L4.3.3-第四章-路由原理及路由协议.ppt

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1、第第4 4章章 路由原理及路由协议路由原理及路由协议4.1 4.1 路由器（路由器（RouterRouter）简介）简介4.2 4.2 路由的基本原理路由的基本原理4.3 4.3 静态路由与动态路由静态路由与动态路由4.4 4.4 路由协议路由协议4.1.14.1.1路由器的基本概念路由器的基本概念由于当前社会信息化的不断推进，人们对数据通信的需求日益由于当前社会信息化的不断推进，人们对数据通信的需求日益增加。自增加。自TCP/IPTCP/IP体系结构于七十年代中期推出以来，现已发展成为体系结构于七十年代中期推出以来，现已发展成为网络层通信协议的事实标准，基于网络层通信协议的事实标准，基于TC

2、P/IPTCP/IP的互联网络也成为了最大、的互联网络也成为了最大、最重要的网络。路由器作为最重要的网络。路由器作为TCP/IPTCP/IP网络的核心设备已经得到空前广网络的核心设备已经得到空前广泛的应用，其技术已成为当前信息产业的关键技术，其设备本身在泛的应用，其技术已成为当前信息产业的关键技术，其设备本身在数据通信中起到越来越重要的作用。同时由于路由器设备功能强大，数据通信中起到越来越重要的作用。同时由于路由器设备功能强大，且技术复杂，各厂家对路由器的实现有太多的选择性。且技术复杂，各厂家对路由器的实现有太多的选择性。要了解路由器，首先要知道什么是路由选择，路由选择指网络要了解路由器，首先

3、要知道什么是路由选择，路由选择指网络中的节点根据通信网络的情况（可用的数据链路、中的节点根据通信网络的情况（可用的数据链路、4.1 4.1 路由器（路由器（RouterRouter）简介）简介下一页 返回各条链路中的信息流量等），按照一定的策略（传输时间、传各条链路中的信息流量等），按照一定的策略（传输时间、传输路径最短），选择一条可用的传输路径，把信息发往目的地。路输路径最短），选择一条可用的传输路径，把信息发往目的地。路由器就是具有路由选择功能的设备。它工作于网络层，从事不同网由器就是具有路由选择功能的设备。它工作于网络层，从事不同网络之间的数据包（络之间的数据包（PacketPacket

4、）的存储和分组转发，是用于连接多个逻）的存储和分组转发，是用于连接多个逻辑上分开的网络（所谓逻辑网络是代表一个单独的网络或者一个子辑上分开的网络（所谓逻辑网络是代表一个单独的网络或者一个子网）的网络设备。网）的网络设备。4.1.2 4.1.2 路由器的功能与分类路由器的功能与分类路由器作为互联网上的重要设备，有着许多功能，大致上有以路由器作为互联网上的重要设备，有着许多功能，大致上有以下几种：下几种：（1 1）接口功能：用作将路由器连接到网络。）接口功能：用作将路由器连接到网络。4.1 4.1 路由器（路由器（RouterRouter）简介）简介下一页 返回上一页可以分为局域网接口及广域网接口

5、两种。局域网接口主要包括可以分为局域网接口及广域网接口两种。局域网接口主要包括以太网、以太网、FDDIFDDI等网络接口。广域网主要包括等网络接口。广域网主要包括E1/T1E1/T1、E3/T3E3/T3、DS3DS3、通、通用串行口等网络接口。用串行口等网络接口。（2 2）通信协议功能：该功能负责处理通信协议，可以包括）通信协议功能：该功能负责处理通信协议，可以包括TCP/IP TCP/IP、PPPPPP、X.25X.25、帧中继等协议。、帧中继等协议。（3 3）数据包转发功能：该功能主要负责按照路由表内容在不同）数据包转发功能：该功能主要负责按照路由表内容在不同路由器各端口（包括逻辑端口）

6、间转发数据包并且改写链路层数据路由器各端口（包括逻辑端口）间转发数据包并且改写链路层数据包头信息。包头信息。（4 4）路由信息维护功能：该功能负责运行路由协议并维护路由）路由信息维护功能：该功能负责运行路由协议并维护路由表。路由协议可包括表。路由协议可包括RIPRIP、OSPFOSPF、BGPBGP等协议。等协议。4.1 4.1 路由器（路由器（RouterRouter）简介）简介下一页 返回上一页（5 5）管理控制功能：路由器管理控制功能包括五个功能：）管理控制功能：路由器管理控制功能包括五个功能：SNMPSNMP（简单网络管理协议）代理功能、（简单网络管理协议）代理功能、TelnetTel

