学习记录——网络层（4）

所用教材为： 计算机网络（第六版） 谢希仁 编著

因特网的路由选择协议

一、一些基本概念

            （1）从路由算法的自适应性考虑，有：静态路由选择策略和动态路由选择策略

            （2）因特网采用分层次的路由选择协议

            （3）因特网有两大类路由选择协议：内部网关协议IGP  外部网关协议EGP

            （4）内部网关协议 IGP即在一个自治系统内使用的路由选择协议，而这与在互联网中的其他自治系统选用什么路由选择协议无关。目前这类路由选择协议使用的最多，如RIP和OSPF协议。

                     外部网关协议EGP 。当源主机和目的主机处在不同的自制系统中时，需要使用外部网关协议，目前使用最多的外部网关协议是BGP

                     

二、内部网关协议RIP（中文名称为路由信息协议）

           RIP是内部网关协议IGP中使用最广泛的协议。

          （一）工作原理：RIP是一种分布式的基于距离向量的路由选择协议。

                                        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。

          （二）距离的定义：

                      （1）从一路由器到直接连接的网络的距离定义为1

                      （2）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.

                      （3）RIP协议中的“距离”也称为“跳数”，因为每经过一个路由器，跳数就加1.

                      （4） 这里的“距离”实际上指的是“最短距离”

                      （5）RIP认为一个好的路由就是他通过的路由器的数目少，即“距离短”

                      （6）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。    

                      （7）RIP不能在两个网络之间同时使用多条路由，RIP协议选择最短路由，哪怕还存在另一条高速（低时延）但路由器较多的路由

         （三） RIP协议的三个要点：

                       （1）和哪些路由器交换信息？     仅和相邻路由器交换信息

                       （2）交换哪些信息？      交换的信息是当前路由器所知道的全部信息，即自己的路由器。

                       （3）在什么时候交换信息？ 按固定的时间间隔交换路由信息，例如每隔30秒。

                  路由表的建立和更新：原则是找出每个目的网络的最短距离。这种更新算法又称为“距离向量算法”。

         （四） 距离向量算法：

                      

          （五）RIP协议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。虽然所有的路由器最终都拥有了整个自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，它们的路由器也应当是不同的。

           （六）特点：好消息传得快，坏消息传的慢。

                      优点：实现简单，开销较小。

                      缺点：限制了网络的规模，能使用的最大距离为15（16代表不可达）

三、内部网关协议OSPF（开放最短路径优先）

        （一）基本特点：

                   （1）开放：OSPF是公开发表的

                   （2）最短路径优先：是用来最短路径优先算法SPF

                   （3）分布式的链路状态协议。

                   （4）效率高，路由器频繁交换信息，难维持一致性。

        （二）三个要点：

                   （1）向本自治系统所有路由器发送信息

                   （2）发送的信息就是与本路由器相邻的所有路由器的链路状态，但这只是路由器所知道的部分信息

                                  链路状态就是说明本路由器和哪些路由器相邻，以及该链路的“度量”

                   （3）只有当链路状态发生变化时，路由器采用洪泛法向所有路由器发送此信息。

        （三）OSPF的区域

                    为了使OSPF能够用于规模很大的网络，OSPF将一个自治系统再划分为更小的范围，叫做区域。

                    每一个区域都有一个32位的区域标识符

                    区域也不能太大，在一个区域内的路由器最好不超过200个。

                （2）区域划分为区域和主干区域

                （3）划分区域的好处：

                             利用洪泛法交换链路状态信息的范围局限于每一个区域而不是整个的自治系统，减少了整个网络上的通信量

                （4）在一个区域内部的路由器只知道本区域的完整网络拓扑，而不知道其他区域的网络拓扑的情况。

                （5）OSPF不用UDP而是直接用IP数据报传送。使用的是可靠的洪泛法。

四、外部网关协议BGP（不同自治系统的路由器之间交换路由信息的协议）

         （一）使用环境：

                            边界网关协议BGP只能是力求寻找一条能够到达目的网络且比较好的路由（不能兜圈子），而并非要寻找一条最佳路由。

         （二）采用路径向量路由选择协议

         （三）每一个自治系统的管理员要选择至少一个路由器作为该自治系统的“BGP发言人”。一般来说，两个BGP发言人都是通过一个共享网络连接在一起的，而BGP发言人往往就是BGP边界路由器。 两个BGP发言人使用TCP连接交换路由信息。

         （四）BGP协议的特点：

                   （1）交换路由信息的结点数量级是自治系统数的量级，这要比这些自治系统中的网络数少很多。

                   （2）每一个自治系统中BGP发言人（或边界路由器）的数目是最少的。

五、RIP、OSPF、BGP的特点对比

六、路由器的构成

   （一）路由器的结构

              任务是转发分组

              

（二）转发和路由选择的区别

            （1）转发是路由器根据转发表将用户的IP数据报从合适的端口转发出去

                      路由选择 是按照分布式算法，根据从相邻路由器得到的相关网络拓扑的变化情况，动态地改变所选择的路由

             （2）路由表是根据路由选择算法得出的，转发表是从路由表得出的。

           讨论路由选择的原理时，往往不去区分转发表和路由表的区别。可以笼统地都是用路由表这一名词

（三）输入端口对线路上收到的分组的处理

        （1）  

        （2）方框分别表示物理层、数据链路层、网络层的处理模块。

                  物理层进行比特的接收

                  数据链路层则按照链路层协议接收传送分组的帧。在把帧的首部和尾部剥去后，分组就被送入网络层的处理模块

                  若接收到的分组时路由器之间交换路由信息的分组（RIP或OSPF分组等），则把这种分组送交给路由器的路由选择部分中的路由选择处理机。

                  若收到的是数据分组，则按照分组首部中的目的地址查找转发表。

（四）输出端口将交换结构传送来的分组发送到线路