計(jì)網(wǎng)學(xué)習(xí)筆記(14)- RIP 和 OSPF

自治系統(tǒng) AS (Autonomous System):

在單一的技術(shù)管理下的一組路由器翘瓮,而這些路由器使用一種 AS 內(nèi)部的路由選擇協(xié)議和共同的度量以確定分組在該 AS 內(nèi)的路由,同時(shí)還使用一種 AS 之間的路由選擇協(xié)議用以確定分組在 AS之間的路由。盡管一個(gè) AS 使用了多種內(nèi)部路由選擇協(xié)議和度量瞎嬉,但重要的是一個(gè) AS 對(duì)其他 AS 表現(xiàn)出的是一個(gè)單一的和一致的路由選擇策略畦木。

兩大類路由選擇協(xié)議

1.內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議 IGP (Interior Gateway Protocol)

(1)在一個(gè)自治系統(tǒng)內(nèi)部使用的路由選擇協(xié)議娱颊。
(2)目前這類路由選擇協(xié)議使用得最多赠橙,如RIPOSPF協(xié)議。

2.外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議 EGP (External Gateway Protocol)

(1)若源站和目的站處在不同的自治系統(tǒng)中龙考,當(dāng)數(shù)據(jù)報(bào)傳到一個(gè)自治系統(tǒng)的邊界時(shí)蟆肆,就需要使用一種協(xié)議將路由選擇信息傳遞到另一個(gè)自治系統(tǒng)中矾睦。這樣的協(xié)議就是外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議 EGP。
(2)在外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議中目前使用最多的是 BGP-4炎功。

RIP

路由信息協(xié)議 RIP (Routing Information Protocol)是一種分布式的枚冗、基于距離向量的路由選擇協(xié)議。RIP 協(xié)議要求網(wǎng)絡(luò)中的每一個(gè)路由器都要維護(hù)從它自己到其他每一個(gè)目的網(wǎng)絡(luò)的距離記錄蛇损。

RIP 允許一條路徑最多只能包含 15 個(gè)路由器赁温。“距離”的最大值為 16 時(shí)即相當(dāng)于不可達(dá)淤齐。可見(jiàn) RIP 只適用于小型互聯(lián)網(wǎng)股囊。

RIP 不能在兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)之間同時(shí)使用多條路由。RIP 選擇一個(gè)具有最少路由器的路由(即最短路由)更啄,哪怕還存在另一條高速(低時(shí)延)但路由器較多的路由稚疹。

RIP 協(xié)議的特點(diǎn)

(1) 僅和相鄰路由器交換信息。
(2) 交換的信息是當(dāng)前本路由器所知道的全部信息祭务,即自己的路由表贫堰。
(3) 按固定的時(shí)間間隔交換路由信息,例如待牵,每隔 30 秒。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浒l(fā)生變化時(shí)喇勋,路由器也及時(shí)向相鄰路由器通告拓?fù)渥兓蟮穆酚尚畔ⅰ?/p>

雖然所有的路由器最終都擁有了整個(gè)自治系統(tǒng)的全局路由信息缨该,但由于每一個(gè)路由器的位置不同,它們的路由表當(dāng)然也是不同的川背。

RIP 協(xié)議的優(yōu)缺點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn):
實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單贰拿,開(kāi)銷較小。

缺點(diǎn):
(1)RIP 限制了網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模熄云,它能使用的最大距離為 15(16 表示不可達(dá))膨更。
(2)路由器之間交換的路由信息是路由器中的完整路由表,因而隨著網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的擴(kuò)大缴允,開(kāi)銷也就增加荚守。
(3)“壞消息傳播得慢”,使更新過(guò)程的收斂時(shí)間過(guò)長(zhǎng)练般。


OSPF

OSPF (Open Shortest Path First)開(kāi)放最短路徑優(yōu)先矗漾。

  • “開(kāi)放”表明 OSPF 協(xié)議不是受某一家廠商控制,而是公開(kāi)發(fā)表的薄料。
  • “最短路徑優(yōu)先”是因?yàn)槭褂昧?Dijkstra 提出的最短路徑算法 迪杰斯特拉算法
  • 采用分布式的鏈路狀態(tài)協(xié)議 (link state protocol)敞贡。

注意:OSPF 只是一個(gè)協(xié)議的名字,它并不表示其他的路由選擇協(xié)議不是“最短路徑優(yōu)先”摄职。

三個(gè)要點(diǎn)
  • 向本自治系統(tǒng)中所有路由器發(fā)送信息誊役,這里使用的方法是洪泛法获列。
  • 發(fā)送的信息就是與本路由器相鄰的所有路由器的鏈路狀態(tài),但這只是路由器所知道的部分信息蛔垢。
    “鏈路狀態(tài)”就是說(shuō)明本路由器都和哪些路由器相鄰击孩,以及該鏈路的“度量”(metric)。
  • 只有當(dāng)鏈路狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)啦桌,路由器才用洪泛法向所有路由器發(fā)送此信息溯壶。
鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)

