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1、第第9章章路由协议概述路由协议概述要求：要求：1掌掌握握路路由由表表建建立立和和维维护护的的两两种种方方式式：静静态态配配置置和和动动态交换路由信息；态交换路由信息；2掌掌握握Internet的的路路由由体体系系结结构构,特特别别是是自自治治系系统统AS的的概念和作用；概念和作用；3掌握两种路由更新算法掌握两种路由更新算法:矢量距离算法和矢量距离算法和SPF算法。算法。路由协议解决的问题：路由协议解决的问题：如何获得路由表？如何获得路由表？9.1引言引言H1H2R1R5R2R3R4路径：路径：H1-R1-R2-R4-H2问题：问题：（1）路由器的路由表如何获取？路由器的路由表如何获取？（2）为
2、什么选择这条路径？）为什么选择这条路径？（3）假设）假设R2与与R4的连接断掉，如何通知的连接断掉，如何通知R1？（4）在在Internet中中，是是否否每每个个路路由由器器都都必必须须了了解解其其它路由器的情况？它路由器的情况？9.2路由表的建立和维护路由表的建立和维护两种方式：两种方式：静态配置静态配置and动态路由交换动态路由交换1.静态配置：管理员手工配置和更新路由表静态配置：管理员手工配置和更新路由表优优点点：节节省省路路由由器器的的处处理理时时间间、存存储储空空间间以以及及网网络络带宽带宽缺陷：缺陷：对于链路故障及拓扑结构变化的响应速度慢对于链路故障及拓扑结构变化的响应速度慢H1H
3、2R1R5R2R3R4适用环境：适用环境：拓扑相对稳定，路由器个数较少拓扑相对稳定，路由器个数较少2.动动态态路路由由信信息息交交换换：利利用用路路由由协协议议交交换换路路由由信信息息，并并根据拓扑结构的变化动态更新路由表根据拓扑结构的变化动态更新路由表优点：优点：自动适应链路故障及拓扑结构的变化自动适应链路故障及拓扑结构的变化缺陷：缺陷：耗费路由器的处理时间、存储空间以及网络带宽耗费路由器的处理时间、存储空间以及网络带宽适用环境：适用环境：路由器较多的大规模网络路由器较多的大规模网络H1H2R1R5R2R3R49.3选路涉及到的选路涉及到的2个关键问题个关键问题（1）路径存在性）路径存在性（
4、2）路径最优性）路径最优性1.路径存在性路径存在性路由表的两个普遍特点：路由表的两个普遍特点：（1）路由表中不包含到达所有目的地的路由）路由表中不包含到达所有目的地的路由（2）路由表中存在默认路由）路由表中存在默认路由要求：要求：（1）单个路由器为连接关系所做的贡献是局部的）单个路由器为连接关系所做的贡献是局部的（2）所有路由器组成的系统是完备的）所有路由器组成的系统是完备的问题：如何确保各个路由器维护信息的一致性？问题：如何确保各个路由器维护信息的一致性？答答案案：不不同同路路由由器器更更新新路路由由表表的的信信息息是是一一致致的的，使使得它们对网络拓扑结构有着一致性的认识。得它们对网络拓扑
5、结构有着一致性的认识。2.路由度量路由度量问题：问题：如何确定一条路径是最优的？如何确定一条路径是最优的？解答：解答：选择不同的度量指标选择不同的度量指标（1）带宽（静态指标）带宽（静态指标）（2）延迟）延迟（3）负载）负载（4）可靠性）可靠性（5）跳数）跳数（6）其它指标，比如代价）其它指标，比如代价理想情况：理想情况：综合利用以上各指标综合利用以上各指标缺陷：缺陷：可能会造成路由震荡可能会造成路由震荡实实现现：简简单单的的算算法法仅仅考考虑虑一一个个要要素素，复复杂杂的的则则综综合合考虑（如考虑（如DUAL）最常用的：最常用的：基于跳数基于跳数9.4选路算法选路算法（1）非自适应）非自适应
