路由协议原理

  路由协议(英语:Routing protocol)是一种指定数据包转送方式的网上协议。Internet网络的主要节点设备是路由器,路由器通过路由表来转发接收到的数据。转发策略可以是人工指定的(通过静态路由、策略路由等方法)。

概念

  什么叫路由,顾名思义就是去往一个地址路径(最优路径)的选择,涉及OSI模型中的第三层——网络层,涉及设备为路由器,负责在网络中进行数据包的选路。

  我们都知道,在同一个广播域中(同一子网内),仅通过交换机便可实现同域内终端的数据通讯,因为在同一子网内依靠主机的MAC地址识别身份。要实现不同广播域的通讯,就要依靠IP地址。

  路由器转发数据包依据自身存储的路由表,路由表一般包含协议类型、目的网段、常用路由协议管理距离等。

路由器工作原理

  如图为接入互联网的两个局域网,分别属于Router1和Router2。此时ip为1.1的终端需要发送一个数据包到ip地址为4.2的主机,主机1.1会先将数据打包,并在包头报文中写明源地址1.1和目的地址4.2,当这个数据包发送到网关(此处为Router1)中时,网关查看到此数据包目的地址4.2属于4.0网段的地址,故在自身存储的路由表中查找到4.0网段应从S0接口转发,此时数据包从Router1的S0接口发出。

  当数据包到达Router2处,Router2查看到此数据包目的地址为自己子网地址,在自身存储的路由表查找4.0网段应从E0口转发,此时数据包从Router2的E0口发出,ip为4.2的主机检测到有发向自己的数据包后对其进行接收,至此一个数据包的传输结束。

路由协议

  路由协议主要运行于路由器上,路由协议是用来确定到达路径的,它包括RIP,IGRP(Cisco私有协议),EIGRP(Cisco私有协议),OSPF,IS-IS,BGP。起到一个地图导航,负责找路的作用。它工作在网络层。

  路由协议作为TCP/IP协议族中重要成员之一,其选路过程实现的好坏会影响整个Internet网络的效率。按应用范围的不同,路由协议可分为两类:在一个AS(Autonomous System,自治系统,指一个互连网络,就是把整个Internet划分为许多较小的网络单位,这些小的网络有权自主地决定在本系统中应采用何种路由协议)内的路由协议称为内部网关协议(interior gateway protocol),AS之间的路由协议称为外部网关协议(exterior gateway protocol)。

常见路由协议

常见的路由协议有RIP、IGRP(Cisco私有协议)、EIGRP(Cisco私有协议)、OSPF、IS-IS、BGP等。

RIP

主条目:路由信息协议


  RIP很早就被用在Internet上,是最简单的路由协议。它是“路由信息协议(Route Information Protocol)”的简写,主要传递路由信息,通过每隔30秒广播一次路由表,维护相邻路由器的位置关系,同时根据收到的路由表信息计算自己的路由表信息。RIP是一个距离矢量路由协议,最大跳数为15跳,超过15跳的网络则认为目标网络不可达。此协议通常用在网络架构较为简单的小型网络环境。分为RIPv1和RIPv2两个版本,后者支持VLSM技术以及一系列技术上的改进。RIP的收敛速度较慢。

OSPF

主条目:开放式最短路径优先


  OSPF协议是“开放式最短路径优先(Open Shortest Path First)”的缩写,属于链路状态路由协议。OSPF提出了“区域(area)”的概念,每个区域中所有路由器维护着一个相同的链路状态数据库(LSDB)。区域又分为骨干区域(骨干区域的编号必须为0)和非骨干区域(非0编号区域),如果一个运行OSPF的网络只存在单一区域,则该区域可以是骨干区域或者非骨干区域。如果该网络存在多个区域,那么必须存在骨干区域,并且所有非骨干区域必须和骨干区域直接相连。OSPF利用所维护的链路状态数据库,通过最短路径优先算法(SPF算法)计算得到路由表。OSPF的收敛速度较快。由于其特有的开放性以及良好的扩展性,OSPF协议在各种网络中广泛部署。

IGRP

主条目:内部网关路由协议


  IGRP协议是“内部网关路由协议(Interior Gateway Routing Protocol)”的缩写,由Cisco于二十世纪八十年代独立开发,属于Cisco私有协议。IGRP和RIP一样,同属距离矢量路由协议,因此在诸多方面有着相似点,如IGRP也是周期性的广播路由表,也存在最大跳数(默认为100跳,达到或超过100跳则认为目标网络不可达)。IGRP最大的特点是使用了混合度量值,同时考虑了链路的带宽、延迟、负载、MTU、可靠性5个方面来计算路由的度量值,而不像其他IGP协议单纯的考虑某一个方面来计算度量值。IGRP已经被Cisco独立开发的EIGRP协议所取代,版本号为12.3及其以上的Cisco IOS(Internetwork Operating System)已经不支持该协议,已经罕有运行IGRP协议的网络。

EIGRP

主条目:增强型内部网关路由协议


  由于IGRP协议的种种缺陷以及不足,Cisco开发了EIGRP协议(增强型内部网关路由协议)来取代IGRP协议。EIGRP属于高级距离矢量路由协议(又称混合型路由协议),继承了IGRP的混合度量值,最大特点在于引入了非等价负载均衡技术,并拥有极快的收敛速度。EIGRP协议在Cisco设备网络环境中广泛部署。

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