6.6 因特网的路由选择协议
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教师：郭慧敏
更新算法示例讲解： 更新算法示例讲解：
（书本Ｐ223）☺ 书本Ｐ223）
教师：郭慧敏
书本的例题：在某个网络中，R1与R2为相邻路由器，其中表(a)为R1 书本的例题：在某个网络中， 与 为相邻路由器，其中表 为 为相邻路由器 路由表，(b)为R2向R1发送的距离矢量报文 路由表， 为 向 发送的距离矢量报文(V,D),请根据 请根据RIP路由选择 路由选择 发送的距离矢量报文 请根据 算法写出更新后的R1上的路由表。 算法写出更新后的 上的路由表。 上的路由表
6.6 因特网的路由选择协议（重点） 因特网的路由选择协议（重点）
6.6.1 有关路由选择的几个基本概念
1. 理想的路由算法 算法必须是正确的和完整的。 算法必须是正确的和完整的。 算法在计算上应简单。 算法在计算上应简单。 算法应能适应通信量和网络拓扑的变化， 算法应能适应通信量和网络拓扑的变化，这 就是说，要有自适应性。 就是说，要有自适应性。
当收到来自相邻路由器N的路由信息时， 当收到来自相邻路由器 的路由信息时， 的路由信息时 RIP协议执行如下的更新算法（书本上的 协议执行如下的更新算法（ 协议执行如下的更新算法 算法描述也可以） 算法描述也可以）
1、对接收到的路由信息中的每一项（V,D），将到达目的网络V的跳数D+1得到 C; 2、对接收到的路由信息中的每一项中的V,重复以下步骤： if(V不在本机路由表中) 将路由信息中的该项加到路由表中，目的网络为V,下一跳为N,跳 数为C； else if(本机路由表中的下一跳为N) 将路由表中的表项中的跳数替换为C； else if( C小于本机的路由表项中的跳数) 将路由表中的下一跳置为N，跳数设置为C.(?????*****) 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N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
Βιβλιοθήκη Baidu
EGP,若源站和目的站处在不同 的自治系统中，则需要使用一 种协议将路由选择信息传递到 另外的自治系统中，使用最 多的就是BGP-4
教师：郭慧敏
自治系统 AS (Autonomous System)
• 自治系统 AS 的定义：在单一的技术管理下的 的定义： 一组路由器， 一组路由器，而这些路由器使用一种 AS 内部 的路由选择协议和共同的度量以确定分组在该 内的路由， AS 内的路由，同时还使用一种 AS 之间的路由 选择协议用以确定分组在 AS之间的路由。 AS之间的路由。 之间的路由 • 现在对自治系统 AS 的定义是强调下面的事实： 的定义是强调下面的事实： 重要的是一个 AS 对其他 AS 表现出的是一个 单一的和一致的路由选择策略。 单一的和一致的路由选择策略。
教师：郭慧敏
1.自治系统的概念 自治系统的概念
Internet采用分级的路由选 择协议，并且将整个 Internet划分为许多较小的 自治系统。 每个自治系统 内部使用的路 由选择协议称 为内部网关协 议。它与 Internet中其 Internet中其 它自治系统采 用什么路由选 择协议无关。 择协议无关
按固定的时间间隔交换路由信息，例如， 按固定的时间间隔交换路由信息，例如， 交换路由信息 每隔 30 秒。
教师：郭慧敏
路由表的建立
路由器在刚刚开始工作时， 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0） 接的网络的距离（此距离定义为 ）。 以后， 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。 更新路由信息 相邻路由器交换并更新路由信息。 经过若干次更新后， 经过若干次更新后 ， 所有的路由器最终都会 本自治系统中任何一个网络的最短 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。 距离和下一跳路由器的地址。 RIP 协议的收敛 协议的收敛 收敛(convergence)过程一般是较 过程一般是较 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。 的路由选择信息的过程。
教师：郭慧敏
2. 距离向量算法 较为啰嗦 距离向量算法(较为啰嗦 较为啰嗦……) 收到相邻路由器（其地址为 N）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 N，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， 用短距离代替原来的长距离，把下一跳变为N. 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）。 教师：郭慧敏 (4) 返回。
教师：郭慧敏