7、net服务器功能、本地管服务器功能、本地管理、远端监控和理、远端监控和RMONRMON（远程监视）功能。通过五种不同的途径对路（远程监视）功能。通过五种不同的途径对路由器进行控制管理，并且允许纪录日志。由器进行控制管理，并且允许纪录日志。（6 6）安全功能：该功能用于完成数据包过滤、地址转换、访问）安全功能：该功能用于完成数据包过滤、地址转换、访问控制、数据加密、防火墙以及地址分配等。控制、数据加密、防火墙以及地址分配等。当前路由器分类方法有许多种，各种分类方法存在着一些联系，当前路由器分类方法有许多种，各种分类方法存在着一些联系，但是并不完全一致。具体地说：但是并不完全一致。具体地说：（1

8、1）从结构上分，路由器可分为模块化结构与非模块化结构，）从结构上分，路由器可分为模块化结构与非模块化结构，4.1 4.1 路由器（路由器（RouterRouter）简介）简介下一页 返回上一页通常中高端路由器为模块化结构可以根据需要添加各种功能模通常中高端路由器为模块化结构可以根据需要添加各种功能模块，低端路由器为非模块化结构。块，低端路由器为非模块化结构。（2 2）从网络位置划分，路由器可分为核心路由器与接入路由器。）从网络位置划分，路由器可分为核心路由器与接入路由器。核心路由器位于网络中心，通常使用高端路由器，要求快速的包交核心路由器位于网络中心，通常使用高端路由器，要求快速的包交换能力与

9、高速的网络接口，通常是模块化结构；接入路由器位于网换能力与高速的网络接口，通常是模块化结构；接入路由器位于网络边缘，通常使用中低端路由器，要求相对低速的端口以及较强的络边缘，通常使用中低端路由器，要求相对低速的端口以及较强的接入控制能力，通常是非模块化结构。接入控制能力，通常是非模块化结构。（3 3）从功能上划分，路由器可分为）从功能上划分，路由器可分为 “骨干级路由器骨干级路由器”，“企企业级路由器业级路由器”和和“接入级路由器接入级路由器”。“骨干级路由器骨干级路由器”是实现企业是实现企业级网络互连的关键设备，它数据吞吐量较大，非常重要。级网络互连的关键设备，它数据吞吐量较大，非常重要。4

10、.1 4.1 路由器（路由器（RouterRouter）简介）简介下一页 返回上一页“企业级路由器企业级路由器”连接许多终端系统，连接对象较多，但系统连接许多终端系统，连接对象较多，但系统相对简单，且数据流量较小，对这类路由器的要求是以尽量便宜的相对简单，且数据流量较小，对这类路由器的要求是以尽量便宜的方法实现尽可能多的端点互连，同时还要求能够支持不同的服务质方法实现尽可能多的端点互连，同时还要求能够支持不同的服务质量。量。“接入级路由器接入级路由器”主要应用于连接家庭或主要应用于连接家庭或ISPISP内的小型企业客内的小型企业客户群体。户群体。4.1.3 4.1.3 路由器的接口路由器的接口

11、路由器具有非常强大的网络连接和路由功能，它可以与各种各路由器具有非常强大的网络连接和路由功能，它可以与各种各样的不同网络进行物理连接，这就决定了路由器的接口技术非常复样的不同网络进行物理连接，这就决定了路由器的接口技术非常复杂，越是高档的路由器其接口种类也就越多，因为它所能连接的网杂，越是高档的路由器其接口种类也就越多，因为它所能连接的网络类型越多。下面分别介绍：络类型越多。下面分别介绍：4.1 4.1 路由器（路由器（RouterRouter）简介）简介下一页 返回上一页（1 1）AUIAUI端口端口AUIAUI端口它就是用来与粗同轴电缆连接的接口，它是一种端口它就是用来与粗同轴电缆连接的接

12、口，它是一种“D D”型型1515针接口，这在令牌环网或总线型网络中是一种比较常见的端口针接口，这在令牌环网或总线型网络中是一种比较常见的端口之一，现在已很少使用。之一，现在已很少使用。（2 2）RJ-45RJ-45端口端口RJ-45RJ-45端口是我们最常见的端口了，它是我们常见的双绞线以太端口是我们最常见的端口了，它是我们常见的双绞线以太网端口。网端口。（3 3）SCSC端口端口SCSC端口也就是我们常说的光纤端口，它是用于与光纤的连接。端口也就是我们常说的光纤端口，它是用于与光纤的连接。光纤端口通常是不直接用光纤连接至工作站，光纤端口通常是不直接用光纤连接至工作站，4.1 4.1 路由器

