路由协议：自治系统、域内与域间路由、RIP、OSPF、BGP。
4.5 路由协议
4.5.1 自治系统
- **自治系统(AS)**：在单一技术管理下的许多网络、IP地址以及路由器的集合，使用一种内部路由选择协议和共同的度量。每个AS对其他AS表现出统一的路由选择策略。
AS类型：
- 末梢AS：较小的AS，只与直接连接的AS交换分组，不转发来自其他AS的分组。
- 多归属AS：末梢AS同时连接到两个或多个AS，但不允许分组穿越。
- 穿越AS：主干道AS，为其他AS有偿转发分组。
- 对等AS：经协商的AS之间，彼此交换分组不收费。
4.5.2 域内路由与域间路由
| 协议类型 | 作用范围 | 协议示例 |
|---|---|---|
| 内部网关协议(IGP) | 自治系统内部 | RIP、OSPF |
| 外部网关协议(EGP) | 自治系统之间 | BGP |
4.5.3 RIP路由协议
RIP是一种分布式的基于距离向量的路由选择协议，最大优点是简单。
基本规定
- 距离（跳数）：到直接相连网络距离为1，每经过一个路由器加1。
- 好路由：优先选择跳数少的路径。
- 最大跳数：15跳，16表示网络不可达（RIP仅适用于小型网络）。
- 更新频率：默认每30秒广播一次路由更新信息。
- 版本：RIP不支持子网掩码，RIP2支持CIDR和变长子网掩码。
RIP特点
- 仅和相邻路由器交换信息。
- 交换全部路由表（自己知道的所有信息）。
- 按固定时间间隔交换（30秒）。
距离向量算法
收到相邻路由器X发来的RIP报文后：
- 修改报文：下一跳地址改为X，距离加1。
- 更新路由表：
- 若目的网络不在表中 → 添加。
- 若已在表中且下一跳是X → 替换。
- 若已在表中且下一跳不是X → 仅当新距离更小时更新。
- 超时处理：3分钟未收到邻居更新，将其距离设为16（不可达）。
问题：坏消息传播得慢
- 网络故障时，RIP需要较长时间才能将信息传遍所有路由器（收敛慢）。
RIP报文
- 应用层协议，使用UDP（端口520）传送。
- 一个RIP报文最多包含25个路由。
4.5.4 OSPF路由协议
OSPF（开放最短路径优先）是一种基于链路状态的路由选择协议。
- 开放：公开发表；最短路径优先：使用Dijkstra算法。
- 网络层协议，直接使用IP数据报传送（协议字段=89）。
OSPF与RIP的区别
| 特征 | RIP | OSPF |
|---|---|---|
| 信息发送范围 | 仅相邻路由器 | 本自治系统所有路由器（洪泛法） |
| 发送内容 | 路由表（距离、下一跳） | 链路状态（相邻路由器、链路度量） |
| 发送时机 | 周期性（30秒） | 链路状态变化时或周期性（30分钟） |
| 路由计算 | 距离向量 | Dijkstra算法 |
| 收敛速度 | 慢 | 快 |
OSPF特点
- 支持多种度量（费用、距离、时延、带宽等），可为不同业务计算不同路由。
- 支持多路径间的负载平衡。
- 具有鉴别功能，保证安全性。
- 支持可变长子网划分和CIDR。
- 每个链路状态带有32位序号，序号越大状态越新。
区域划分
为使OSPF适应大规模网络，将一个自治系统划分为若干区域：
- 主干区域（标识符0.0.0.0）：连通其他下层区域。
- 区域边界路由器：概括区域信息。
- 自治系统边界路由器：与其他AS交换路由信息。
OSPF分组类型
| 类型 | 作用 |
|---|---|
| 问候(Hello) | 发现和维持邻站可达性（每10秒交换） |
| 数据库描述 | 交换链路状态数据库摘要信息 |
| 链路状态请求 | 请求缺失的链路状态项目 |
| 链路状态更新 | 用洪泛法更新链路状态（核心分组） |
| 链路状态确认 | 确认更新分组 |
- 40秒未收到Hello分组，认为邻居不可达，更新LSDB并重新计算路由。
4.5.5 BGP路由协议
BGP（边界网关协议）是不同自治系统之间交换路由信息的外部网关协议。
BGP只寻求较好路由（避免环路），而非最佳路由，原因：
- 因特网规模太大。
- 各AS度量标准不同。
- 需考虑政治、经济、安全等策略。
路径向量路由选择协议，应用层协议，基于TCP（端口179）。
BGP工作原理
- 每个AS选择至少一个BGP发言人。
- 发言人之间建立TCP连接，交换BGP报文建立BGP会话。
- 交换网络可达性信息（到达某网络所要经过的一系列AS）。
- 最终形成树形结构的AS连通图。
BGP连接类型
- eBGP：不同AS之间的BGP连接。
- iBGP：同一AS内部的BGP连接（AS内部iBGP必须全连通）。
路由通告规则：
- eBGP收到 → 可通过iBGP告知同一AS内对等端。
- iBGP收到 → 可通过eBGP告知不同AS对等端。
- iBGP收到 → 不能转告同一AS内不同iBGP对等端。
BGP路由格式
1 | BGP路由 = “前缀，BGP属性” = “前缀，AS-PATH，NEXT-HOP” |
- AS-PATH：经过的AS号序列，用于避免环路。
- NEXT-HOP：通告路由的起点。
BGP路由选择规则
- 本地偏好值最高的路由。
- AS跳数最少的路由。
- 热土豆路由（尽快离开本AS）。
BGP报文类型
| 报文 | 作用 |
|---|---|
| 打开(Open) | 建立BGP连接 |
| 更新(Update) | 发送路由信息或撤销路由 |
| 保活(Keepalive) | 确认连接，周期维护（30秒） |
| 通知(Notification) | 报告差错 |
三种路由协议对比
| 特征 | RIP | OSPF | BGP |
|---|---|---|---|
| 类型 | 内部 | 内部 | 外部 |
| 路由算法 | 距离-向量 | 链路状态 | 路径-向量 |
| 传输协议 | UDP (520) | IP (协议89) | TCP (179) |
| 路径选择 | 跳数最少 | 代价最低 | 较好非最佳 |
| 交换结点 | 相邻路由器 | 所有路由器 | 相邻BGP发言人 |
| 交换内容（首次） | 全部路由表 | 链路状态信息 | 整个BGP路由表 |
| 交换内容（后续） | 全部路由表 | 有变化的部分 | 有变化的部分 |
例题（2017年37题）
直接封装RIP、OSPF、BGP报文的协议分别是（D. UDP、IP、TCP）
习题
RIP协议的最大跳数限制是（B. 15）
RIP协议使用的传输层协议及端口是（B. UDP, 520）
RIP协议的路由表中，一条路由条目包含（A. 目的网络、下一跳地址、跳数）
在OSPF网络中，路由器之间交换链路状态信息的分组是（D. 链路状态更新分组）
OSPF协议中，路由器根据（A. Dijkstra算法）来计算最短路径
关于OSPF区域的描述，正确的是（D. 以上都对）
BGP协议主要用于（B. 自治系统（AS）之间的路由选择）
BGP路由器通过（C. BGP报文）来交换路由信息
在BGP协议中，用于建立和维护BGP连接的报文是（C. Keepalive报文）
笔记结束