RIP协议的报文格式（查阅课件的自学内容） 协议的报文格式（查阅课件的自学内容） 协议的报文格式 评价：存在的问题！ 评价：存在的问题！ 虽然实现简单，开销较小，但是它限制了网络 虽然实现简单，开销较小，但是它限制了网络 的规模（16即不可以达）。其次 即不可以达）。其次， 的规模（16即不可以达）。其次，它交换的路 由信息是完整的路由表， 由信息是完整的路由表，网络规模扩大就增加 开销。再有，当网络出现故障时， 开销。再有，当网络出现故障时，需要较长时 几个分钟后） 间（几个分钟后）才能将此信息传送到所有的 路由器，这时更新收敛时间过长。最后， 路由器，这时更新收敛时间过长。最后，它不 适应大型或者路由变化剧烈的互联网络环境， 适应大型或者路由变化剧烈的互联网络环境， 中小规模的网络是适用的。 中小规模的网络是适用的。
它是网络中的所有结点共同协调工作的结果。 它是网络中的所有结点共同协调工作的结果。 路由选择的环境往往是不断变化的， 路由选择的环境往往是不断变化的 ， 而这种变 化有时无法事先知道。 化有时无法事先知道。
教师：郭慧敏
从路由算法的自适应性考虑
静态路由选择策略 即非自适应路由选择， 静态路由选择策略——即非自适应路由选择， 路由选择策略 即非自适应路由选择 其特点是简单和开销较小， 其特点是简单和开销较小，但不能及时适应 网络状态的变化。 网络状态的变化。 动态路由选择策略 路由选择策略——即自适应路由选择， 即自适应路由选择， 动态路由选择策略 即自适应路由选择 其特点是能较好地适应网络状态的变化，但 其特点是能较好地适应网络状态的变化， 实现起来较为复杂，开销也比较大。 实现起来较为复杂，开销也比较大。
“距离”的定义 距离” 距离
RIP 认为 一个好的路由就是它通过的路由器 认为一个好的路由就是它通过的路由器 的数目少， 距离短” 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。 个路由器。 “距离”的最大值为16 时即相当于不可达。 距离” 的最大值为 时即相当于不可达。 只适用于小型互联网。 可见 RIP 只适用于小型互联网。
教师：郭慧敏
“距离”的定义 距离” 距离
注意：到直接连接的网络距离也可以定义为0， 相应的全部-1也可以。我们所使用的教材上就 是用此定义，不经过路由器，所以距离为0； 经过一个路由器，距离 +1
从一路由器到直接连接的网络的距离定 从一路由器到直接连接的网络的距离定 直接连接 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， 由器，跳数就加 1。 。 这里的“距离”实际上指的是“最短距 这里的“距离”实际上指的是“最短距 离”， 教师：郭慧敏
教师：郭慧敏
因特网有两大类路由选择协议
内部网关协议 IGP (Interior Gateway Protocol) 即在一个自治系统内部使用的路由选择协议。 即在一个自治系统内部使用的路由选择协议。目 前这类路由选择协议使用得最多， 前这类路由选择协议使用得最多 ， 如 RIP 和 OSPF 协议。 协议。 外 部 网 关 协 议 EGP (External Gateway Protocol) 若源站和目的站处在不同的自治系 统中，当数据报传到一个自治系统的边界时， 统中，当数据报传到一个自治系统的边界时，就 需要使用一种协议将路由选择信息传递到另一个 自治系统中。这样的协议就是外部网关协议 EGP 。 在 外 部 网 关 协 议 中 目 前 使 用 最 多 的 是 教师：郭慧敏 BGP-4。 。
教师：郭慧敏
RIP 协议的三个要点
仅和相邻路由器交换信息。 仅和相邻路由器交换信息。 相邻路由器交换信息 交换的信息是“ 交换的信息是“到所有网络的距离和下 和哪些路由器交换信息呢？ 和哪些路由器交换信息呢？交换 一跳路由器” 就是： 一跳路由器”，就是：发送当前本路由 什么信息，在什么时候交换？ 什么信息，在什么时候交换？ 器所知道的全部信息。 器所知道的全部信息。即自己的整个路 由表。 由表。
自治系统和 内部网关协议、 内部网关协议、外部网关协议
自治系统 A R1 用内部网关协议 （例如，RIP） 用外部网关协议 （例如，BGP-4） R2 用内部网关协议 （例如，OSPF） 自治系统 B
自治系统之间的路由选择也叫做 域间路由选择(interdomain routing)， 在自治系统内部的路由选择叫做 域内路由选择(intradomain routing)
教师：郭慧敏
2. 分层次的路由选择协议
因特网采用分层次的路由选择协议。 因特网采用分层次的路由选择协议。 因特网的规模非常大。 因特网的规模非常大。如果让所有的路由器 知道所有的网络应怎样到达， 知道所有的网络应怎样到达，则这种路由表 将非常大，处理起来也太花时间。 将非常大，处理起来也太花时间。而所有这 些路由器之间交换路由信息所需的带宽就会 使因特网的通信链路饱和。 使因特网的通信链路饱和。
教师：郭慧敏
6.6.2 内部网关协议 RIP(重点 重点) 重点
(Routing Information Protocol)
1. 工作原理 路由信息协议 RIP 是内部网关协议 IGP中 中 最先得到广泛使用的协议。 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 是一种分布式的基于距离向量的路由 距离向量 选择协议。 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,就是一个距离矢量。（V,D,N） 就是一个距离矢量。（ 离记录 就是一个距离矢量。（ ）