13、（路由器（RouterRouter）简介）简介下一页 返回上一页而是通过光纤连接到快速以太网或千兆以太网等具有光纤端口而是通过光纤连接到快速以太网或千兆以太网等具有光纤端口的交换机。的交换机。（4 4）高速同步串口）高速同步串口在路由器的广域网连接中，应用最多的端口还要算在路由器的广域网连接中，应用最多的端口还要算“高速同步高速同步串口串口”（SERIALSERIAL），这种端口主要是用于连接目前应用非常广泛的），这种端口主要是用于连接目前应用非常广泛的DDNDDN、帧中继（、帧中继（Frame RelayFrame Relay）、）、X.25X.25、PSTNPSTN（模拟电话线路）等网（模

14、拟电话线路）等网络连接模式。络连接模式。（5 5）异步串口）异步串口异步串口（异步串口（ASYNCASYNC）主要用于实现远程计算机通过公用电话网拨）主要用于实现远程计算机通过公用电话网拨入网络。入网络。4.1 4.1 路由器（路由器（RouterRouter）简介）简介下一页 返回上一页（6 6）ISDN BRIISDN BRI端口端口因因ISDNISDN这种互联网接入方式连接速度上有它独特的一面，所以这种互联网接入方式连接速度上有它独特的一面，所以在当时在当时ISDNISDN刚兴起时在互联网的连接方式上还得到了充分的应用。刚兴起时在互联网的连接方式上还得到了充分的应用。（7 7）CONSO

15、LECONSOLE接口接口一般的一般的VPNVPN设备都带有一个控制端口设备都带有一个控制端口“ConsoleConsole”，用来与计算，用来与计算机或终端设备进行连接，通过特定的软件来进行路由器的配置。机或终端设备进行连接，通过特定的软件来进行路由器的配置。（8 8）AUXAUX端口为异步端口，主要用于远程配置，也可用于拔号端口为异步端口，主要用于远程配置，也可用于拔号连接，还可通过收发器与连接，还可通过收发器与MODEMMODEM进行连接。进行连接。4.1 4.1 路由器（路由器（RouterRouter）简介）简介返回上一页在现实生活中在现实生活中,我们都寄过信。邮局负责接收所有本地信

16、件，然我们都寄过信。邮局负责接收所有本地信件，然后根据它们的目的地将它们送往不同的目的城市。再由目的城市的后根据它们的目的地将它们送往不同的目的城市。再由目的城市的邮局将它送到收信人的邮箱。邮局将它送到收信人的邮箱。而在我们的互联网络中，路由器的功能就类似邮局。它负责接而在我们的互联网络中，路由器的功能就类似邮局。它负责接收本地网络的所有收本地网络的所有IPIP数据报，然后在根据它们的目的数据报，然后在根据它们的目的IPIP地址，将它地址，将它们转发到目的网络。当到达目的网络后，再由目的网络传输给目的们转发到目的网络。当到达目的网络后，再由目的网络传输给目的主机。主机。4.2.14.2.1路由

17、表路由表上节内容我们讲过什么是路由选择，而路由器利用路由选择进上节内容我们讲过什么是路由选择，而路由器利用路由选择进行行IPIP数据报转发时，一般采用表驱动的路由选择算法。数据报转发时，一般采用表驱动的路由选择算法。4.2 4.2 路由的基本原理路由的基本原理下一页 返回在前面的课程中在前面的课程中,我们学到交换机是根据地址映射表来决定将帧我们学到交换机是根据地址映射表来决定将帧转发到哪个端口。转发到哪个端口。与交换机类似，路由器当中也有一张非常重要的表与交换机类似，路由器当中也有一张非常重要的表路由表。路由表。路由表用来存放目的地址以及如何到达目的地址的信息。这里我们路由表用来存放目的地址以

18、及如何到达目的地址的信息。这里我们要特别注意一个问题，互联网包含成千上万台计算机，如果每张路要特别注意一个问题，互联网包含成千上万台计算机，如果每张路由表都存放到达所有目的主机的信息，不但需要巨大的内存资源，由表都存放到达所有目的主机的信息，不但需要巨大的内存资源，而且需要很长的路由表查询时间，这显然是不可能的。所以路由表而且需要很长的路由表查询时间，这显然是不可能的。所以路由表中存放的不是目的主机的中存放的不是目的主机的IPIP地址，而是目的网络的网络地址。当地址，而是目的网络的网络地址。当IPIP数据报到达目的网络后，再由目的网络传输给目的主机。数据报到达目的网络后，再由目的网络传输给目的

19、主机。4.2 4.2 路由的基本原理路由的基本原理下一页 返回上一页4.2.1.14.2.1.1路由选择算法路由选择算法一个通用的一个通用的IPIP路由表通常包含许多（路由表通常包含许多（M M，N N，R R）三元组，）三元组，M M表示表示子网掩码，子网掩码，N N表示目的网络地址（注意是网络地址，不是网络上普通表示目的网络地址（注意是网络地址，不是网络上普通主机的主机的IPIP地址），地址），R R表示到网络表示到网络N N路径上的路径上的“下一个下一个”路由器的路由器的IPIP地地址。址。图图4.134.13显示了用显示了用3 3台路由器互联台路由器互联4 4个子网的简单实例，表个子网

