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概述

        在互聯(lián)網(wǎng)中，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)是相當(dāng)復(fù)雜的（存在復(fù)雜的局域網(wǎng)或廣域網(wǎng)），若想要將數(shù)據(jù)包從一個(gè)主機(jī)成功發(fā)送到目的主機(jī)，則需要合理的路由將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)最終發(fā)送到目的主機(jī)。而要使路由能夠正確的工作，需要路由控制模塊和相關(guān)的路由協(xié)議來支持路由的工作。

路由控制

        互聯(lián)網(wǎng)是由路由器連接的網(wǎng)絡(luò)組合而成，為了能讓數(shù)據(jù)包正確到達(dá)目的主機(jī)，路由器必須能夠正確的轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包，對(duì)數(shù)據(jù)包的轉(zhuǎn)發(fā)處理需要路由控制來進(jìn)行。路由器根據(jù)路由控制表來轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包，它根據(jù)接收到數(shù)據(jù)包中目主機(jī)的 IP 地址與路由控制表比較得出下一個(gè)應(yīng)該接收數(shù)據(jù)包的路由器。因此，路由控制表應(yīng)該正確記錄信息。

        路由控制可分為：靜態(tài)路由和動(dòng)態(tài)路由；靜態(tài)路由是指由管理員事先手動(dòng)設(shè)置好路由器和主機(jī)中并將路由信息固定的一種方法；動(dòng)態(tài)路由是指讓路由協(xié)議在運(yùn)行過程中自動(dòng)設(shè)置路由控制信息的一種方法；

路由算法

       最基本的算法是距離向量算法和鏈路狀態(tài)算法：

1. 距離向量算法：是根據(jù)距離和方向決定目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)或目標(biāo)主機(jī)的位置的一種方法。路由器之間可以互換目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)的距離和方向相關(guān)信息，并以這些信息為基礎(chǔ)制作路由控制表。
2. 鏈路狀態(tài)算法：是路由器在了解網(wǎng)絡(luò)整體連接狀態(tài)的基礎(chǔ)上生成的路由控制表的一種方法。該方法中每個(gè)路由器必須保持同樣的信息才能進(jìn)行路由選擇。

        距離路由算法中每個(gè)路由器的信息都不同，通往每個(gè)網(wǎng)絡(luò)所耗的距離也根據(jù)路由器的不同而不同。因此，該算法的一個(gè)缺點(diǎn)是不能判斷路由器上的信息是否正確。

        鏈路狀態(tài)算法所以路由器所持的信息都相同，對(duì)任何一臺(tái)路由器，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涠家粯?。因此，只要某一臺(tái)路由器與其他路由器保持的同樣的路由控制信息，則該路由器上的信息就是正確的。只要每個(gè)路由器盡快的與其他路由器保持同步的路由信息，就可以使路由信息到達(dá)一個(gè)穩(wěn)定的狀態(tài)。因此，即使網(wǎng)路結(jié)構(gòu)再復(fù)雜，每個(gè)路由器也能保持正確的路由信息、進(jìn)行穩(wěn)定的路由選擇。

路由協(xié)議

         路由協(xié)議大致可分為兩類：用于同一自治系統(tǒng)各路由器之間的內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議（Interior Gateway Protocol，IGP）和用于不同自治系統(tǒng)內(nèi)部路由器通信的外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議（Exterior Gateway Protocol，EGP）。

        IP 地址分為網(wǎng)絡(luò)部分和主機(jī)部分，他們有各自的分工。IGP 與 EPG 的關(guān)系類似 IP 地址的網(wǎng)絡(luò)部分和主機(jī)部分的關(guān)系，就像根據(jù) IP 地址的網(wǎng)絡(luò)部分可以在網(wǎng)路之間進(jìn)行路由選擇、根據(jù) IP 地址主機(jī)部分在鏈路內(nèi)部進(jìn)行主機(jī)識(shí)別一樣?？梢愿鶕?jù) EGP 在區(qū)域網(wǎng)絡(luò)之間進(jìn)行路由選擇、根據(jù) IGP 在區(qū)域網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部進(jìn)行主機(jī)識(shí)別。

 ---IGP 協(xié)議主要有：RIP（Routing Information Protocol，路由信息協(xié)議）、RIP2和OSPF（Open Shortest Path First，開放式最短路徑優(yōu)先）；

 ---EGP 協(xié)議主要有：BGP（Border Gateway Protocol，邊界網(wǎng)關(guān)協(xié)議）；

RIP 協(xié)議

        廣播路由控制信息： RIP 將路由信息定期（30 秒一次）向全網(wǎng)廣播，沒有收到路由控制信息，連接就會(huì)被斷開。沒收到路由控制信息有可能是丟棄 IP 數(shù)據(jù)報(bào)所引起，因此 RIP 規(guī)定等待 5 次，若在第 6 次仍未收到路由控制信息，則真正將連接關(guān)閉。

        RIP 協(xié)議是基于距離向量算法確定路徑。距離的單位是“跳數(shù)”，跳數(shù)是指所經(jīng)過路由器的個(gè)數(shù)。RIP 希望盡可能少的經(jīng)過路由器將數(shù)據(jù)報(bào)發(fā)送到目的主機(jī)的 IP 地址。