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这里要指出一点
文档中未使用“ 因特网的早期 RFC 文档中未使用“路 由器” 而是使用“ 网关” 这一名词。 由器 ” 而是使用 “ 网关 ” 这一名词 。 文档中又使用了“ 但是在新的 RFC 文档中又使用了“路 由器” 这一名词。 由器 ” 这一名词 。 应当把这两个属于 当作同义词。 当作同义词。
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关于“最佳路由” 关于“最佳路由”
不存在一种绝对的最佳路由算法。 不存在一种绝对的最佳路由算法。 所谓“最佳” 所谓“最佳”只能是相对于某一种特定要求 下得出的较为合理的选择而已。 下得出的较为合理的选择而已。 实际的路由选择算法， 实际的路由选择算法，应尽可能接近于理想 的算法。 的算法。 路由选择是个非常复杂的问题
教师：郭慧敏
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 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， 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 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 即跳数最少） 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， 治系统的全局路由信息，但由于每一个 路由器的位置不同， 路由器的位置不同，它们的路由表当然 也应当是不同的。 也应当是不同的。
更新算法示例讲解： 更新算法示例讲解：
（书本Ｐ223）☺ 书本Ｐ223）
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书本的例题：在某个网络中，R1与R2为相邻路由器，其中表(a)为R1 书本的例题：在某个网络中， 与 为相邻路由器，其中表 为 为相邻路由器 路由表，(b)为R2向R1发送的距离矢量报文 路由表， 为 向 发送的距离矢量报文(V,D),请根据 请根据RIP路由选择 路由选择 发送的距离矢量报文 请根据 算法写出更新后的R1上的路由表。 算法写出更新后的 上的路由表。 上的路由表
6.6 因特网的路由选择协议（重点） 因特网的路由选择协议（重点）
6.6.1 有关路由选择的几个基本概念
1. 理想的路由算法 算法必须是正确的和完整的。 算法必须是正确的和完整的。 算法在计算上应简单。 算法在计算上应简单。 算法应能适应通信量和网络拓扑的变化， 算法应能适应通信量和网络拓扑的变化，这 就是说，要有自适应性。 就是说，要有自适应性。
当收到来自相邻路由器N的路由信息时， 当收到来自相邻路由器 的路由信息时， 的路由信息时 RIP协议执行如下的更新算法（书本上的 协议执行如下的更新算法（ 协议执行如下的更新算法 算法描述也可以） 算法描述也可以）
1、对接收到的路由信息中的每一项（V,D），将到达目的网络V的跳数D+1得到 C; 2、对接收到的路由信息中的每一项中的V,重复以下步骤： if(V不在本机路由表中) 将路由信息中的该项加到路由表中，目的网络为V,下一跳为N,跳 数为C； else if(本机路由表中的下一跳为N) 将路由表中的表项中的跳数替换为C； else if( C小于本机的路由表项中的跳数) 将路由表中的下一跳置为N，跳数设置为C.(?????*****) 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N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
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EGP,若源站和目的站处在不同 的自治系统中，则需要使用一 种协议将路由选择信息传递到 另外的自治系统中，使用最 多的就是BGP-4
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自治系统 AS (Autonomous System)
• 自治系统 AS 的定义：在单一的技术管理下的 的定义： 一组路由器， 一组路由器，而这些路由器使用一种 AS 内部 的路由选择协议和共同的度量以确定分组在该 内的路由， AS 内的路由，同时还使用一种 AS 之间的路由 选择协议用以确定分组在 AS之间的路由。 AS之间的路由。 之间的路由 • 现在对自治系统 AS 的定义是强调下面的事实： 的定义是强调下面的事实： 重要的是一个 AS 对其他 AS 表现出的是一个 单一的和一致的路由选择策略。 单一的和一致的路由选择策略。
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1.自治系统的概念 自治系统的概念