20、的简单实例，表4.14.1给出给出了其中一个路由器了其中一个路由器R2R2的路由表，表的路由表，表4.24.2给出了其中一个路由器给出了其中一个路由器R3R3的路的路由表。由表。看看表表4.44.4，如果路由器，如果路由器R2R2收到一个目的地址为收到一个目的地址为20.1.0.2820.1.0.28的的IPIP数数据报，它在进行路由选择时，据报，它在进行路由选择时，4.2 4.2 路由的基本原理路由的基本原理下一页 返回上一页首先将首先将IPIP地址与自己路由表的第一个表项的子网掩码进行地址与自己路由表的第一个表项的子网掩码进行“与与”操作，由于得到的结果操作，由于得到的结果20.1.0.0

21、20.1.0.0与本表项的网络地址与本表项的网络地址20.2.0.020.2.0.0不不同，说明路由选择不成功，需要与下一表项在进行运算操作，直到同，说明路由选择不成功，需要与下一表项在进行运算操作，直到进行到第三个表项，得到相同的网络地址进行到第三个表项，得到相同的网络地址20.1.0.020.1.0.0，说明路由选择，说明路由选择成功。于是，成功。于是，R2R2将将IPIP数据报转发给指定的下一路由器数据报转发给指定的下一路由器20.2.0.820.2.0.8。如果路由器如果路由器R3R3收到某一数据报，其转发原理与收到某一数据报，其转发原理与R2R2类似，也需要类似，也需要查看自己的路由

22、表决定数据报去向。查看自己的路由表决定数据报去向。4.2 4.2 路由的基本原理路由的基本原理下一页 返回上一页4.2.24.2.2路由表中的二种特殊路由路由表中的二种特殊路由为了缩小路由表的长度，减少查询路由表的时间，我们用网络为了缩小路由表的长度，减少查询路由表的时间，我们用网络地址作为路由表中下一路由器的地址，但也有二种特殊情况。地址作为路由表中下一路由器的地址，但也有二种特殊情况。1.1.默认路由默认路由默认路由指在路由选择中，在没明确指出某一数据报的转发路默认路由指在路由选择中，在没明确指出某一数据报的转发路径时，为进行数据转发的路由设备设置一个默认路径。也就是说，径时，为进行数据转

23、发的路由设备设置一个默认路径。也就是说，如果有数据报需要其转发，则直接转发到默认路径的下一站地址。如果有数据报需要其转发，则直接转发到默认路径的下一站地址。这样做的好处是可以更好的隐藏互联网细节，进一步缩小路由表的这样做的好处是可以更好的隐藏互联网细节，进一步缩小路由表的长度。在路由选择算法中，默认路由的子网掩码是长度。在路由选择算法中，默认路由的子网掩码是0.0.0.00.0.0.0，4.2 4.2 路由的基本原理路由的基本原理下一页 返回上一页目的网络是目的网络是0.0.0.00.0.0.0，下一路由器地址就是要进行数据转发的第，下一路由器地址就是要进行数据转发的第一个路由器的一个路由器的

24、IPIP地址。地址。2.2.特定主机路由特定主机路由特定主机路由在路由表中为某一个主机建立一个单独的路由表特定主机路由在路由表中为某一个主机建立一个单独的路由表项，目的地址不是网络地址，而是那个特定主机实际的项，目的地址不是网络地址，而是那个特定主机实际的IPIP地址，子地址，子网掩码是特定的网掩码是特定的255.255.255.255255.255.255.255，下一路由器地址和普通路由表项，下一路由器地址和普通路由表项相同。互联网上的某一些主机比较特殊，比如说服务器，通过设立相同。互联网上的某一些主机比较特殊，比如说服务器，通过设立特定主机路由表项，可以更加方便管理员对它的管理，安全性和

25、控特定主机路由表项，可以更加方便管理员对它的管理，安全性和控制性更好。制性更好。4.2 4.2 路由的基本原理路由的基本原理返回上一页上节内容讲到路由的原理，路由表决定了路由选择的具体方向，上节内容讲到路由的原理，路由表决定了路由选择的具体方向，如果路由表出现问题，如果路由表出现问题，IPIP数据报是无法到达目的地的。路由表的建数据报是无法到达目的地的。路由表的建立和刷新，是本节内容的重点。路由可以分为两类：静态路由和动立和刷新，是本节内容的重点。路由可以分为两类：静态路由和动态路由，静态路由一般是由管理员手工设置的路由，而动态路由则态路由，静态路由一般是由管理员手工设置的路由，而动态路由则是

