4.6 路由相关

4.6.1 路由选择协议概述：

概述

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因特网所采用的路由选择协议的主要特点

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因特网采用分层次的路由选择协议

  • 自治系统 AS：在单一的技术管理下的一组路由器，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 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。

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自治系统之间的路由选择简称为域间路由选择，自治系统内部的路由选择简称为域内路由选择

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域间路由选择使用外部网关协议EGP这个类别的路由选择协议

域内路由选择使用内部网关协议IGP这个类别的路由选择协议

网关协议的名称可称为路由协议

常见的路由选择协议

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路由器的基本结构

路由器是一种具有多个输入端口，和输出端口的专用计算机，其任务是转发分组

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路由器结构可划分为两大部分：

1、分组转发部分

由三部分构成

  • 交换结构

  • 一组输入端口：

    信号从某个输入端口进入路由器

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    物理层将信号转换成比特流，送交数据链路层处理

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    数据链路层识别从比特流中识别出帧，去掉帧头和帧尾后，送交网络层处理

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    如果送交网络层的分组是普通待转发的数据分组

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    则根据分组首部中的目的地址进行查表转发

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    若找不到匹配的转发条目，则丢弃该分组，否则，按照匹配条目中所指示的端口进行转发

  • 一组输出端口

    网络层更新数据分组首部中某些字段的值，例如将数据分组的生存时间减1，然后送交数据链路层进行封装

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    数据链路层将数据分组封装成帧，交给物理层处理

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    物理层将帧看成比特流将其变换成相应的电信号进行发送

路由器的各端口还会有输入缓冲区和输出缓冲区

  • 输入缓冲区用来暂存新进入路由器但还来不及处理的分组

  • 输出缓冲区用来暂存已经处理完毕但还来不及发送的分组

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路由器的端口一般都具有输入和输出功能，这些实例分出了输入端口和输出端口是更好演示路由基本工作过程

2、路由选择部分

  • 路由选择部分的核心构件是路由选择处理机，它的任务是根据所使用的路由选择协议。周期性地与其他路由器 进行路由信息的交互，来更新路由表

    如果送交给输入端口的网络层的分组是路由器之间交换路由信息的路由报文，则把这种分组送交给路由选择处理机

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    路由选择处理机根据分组的内容来更新自己的路由表

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    路由选择处理机还会周期性地给其他路由器发送自己所知道的路由信息

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4.6.2 路由信息协议RIP的基本工作原理

 

接下来我们举例说明RIP的基本工作过程

接下来我们来说明RIP的路由条目更新规则

路由器C将自己的路由表发送给了路由器D。

路由器D收到后对其进行改造

之后D和自己原先的路由表进行对比，改变自己。改变规则在图中

练习题：

记得距离要加1，再和原来的表对比。之后该加加，该替代替代。

再来看考研题:

最大的问题,看不懂<net1 ,16>的含义。 在RIP协议中：距离16是代表太远了，根本不可达。

 

下面我们介绍RIP协议的“坏消息传的慢”的问题

假设N1和R1之间的路线故障，R1会将到N1的路由条目距离修改为16，表示N1到不了了。

并等待RIP更新周期到时后。发送该路由信息给R2，而此时R2的路由表中关于N1的记录是之前通过RIP协议获取到的，也就是到达N1的距离为2，下一跳为R1。

假设R2的RIP周期先到时，也就是R2的路由信息先到达R1，R1的后到达R2

R1收到R2的之后，就会被该谣言误导，认为可以通过R2到达N1，距离为3。并在自己的路由更新周期到时后，将这条信息发送给R2，R2收到说我可以通过R1到达N1啊，距离为4，R1又收到，说我可以通过R2到达啊，距离为5，反复到16。双方才意识到。俺两都错了。

 

练习题：

4.6.3 开放最短路径优先0SPF的基本工作原理

我们来举例说明：

我们来看一下邻居关系是如何维护的。

使用OSPF的每个路由器都会产生链路状态通告LSA（体检表）。LSA中包含以下内容

  • 直连网络的链路状态信息

  • 邻居路由器的链路状态信息

LSA被封装在链路状态更新分组LSU中，采用洪泛法发送。收到该分组的路由器，将从自己所有接口转发该分组。

使用OSPF的每个路由器都有一个链路状态数据库LSDB，用于存储LSA。

因为各路由器洪泛发送封装有自己LSA的LSU分组，各路由器的LSDB最终将达到一致

使用OSPF的各路由器基于LSDB进行最短路劲优先SPF计算，构建出各自到达其它各路由器的最短路劲，即构建各自的路由表。

但是如果网络拓扑比较复杂，该项工作对人类而言就比较复杂了。因此可以按照地杰斯特拉的最短路劲优先算法编制程序。让路由器执行该程序。

OSPF有以下五种分组类型

接下来，我们来举例说明OSPF协议的基本工作过程：

1）邻居之间互相问候

2）问候完发送数据库描述分组，也就是自己的状态。

3）收到数据库之后，接收方会查看自己少哪些，查漏补缺，然后向发送方请求。

4）每30分组或者链路变化时，将会发送链路状态更新分组，其它接收方收到后将会进行洪泛转发。并给发送方发个“收到”。这又称为“新情况下的链路状态数据库同步”。

为了防止邻居关系太多，要发送的东西太多，所以就选个主任和副主任出来。所有的路由器值和这两个建立邻居关系。其它人不能直接交换信息，只能通过主任或副主任。

为了使OSPF能够用于规模很大的网路，OSPF把一个自治系统(广西壮族自治区）再划分为若干个更小的范围，叫做区域（Area)（桂林区域，玉林区域，北海区域）。每个区域都有32比特的标识符。但是注意主干区域的标识符必须为0。

划分区域的好处就是，你洪泛法转发的范围小了，是一个区域而不是一个系统。减少通信量。

区域内的路由器叫区域内路由器IR，边上连通其它区域的叫做区域边界路由器ABR

主干系统内有一个路由器，专门和本系统外的其它自治系统交换路由信息。

 

4.6.4 边界网关协议BGP的基本工作原理

用于自治系统之间的路由选择。

  • 在配置BGP时，每个自治系统的管理员要选择一个路由器作为发言人‘

  • 不同自治系统的发言人建立TCP连接，端口号为179

    • 在此TCP连接上交换BGP报文以建立BGP会话

    • 利用BGP会话交换路由信息（增删改查路由信息）

    • 利用TCP连接交换路由信息的两个BGP发言人，彼此称为对方的邻站或对等站

  • BGP发言人处理运行BGP外，还必须准守自己所在自治系统的内部网关协议IGP，例如RIP或OSPF。

下面我们来看一个BGP发言人交换路径向量的例子

接下来我们介绍BGP版本4中规定的报文。

在BGP协议刚刚运行时，BGP的邻站交换整个路由表，但是运行中哪个有问题就专门交换哪个线路，不用全部。减少开销。

练习题：

 

 

总结：

 

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