Internet采用分级的路由选 择协议，并且将整个 Internet划分为许多较小的 自治系统。 每个自治系统 内部使用的路 由选择协议称 为内部网关协 议。它与 Internet中其 Internet中其 它自治系统采 用什么路由选 择协议无关。 择协议无关
按固定的时间间隔交换路由信息，例如， 按固定的时间间隔交换路由信息，例如， 交换路由信息 每隔 30 秒。
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路由表的建立
路由器在刚刚开始工作时， 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0） 接的网络的距离（此距离定义为 ）。 以后， 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。 更新路由信息 相邻路由器交换并更新路由信息。 经过若干次更新后， 经过若干次更新后 ， 所有的路由器最终都会 本自治系统中任何一个网络的最短 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。 距离和下一跳路由器的地址。 RIP 协议的收敛 协议的收敛 收敛(convergence)过程一般是较 过程一般是较 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。 的路由选择信息的过程。
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2. 距离向量算法 较为啰嗦 距离向量算法(较为啰嗦 较为啰嗦……) 收到相邻路由器（其地址为 N）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 N，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， 用短距离代替原来的长距离，把下一跳变为N. 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）。 教师：郭慧敏 (4) 返回。
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RIP协议的报文格式（查阅课件的自学内容） 协议的报文格式（查阅课件的自学内容） 协议的报文格式 评价：存在的问题！ 评价：存在的问题！ 虽然实现简单，开销较小，但是它限制了网络 虽然实现简单，开销较小，但是它限制了网络 的规模（16即不可以达）。其次 即不可以达）。其次， 的规模（16即不可以达）。其次，它交换的路 由信息是完整的路由表， 由信息是完整的路由表，网络规模扩大就增加 开销。再有，当网络出现故障时， 开销。再有，当网络出现故障时，需要较长时 几个分钟后） 间（几个分钟后）才能将此信息传送到所有的 路由器，这时更新收敛时间过长。最后， 路由器，这时更新收敛时间过长。最后，它不 适应大型或者路由变化剧烈的互联网络环境， 适应大型或者路由变化剧烈的互联网络环境， 中小规模的网络是适用的。 中小规模的网络是适用的。
它是网络中的所有结点共同协调工作的结果。 它是网络中的所有结点共同协调工作的结果。 路由选择的环境往往是不断变化的， 路由选择的环境往往是不断变化的 ， 而这种变 化有时无法事先知道。 化有时无法事先知道。
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从路由算法的自适应性考虑
静态路由选择策略 即非自适应路由选择， 静态路由选择策略——即非自适应路由选择， 路由选择策略 即非自适应路由选择 其特点是简单和开销较小， 其特点是简单和开销较小，但不能及时适应 网络状态的变化。 网络状态的变化。 动态路由选择策略 路由选择策略——即自适应路由选择， 即自适应路由选择， 动态路由选择策略 即自适应路由选择 其特点是能较好地适应网络状态的变化，但 其特点是能较好地适应网络状态的变化， 实现起来较为复杂，开销也比较大。 实现起来较为复杂，开销也比较大。
“距离”的定义 距离” 距离
RIP 认为 一个好的路由就是它通过的路由器 认为一个好的路由就是它通过的路由器 的数目少， 距离短” 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。 个路由器。 “距离”的最大值为16 时即相当于不可达。 距离” 的最大值为 时即相当于不可达。 只适用于小型互联网。 可见 RIP 只适用于小型互联网。
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“距离”的定义 距离” 距离
注意：到直接连接的网络距离也可以定义为0， 相应的全部-1也可以。我们所使用的教材上就 是用此定义，不经过路由器，所以距离为0； 经过一个路由器，距离 +1
从一路由器到直接连接的网络的距离定 从一路由器到直接连接的网络的距离定 直接连接 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， 由器，跳数就加 1。 。 这里的“距离”实际上指的是“最短距 这里的“距离”实际上指的是“最短距 离”， 教师：郭慧敏