26、路由器中的动态路由协议根据网络拓扑情况和特定的要求自动生是路由器中的动态路由协议根据网络拓扑情况和特定的要求自动生成的路由条目。静态路由的好处是网络寻址快捷，动态路由的好处成的路由条目。静态路由的好处是网络寻址快捷，动态路由的好处是对网络变化的适应性强。是对网络变化的适应性强。4.3.14.3.1静态路由静态路由静态路由是由网络管理员在路由器上手工添加路由信息来实现静态路由是由网络管理员在路由器上手工添加路由信息来实现的路由。当网络的结构或链路的状态发生改变时，的路由。当网络的结构或链路的状态发生改变时，4.3 4.3 静态路由与动态路由静态路由与动态路由下一页 返回网络管理员必须手工对路由表

27、中相关的静态路由信息进行修改。网络管理员必须手工对路由表中相关的静态路由信息进行修改。静态路由信息在默认状态下是私有的，不会发送给其他的路由静态路由信息在默认状态下是私有的，不会发送给其他的路由器。当然，通过对路由器手工设置也可以使之成为共享的。一般的器。当然，通过对路由器手工设置也可以使之成为共享的。一般的静态路由设置经过保存后重起路由器都不会消失，但相应端口关闭静态路由设置经过保存后重起路由器都不会消失，但相应端口关闭或失效时就会有相应的静态路由消失。静态路由的优先级很高，当或失效时就会有相应的静态路由消失。静态路由的优先级很高，当静态路由和动态路由冲突时，要遵循静态路由来执行路由选择。静

28、态路由和动态路由冲突时，要遵循静态路由来执行路由选择。既然是手工设置的路由信息，那么，管理员就更容易了解整个既然是手工设置的路由信息，那么，管理员就更容易了解整个网络的拓扑结构，更容易配置路由信息，网络安全的保密性也就越网络的拓扑结构，更容易配置路由信息，网络安全的保密性也就越高，当然这是在网络不太复杂的情况下。高，当然这是在网络不太复杂的情况下。4.3 4.3 静态路由与动态路由静态路由与动态路由下一页 返回上一页如果网络结构较复杂，就没办法手工配置路由信息了，这是静如果网络结构较复杂，就没办法手工配置路由信息了，这是静态路由的一个缺点：一方面，网络管理员难以全面地了解整个网络态路由的一个缺

29、点：一方面，网络管理员难以全面地了解整个网络的拓扑结构；另一方面，当网络的拓扑结构和链路状态发生变化时，的拓扑结构；另一方面，当网络的拓扑结构和链路状态发生变化时，路由器中的静态路由信息需要大范围地调整，这一工作的难度和复路由器中的静态路由信息需要大范围地调整，这一工作的难度和复杂程度非常高；另一个缺点就是如果静态路由手工配置错误，数据杂程度非常高；另一个缺点就是如果静态路由手工配置错误，数据将无法转发到目的地。将无法转发到目的地。4.3.24.3.2动态路由动态路由动态路由是指路由器能够通过一定的路由协议和算法，自动地动态路由是指路由器能够通过一定的路由协议和算法，自动地建立自己的路由表，并

30、且能够根据拓扑结构和实际通信量的变化适建立自己的路由表，并且能够根据拓扑结构和实际通信量的变化适时地进行调整。时地进行调整。4.3 4.3 静态路由与动态路由静态路由与动态路由下一页 返回上一页动态路由有更好的自主性和灵活性，适合于拓扑结构复杂、网动态路由有更好的自主性和灵活性，适合于拓扑结构复杂、网络规模庞大的互联网络环境。一旦网络当中的某一路径出现了问题，络规模庞大的互联网络环境。一旦网络当中的某一路径出现了问题，是数据不能在此路径上转发，动态路由可以根据实际情况更改路径。是数据不能在此路径上转发，动态路由可以根据实际情况更改路径。动态路由的缺点就是因为网络结构比较复杂，路由信息比较多，动

31、态路由的缺点就是因为网络结构比较复杂，路由信息比较多，这样会占用路由设备这样会占用路由设备CPUCPU、内存很多的时间，资源。、内存很多的时间，资源。4.3 4.3 静态路由与动态路由静态路由与动态路由返回上一页对于动态路由来说，路由协议的选择，可以直接影响网络性能，对于动态路由来说，路由协议的选择，可以直接影响网络性能，不同类型的网络要选择不同的路由协议，路由协议分为内部网关协不同类型的网络要选择不同的路由协议，路由协议分为内部网关协议和外部网关协议。应用最广泛的内部网关路由协议包括路由信息议和外部网关协议。应用最广泛的内部网关路由协议包括路由信息协议（协议（RIPRIP）和开放式最短路径优

