协议路由协议

1引言因特网中的内部路由协议宋光农(北方交通大学电子学院通信系北京100044)捕要路由技术是因特同的关键技术之一.
本文介绍了因特网中应用的内部路由协议,及其应用范围和忧缺点关t词因特网路由协议路由信息协议内部同关路由协议开放最短路径优先协议路由技术是互联网的关键技术之一,在互联网中具有极其重要的地位和作用.
路由Router)用于连接多个逻辑上分开的网络,其主要工作是为经过路由器的数据分组寻找一条最佳传输路由,并将该数据有效地传送到目的站点.
因此,出入网络的数据都要经过路由器,由路由器决定数据是否需要转发、怎样转发以及转发结果如何.
可以说,没有路由技术就没有互联网,没有高效率的路由技术就没有高效率的互联网.
路由器选择最佳路由的策略就是路由算法,而路由协议是对某一种路由算法的具体规定.
路由器根据路由算法计算出传输路径并存人路由表(RoutingTable),然后按照路由表转发数据分组路由可分为静态路由和动态路由,相对应的路由表为静态路由表和动态路由表.
静热Static)路由表由系统管理员在系统安装时根据网络的配置情况预先设定,网络结构发生变化后由系统管理员修改路由表.
动态路由是指随着网络运行情况的变化,路由器依据路由选择协议(RoutingProtoco1)提供的功能自动计算数据传输的最佳路径,由此得到动积Dy~nic)路由表.
本文涉及的内部路由协议都属于动态路由协议.
2路由协议的分类因特网的规模庞大,结构复杂,其中包含的网络类型多种多样,这种状况给网络互联带来了很大困难.
为了更有效地进行路由选择,减小路由表,人们将Internet分成许多较小的单位——自治系统(AutonomousSystem,AS).
AS的经典定义是处于一个工程管理域内的一组网络,这组网络之问使用相同的内部路由议和度量进行路由选择,与其他AS之间交换路由信息时使用外部网关议.
然而,现在使用AS时主要是强调:一个AS内部可以使用多种内部路由议和多种度量(Metric)方法;但对其他AS而言,这个AS的多个边界路由器提供的、关于该AS的可达性信息是一样的.
1.
根据路由算法,可将路由协议分为两大类:距离向量路由议(DistanceVectorRoutingProtoco1),基于Bellman—Ford算法.
链路状态路由议(LinkStateRoutingProtoco1),基于图论中的非常著名的Dks算法,即最短路径:Shol'[estPathFirst,SPF)算法.
在距离向量路由协议中,路由器将部分或全部的路由表传递给与其相邻的路由器;而在链路状态路由协议中,路由器将链路状态信息传送给在同一区域内的所有路由器.
链路状态信息指该路由器与哪些网络和路由器相邻,以及将数据发往这些网络或路由器所需的费用等.
2.
根据路由器在AS中所处的位置,可将路由协议分为两大类如图l所示).
内部网关协议IGP(InteriorGatewayProtoco1).
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cn中国科技论文在线'4图1AS与IGP、EGP的关系外部网关协议EGP(ExtenmlGatewayProtoco1),也叫做域问路由协议.
一个自治系统在其内部路由器上运行的路由协议是内部网关协议IGP,即内部路由协议.
各自治系统内部采用何种路由协议由该系统自主决定,与其他自治系统选用何种路由协议无关.
IGP的具体协议有:ORIP(RoutingIlffommtionProtoco1)forIP.
Xerox~etworkingSystem'sXNCRIPCisco'sIntemetGatewayRoutingProtocol(IGRP).
DEC'sDNAPhaseIV.
~AppleTalkRoutingTableMaintenanceProItocol~RTMP)OpenShortestPathFirst(OSPF1forIP.
TheISO'sIntermediateSystemtoIntermedi—ateSystem(IS-lS)forCLNSandIPDEC'SDNAPhaseV.
NovellNetWa∞LinkServicePro—toco|(NLSP).
前5种属于距离向量路由协议,后3种属于链路状态路由协议.
域问路由协议主要有两种:外部网关协议EGP和边界网关协议(BorderGatewayProtocol,BGP).
域间路由协议用来在自治系统之间交换域问路由信息.
通过运行域问路由协议.
路由器可获取有关外部网络的路由信息,并把这些信息插A到本地AS路由表中.
其中,EGP是为一个简单的树型拓扑结构而设计的,在处理选路循环和设置选路策略时,具有明显的局限性为此,IETF制定另一个外部同关协议——BGP.