6、（2）自适应）自适应1.非自适应算法非自适应算法（1）不考虑当前的拓扑结构和网络流量）不考虑当前的拓扑结构和网络流量（2）设设置置中中心心路路由由器器，由由管管理理员员预预先先为为每每个个路路由由器器设置路由表设置路由表（3）拓拓扑扑发发生生变变化化时时，由由管管理理员员操操作作中中心心路路由由器器，更新路由表更新路由表（4）适用于规模小，拓扑结构变化少的网络）适用于规模小，拓扑结构变化少的网络2.自适应自适应算法算法（1）矢量）矢量-距离算法距离算法（2）链路状态算法）链路状态算法（1）矢矢量量距距离离路路由由算算法法(Bellman、Bellman-Ford和和Ford-Fulkerson
7、算法算法)思思想想：以以跳跳数数作作为为度度量量值值，通通过过交交换换路路由由表表，计计算算出出所有已知的最短路由，更新路由表。所有已知的最短路由，更新路由表。表项格式：表项格式：跳数：跳数：从源站到目的站间所经过的路由器数目。从源站到目的站间所经过的路由器数目。步骤：步骤：初初始始化化:路路由由器器启启动动时时，对对每每个个直直接接相相连连的的网网络络生生成一个表项，成一个表项，hop数都为数都为0。路路由由交交换换:路路由由器器周周期期性性向向相相邻邻路路由由器器广广播播自自己己的的整个路由表。整个路由表。(交换信息是交换信息是)路路由由表表更更新新:路路由由器器每每收收到到一一个个邻邻站
8、站的的路路由由表表，即即更新自己的路由表。更新自己的路由表。(假设假设K收到收到J的路由表的路由表)(1)K不知道目的站，则不知道目的站，则加入加入(2)有通过有通过J的更短路，则的更短路，则替换替换(3)原下站为原下站为J的距离有变化，则的距离有变化，则修改修改例：例：目的站目的站距离距离下一跳下一跳网络网络10直接直接网络网络20直接直接网络网络48路由器路由器L网络网络175路由器路由器M网络网络246路由器路由器J网络网络302路由器路由器Q网络网络422路由器路由器J目的站目的站距离距离网络网络12网络网络43网络网络176网络网络214网络网络245网络网络3010网络网络423目
9、的站目的站距离距离下一跳下一跳网络网络10直接直接网络网络20直接直接网络网络44J（替换）替换）网络网络175路由器路由器M网络网络246路由器路由器J网络网络302路由器路由器Q网络网络424J（修改）修改）网络网络215J（增加）增加）思思想想：通通过过交交换换链链路路状状态态，让让AS中中的的每每个个路路由由器器都都有一张该有一张该AS的网络拓扑结构图。的网络拓扑结构图。节点：路由器；边：网络。节点：路由器；边：网络。使使用用Dijkstra算算法法求求最最短短路路径径，计计算算该该路路由由器器到到其其它目的站的最短路径，然后更新路由表。它目的站的最短路径，然后更新路由表。优点：优点：
10、每每个个路路由由器器使使用用相相同同的的原原始始数数据据，具具有有良良好好的的收收敛性。敛性。每每个个路路由由器器的的链链路路状状态态报报文文尺尺寸寸取取决决于于只只连连链链路路的数量，具有较好的规模可扩展性的数量，具有较好的规模可扩展性（2）链路状态路由算法链路状态路由算法-最短路径优先最短路径优先SPF步骤：步骤：链链路路状状态态检检测测：周周期期性性发发测测试试报报文文，检检查查直直接接相相邻邻的的路路由由器器状状态态，并并按按“n中中取取k”原原则则进进行行状状态态检检查查。路由信息广播：路由信息广播：路由器周期性广播它的各个链路路由器周期性广播它的各个链路状态。所有参与状态。所有参与