32、先协议（）和开放式最短路径优先协议（OSPFOSPF），外部网关协议是），外部网关协议是边缘网关协议边缘网关协议BGPBGP，本书只讨论内部网关协议。，本书只讨论内部网关协议。4.4.14.4.1路由信息协议（路由信息协议（RIPRIP）路由信息协议（路由信息协议（RIPRIP，routing information protocolrouting information protocol）是早期）是早期互联网最为流行的路由选择协议，使用向量互联网最为流行的路由选择协议，使用向量-距离（距离（vector-vector-distancedistance）路由选择算法，即路由器根据距离选择路由，

33、所以也称）路由选择算法，即路由器根据距离选择路由，所以也称为距离向量协议。为距离向量协议。4.4 4.4 路由协议路由协议下一页 返回路由器收集所有可到达目的地的不同路径，并且保存有关到达路由器收集所有可到达目的地的不同路径，并且保存有关到达每个目的地的最少站点数的路径信息，除到达目的地的最佳路径外，每个目的地的最少站点数的路径信息，除到达目的地的最佳路径外，任何其它信息均予以丢弃。同时路由器也把所收集的路由信息用任何其它信息均予以丢弃。同时路由器也把所收集的路由信息用RIPRIP协议通知相邻的其它路由器。这样，正确的路由信息逐渐扩散到了协议通知相邻的其它路由器。这样，正确的路由信息逐渐扩散到

34、了全网。全网。RIPRIP路由器每隔路由器每隔3 03 0秒触发一次路由表刷新。刷新计时器用于记秒触发一次路由表刷新。刷新计时器用于记录时间量。一旦时间到，录时间量。一旦时间到，RIPRIP节点就会产生一系列包含自身全部路节点就会产生一系列包含自身全部路由表的报文。这些报文广播到每一个相邻节点。因此，每一个由表的报文。这些报文广播到每一个相邻节点。因此，每一个RIPRIP路路由器大约每隔由器大约每隔3 03 0秒钟应收到从每个相邻秒钟应收到从每个相邻RIPRIP节点发来的更新。节点发来的更新。4.4 4.4 路由协议路由协议下一页 返回上一页RIP RIP 路由器要求在每个广播周期内，都能收到

35、邻近路由器的路路由器要求在每个广播周期内，都能收到邻近路由器的路由信息，如果不能收到，路由器将会放弃这条路由：如果在由信息，如果不能收到，路由器将会放弃这条路由：如果在90 90 秒内秒内没有收到，路由器将用其它邻近的具有相同跳跃次数（没有收到，路由器将用其它邻近的具有相同跳跃次数（hophop）的路由）的路由取代这条路由；如果在取代这条路由；如果在180 180 秒内没有收到，该邻近的路由器被认为秒内没有收到，该邻近的路由器被认为不可达。不可达。RIPRIP使用非常广泛，它简单、可靠，便于配置。但是使用非常广泛，它简单、可靠，便于配置。但是RIPRIP只适用只适用于小型的同构网络，因为它允许

36、的最大站点数为于小型的同构网络，因为它允许的最大站点数为1515，任何超过，任何超过1515个个站点的目的地均被标记为不可达。而且站点的目的地均被标记为不可达。而且RIPRIP每隔每隔30s30s一次的路由信息一次的路由信息广播也是造成网络的广播风暴的重要原因之一。广播也是造成网络的广播风暴的重要原因之一。4.4 4.4 路由协议路由协议下一页 返回上一页4.4.24.4.2开放式最短路径优先协议（开放式最短路径优先协议（OSPFOSPF）在众多的路由技术中，开放式最短路径优先协议在众多的路由技术中，开放式最短路径优先协议OSPFOSPF（open open shortest path fir

37、stshortest path first）协议已成为目前）协议已成为目前InternetInternet广域网和广域网和IntranetIntranet企业网采用最多、应用最广泛的路由技术之一。企业网采用最多、应用最广泛的路由技术之一。OSPFOSPF是基于链路是基于链路状态（状态（link-statuslink-status）算法的路由选择协议，它克服了）算法的路由选择协议，它克服了RIPRIP的许多缺的许多缺陷，是我们要重点介绍的路由协议。陷，是我们要重点介绍的路由协议。1 1 链路链路状态算法状态算法要了解开放式最短路径优先协议要了解开放式最短路径优先协议OSPFOSPF，必须先理解它