       RIP 雖然不交換子網(wǎng)掩碼信息，但是可以用于使用子網(wǎng)掩碼的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，但必須注意以下情況：

•  從接口 IP 地址對(duì)應(yīng)分類得出網(wǎng)路地址后，與根據(jù)路由控制信息流過此路由器的包的 IP 地址對(duì)應(yīng)分類得出的網(wǎng)絡(luò)地址進(jìn)行比較。若兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)地址相同，則就以接口網(wǎng)絡(luò)地址的長度為標(biāo)準(zhǔn)。若不相同，則以 IP 地址分類所確定的網(wǎng)絡(luò)地址長度為標(biāo)準(zhǔn)。

        RIP 的基本行為可總結(jié)如下：

1. 將自己所知道的路由控制信息定期進(jìn)行廣播；
2.  一旦認(rèn)為網(wǎng)絡(luò)被斷開，則數(shù)據(jù)無法流過該路由器，其他路由器也就可以得知該網(wǎng)絡(luò)已斷開；

RIP2 協(xié)議

        RIP2 協(xié)議是 RIP 協(xié)議的第二版本，也就是其的改進(jìn)版本，改進(jìn)信息如下：

1. 使用多廣播：RIP 中當(dāng)路由器之間交換路由信息采用廣播形式，然而在 RIP2 采用多播，這不僅減少了網(wǎng)絡(luò)流量，還縮小對(duì)無關(guān)主機(jī)的影響；
2. 支持子網(wǎng)掩碼：RIP2 支持在交換路由信息時(shí)加入子網(wǎng)掩碼信息；
3. 路由選擇域：在同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中可以使用多個(gè)邏輯上獨(dú)立的 RIP；
4. 外部路由標(biāo)志：通常用于把從 BGP 等獲得的路由控制信息通過 RIP 傳入到 AS 內(nèi)；
5. 身份驗(yàn)證密鑰：RIP 攜帶密鑰，只有自己能夠識(shí)別這個(gè)密鑰時(shí)才接收數(shù)據(jù)，否則丟棄該 RIP 數(shù)據(jù)包；

OSPF 協(xié)議

        OSPF 協(xié)議克服了 RIP 協(xié)議的所有限制，與采用距離向量算法的 RIP 協(xié)議不同的是，OSPF 協(xié)議采用的是鏈路狀態(tài)算法。

        OSPF 是鏈路狀態(tài)型路由器，路由器之間交換鏈路狀態(tài)生成網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湫畔ⅲ缓蟾鶕?jù)這個(gè)拓?fù)湫畔⑸陕酚煽刂票怼?/p>

        RIP 的路由選擇，要求途中所經(jīng)過的路由器個(gè)數(shù)越少越好。而 OSPF 可以給每條鏈路賦予一個(gè)權(quán)重，并且選擇一個(gè)權(quán)重最小的路徑作為最終的路由。

        RIP 中包的類型只有一種，它利用路由控制信息，一邊確認(rèn)網(wǎng)絡(luò)是否連接，一邊傳送網(wǎng)絡(luò)信息。這種方式的確定是，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)的個(gè)數(shù)越多，每次交換的路由控制信息就越大，而且當(dāng)網(wǎng)絡(luò)處于穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，還要定期進(jìn)行交換相同的路由控制信息，這在一定程度上浪費(fèi)了網(wǎng)絡(luò)帶寬。

        OSPF 根據(jù)作用不同采用 5 包的類型，如下表所示：

       通過發(fā)送問候包確認(rèn)是否連接。每個(gè)路由器為了同步路由控制信息，利用數(shù)據(jù)庫描述包相互發(fā)送路由摘要信息和版本信息。如果版本較老，則首先發(fā)出一個(gè)鏈路狀態(tài)請(qǐng)求包請(qǐng)求路由控制信息，然后由路由鏈路狀態(tài)更新包接收路由控制信息，最后通過鏈路狀態(tài)確認(rèn)應(yīng)答包通知大家本地已接收到路由控制信息。這樣可以減少網(wǎng)絡(luò)流量，加快更新速度。

BGP 協(xié)議

       BGP 協(xié)議是一種不同自治系統(tǒng)內(nèi)部路由器通信的外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議。在 RIP 和 OSPF 中采用 IP 的網(wǎng)絡(luò)地址部分進(jìn)行路由控制。而 BGP 的最終路由控制表由網(wǎng)絡(luò)地址和下一站的路由器組來表示，不過它會(huì)根據(jù)所要經(jīng)過的 AS 個(gè)數(shù)進(jìn)行路有個(gè)控制。BGP 與 RIP 和 OSPF 不同的是采用 TCP 作為其傳輸層協(xié)議。兩個(gè)運(yùn)行 BGP 的系統(tǒng)之間建立一條 TCP 連接，然后交換整個(gè) BGP 路由控制表。BGP 是一個(gè)距離向量協(xié)議，但是與 RIP 不同的是，BGP 列舉了到每個(gè)目的地址的路由。

參考資料：

《TCP/IP 詳解》

《圖解 TCP/IP》