什么是路由協(xié)議

前面我們學(xué)到了靜態(tài)路由，而靜態(tài)路由的缺點(diǎn)就是需要人工手動(dòng)配置，在大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)的場(chǎng)景下，配置尤為繁瑣，且鏈路如果出現(xiàn)改動(dòng)，手動(dòng)增刪改查極為不便，于是繁衍出了我們的路由協(xié)議。

路由協(xié)議可以自動(dòng)發(fā)現(xiàn)和計(jì)算路由，并且在鏈路或者拓?fù)浒l(fā)生變化時(shí)，自動(dòng)更新，無(wú)需人工的維護(hù)，極大減少了配置量。

路由協(xié)議概述

Routing Protocol（路由協(xié)議），簡(jiǎn)單的來(lái)說(shuō)就是用來(lái)計(jì)算、維護(hù)路由信息的協(xié)議。通過(guò)采用算法，來(lái)產(chǎn)生路由，有一定的方法來(lái)確定路由的有效性，從而來(lái)維護(hù)路由，一般工作在傳輸層或者應(yīng)用層。

常見(jiàn)的幾個(gè)路由協(xié)議：

RIP（基本沒(méi)有用了）、OSPF、BGP

協(xié)議棧中的位置

不同的路由協(xié)議所使用的底層協(xié)議各有不同，例如:

OSPF是基于IP協(xié)議，協(xié)議號(hào)89

BGP基于TCP，端口號(hào)179

RIP基于UDP，端口號(hào)520

路由協(xié)議的基本原理

所有路由協(xié)議的共同目的都是計(jì)算和維護(hù)路由，兩臺(tái)路由器都實(shí)現(xiàn)了某種路由協(xié)議并且已經(jīng)啟動(dòng)了協(xié)議，那么他們就具備了相互通信的基礎(chǔ)， 通常，各種動(dòng)態(tài)路由協(xié)議的工作過(guò)程包含以下幾個(gè)階段：

鄰居發(fā)現(xiàn)、交換路由信息、計(jì)算路由、維護(hù)路由

鄰居發(fā)現(xiàn)

運(yùn)行了某種路由協(xié)議的路由器會(huì)主動(dòng)把自己介紹給網(wǎng)段內(nèi)的其他路由器，發(fā)送方式可以是廣播也可以是單播。

路由信息交換

發(fā)現(xiàn)鄰居后，每臺(tái)路由器將自己已知的路由相關(guān)信息發(fā)送給相鄰的路由器，相鄰路由器又發(fā)送給下一臺(tái)路由器，最后網(wǎng)絡(luò)中的每臺(tái)路由器都會(huì)受到網(wǎng)絡(luò)中所有的路由信息

計(jì)算路由

每臺(tái)路由器都會(huì)運(yùn)行某種算法，計(jì)算出最終的路由

維護(hù)路由

為了能夠識(shí)別網(wǎng)絡(luò)故障的發(fā)送（例如線(xiàn)纜中斷、設(shè)備故障等），路由協(xié)議會(huì)制定一種生存周期，如果在周期內(nèi)不能收到鄰居發(fā)來(lái)的協(xié)議報(bào)文，那么說(shuō)明這條鏈路或者鄰居出現(xiàn)了故障

路由協(xié)議的分類(lèi)

目前就兩大類(lèi)IGP、EGP

IGP

IGP內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議（Interior Gateway Protocols）

是指在同一個(gè)自治系統(tǒng)內(nèi)交換路由信息的路由協(xié)議，例如RIP、OSPF、IS-IS都屬于IGP，IGP的主要目的是發(fā)現(xiàn)和計(jì)算自治系統(tǒng)內(nèi)的路由信息

EGP

EGP外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議（Exterior Gateway Protocols）

與IGP不同的是，EGP用于連接不同的自治系統(tǒng)，并且在不同的自治系統(tǒng)間交換路由信息，使用路由策略和路由過(guò)濾等手段來(lái)控制路由信息在自治系統(tǒng)間傳播，BGP邊界網(wǎng)關(guān)協(xié)議（Border Gateway Protocols）屬于EGP

