第4章 路由设计基础 jamfen

考点七：路由信息协议（RIP）
• RIP的思想很简单，即路由器周期性地向外 广播路径刷新报文，报文主要内容是由若 干（V，D）序偶组成的序偶表；（V，D） 序偶中的V代表“矢量”，标识该路由器可 到达的信宿（网关或主机）；D代表距离， 指出该路由器去往信宿V的距离；距离D表 示该路由器到达信宿的跳数。其他路由器 在收到某路由器的（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。
路由器之间交换信息
• RIP协议让互联网中的所有路由器都和 自己的相邻路由器不断交换路由信息， 并不断更新其路由表，使得从每一个路 由器到每一个目的网络的路由都是最短 的（即跳数最少）。 • 虽然所有的路由器最终都拥有了整个自 治系统的全局路由信息，但由于每一个 路由器的位置不同，它们的路由表当然 也应当是不同的。
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考点四：路由汇聚的基本概念
• 最长前缀匹配： • 在使用CIDR的网络前缀法中，IP地址由网络前缀 和主机号两部分组成；相应地，路由表的项目有 “网络前缀”和“下一跳地址”组成。网络前缀 越长，则IP地址块包含的主机地址数就越少，路 由选择就变成了从匹配结果中查找具有最长网络 前缀的路由的过程，这就是“最长前缀匹配 （longest-prefix matching）选择” • 课本P81 图4-2 CIDR的路由汇聚示意图 • 课本P81 表4-1 路由器RG的路由表
表4-2 汇聚后的核心 路由的路由表
考点五：自治系统
• 自治系统（Autonomous System，AS）是指使用 同一公共路由选择策略的网络集合。Internet采用 分层的路由选择协议，并且将整个Internet划分为 许多较小的自治系统。 • 一个自治系统最重要的特点是它有权决定在本系 统内应采用何种路由选择协议。 • 自治系统将Internet的路由分成两层： • 第一层，域内路由选择（inter domain routing）： 自治系统内部的路由选择 • 第二层，域间路由选择（intra domain routing）： 自治系统之间的路由选择
• 从一路由器到直接连接的网络的距离定 义为 1。 • 从一个路由器到非直接连接的网络的距 离定义为所经过的路由器数加 1。 • RIP 协 议 中 的 “ 距 离 ” 也 称 为 “ 跳 数”(hop count)，因为每经过一个路由 器，跳数就加 1。 • 这里的“距离”实际上指的是“最短距 离”，
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考点四：路由汇聚的基本概念
• 路由汇聚的含义是把一组路由汇聚为一个单个的 路由广播。路由汇聚的最终结果和最明显的好处 是缩小网络上的路由表的尺寸。这样将减少与每 一个路由有关的延迟，由于减少了路由登录项数 量，查询路由表的平均时间将加快。由于路由登 录项广播的数量减少，路由协议的开销也将显著 减少。随着整个网络（以及子网的数量）的扩大， 路由汇聚将变得越来越重要。 • 课本P82 表4-2 汇聚之后的路由器RG路由表
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考点六：Internet路由选择协议的分类
• Internet将路由选择协议分为两大类： • 内部网关协议（Interior Gateway Protocol， IGP）：自治系统内部使用的路由选择协议，主 要有路由信息协议（Routing Information Protocol，RIP）和开放最短路径优先（Open Shortest Path First，OSPF）协议。 • 外部网关协议（External Gateway Protocol， EGP）：自治系统之间使用的路由选择协议，主 要是边界网关协议（Border Gateway Protocol， BGP）。
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图4-3 自治系统、内部网关协议与外部网关协议的关系
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考点七：路由信息协议（RIP）
• RIP(Routing Information Protocol)是应用 较早、使用较普遍的内部网关协议（IGP）， 适用于小型同类网络，是典型的距离矢量 （distance-vector）路由选择协议。参考文 档可以见RFC1058（RIP v1）、RFC1723 （RIP v2）。 • RIP只适用于小系统中，当系统变大后受到 无限计算问题的困扰，且往往收敛得很慢。
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路由表的建立