BGP是在多个自治系统之间传递路由选择信息的一种路由协议.
BGP可确保在自治系统之间交换网络可达性信息,并实现无循环的域问路由选择;也可与IGP一道,在一个AS内部传递路由选择信息.
最为重要的是,BGP使用域间无级路由、聚台路由,减小了域问路由的复杂性,实现了对超级网络的支持.
3距离向量路由协议3.
1路由信息协议fRoutingInformationpro—toco1.
R口)RIP是一种最简单的距离向量协议,且是在因特网中应用最广泛的IGP.
RIP有两个版本:RIPv1和RIPv2.
RIPvl是一个分类路由协议.
RIPvl进程使用UDP的520端口.
RIP的距离向量是通往目的地所须经过的路由器数目(HOP),该参数是最大为15的整数,即RIP路由信息最多能传递至第l6个路由器.
所以RIP认为一条路由经过的路由器散目越少越好.
RIPvl的报文格式如图2所示,RIP报文长度最长为4+20x25=504字节.
BIPvl有两种信息类型:请求信息和响应信息.
田2R1Pvl的报文格式CZ-IZ~6amCn嘲I_0}、毪A￡昭0^.
考啊.
}{请求信息用来请求邻机的路由器发送更新信息,而响应信息则包含路由的更新信息在启动时,RlPv1在路由器的每个RIP接口上广播一个请求信息,然后进入等待来自其他路由器的请求信息或响应信息.
相邻路由器接收到请求信息后,回送一个含本路由器路由表的响应信息.
每当收到一个响应信息,路由器的RIP处理程序就更新一次路由表.
RIPvl使用4个定时器来控制路由信息的更新过程.
路由更新信息以广播的形式进行发送,广播的目的地址为255.
255.
255.
255,所有连接在广播网络上的路由器都会接收到该信息.
更新定时时间设为30s.
超时定时器用来限制一条没有被及时更新的路由可在路由表中存留的时间,超时定时时间为l8os,即一个路由在l80s内未被更新,则相应的距离就被设定为l6,表示网络不可到达.
废弃定时器设为240S,路由器会将一条在240s内未被及时更新的路由从路由表中删除,并将广播这条路由不通.
RIPv1还使用触发更新机制以便及时反映网络拓扑的变化.
但为防止'更新风暴"的出现,Rib,1还采用一个定时器来限制触发更新信息的发送间隔,将其随机设为1~5s不等.
RIPv2不是一个全新协议,它仅仅在RII~I的基础上傲了一些扩展,使RII%2能够支持子网路由选择、验证机制和多点广播等.
耻2使用IP的D类地址224.
0.
0.
9进行路由器间的多点广播.
RIPv2是一个无类路由协议,能够使用可变长度子网掩码(VtsM).
RIPv2包含一个验证过程、使RIPv2的安全程度比RIPvl有所提高.
从RIPv2的报文格式(如图3所示)可见,RIPv2报文中含有的信息比RIPv1多.
图3R1Pv2的报文格式RIP的算法很简单,但在路径较多时收敛速度慢,广播路由信息占用的带宽资源较多.
它适用于网络拓扑结构相对简单且数据链路故障率极低的小型同构网络.
在庞大而复杂的网络中,一般不使用RIP而使用链路状态协议.
3.
2内部网关路由协InteriorGatewayRout-ingProtoco1.
IGRP)由于RIP的局限性,Cisco在2O世纪8O年代中期开发了内部网关路由协议IGRP.
IGRP是一个分类的距离向量路由协议,使用组合度量制式,其中包含了4种度量:带宽(Bandwidth)、延迟(Delay)、可靠Reliability)和负载(ad).
使用组合度量制式,可实现多路径路由蔫择,环路的检测和默认路由的处理.
IGRP的更新时间延长为90s(意味着传输所需要的带宽窄),超时定时时间为270s,废弃定时时间设为630s;与RIP的30s更新时间相比,IGRP的收敛时间较长,得到的好处是传输所需带宽减小.
IGRP通过协议9直接使用IP层,不经过UDP层.
此外,IGRP的分组格式中无空白字节,从而提高了IGRP报文的效率.
由IGRP的分组格式如图4所示)可知,IGRP可以识别3种路由:内部路由(在一个网络内各子网问的路由)、系统路由(在同一个AS内不同的IGRP路由区域间的路由)、外部路由(不同AS之间的路由).
