《路由选择协议》PPT课件.ppt

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1、第16章 路由选择协议本章学习目标n了解路由选择算法的原则以及主要的算法分类n掌握距离向量算法原理，熟悉RIP协议n掌握链路状态算法原理，熟悉OSPF协议n明确自治域系统概念，了解内部网关协议与外部网关协议的区别n熟悉IGRP和EIGRPn了解BGP路由选择协议原则路由协议：路由协议：路由器之间实现路由信息共享的一种机制，它允许路由器之间相互交换和维护各自的路由表。n基本原则：最优性：选择最佳路径的能力 易用性：协议的设计应当尽可能的简单，低开销 稳定性：不同网络条件下保持稳定运行健壮性：出现异常或突发事件时，仍能正常运行快速会聚性：所有路由器在尽可能短时间内，就采用哪条 最佳路径来传输数据报

2、达成一致 会聚的定义：为什么不能产生快速会聚的原因（路由表更新不同步）会聚的定义：为什么不能产生快速会聚的原因（路由表更新不同步）路由算法分类n 自适应和非自适应自适应和非自适应 ：能否根据拓扑结构和通信量的变化来改变路由选择 n 静态和动态：静态和动态：是否事先确定好路由或者动态更新n 单路径和多路径单路径和多路径 ：是否存在多条路径实现数据传输。多路径算法：n 可在多条路径之间实现数据流的多路复用。n n n 单层结构和分层结构：单层结构和分层结构：是否划分了多个逻辑级别 主机智能和路由器智能：主机智能和路由器智能：由谁决定路由选择，主机还是路由器n 域间和域内：域间和域内：算法的使用范围

3、n 距离向量算法和链路状态算法：距离向量算法和链路状态算法：不同的路由策略，这两种算法的这两种算法的n 概念和实现的方法不同（说明）概念和实现的方法不同（说明）距离向量算法及RIP 主要思想：主要思想：每个路由器都构造一个包含到所有其他路由器的距离信包含到所有其他路由器的距离信 息，并将这个信息发送给与它直接相连的所有邻居。息，并将这个信息发送给与它直接相连的所有邻居。相 邻的路由器收到路由信息后，将所接收到的与自己原来 已有的路由信息进程组合，最后得到完整的连接到所有 可到目的网络的路由。目标：目标：找出任意两个结点之间最低的开销路径 说明：每两相邻结点间开销为1简单拓扑结构图：Exampl

4、e:存储在各结点的信息到每个结点的距离ABCDEFGA01111B101C1101D101E10F101G110路由器启动时各结点路由表的情况：各结点的初始距离表各结点的初始距离表说明：“1”代表直接到达相应结点，并且开销为1，“”则代表不可到达相应结点 目标开销下一跳B1BC1CD-E1EF1FG-结点结点A A的初始路由表的初始路由表以A点为例说明距离向量算法：步骤1:初始路由表步骤2：与相邻路由器通信，共享路由信息F:F:我可以到达我可以到达G G，开销为，开销为1 1B:B:我可以到达我可以到达C C，开销为，开销为1 1C:C:我可以到达我可以到达D D，开销为，开销为1 1A:B,

5、C,F A:B,C,F 你们有你们有什么消息告诉我什么消息告诉我步骤3：收集所有信息，取最小开销目标开销下一跳B1BC1CD2CE1EF1FG2F结点结点A A的最终路由表的最终路由表 步骤4：各结点到达统一，完成聚合？何时发送路由更新消息 1、定期更新：占用一定CPU的带宽和进程，但能告诉相邻节点 的工作状态。2、触发更新：路由变化时才向相邻节点发送更新信息。？如何发现障碍 1、询问应答：发控制分组给其他结点（有回答说明无故障）2、定期更新：在最近几次更新中都没有收到预期的更新信 息，则说明有故障。？发现障碍后如何处理 相应结点更新路由表发送更新消息给相邻结点各结点相互通信，完成会聚！存在的