• 路由器在刚刚开始工作时，只知道到直接连接的 网络的距离（此距离定义为1）。 • 以后，每一个路由器也只和数目非常有限的相邻 路由器交换并更新路由信息。 • 经过若干次更新后，所有的路由器最终都会知道 到达本自治系统中任何一个网络的最短距离和下 一跳路由器的地址。 • RIP 协议的收敛(convergence)过程较快，即在 自治系统中所有的结点都得到正确的路由选择信 息的过程。
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图4-2 CIDR的路由汇聚图
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表4-1 核心路由器的路由表
路由器 172.18.54.240/30 172.18.54.244/30 172.18.54.0/28 172.18.54.16/28 172.18.0.0/24 172.18.1.0/24 172.18.2.0/24 172.18.3.0/24 172.18.44.0/24 172.18.45.0/24 172.18.46.0/24 172.18.47.0/24 接口 S1 S2 S1 S2 S1 S1 S1 S1 S2 S2 S2 S2 13/43 路由器 172.18.54.240/30 172.18.54.244/30 172.18.54.0/28 172.18.54.16/28 172.18.0.0/22 172.18.44.0/22 接口 S1 S2 S1 S2 S1 S2
考点二：路由选择
2．评价路由选择的依据 ★理想路由选择算法应具有的特点： • 算法必须是正确、稳定和公平的。 • 算法应该尽量简单。 • 算法必须能够适应网络拓扑和通信量的变化。 • 算法应该是最佳的。
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考点三：路由器选择算法分类
• 1．静态路由表 • 静态路由表是由人工方式建立的，网络管理人 员将每一个目的地址的路径输入到路由表中。网 络结构发生变化时，路由表无法自动地更新。 • 2．动态路由表 • 动态路由表是自动建立的。在网络系统运行时， 系统将自动运行动态路由选择协议，建立路由表。 当Internet结构变化时，例如当某个路由器出现故 障或某条链路中断时，动态路由选择协议就会自 动更新所有路由器中的路由表。
图4-1 分组转发的过程
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考点二：路由选择
1．路由选择算法的主要参数： • 跳数（Hop Count）：跳数是指一个分组从源节点到达目的 节点经过的路由器的个数。一般来说，跳数越少的路径越 好。 • 带宽（Bandwidth）：带宽指链路的传输速率，一般表示为 Mb/s 。 • 延时（Delay）：延时是指一个分组从源节点到达目的节点 所花费的时间。 • 负载（Load）：负载是指单位时间内通过路由器或线路的 通信量。 • 可靠性（Reliability）：可靠性是指传输过程中的误码率。 误码率是数据传输精确性的指标。误码率=传输中的误码/所 传输的总码数*100%，当然误码率越小，说明其可靠性越 高。 • 开销（Overhead）：开销一般是指传输过程中的耗费，耗 费通常与所使用的链路带宽相关。 6/43
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RIP V2 中还增加了以下功能：
– 为每条路径增加了子网掩码信息，以扩大网络规模； – 增加了认证信息，防止未授权的实体向网络发无效或不正确的路 由信息； – 在每条路径中增加了下一跳的地址，以指定某个路由器作为到某 目的地的下一站； – 使用多路传输方式代替了广播方式，减轻了系统负载。
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第一单元 网络规划和设计
第四章 路由设计基础
第4章 路由设计基础 章
年份 2010.9 2010.3 2009.9 2009.3 2008.9 2008.4 试题 分布 12~14 12~14 12~14 12~14 12~14 12~14 题型 选择题 选择题 选择题 选择题 选择题 选择题 分值 3 3 3 3 3 3 考核要点 RIP路由协议、OSPF协议和BGP路由协议 RIP路由协议、OSPF协议和BGP路由协议 RIP路由协议、OSPF协议和BGP路由协议 RIP路由协议、OSPF协议和BGP路由协议 RIP路由协议、OSPF协议和BGP路由协议 RIP路由协议、OSPF协议和BGP路由协议
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RIP 协议的三个要点