IGRP的报文头长度为l2字节,最多允许有104条路由条目,最大的IGRP报文长度为12+1o4*14=1468字节.
但IGRP为Cisco专有,故仅局限于Cisco产品使用,而RIP是在任何平台上路由的一部分.
3.
3增强版IGRP(EnhancedI鼬耐0rC,~,wayRoutinglh'otot~l,EIGRP)IGKP仍存在环路检测时间较长的不足之处,故Cisco的专家开发了增强版IGRP.
EIGRP是一个混合型协议,采用了与IGRP几乎相同舶组合度量翻式.
EIGRP与IGRP的区别是:OEIGRP使用了扩散计算系统来计算路由,实现了路由的快速收敛,并避免了路由环路的产生.
EIGRP距离向量的更新信息的内容不再包审罾辩誓遗蕾瑚】-|≯5{6圈4IGRP的分组格式含整个路由表,而是发生变化的那部分路由.
更新信息的发送对象不再是所有的路由器,而是与变化路由相关的那部分路由器.
更新随网络拓扑的变化及时进行,更新时间是不定期的.
因此,EIGRP使用的更新报文比传统的距离向量路由协议少得多,相应使用的带宽更窄,这使它适用于带宽窄、费用高的WAN链路.
此外,EIGRP做为一种无级路由协议,不仅可在lP使用,还可在IPX和AppleTalk中使用EIGRP的分组类型有Hello、ACK、Update、Query和Reply5种.
Hello分组用于邻居发现和再发现.
一般Hello分组的多播间隔时间为5s.
ACK是不带数据的HeⅡ0分组.
update用于传送路由信息.
Que珂和Reply是DUAL有限状态机用来管理扩散计算的.
EIGRP协议分成4部分,如图5所示.
圈5EIGRP的协议构成—专用协议模块—网络层专用协议模块负责在IP、IPX或AppleTalk网络环境中传递EIGRP路由信息.
扩散更新算法(DiffusingUpateAlgorithm,DUAL)实现在网络拓扑发生变化时及时更新路由表,并避免了路由循环的产生.
邻居发现/再发现进程的任务是使用Hello分组查找相郐的路由器,并将相关信息记录邻居表格"中.
这些信息包括:相邻路由器的IP地址、路由器接收Hello分组的接口、保留时间、相邻路由器加入邻居表格的时间、路由器等持应答的时间等.
其中,保留时间(HoldTime)是允许路由器等待下一个Hello分组的最长时间.
超过这个等待时间还未收到下一个Hello分组,路由器就宣称该相邻路由器不可到达.
Hello分组的超时保留时间为间隔时间的3倍,即15s,与RIP的180s和IGRP的270s相比,EIGRP的路由收敛时间快多了.
可靠传输协i义(ReliableTransportProtocol,RTP)负责管理EIGRP分组的发送和接收,其中,使用了D类保留地址224.
0.
010和Cisco的专用算法来实现分组的可靠交付,并用分组中的两个序列号码实现分组的有序发送.
图6显示了EIGRP的头格式,头格式后跟的TLV(Type/Length/Value)字段,携带了EIGRP的管理信息.
TIⅣ有4种类型,即通用的TLv、IP、AppleTalk和IPX专用的TLV.
图6EIGRP的头格式4链路状态路由协议4,1开放最短路径优先协议(op阻Shartl~tP_thFirst.
OSPF)OSPF是一种典型的链路状态协议,是由IETFfInternetEngineeringTaskForee)开发并推荐使用￡A黜.
H掰A￡Gml抽,a的协议.
其中,0PEN是指0SPF使用的最短路径优先算法是公开的.
链路状态路由协议规定,在同一个自治系统内的所有路由器使用的链路状态数据库都是相同的:这个数据库用来描述该AS的结构并存放该AS的链路状态信息.
该AS中的路由器就通过这个数据库计算路由表.
在实现OSPF协议时,为了减小链路状态数据库的规模,将AS划分为多个区域(Area),只有在同一个区域内的路由器才有相同的链路状态数据库,而且该数据库中只存放该区域内的链路状态信息.
在同一个AS内,与多个区域相连的路由器被称为区域边界路由器,区域边界路由器存有与它相连的所有区域的链路状态数据库.
根据IP数据包的目的地地址及源地址可将OSPF路由域中的路由分成两类,当目的地与源地址处于同一个区域中时,称为区域内路由;当目的地与源地址处于不同的区域甚至处于不同的AS时,称为域问路由.
