻易更新自己的路由表。

从而，避免环路产生、抑制网络动荡触发更新机制是在路由信息产生某些改变时，立即发送给相邻路由器一种称为触发更新的信息。

抑制时间和触发更新相结合。

抑制时间有一个规则就是，当到某一目的网络的路径出现故障，在一定时间内，路由器不轻易接收到这一目的网络的路径信息。

因此，将抑制时间和触发更新相结合就可以确保了触发信息有足够的时间在网络中传播。

RIP是Routing Information Protocol （路由信息协议）的简称。

它是一种相对简单的动态路由协议，但在实际使用中有着广泛的应用。

RIP是一种基于D-V算法的路由协议，它通过UDP交换路由信息，每隔30秒向外发送一次更新报文。

如果路由器经过180秒没有收到来自对端的路由更新报文，则将所有来自此路由器的路由信息标志为不可达，若在其后120 秒内仍未收到更新报文，就将该条路由从路由表中删除。

RIP 使用跳数（Hop Count）来衡量到达目的网络的距离，称为路由权（Routing Metric）。

在RIP中，路由器到与它直接相连网络的跳数为0，每经过一个路由器跳数加1。

为限制收敛时间，RIP规定metric取值0~15之间的整数，大于或等于16的跳数被定义为无穷大，即目的网络或主机不可达。

RIP协议处于UDP协议的上层，RIP所接收的路由信息都封装在UDP的数据报中，RIP 在520号端口上接收来自远程路由器的路由修改信息，并对本地的路由表做相应的修改，同时通知其它路由器。

通过这种方式，达到全局路由的同步RIP包括RIPv1和RIPv2两个版本，RIPv1 不支持变长子网掩码(VLSM)，RIPv2 支持变长子网掩码(VLSM)，支持路由聚合与CIDR，同时RIPv2支持明文验证和MD5 密文验证。

RIPv1使用广播发送报文，RIPv2有两种发送方式：广播方式和组播方式，缺省将采用组播发送报文，RIPv2的组播地址为224.0.0.9。

组播发送报文的好处是在同一网络中那些没有运行RIP的网段可以避免接收RIP的广播报文；另外，组播发送报文还可以使运行RIPv1的网段避免错误地接收和处理RIPv2中带有子网掩码的路由。