由于各路由器之間頻繁地交換鏈路狀態(tài)信息,因此所有的路由器最終都能建立一個(gè)鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)甫男。這個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)際上就是全網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖且改,它在全網(wǎng)范圍內(nèi)是一致的(這稱為鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)的同步)。OSPF 的鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)能較快地進(jìn)行更新板驳,使各個(gè)路由器能及時(shí)更新其路由表又跛。OSPF 的更新過(guò)程收斂得快是其重要優(yōu)點(diǎn)。

OSPF 的區(qū)域 (area)

為了使 OSPF 能夠用于規(guī)模很大的網(wǎng)絡(luò)若治,OSPF 將一個(gè)自治系統(tǒng)再劃分為若干個(gè)更小的范圍慨蓝,叫作區(qū)域。


在一個(gè)區(qū)域內(nèi)部的路由器只知道本區(qū)域的完整網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涠擞祝恢榔渌麉^(qū)域的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞那闆r礼烈。

主干路由器只具有其所在區(qū)域的拓?fù)鋽?shù)據(jù)庫(kù),而區(qū)域邊界路由器則具有與其相連的所有區(qū)域的拓?fù)鋽?shù)據(jù)庫(kù)婆跑。

OSPF是通過(guò)使用LSA分組來(lái)更新和維護(hù)拓?fù)鋽?shù)據(jù)庫(kù)此熬。

每個(gè)路由器是以自己為根,按照Dijkstra算法(最短路徑優(yōu)先算法)計(jì)算最短連通樹(shù)滑进,井修改路由表犀忱。

主干區(qū)域內(nèi)的路由器叫主干路由器,例如R3扶关、R4阴汇、R5、R6节槐、R7搀庶。
主干區(qū)域與其他區(qū)域相連的路由器叫區(qū)域邊界路由器,例如R3铜异、R4地来、R7。

OSPF的特點(diǎn)

(1)OSPF 不用 UDP 而是直接用 IP 數(shù)據(jù)報(bào)傳送熙掺。
(2)OSPF 對(duì)不同的鏈路可根據(jù) IP 分組的不同服務(wù)類型 TOS 而設(shè)置成不同的代價(jià)未斑。因此,OSPF 對(duì)于不同類型的業(yè)務(wù)可計(jì)算出不同的路由币绩。
(3)如果到同一個(gè)目的網(wǎng)絡(luò)有多條相同代價(jià)的路徑蜡秽,那么可以將通信量分配給這幾條路徑府阀。這叫作多路徑間的負(fù)載平衡。
(4)所有在 OSPF 路由器之間交換的分組都具有鑒別的功能芽突。
(5)支持可變長(zhǎng)度的子網(wǎng)劃分和無(wú)分類編址 CIDR试浙。
(6)每一個(gè)鏈路狀態(tài)都帶上一個(gè) 32 位的序號(hào),序號(hào)越大狀態(tài)就越新寞蚌。

OSPF的優(yōu)點(diǎn)

(1)OSPF 規(guī)定每隔一段時(shí)間田巴,如 30 分鐘,要刷新一次數(shù)據(jù)庫(kù)中的鏈路狀態(tài)挟秤。
(2)由于一個(gè)路由器的鏈路狀態(tài)只涉及到與相鄰路由器的連通狀態(tài)壹哺,因而與整個(gè)互聯(lián)網(wǎng)的規(guī)模并無(wú)直接關(guān)系。因此當(dāng)互聯(lián)網(wǎng)規(guī)模很大時(shí)艘刚,OSPF 協(xié)議要比距離向量協(xié)議 RIP 好得多管宵。
(3)OSPF 沒(méi)有“壞消息傳播得慢”的問(wèn)題,據(jù)統(tǒng)計(jì)攀甚,其響應(yīng)網(wǎng)絡(luò)變化的時(shí)間小于 100 ms箩朴。

路由器結(jié)構(gòu)

路由器輸入端口對(duì)收到分組的處理

輸入端口中的查找和轉(zhuǎn)發(fā)功能在路由器的交換功能中是最重要的。

路由器輸出端口將交換結(jié)構(gòu)傳來(lái)的分組發(fā)送到線路
分組丟棄

(1)若路由器處理分組的速率趕不上分組進(jìn)入隊(duì)列的速率秋度,則隊(duì)列的存儲(chǔ)空間最終必定減少到零炸庞,這就使后面再進(jìn)入隊(duì)列的分組由于沒(méi)有存儲(chǔ)空間而只能被丟棄。
(2)路由器中的輸入或輸出隊(duì)列產(chǎn)生溢出是造成分組丟失的重要原因荚斯。

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