4l2OSPF路由协议的工作原理(1)OSPF路由器在它的所有OSPF链路上发送Hello分组与邻居保持联系.
邻居(Nei出b0r)是指与该路由器共用一条数据链路的另一个OSPF路由器.
(2)邻居之间会建立相邻关系(Adjacency),具体的相邻关系由网络和路由器的具体类型决定.
(3)当路由器初始化或网络结构发生变化时(如增减路由器、链路状态变化等),路由器通过每一个相邻关系向邻居发送链路状态广播分组[LinkStateAdvertisement,LSA),LSA描述了该路由器的所有链路及链路的状态.
(4)路由器通过洪泛Flooding)交换链路状态信息.
Flooding是指路由器收到邻居发来的每一个IsA后,将LSA记录在链路状态数据库中,并将该LsA转发给它的所有相邻路由器(发送LSA来的路由器除外)……直到所有路由器的数据库都趋于一致的过程,(5)同一个区域的所有路由器建立了相同的链路状态数据库后,即OSPF路由协议收敛后,每一个路由器根据各自的数据库使用最短路径优先算法计算出最短路径树.
(6)每一个路由器根据自己的最短路径树建立路由表,该路由表中包含路由器到每个目的地的费用以及转发路由的后续路由器Successor).
(7)当网络状态比较稳定时,网络中传递的链路状态信息是比较少的.
由于区域中所有节点都拥有相同的数据库,因而路由是一致的,不可能产生路由的循环.
4.
30sPF的报文头格式OSPF分组都从一个公共报头开始,如图7所示.
4.
4OSPF的优点OSPF作为一种链路状态路由协议,与距离向量路由协议相比,具有如下优点:OSPF协议具有迅速的收敛性,支持大型异构网络的互联,提供了一个异构网络间通过同一种协议交换网络信息的途径,并且不容易出现错误路由信息.
OSPF协议支持通往相同目的的多重路径.
OSPF协议使用路由标签区分不同的外部路由.
OSPF协议支持路由验证,只有互相通过路由验证的路由器之间才能交换路由信息;并且可以对不同的区域定义不同的验证方式,从而提高了网络的安全性.
OSPF协议支持费用相同的多条链路上的负载分担.
OSPF是一个无类路由协议,路由信息不受跳数的限制,减少了因分级路由带来的子阿分离问题OSPF协议支持VLSM和无类路由查表,有利于网络地址的有效管理.
OSPF协议使用AREA对网络进行分层,减图7OSFF分组的公共报头孛营蠢鼍逯蘸∞啦.
3,778IP阿链路速率的估算方法李燕生山东省邮电科研所济南250002)捕要随着Internet的发展.
IP网中的业务种粪越来越多.
各种业务对同络的要求各不相同,当然.
链路速率越高越好但由于经济技术的原因.
链路速率不可能无限制地增长在这种情况下.
链路速率如何估算,就是很重要的问题l率文运用排队论的方法.
珂lP网链路速率进行分析研究,提出一种算法美键词IP同络链路速率算法当前,IP网中传输的信息,已不是单一的数据信息,而是数据信息和IP电话信息,今后还会增加视频信息和其他业务信息.
现在的IP网中,由于IP电话的加入,又增加了一种话音分组.
各种不同类别的数据分组,对网络链路的要求是不一样的.
数据分组对网络时延不敏感;话音分组则对网络时延有一定的要求为了确保数据通信畅通,控制分组应设立优先级,使信令消息能迅速分发,否则它很可能排在较其长得多的数据分组后面,从而延误了到达目的地的时间,影响通信.
因此.
各类不同的数据分组,要分为不同的优先级.
对时延要求高的数据分组,优先级要高,例如话音分组.
其他数据分组的优先级要相对较低.
例如有三类分组,话音分组为第一优先级,一类数据分组为第二优先级,另一类数据分组是第三优先级.
下面运用排队论的方法,对非抢占优先级系统进行分析少了协议对CPU处理时间和存储空间的需求S结论本文介绍了因特网中使用的路由协议,描述了各种内部路由协议的应用范围和优缺点.
由于路由选择是因特网运行的关键技术之一,选择不同的路由协议对网络中分组传输的平均时延和网络吞吐量有不同的影响.
因此,必须根据网络的规模、性能和对网络的要求选择相应的路由协议,以实现网络互联的最佳性能.
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