自治系統(tǒng)概念

自治系統(tǒng)（AS、Autonomous System）

是指一組共享相似路由策略并且在單一管理的域（范圍）中運(yùn)行的路由器的集合。AS可以是一些運(yùn)行單一IGP協(xié)議路由器的集合，也可以是一些運(yùn)行不同路由協(xié)議，但都屬于同一個(gè)組織幾個(gè)的路由器的集合，每個(gè)自治系統(tǒng)都有一個(gè)唯一的自治系統(tǒng)編號(hào)，它的基本思想就是希望通過(guò)不同的編號(hào)來(lái)區(qū)分不同的自治系統(tǒng)。

這個(gè)編號(hào)是由因特網(wǎng)授權(quán)的管理機(jī)構(gòu)IANA分配的，自治系統(tǒng)的編號(hào)范圍是 1～65535，其中 1～64511 是注冊(cè)的因特網(wǎng)編號(hào)，64512～65535是專(zhuān)用網(wǎng)絡(luò)編號(hào)

按照協(xié)議算法分類(lèi)

目前有這三種協(xié)議：

距離矢量協(xié)議、鏈路狀態(tài)協(xié)議、路徑矢量

距離矢量

（Distance-Vector，D-V）泛指RIP，度量值是跳數(shù)，基于貝爾曼-福特算法，只關(guān)心到目的網(wǎng)段的距離和方向

鏈路狀態(tài)

（Link-State）度量值是開(kāi)銷(xiāo)，基于 Dijkstra 算法，又叫最短路徑優(yōu)先算法，擁有更強(qiáng)的擴(kuò)展性和更快的收斂速度，但系統(tǒng)資源占用較高，他關(guān)心網(wǎng)絡(luò)中鏈路或接口的狀態(tài)（up/down IP地址、子網(wǎng)掩碼）

路徑矢量

路徑矢量（本質(zhì)上其實(shí)也是距離矢量），但他引入了更強(qiáng)的算法，采用增量更新機(jī)制來(lái)發(fā)送路由更新，只有路由表變化時(shí)才發(fā)送路由變更，節(jié)省了鄰居路由之間的帶寬

距離矢量路由協(xié)議特點(diǎn)

PS：泛指RIP

• 周期性、廣播形式發(fā)送路由更新
• 路由更新中攜帶全部的路由表，接受方根據(jù)此路由表更新自己的路由表
• 超過(guò)一定時(shí)間接受不到路由更新(180S)，則認(rèn)定該條路由失效。
• 以到目的地的距離[跳數(shù)，RIP最大跳數(shù)16跳[不可達(dá)]15[可達(dá)]]作為度量值。
• 拓?fù)渥兓灾鹛姆绞缴㈤_(kāi)。
• 路由收斂速度慢。
• 采用距離矢量算法，可能導(dǎo)致路由環(huán)路

鏈路狀態(tài)路由協(xié)議特點(diǎn)

PS：泛指OSPF

• 通過(guò)Hello報(bào)文來(lái)發(fā)現(xiàn)鄰居
• 建立好鄰接關(guān)系后，只發(fā)送鏈路狀態(tài)公告LSA
• 根據(jù)自己鏈路狀態(tài)信息數(shù)據(jù)庫(kù)LSDB來(lái)計(jì)算路由
• 以到目的地的開(kāi)銷(xiāo)cost作為度量
• 鏈路狀態(tài)發(fā)送變化時(shí)，馬上發(fā)送LSA到區(qū)域內(nèi)所有路由器
• 路由收斂速度快
• 采用SPF算法，無(wú)路由自環(huán)

路徑矢量路由協(xié)議特點(diǎn)

PS：泛指BGP

• 僅在鄰居剛建立時(shí)發(fā)送全部路由表
• 鄰居檢錄后發(fā)送增量路由
• 如果鄰居失效(180S)，則認(rèn)為該條路由失效
• 豐富的路由屬性作為度量值
• 拓?fù)渥兓灾鹛姆绞綌U(kuò)散
• 采用機(jī)制防止路由環(huán)路(本質(zhì)和RIP一樣，直接傳路由，會(huì)產(chǎn)生路由環(huán)路)