38、采用的链，必须先理解它采用的链路路状态算法状态算法(也叫做最短路径优先也叫做最短路径优先SPFSPF算法算法)，4.4 4.4 路由协议路由协议下一页 返回上一页其基本思想是将每一个路由器作为根（其基本思想是将每一个路由器作为根（ROOTROOT）来计算其到每一）来计算其到每一个目的地路由器的距离，每一个路由器根据一个统一的数据库会计个目的地路由器的距离，每一个路由器根据一个统一的数据库会计算出路由区域的拓扑结构图，该结构图类似于一棵树，在算出路由区域的拓扑结构图，该结构图类似于一棵树，在SPFSPF算法中，算法中，被称为最短路径树。被称为最短路径树。在在图图4.184.18中是一个有四个路由

39、器和四个子网组成的一个网络，中是一个有四个路由器和四个子网组成的一个网络，结构如图所示，结构如图所示，R1,R2,R3,R4R1,R2,R3,R4会相互之间广播报文，通知其他路由器会相互之间广播报文，通知其他路由器自己与相邻路由器之间的连接关系，利用这些关系，每一个路由器自己与相邻路由器之间的连接关系，利用这些关系，每一个路由器都可以生成一张拓扑结构图（都可以生成一张拓扑结构图（图图4.194.19），根据这张图），根据这张图R1R1可以根据最可以根据最短路径优先算法计算出自己的最短路径树（短路径优先算法计算出自己的最短路径树（图图4.204.20是是R1R1的最短路径的最短路径树，注意这个树

40、里不包含树，注意这个树里不包含R2,R3R2,R3，4.4 4.4 路由协议路由协议下一页 返回上一页这是因为这是因为R1R1要到达四个网络中的任何一个，不需要经过要到达四个网络中的任何一个，不需要经过R2R2，R3R3）。）。表表4.124.12是是R1R1根据最短路径树生成的路由表。根据最短路径树生成的路由表。链路链路状态算法具体可分为以下三个过程：状态算法具体可分为以下三个过程：1 1、在路由器刚开启初始化或者网络的结构发生变化时，路由器、在路由器刚开启初始化或者网络的结构发生变化时，路由器会生成链路状态广播数据包会生成链路状态广播数据包LSA(LinkLSA(Link-State Ad

41、vertisement-State Advertisement链路状链路状态数据库中每个条目态数据库中每个条目)，该数据包里包含于此路由器相连的所有端口，该数据包里包含于此路由器相连的所有端口的状态信息。网络结构的变化，比如说有路由器的增减，链路状态的状态信息。网络结构的变化，比如说有路由器的增减，链路状态的变化等等。的变化等等。2 2、接着各个路由器通过刷新、接着各个路由器通过刷新FloodingFlooding的方式来交换各自知道的的方式来交换各自知道的路由状态信息。路由状态信息。4.4 4.4 路由协议路由协议下一页 返回上一页刷新是指某路由器将自己生成的刷新是指某路由器将自己生成的LS

42、ALSA数据包发送给所有与之相邻数据包发送给所有与之相邻的执行的执行OSPFOSPF协议的路由器，这些相邻的路由器根据收到的刷新信息协议的路由器，这些相邻的路由器根据收到的刷新信息更新自己的数据库，并将该链路状态信息转发给与之相邻的其他路更新自己的数据库，并将该链路状态信息转发给与之相邻的其他路由器，直至达到一个相对平静的过程。由器，直至达到一个相对平静的过程。3 3、当整个区域的网络相对平静下来，或者说、当整个区域的网络相对平静下来，或者说OSPFOSPF路由协议收敛路由协议收敛convergenceconvergence起来，区域里所有的路由器会根据自己的链路状态数据起来，区域里所有的路由

43、器会根据自己的链路状态数据库计算出自己的路由表。收敛指当一个网络中的所有路由器都运行库计算出自己的路由表。收敛指当一个网络中的所有路由器都运行着相同的、精确的、足以反映当前网络拓扑结构的路由信息。着相同的、精确的、足以反映当前网络拓扑结构的路由信息。在整个过程完成后，网络上数据包就根据各个路由器生成的路在整个过程完成后，网络上数据包就根据各个路由器生成的路由表转发。由表转发。4.4 4.4 路由协议路由协议下一页 返回上一页这时，网络中传递的链路状态信息很少，达到了一个相对稳定这时，网络中传递的链路状态信息很少，达到了一个相对稳定的状态，直到网络结构再次发生较大变化。这是链路的状态，直到网络结

44、构再次发生较大变化。这是链路-状态算法的状态算法的一个特性，也是区别于距离一个特性，也是区别于距离-矢量算法的重要标志。矢量算法的重要标志。2 OSPF2 OSPF的分区概念的分区概念OSPFOSPF是一种分层次的路由协议，其层次中最大的实体是自治系是一种分层次的路由协议，其层次中最大的实体是自治系统统ASAS（即遵循共同路由策略管理下的一部分网络实体）。在一个（即遵循共同路由策略管理下的一部分网络实体）。在一个ASAS中，网络被划分为若干个不同的区域，每个区域都有自己特定的标中，网络被划分为若干个不同的区域，每个区域都有自己特定的标识号。对于主干区域（识号。对于主干区域（backbone a