6、问题.计数到无穷问题（计数到无穷问题（count to infinitycount to infinity）:运行距离向量算法的路由器不能同时完成路由表的更新，更新消息无法立即到达所有结点，因此网络中的一个结点可能在接收到表明一个链路失效的更新消息前向另一个已接收到该更新消息结点发送另一条消息，并且该消息包含的内容是将之前已经失效的路由表示为有效，那么后一个结点便包含了不正确的路由信息，而且还可能将该错误信息继续传播下去 解决方案：1 1、设定最大跳数值、设定最大跳数值 ：用一个较小的数作为无穷大的近似值；简单、限制了网络规模 2 2、水平分割（、水平分割（split horizonsplit

7、 horizon）：）：当一个结点把路由选择的更新消息发送给相邻结点时，它不把从相邻结点获得的路由信息再回送给那些相邻结点；有助于避免两个结点之间的路由循环 3 3、路由中毒（、路由中毒（route poisoningroute poisoning）：）：结点可以把来自相邻结点的路由回送给相邻结点，但是该回送的信息是关于路由中毒（不可达）的信息；.保持关闭（保持关闭（holddownholddown）：用于阻止无效的定期更新消息去恢复）：用于阻止无效的定期更新消息去恢复 一个不断开闭的路由一个不断开闭的路由 1.为每个已关闭的路由的恢复或为提高下一个最佳路由修改前网络的稳定性设置一个允许定时器

8、 2.保持关闭设定的时间段通常大于用某个路由变化消息更新整个网络所需要的时间 3.当路由器从临近结点接收到一条更新消息时，保持关闭定时器就开始工作 4.定时器停止计时之前，从临近的路由器接收到一个更小的路由更新消息时，路由器将会取消保持关闭，否则忽略消息，继续关闭关闭定时器的重新设置：1.保持关闭定时器期满 2.更佳的路由更新被接收 3.一个路由被删除之前，从路由表中删除该路由需要保持的时 间，即刷新定时器RIPRIP:一种距离向量路由选择协议。两个版本：RIPv1 RIPv2三种定时器：路由更新定时器：30S 路由失效定时器：90S 路由刷新定时器：240S RIP报文格式：命令命令(1(1

9、、请求、请求2 2、应答、应答)版本（两个）版本（两个）0 0网络网络i i系列（指明目标地址所属的网络地址系列）系列（指明目标地址所属的网络地址系列）0 0网络网络i i的的IPIP地址（指明目标网络地址）地址（指明目标网络地址）0 00 0到网络到网络i i的距离（源的距离（源-目的跳数）目的跳数）基本思想基本思想：每个结点都知道如何到达它的邻近结点，结点根据 这些信息建立一个完整的网络映射图 两种机制可靠传播机制 路由计算机制 链路状态算法及OSPF 1.1.可靠传播机制可靠传播机制:保证参与路由协议的所有结点都能获得来自其他 结点的链路状态信息的拷贝的处理信息。LSPLSP（link

10、state packetlink state packet）:结点向相邻结点传送信息之前，先要建立 一个更新信息，即叫链路状态分组（内容）。a）完成了来自源结点的LSP（过程）。b）x将LSP向相邻结点A和C传递。c）B会将首先接收到的LSP保存，后接收的忽略d）B向D传送，结束传播的过程。2.路由计算机制：最短路由优先算法（SPF），也叫迪杰斯特拉 （Dijkstra）算法。该算法中存在两张表：试探表 和证实表。表中的记录都是：目的地、开销、下一 跳的格式组成。以以D D路由器为例，说明各路由器建立路由表的过程路由器为例，说明各路由器建立路由表的过程 OSPF：开放最短路径优先协议，目前In

11、ternet广域网和Intranet企业网采用最多、应用最广泛的路由协议之一。一般用于同一个路由域内，即指一个自治系统（Autonomous System）.消息类型 Hello报文 数据描述报文 链路状态请求报文 链路状态更新报文 链路状态应答报文 OSPF不同类型的报文都有相同的报文头：Version（版本号）Type（报文类型）Packet length（以字节为单位）Router ID（源路由器的ID）Area ID（区号）ChecksumAuthentication type（认证类型）Authentication(认证)Authentication(认证)HELLO报文格式如下：V

