路由协议的意义:在互联网的世界中,夹杂着复杂的LAN和WAN,然而再复杂的网络结构,也需要通过合理的路由将数据发送到目标主机,而决定这个路由的正是路由控制模块和实现路由控制模块的相关协议
一、路由控制的定义
1、 IP地址与路由控制
互联网是路由器连接的网络组合而成。为了让数据包正确达到目标主机,路由器必须正确的转发,这种向正确的方向转发数据所进行的处理叫做路由控制或路由。
路由器根据路由控制表转发数据包,它根据所接收到数据包中目标主机的IP地址与路由控制表的比较得出下一个应该接收的路由器。因此这个过程中一定要准确,不然有可能数据包无法到达主机。
二、路由控制的分类
1、静态路由
静态路由是指事先设置好路由器和主机中并将路由信息固定的一种方法。动态路由是指让路由协议在运行过程中自动的设置路由控制信息的一种方法。各有利弊。
静态路由设置通常是手工操作,因此会给管理者带来很大的负担。一旦某一个发生故障,基本无法自动绕过发生故障的点,只有在手工设置后才能恢复正常。新增加网络要在所有路由器上设置。
使用动态路由情况下,管理员必须设置好路由协议,设定过程复杂度与采用的具体路由协议有关。RIP(路由信息协议)情况下无需太多设置。OSPF(开放式最短路径优先)进行详细路由控制时,设置工作会非常繁琐。新增网络只需要在一个路由器上进行动态路由设置即可。
2、动态路由
使用动态路由情况下,管理员必须设置好路由协议,设定过程复杂度与采用的具体路由协议有关。RIP(路由信息协议)情况下无需太多设置。OSPF(开放式最短路径优先)进行详细路由控制时,设置工作会非常繁琐。新增网络只需要在一个路由器上进行动态路由设置即可。
动态路由的实际过程如下图:
动态路由会给相邻的路由器发送自己已知的网络连接信息,这些信息会像接力一样依次传递给其他路由器。直到整个网络都了解,路由控制表也就完成了。就可以正确地转发数据包了。
三、路由控制范围
随着IP网络的发展,想要对所有的网络统一管理是不可能的,因此人们根据路由控制的范围常使用IGP(内部网关协议)和EGP(外部网关协议)。
1、IGP与EGP
EGP和IGP的关系与IP地址网络部分和主机部分有相似之处,像根据IP地址中的网络部份在网络部份进行路由选择、根据主机部分在链路内部进行主机识别一样,可以根据EGP在区域网络之间进行路由选择,也可根据IGP在区域网络内部进行主机识别。
由此路由协议被分为IGP和EGP两个层次。没有EGP就不可能有世界上的各个不同组织之间的通信。没有IGP机构内部就不可能进行通信
2、自治系统与路由协议
制定自己的路由策略,并以此为准在一个或多个网络群体中采用小型单位叫做自治系统(AS)或路由选择域。自治系统内部动态路由采用的协议是域内路由协议,即IGP。自治系统之间的路由控制采用的是域间路由协议。即EGP。
四、路由算法
路由控制算法具有代表性的两种:距离向量算法和链路状态算法。
1 距离向量算法
距离向量算法(DV)是指根据距离(代价)和方向决定目标网络或目标主机位置的一种方法。路由器之间可以互换目标网络方向以及距离相关信息,并以这些信息为基础制作路由控制表,由于只有距离和方向的信息,网络构造复杂时,在获得稳定的路由信息之前需要消耗一定的时间,也极易发生路由循环等问题。
2 链路状态算法
链路状态算法是路由器在了解网络整体连接状态的基础上生成路由控制表的一种方法。该方法中,每个路由器必须保持相同的信息才能进行正确的路由选择。
上面距离向量算法中每个路由器掌握的信息不同,通往每个网络的代价也就不同,他的缺点就是不太容易判断每个路由器上的信息是否正确。
而链路状态算法中所有的路由器都持有相同的信息,对于任何同一台路由器网络拓扑都完全一样。因此只要一台路由器与其他路由器保持相同的路由控制信息,就意味该路由器上的信息是正确的。只要每个路由器尽快的与其他路由器同步路由信息就可以使路由信息达到一个稳定的状态,因此即使网络结构复杂,每个路由器也能保持正确的路由信息,进行稳定的路由选择,这是链路状态算法的优点之一。
五、主要的路由协议
1、RIP
RIP(路由信息协议)是距离向量型的一种路由协议,广泛用于LAN。
2、RIP2
改良的RIP,工作机制和RIP一样,但是增加了几个新特点,
3、OSPF
OSPF(Open Shortest Path First)是根据 OSI的IS-IS(中间系统到中间系统的路由选择协议)而提出的一种链路状态型路由协议。OSPF支持子网掩码,在RIP中无法实现的可变长度子网构造的网络路由控制成为现实。为了减少网络流量,OSPF还引入了区域的概念,区域是将一个自治网络划分为若干更小的范围。较少路由协议之间必要的转换。OSPF可以针对IP首部中的区分服务(TOS),生成多个路由控制表。
4、BGP
BGP(边界网关协议)是连接各种不同组织机构的一种协议。属于EGP(外部网关协议),用于ISP(因特网服务提供者)之间相连接的部分。只有BGP、RIP、OSPF共同进行路由控制,才能进行整个互联网的路由控制。