45、reabackbone area一般是一般是area 0area 0），负责在区域），负责在区域之间分发链路状态信息。之间分发链路状态信息。4.4 4.4 路由协议路由协议下一页 返回上一页这种分层次的网络结构是根据这种分层次的网络结构是根据OSPFOSPF的实际需要出来的。当网络的实际需要出来的。当网络中自治系统非常大时，网络拓扑数据库的信息内容就非常多，所以中自治系统非常大时，网络拓扑数据库的信息内容就非常多，所以如果不分层次的话，一方面容易造成数据库溢出，另一方面当网络如果不分层次的话，一方面容易造成数据库溢出，另一方面当网络中某一链路状态发生变化时，会引起整个网络中每个节点都重新计中某

46、一链路状态发生变化时，会引起整个网络中每个节点都重新计算一遍自己的路由表，既浪费资源与时间，又会影响路由协议的性算一遍自己的路由表，既浪费资源与时间，又会影响路由协议的性能（如聚合速度、稳定性、灵活性等）。因此，需要把自治系统划能（如聚合速度、稳定性、灵活性等）。因此，需要把自治系统划分为多个区域，每个域内部维持本区域一张唯一的拓扑结构图，且分为多个区域，每个域内部维持本区域一张唯一的拓扑结构图，且各区域根据自己的拓扑图各自计算路由，区域边界路由器把各个区各区域根据自己的拓扑图各自计算路由，区域边界路由器把各个区域的内部路由总结后在区域间扩散。域的内部路由总结后在区域间扩散。4.4 4.4 路

47、由协议路由协议下一页 返回上一页这样，当网络中的某条链路状态发生变化时，此链路所在的区这样，当网络中的某条链路状态发生变化时，此链路所在的区域中的每个路由器重新计算本区域路由表，而其它区域中路由器只域中的每个路由器重新计算本区域路由表，而其它区域中路由器只需修改其路由表中的相应条目而无须重新计算整个路由表，节省了需修改其路由表中的相应条目而无须重新计算整个路由表，节省了计算路由表的时间。计算路由表的时间。3 OSPF3 OSPF路由表的计算路由表的计算路由表的计算是路由表的计算是OSPFOSPF的重要内容，通过下面的重要内容，通过下面4 4步计算，我们就可步计算，我们就可以得到一个完整的以得到

48、一个完整的OSPFOSPF路由表。路由表。（1 1）保存当前路由表，如果当前存在的路由表为无效的，必须）保存当前路由表，如果当前存在的路由表为无效的，必须从头开始重新建立路由表；从头开始重新建立路由表；4.4 4.4 路由协议路由协议下一页 返回上一页（2 2）区域内路由的计算，通过链路）区域内路由的计算，通过链路状态算法建立最短路径树，状态算法建立最短路径树，从而计算区域内路由；从而计算区域内路由；（3 3）区域间路由的计算，通过检查主链路状态通告）区域间路由的计算，通过检查主链路状态通告Summary-Summary-LSA,LSA,来计算区域间路由，若该路由器连到多个区域，则只检查主干来

49、计算区域间路由，若该路由器连到多个区域，则只检查主干区域的区域的Summary-LSASummary-LSA；（4 4）查看）查看Summary-LSASummary-LSA：在连到一个或多个传输域的域边界路：在连到一个或多个传输域的域边界路由器中，通过检查该域内的由器中，通过检查该域内的Summary-LSASummary-LSA，来检查是否有比第，来检查是否有比第（2 2）（）（3 3）步更好的路径；）步更好的路径；OPSFOPSF作为一种重要的内部网关协协议的普遍应用，极大地增强作为一种重要的内部网关协协议的普遍应用，极大地增强了网络的可扩展性和稳定性，了网络的可扩展性和稳定性，4.4

50、4.4 路由协议路由协议下一页 返回上一页同时也反映出了动态路由协议的强大功能，适合在大规模的网同时也反映出了动态路由协议的强大功能，适合在大规模的网络中使用。但是其在计算过程中，比较耗费路由器的络中使用。但是其在计算过程中，比较耗费路由器的CPUCPU资源，而且资源，而且有一定带宽要求。有一定带宽要求。4.4 4.4 路由协议路由协议返回上一页 图图4.13 三台路由器互联四个子网三台路由器互联四个子网 返回表表4.4 路由器路由器R2的路由表的路由表返回 子网掩码M要到达的网络N下一路由器R255.255.0.020.2.0.0直接投递255.255.0.020.3.0.0直接投递255.