12、ersionVersion1 1Packet lengthPacket lengthRouter IDRouter IDArea IDArea IDChecksumChecksumAuthentication Authentication typetypeAuthenticationAuthenticationAuthenticationAuthenticationNetwork MaskNetwork MaskHello IntervalHello Interval（间隔）（间隔）OptOptionions sRouter PriorityRouter PriorityRouter Dead

13、Router Dead（默认路由器认为被断开）（默认路由器认为被断开）Interval IntervalDesignatedDesignated（指定）（指定）Router RouterBackupBackup（备份）（备份）Designated Router Designated RouterNeighborNeighbor（所有邻居路由器的（所有邻居路由器的IDID号）号）数据描述报文格式如下：Version2Packet lengthRouter IDArea IDChecksumAuthentication typeAuthenticationAuthenticationInterfa

14、ce MTUOptions0000 0I起始M最后MS主/从DD sequence number：报文排序An LSA Header：链路状态数据库纪录链路状态请求报文格式如下：Version3Packet lengthRouter IDArea IDChecksumAuthentication typeAuthenticationAuthenticationLS type：链路状态类型Link State ID：链路状态IDAdvertisement Router：通告路由器，指明发布LSA的源路由器ID链路状态更新报文格式如下：Version4Packet lengthRouter IDA

15、rea IDChecksumAuthentication typeAuthenticationAuthentication LSAs：更新报文中包含LSA数量LSAs：LSA列表LSAs链路状态应答报文格式如下：Version5Packet lengthRouter IDArea IDChecksumAuthentication typeAuthenticationAuthenticationAn LSA Header：通过每个LSA的头部来描述已经应答的LSARIPOSPF受物理跳数的限制 不受物理跳数的限制 不支持 VLSM（变长子网屏蔽码）支持VLSM 收敛较慢 收敛较快平面网络多层次网

16、络支持路由验证 负载分担 RIP 与 OSPF的比较 RIP和OSPF的比较u 自治系统自治系统:通过统一的路由政策或路由协议互相交换路由信 息，形成一个相对独立的网络。u 自治系统也可叫做路由选择域 u 自治系统内部路由选择叫做域内路由选择 自治系统之间路由选择叫做域间路由选择 自治域系统 内部网关协议内部网关协议:Interior Gateway Protocols(IGP),用于在自治系统内部交换路由选择信息的路由选择协议，主要用于小规模的单个网络 典型内部网关协议：距离向量协议：RIP、IGRP、EIGRP等 链路状态协议：OSPF内部网关协议 IGRP稳定性 Cisco专用,距离向量

17、路由协议度量路由更新机制三种路由 三种定时器 IGRP：网络中所有的路由器都必须是：网络中所有的路由器都必须是cisco路由器路由器网络延时、带宽、可靠性和负载都被用作路由选择。通常IGRP用带宽和时延作为度量值。可靠性和负载进行人工配置时才被应用。IGRP默认最大跳数为100跳。抑制、水平分割、毒素反响更新计时器90s、失效计时器270s保持开关计时器100s、刷新计时器630s。内部路由、系统路由和外部路由（图16-9）无效计时器超时，标记为不可到达刷新计时器超时前，做为不可到达 通告出去。刷新计时器超时了，从路由选择表 中删除掉。不可到达或下一跳路由器增大了到达目的地址的度量以至于引起一

18、个出发更新的话，进入一个280s的抑制时间状态。IGRP报文格式：IGRP的配置：RouterA#config tRouterA(config)#router igrp 10 注释：10为AS号RouterA(config-router)#network 172.16.0.0 注释：172.16.0.0为主网络号快速收敛性 无缝连接数据链路层 支持多种网络层协议 减少带宽占用 EIGPR：特点、路由标签、邻居关系（教案）使用PDMs模块可支持多种协议Protocol dependent modules不要求对OSI的第二层协议作特别配置不做周期性更新DUAL算法制更新信息的改变部分使用DUAL