• • • 仅和相邻路由器交换信息。 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。 按固定的时间间隔交换路由信息，例如， 每隔 30 秒。
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考点七：路由信息协议（RIP）
• RIP中设计了以下几个定时器：
– 更新定时器——间隔为30s，用于邻居之间定时更新路由表； – 无效定时器——间隔为180s，用于探测线路故障，如在该时间内 不能收到相邻路由器的更新报文，则认为到对方的路由无效，并 进入保持状态； – 保持定时器—— 间隔为180s，为进入保持状态的路由定时； – 刷新定时器—— 间隔为240s，如果某路由无效并在该间隔内仍未 恢复，则该路由项将被从路由表中删除。
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4.1 基础知识
4.1.1 分组转发的基本概念 4.1.2 路由选择的基本概念
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考点一：分组转发的概念
1．分组转发的概念 • 分组转发（Forwarding）是指在互联网中路由器 转发IP分组的物理传输过程与数据报转发机制。 在网络中，一台主机通常是与一台路由器相连接， 这台路由器就是该主机的默认路由器（Default Router），又称为第一跳路由器（First-hop Router）或默认路由。下面介绍两个常用概念。 • 源路由器：发送主机的默认路由器。 • 目的路由器：该分组的目的主机所连接的路由器。
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“距离”的定义
• RIP 认为一个好的路由就是它通过的路由器的 数目少，即“距离短”。 • RIP 允许一条路径最多只能包含 15 个路由器。 • “距离”的最大值为16 时即相当于不可达。 可见 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 选择一个具有最少路由器的路由（即最短 路由），哪怕还存在另一条高速(低时延)但路 由器较多的路由。
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考点一：分组转发的概念
2．分组转发的类型 • 分组转发分为直接转发和间接转发两种。是直接转发还是间接转 发，路由器需要根据分组的目的IP地址与源IP地址是否属于同一 个网络来判断。当分组的源主机和目的主机在同一个网络，或者 是当目的路由器向目的主机传送时，分组将直接转发；如果目的 主机与源主机不在同一个网络上，分组就要间接转发。
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考点四：路由汇聚的基本概念
IP分组的路由在使用CIDR协议后，就通过子网的划 分的相反过程来汇聚。路由表的项目由“网络前缀”和 “下一跳地址”两项内容组成，因此，选择路由应当从匹 配结果中选择具有最长网络前缀的路由。 图4-2即为CIDR的路由汇聚图。图中，核心路由器通 过两条专线S1与S2与两台汇聚路由器连接。两台汇聚路 由器又分别通过Ethernet各连接了4台接入路由器，得到 了8个子网。
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考点七：路由信息协议（RIP）
1. 工作原理 • 路由信息协议 RIP 是内部网关协议 IGP 中最先得到广泛使用的协议。 • RIP 是一种分布式的基于距离向量的路 由选择协议。 • RIP 协议要求网络中的每一个路由器都 要维护从它自己到其他每一个目的网络 的距离记录。
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“距离”的定义
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2. 距离向量算法
收到相邻路由器（其地址为 X）的一个 RIP 报文： (1) 先修改此 RIP 报文中的所有项目：把“下一跳”字段中的地 址都改为 X，并把所有的“距离”字段的值加 1。 (2) 对修改后的 RIP 报文中的每一个项目，重复以下步骤： 若项目中的目的网络不在路由表中，则把该项目加到路由表中。 否则 若下一跳字段给出的路由器地址是同样的，则把收到的项目 替换原路由表中的项目。 否则 若收到项目中的距离小于路由表中的距离，则进行更新， 否则，什么也不做。 (3) 若 3 分钟还没有收到相邻路由器的更新路由表，则把此相邻路 由器记为不可达路由器，即将距离置为16（距离为16表示不可 达）。 (4) 返回。 25/43