网络层—路由选择协议

本文将说明因特网中非常重要的路由选择协议，具体的路由算法会用专门的文章进行说明

  在因特网中的路由选择协议是分层次的，也就是因特网将整个互联网分为许多较小的自治系统（autonomous system），简称为AS，原因主要是这两个方面：

（1）网络规模非常大，路由器如果需要处理所有网络，将会使得路由表很大，处理起来很复杂

（2）有些单位不愿意外部了解自己内部网络的布局细节和所采用的路由选择协议，但是也和互联网相互连接的

        虽然进行了划分，但是一个AS对其他的AS所表现的仍然是一个单一的路由选择协议，在互联网中，一个大的ISP就是一个自治系统。路由选择协议划分为两大类：

（1）内部网关协议IGP（Interior Gateway Protocol），使用最多的是RIP和OSPF

（2）外部网关协议EGP（External Gateway Protocol）

下面将对这三种路由选择协议进行说明（路由算法将会另起篇幅进行详细说明）

1、RIP（Routing Information Protocol）

RIP协议是一种基于距离向量的路由选择协议，它的最大优点就是简单。RIP允许一条路径只能包含15个路由器，也就是说距离（跳数）等于16的时候表示不可达。由此可见RIP只适用于小型互联网。

RIP协议中，每个路由器都要不断和其他路由器交换路由信息。其特点是：

（1）仅仅和相邻的路由器交换信息

（2）路由器之间交换信息就是路由表

（3）按固定的时间交换路由信息

RIP协议的核心就是距离向量算法，路由算法将会另起篇幅详细说明。

2、OSPF（Open Shortest Path First）

OSPF协议中路由器之间也要不断进行信息交流，但是特点有别于RIP：

（1）洪泛法（flooding）进行传递信息，路由器通过自己的所有端口向相邻的路由器发送信息，然后收到信息的路由器又向自己的所有端口发送信息，最终，整个区域中的路由器都知道了这个信息

（2）路由器之间发送的信息就是相邻所有路由器的链路状态（但是只是这个路由器所了解的部分），而链路状态的意思就是本路由器都和哪些路由器相邻

（3）和RIP不同的是OSPF交换信息只有当链路状态发生变化的时候，路由器才向所有路由器进行洪泛法发送信息

OSPF是能够用于规模很大的网络的，是因为OSPF将一个AS再次划分为若干个更小的范围，叫做区域。使用这种划分区域的方法的好处就是利用洪泛法的范围是一个区域，而不是整个AS。这就提高了效率。但是这样做有个问题，一个区域中的路由器只知道自己所在的区域的拓扑结构，而不知道其他区域的网络拓扑情况。为了解决整个问题，OSPF使用了层次结构的区域划分，在最上层的区域叫做主干区域（backbone area），主干区域的作用是用来连通其他下层的区域。从其他区域来的信息都由区域边界路由器（area border router）进行概括。区域边界路由器是用来连通主干区域和其他区域的。

OSPF不适用UDP而是直接用IP数据报进行传送。OSPF有五种分组类型：

（1）问候（Hello）

（2）数据库描述（Database Description）

（3）链路状态请求（Link State Request）

（4）链路状态更新（Link State Update）：核心部分，使用洪泛法进行更新

（5）链路状态确认（Link State Acknowledgment）

3、BGP（Border Gateway Protocol）

BGP协议只是尽力去寻找到目的地比较好的路由，而并非要寻找一条最佳路由。其原因主要由两点：

（1）因特网规模太大，导致AS之间路由选择更加困难

（2）AS之间的路由选择还要考虑使用的协议

BGP中，每个AS至少要选择一个路由器作为该AS的"BGP发言人"，作为该AS的代表，进行路由选择。