19、算法来实现快速收敛存储所有到达目的地的备份路由，以便快速切换EIGRP的数据包：Hello包：用于发现邻居路由器，并维护邻居关系 更新包：用来通告已经被某个路由器认为达到收敛的路由 确认包：用来确认更新、查询、答复数据包 答复包：用于对查询数据包的答复 查询包：询问是否有到达目的地的可行后继路由 EIGRP的路由计算：建立邻居关系交换路由信息灵活维护路由表组播地址，hello包收方应答EIGRP度量 计算公式：度量值【K1带宽Bw（K2Bw）/（256-负载Load）K3 时延Delay】【K5/（可靠性RelK4）】默认情况下：K11，K2=0，K3=1，K4=0，K5=0 时延Delay是

20、路径上所有链路时延的总和 带宽BW是路径上最窄链路的带宽默认下，度量带宽时延EIGRP的配置：路由器端口及网络地址配置表路由器端口及网络地址配置表路由器网络地址接口接口IP地址Router A192.116.10.0F0/0192.116.10.1192.116.20.0S0/0192.116.20.1Router B192.116.20.0S0/0192.116.20.2192.116.30.0F0/0192.116.30.1192.116.40.0S0/1192.116.40.1Router C192.116.40.0S0/0192.116.40.2192.116.50.0F0/0192.

21、116.50.1配置RouterA：RouterA(config)#router eigrp 50 ；50是自治域系统号RouterA(config-router)#ZRouterA#配置RouterB：RouterB(config)#router eigrp 50RouterB(config-router)#ZRouterB#配置RouterC：RouterC(config)#router eigrp 50RouterC(config-router)#ZRouterC#OSPF的路由器分类：内部路由器 主干路由器 区域边界路由器 自治域系统边界路由器 OSPF的区域分类：标准区域 主干区域

22、存根区域 完全存根区域 不完全存根区域 OSPF:讲述以下路由器和区域的概念 OSPF链路状态广播数据包：类型1：路由器链路信息数据包 类型2：又被称为网络链路信息数据包 类型3和类型4：总结链路信息数据包 类型3是由区域边界路由器产生类型4是由AS边界路由器产生类型5：AS外部链路状态信息数据包 OSPF和EIGRP的比较：OSPFOSPFEIGRPEIGRP优点优点收敛速度较快、带宽占用较小、使用灵活、安全性较好收敛速度较快、带宽占用较小、使用灵活、安全性较好 、不会形成环路不会形成环路缺点缺点配置相对复杂配置相对复杂 ；路由负载均衡能力较弱路由负载均衡能力较弱 没有区域的概念没有区域的概

23、念 ；可能误触发按需拨号网络发起可能误触发按需拨号网络发起连接连接 ；无环路的计算、收敛速度是基无环路的计算、收敛速度是基于分布式的于分布式的DUALDUAL的，故收敛慢的，故收敛慢stuck in active routestuck in active route；CiscoCisco公司的私有协议公司的私有协议 IGPIGP外部网关协议 EGPEGP是一类互联不同自治域系统并在其间寻找路由的协议是一类互联不同自治域系统并在其间寻找路由的协议具有三大功能：具有三大功能：1 1、支持邻居获取机制，即允许一个路由器请求另一个路由器同意、支持邻居获取机制，即允许一个路由器请求另一个路由器同意交换可

24、达信息。交换可达信息。2 2、路由器持续地测试其、路由器持续地测试其EGPEGP邻站是否能够响应。邻站是否能够响应。3 3、EGPEGP邻站周期性地传送选路更新报文来交换网络可达信息。邻站周期性地传送选路更新报文来交换网络可达信息。但但EGPEGP未包含大型的、复杂的网络的全部性能未包含大型的、复杂的网络的全部性能BGPBGP对其进行了改进。对其进行了改进。自治系统自治系统ASAS及分类及分类:1 1、残桩自治系统（、残桩自治系统（Stub ASStub AS）：）：它与其他自治系统只有单个连接，只有本地流量。所有的流量都通过唯一的接口传递给了提供商，然后由提供商负责通告客户的静态路由。2 2