11、SPF的路由器负责转发收到的链路状的路由器负责转发收到的链路状态态。路由表更新：路由表更新：收到链路状态的路由器更新自己的收到链路状态的路由器更新自己的网络拓扑图，并用网络拓扑图，并用Dijkstra算法计算最短路径算法计算最短路径。9.5Internet路由体系的发展路由体系的发展 路路由由体体系系的的内内容容：如如何何对对Internet中中的的路路由由器器进进行行划划分、管理和控制，以便有效地交换路由信息分、管理和控制，以便有效地交换路由信息路由体系的重要性：路由体系的重要性：决定了互联网的运行效率决定了互联网的运行效率Internet路由体系的发展：路由体系的发展：（1）最早的核心路由
12、体系）最早的核心路由体系（2）随后的对等主干路由体系）随后的对等主干路由体系（3）当前的自治系统路由体系）当前的自治系统路由体系 1.核心路由器与核心体系结构核心路由器与核心体系结构 ARPANET主干网主干网本地网络本地网络2R2本地网络本地网络nRnARPANET主干网主干网本地网络本地网络2本地网络本地网络2本地网络本地网络m本地网络本地网络1R1核心路由器核心路由器k1k2kn核心路由器核心路由器G1G2Gk外围路由器外围路由器2.选路模式选路模式核核心心网网关关:构构成成核核心心系系统统，集集中中管管理理,提提供供到到所所有有目目的的地地的的路由。路由。外外围围网网关关:为为外外出出
13、数数据据报报提提供供默默认认路路由由,发发往往某某核核心心网网关关;将将核核心心网网关关传传入入的的数数据据报报投投递到直连的物理网络。递到直连的物理网络。2.Internet的对等主干结构的对等主干结构问题：问题：两主干间多重接入，造成选路困难。两主干间多重接入，造成选路困难。具有非法目的地址的数据报形成选路回路具有非法目的地址的数据报形成选路回路契机：契机：NSFNET的引入的引入R2RnR1ARPANET主干网主干网主机主机2主机主机1NSFNET主干网主干网主机主机4主机主机3选路模式：选路模式：各主干网内部按核心结构方式进行选路各主干网内部按核心结构方式进行选路各核心网关拥有对另一部
14、分的默认路由。各核心网关拥有对另一部分的默认路由。核心核心C1核心核心C2核心核心C1内网点的内网点的非法目的分组非法目的分组x到核心到核心C2的的默认路由默认路由P1到核心到核心C1的的默认路由默认路由P2目前的目前的Internet结构结构Internet主干网主干网NAP1NAP2NAPnNSP1NSP2NSPNISP1ISP1ISP1核心层核心层分布层分布层接入层接入层3.Internet中的自治系统结构中的自治系统结构AS(自治系统自治系统)：出于选路目的，处于一个管理机构出于选路目的，处于一个管理机构控制之下的一组网络和路由器。控制之下的一组网络和路由器。如何限制选路信息的传播如何
15、限制选路信息的传播?参与交换路由信息的路由器群组规模不能太大。参与交换路由信息的路由器群组规模不能太大。指导原则：指导原则：（1）广域网范围）广域网范围12个路由器个路由器 （2）若干局域网范围）若干局域网范围60个路由器。个路由器。多主干下选路问题如何解决？多主干下选路问题如何解决？说明说明:（1）AS自自治治的的主主要要内内容容是是选选路路自自治治,AS可可自自由由地地选选择路由算法；择路由算法；（2）AS必必须须严严格格界界定定，并并被被赋赋予予全全局局唯唯一一的的自自治治系系统号统号(NIC分配分配)；（3）主干网络本身也构成一个）主干网络本身也构成一个AS(教育网教育网AS4538)。主干网主干网(AS)AS2R2ASnRnAS1R1AS1R1主干网主干网(AS)ASnInternet的路由管理模式的路由管理模式:（1）AS内部：内部：IGP，比如比如RIP、OSPF、IS-IS等；等；（2）AS之间：之间：EGP，最常用的是最常用的是BGP;（3）EGP通常是一种可达性协议。通常是一种可达性协议。R1R2R3AS1AS2AS3IGP1IGP2IGP3EGP12EGP13EGP23