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因特网有两大类路由选择协议
内部网关协议 IGP (Interior Gateway Protocol) 即在一个自治系统内部使用的路由选择协议。 即在一个自治系统内部使用的路由选择协议。目 前这类路由选择协议使用得最多， 前这类路由选择协议使用得最多 ， 如 RIP 和 OSPF 协议。 协议。 外 部 网 关 协 议 EGP (External Gateway Protocol) 若源站和目的站处在不同的自治系 统中，当数据报传到一个自治系统的边界时， 统中，当数据报传到一个自治系统的边界时，就 需要使用一种协议将路由选择信息传递到另一个 自治系统中。这样的协议就是外部网关协议 EGP 。 在 外 部 网 关 协 议 中 目 前 使 用 最 多 的 是 教师：郭慧敏 BGP-4。 。
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RIP 协议的三个要点
仅和相邻路由器交换信息。 仅和相邻路由器交换信息。 相邻路由器交换信息 交换的信息是“ 交换的信息是“到所有网络的距离和下 和哪些路由器交换信息呢？ 和哪些路由器交换信息呢？交换 一跳路由器” 就是： 一跳路由器”，就是：发送当前本路由 什么信息，在什么时候交换？ 什么信息，在什么时候交换？ 器所知道的全部信息。 器所知道的全部信息。即自己的整个路 由表。 由表。
自治系统和 内部网关协议、 内部网关协议、外部网关协议
自治系统 A R1 用内部网关协议 （例如，RIP） 用外部网关协议 （例如，BGP-4） R2 用内部网关协议 （例如，OSPF） 自治系统 B
自治系统之间的路由选择也叫做 域间路由选择(interdomain routing)， 在自治系统内部的路由选择叫做 域内路由选择(intradomain routing)
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2. 分层次的路由选择协议
因特网采用分层次的路由选择协议。 因特网采用分层次的路由选择协议。 因特网的规模非常大。 因特网的规模非常大。如果让所有的路由器 知道所有的网络应怎样到达， 知道所有的网络应怎样到达，则这种路由表 将非常大，处理起来也太花时间。 将非常大，处理起来也太花时间。而所有这 些路由器之间交换路由信息所需的带宽就会 使因特网的通信链路饱和。 使因特网的通信链路饱和。
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6.6.2 内部网关协议 RIP(重点 重点) 重点
(Routing Information Protocol)
1. 工作原理 路由信息协议 RIP 是内部网关协议 IGP中 中 最先得到广泛使用的协议。 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 是一种分布式的基于距离向量的路由 距离向量 选择协议。 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,就是一个距离矢量。（V,D,N） 就是一个距离矢量。（ 离记录 就是一个距离矢量。（ ）
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这里要指出一点
文档中未使用“ 因特网的早期 RFC 文档中未使用“路 由器” 而是使用“ 网关” 这一名词。 由器 ” 而是使用 “ 网关 ” 这一名词 。 文档中又使用了“ 但是在新的 RFC 文档中又使用了“路 由器” 这一名词。 由器 ” 这一名词 。 应当把这两个属于 当作同义词。 当作同义词。
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关于“最佳路由” 关于“最佳路由”
不存在一种绝对的最佳路由算法。 不存在一种绝对的最佳路由算法。 所谓“最佳” 所谓“最佳”只能是相对于某一种特定要求 下得出的较为合理的选择而已。 下得出的较为合理的选择而已。 实际的路由选择算法， 实际的路由选择算法，应尽可能接近于理想 的算法。 的算法。 路由选择是个非常复杂的问题
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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 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， 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 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 即跳数最少） 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， 治系统的全局路由信息，但由于每一个 路由器的位置不同， 路由器的位置不同，它们的路由表当然 也应当是不同的。 也应当是不同的。