25、、多接口自治系统（、多接口自治系统（Multihomed ASMultihomed AS）：）：多接口自治系统可以在几个服务提供商交换数据，但它不会为这几个提供商之间转送数据。3 3、转送自治系统：、转送自治系统：它与其他自治系统有多个连接，在一些策略准则之下，它可以传送本地流量和通过流量。外部网关协议（EGP）是一类互连不同自治域系统并在其间寻找路由的协议。BGPBGP就是这样一个来往于自治域系统之间就是这样一个来往于自治域系统之间的的EGPEGP。BGP的拓扑结构属于同一个自治域系统的路由器使用iBGP iBGP 不同的自治域系统之间交换路由信息使用eBGPeBGP BGP:BGP:每个每

26、个ASAS用用ASAS号码来识别。两个号码来识别。两个ASAS之间的连接形成一个路径，之间的连接形成一个路径，路径信息汇集成达特定目的地的路由。路径信息汇集成达特定目的地的路由。BGPBGP确保无循环域间选路。确保无循环域间选路。BGPBGP发言人：发言人：通过BGP直接连接的路由器就是BGP发言人。它可在同一AS内，也可在不同AS内。每个AS的BGP发言人相互通信。外部对等体：外部对等体：BGP发言人与其他BGP发言人通信，若那个BGP发言人在不同的AS中，则那个其他BGP发言人称为外部对等体；若在相同的AS内，称为内部对等体。在同一个AS内的所有BGP发言人的策略约束必须一致。BGP的应用

27、环境：何时使用BGP 何时不使用BGP 需要穿越一个AS系统发 送信息到另一个系统 AS有到其他自治系统的 多条连接 必须对进入和离开AS的数据流进行控制 只有到Internet或另一个AS的单一连接 无需考虑路由策略或路由选择 路由器缺乏经常性的BGP更新的内存或处理器 对路由过滤和BGP路径选择过程了解十分有限 在自治系统间带宽较低 BGP路由属性 重量属性 本地优先属性 多出口判别属性 源属性 AS路径属性 下一跳属性 社区属性 BGP消息类型段对应值类型值（类型值（Type ValueType Value）消息类型（消息类型（Message TypeMessage Type）1 1OP

28、ENOPEN消息消息2 2UPDATEUPDATE消息消息3 3NOTIFICATIONNOTIFICATION消息消息4 4KEEPALIVEKEEPALIVE消息消息小结n路由器根据各种各样的路由协议完成了路由选择的过程n自治系统就是由一个授权的独立组织管理的网点，该组织有权自主地决定本网点内部的网络结构和路由，并且能够将本网点内部的网络信息通知给本网点直接相连的核心路由器n根据路由选择协议是运行在一个自治系统的内部还是运行在自治系统之间以连接不同的自治系统，路由选择协议可以分为内部网关协议和外部网关协议n内部网关协议，用于在自治系统内部交换路由选择信息的路由选择协议，主要用于小规模的单个

29、网络。常用的有距离向量协议RIP、IGRP、EIGRP等，链路状态协议OSPFn用的最广泛的IGP协议是路由信息协议RIP，它主要用在广播信道的局域网上，这是基于矢量距离的路由协议小结nSPF技术传播的网络信息是路由器的链接状态，路由器根据这些状态建立起网络拓扑图，独立地决定路由，因此SPF的扩展性很好，解决了RIP存在的主要问题。OSPF是开放的SPF，它继承了SPF的优点，同时又增加了许多新的特性nIGRP是一种Cisco专用的动态距离向量路由协议，IGRP为其度量提供了较宽的值域，允许多路径路由，具有良好的稳定性n两个交换路由信息的路由器如果分属两个自治系统，则被称为外部邻居。外部邻居使用的向其他自治系统通告可达信息的协议被称为外部网关协议EGP。在多个自治域系统中实现互连的协议有BPGv4n核心网关为了准确和高速地路由报文，通常使用GGP协议与网络中的其他网关交换信息，让其他网关通过剪裁网络流量减轻网关的负荷