网络层协议(4)：动态选路

在网络很小，且与其他网络只有单个连接点且没有多余路由时，使用静态选路的方法是可行的的。但是当我们遇到大的网络，通常使用的是动态选路。

当相邻路由器之间进行通信，以告知对方每个路由器当前所连接的网络，这时就出现了动态路由。路由器之间必须采用选路协议进行通信，这样的选路协议有很多种。路由器上一个进程称为路由守护程序(routing daemon),它运行选路协议，并与其相邻的一些路由器进行通信。这个程序根据它从相邻路由器接收到的信息，更新内核中的路由表。
动态选路并不改变我们在静态选路中所描述的内核在IP层的选路方式。这种选路方式称为选路机制(routing mechanism)。内核搜索路由表，查找主机路由，网络路由以及默认路由的方式并没有改变。仅仅是放置到路由表中信息改变了，当路由随时间变化时，路由是由路由守护程序动态地增加或删除，而不是来自于自引导程序文件的route命令。
正如前面所描述的那样，路由守护程序将选路策略(routing policy)加入到系统中，选择路由并加入到内核的路由表中。如果守护程序发现前往同一信宿(目的主机)存在多条路由，那么它(以某种方法)将选择最佳路由并加入内核路由表中。如果路由守护程序发现一条链路已经断开(可能是路由器崩溃或者电话线不好)，他可以删除受影响的路由或增加另一条路由以绕过该问题。

在像Internet这样的系统中，目前采用了许多不同的选路协议。Internet是以一组自治系统(AS, Autonomous System)的组织方式，每个自治系统通常由单个实体管理。我们常常将一个公司或大学校园定义为一个自治系统。每个自治系统可以选择该自治系统中各个路由器之间的选路协议，这种协议我们称为内部网关协议IGP(Interior Gateway Protocol)。最常用的IGP就是选路信息协议RIP。

RIP:选路信息协议
RIP报文包含在UDP数据报中，下面来看看RIP报文的格式：

版本字段通常为1，如果使用第二版RIP，将此字段设置为2。紧跟在后面的20字节指定地址系列(地址族，address family)(对于IP地址来说，其值是2)，IP地址以及相应的度量，RIP的度量是以跳计数的。采用这种20字节格式的RIP报文可以通告多达25条路由。上限是25是用来保证RIP报文的总长度为20*25+4=504，小于512字节。由于每个报文最多携带25个路由，因此为了发送整个路由表，经常需要多个报文。

让我们来看一下采用RIP协议的routed程序正常运行的结果，RIP常用的UDP端口号是520。
1.初始化：在启动一个路由守护进程是，它先判断启动了哪些接口，并在每个接口上发送一个RIP请求报文，要求其他路由器发送完整路由表。在点对点链路中，该请求是发送给其他终点的。如果网络支持广播的话，这种请求是以广播形式发送的。这种请求报文的命令字段为1，但地址系列字段设置为0，而度量字段设置为16。这是一种要求另一端发送完整路由表的特殊请求报文。
2.接收到请求：如果这个请求是刚才提到的特殊请求，那么路由器就将完整的路由表发送给请求者。否则，就处理请求中的每一个表项：如果有连接到指明地址的路由，则将度量设置成我们的值，否则将度量置为16(度量16是一称为“无穷大”的特殊值，它意味着没有到达目的路由)，然后发回响应。
3.接收到响应：使响应生效，可能会更新路由表，可能会增加新表项，对已有的表项进行修改，或是将已有表项删除。
4.定期选路更新：每过30秒，所有或部分路由器会将其完整路由表发送给相邻路由器。发送路由表可以是广播形式的(如在以太网上)，或是发送点对点链路的其他终点的。
5.触发更新：每当一条路由的度量发生变化时，就对它进行更新。不需要发送完整的路由表，而只是需要发送那些发生变化的表项。
6.定时器：每条路由都有与之相关的定时器。如果运行RIP系统发现一条路在3分钟内未更新，就将该路由的度量设置为无穷大(16)，并标注为删除。这意味着已经在6个30秒更新时间没有收到通告该路由器的更新了。再过60秒，将从本地路由表中删除该路由，以保证路由的失效已被传播开来。

RIP的度量是以跳(hop)计算的。所有直接连接接口的跳数为1。由于每个路由器都发送其路由表给邻站，因此，可以判断在同一个自治系统AS内到每一个网路的路由。如果在该AS内从一个路由器到一个网络有多条路由，那么路由器将选择跳数最小的路由，而忽略其他路由。跳数的最大值是15，这意味着RIP只能用在主机间最大跳数值为15的AS内，度量为16表示无路由到达该IP地址。