2.内部网关协议(IGP,Internal Gateway Protocol): 通常只能自治域内部采用的路由选择协议称为内部网关协议,常用的有路由信息协议(RIP,Routing Information Protocol)、开放式最短路优先(OSPF,Open Shortest Path First)、内部网关路由协议(IGRP,Interior Gateway Ronting Protocol)、增强内部网关路由协议(EIGRP,Enhanced Interior Gateway Ronting Protocol)以及中间系统到中间系统路由交换协议(IS-IS,Intermediate System to Intermediate System )等等。适用于单个ISP(自治系统)的统一路由协议的运行,由一个ISP运营的网络称为一个自治系统。
(1)路由信息协议(RIP,Routing Information Protocol): 于1970年,美国Xerox(施乐)公司首先开发出RIP路由协议,它作为NXS(Xerox Networking Services)协议族的一部分,为Xerox网络系统的Xerox parc通用协议而设计的,是一个用于网关(路由器)和主机间交换路由信息的距离向量协议。RIP应用了基于Bellham-Ford(距离向量)算法,首先被4BSD UNIX上的Berkeley分布路由软件广泛使用,应用TCP/IP协议用RIP给本地网络上的机器提供路径选择和可达信息,后来用RIP提供广域网的路由信息,一直是一种被广泛应用于同构网络的内部网关协议(IGP)。支持最大跳数为15。在1988年被标准化在RFC1058中,是应用较早、使用较普遍、最简单的的内部网关协议,适用于小型同构网络,是典型的距离向量(distance-vector)协议。 RIP用更新(UNPDATES)和请求(REOUESTS)两种分组传输路由信息。更新信息用于广播路由表,其中每一项由两部分组成:局域网上能达到的IP地址和与该网络的距离。请求信息用于寻找网络上能发出RIP报文的其他设备。 RIP 使用UDP作为它的传输协议,端口是520。通过广播报文来交换路由信息,主要传递路由信息(路由表)来广播路由。每隔30秒,广播一次路由表,维护相邻路由器的关系,同时根据收到的路由表计算自己的路由表。在每30秒发送一次路由信息更新时。RIP提供跳跃计数(hop count)作为尺度来衡量路由距离,跳跃计数是一个包到达目标所必须经过的路由器的数目。使用距离来决定最佳路径,如通过路由跳数来衡量。到这个路由器具有最低跳数的路径是被选中的路径。如果首选的路径不能正常工作,那么具有较高跳数的路径被作为备份。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RIP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全网。 其优点是:它简单、可靠,便于配置,障碍修复非常容易。 其缺点是: ①.没有子网地址的概念,无法区分子网号;RIP协议的原始版本不能应用可变长子网屏蔽(VLSM,Variable Length Subnet Masks),因此不能分割地址空间以最大效率地应用有限的IP地址。 ②.路由度量忽略了吞吐率、往返时间、可靠性、实际距离、通信延迟、网络速度及带宽等一些应该考虑的因素或性能。如果到相同目标有二个不等速或不同带宽的路由器,但跳跃计数相同,则RIP认为两个路由是等距离的。RIP协议的另一个基本问题是,当选择路径时它忽略了连接速度问题。例如,如果一条由所有快速以太网连接组成的路径比包含一个10Mbps以太网连接的路径远一个跳数,具有较慢10Mbps以太网连接的路径将被选定作为最佳路径。 ③.支持网络大小有限,只适用于小型网络。RIP最多支持的跳数为15,即在源和目的网间所要经过的最多路由器的数目为15,跳数16表示不可达。假定如果从网络的一个终端到另一个终端的路由跳超过15个,那么就认为一定牵涉到了循环。因此当一个路径达到16跳,将被认为是达不到的。对于规模较大的网络,或具有多余路径的网络,应该考虑使用其它路由协议。 ④.而且RIP每隔30秒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。 于1993年,RIP2是在RFC1388中对RIP定义进行完善扩充而产生的第二版本,它支持IPv6(Internet Protocol Version 6)规范的128位地址;通过引入子网屏蔽与每一路由广播信息一起使用实现了对可变长子网掩码(VLSM,Variable Length Subnet Masks)的支持;除广播外还增加了多播功能,可以减少不收听报文的主机负载;提供简单的鉴别机制以及路由汇总功能。 RIP2没有能弥补该协议的主要缺陷:收敛慢。 在有多重路径到相同目标的网络中,RIP确定使用一条可选择的路径将花费许多时间。在RIP协议认识到路径不能达到前,它被设为等待,直到它已错过6次更新,总共180秒时间。然后,在使用新路径更新路由表前,它等待另一个可行路径的下一个信息的到来。这意味着在备份路径被使用前至少经过了3分钟,这对于多数应用程序超时是相当长的时间。
(2)内部网关路由协议(IGRP,Interior Gateway Ronting Protocol): 于1986年,美国著名路由器生产公司Cisco(思科)公司开发了内部网关路由选择协议(IGRP),它是Cisco专有的距离向量路由选择协议,严格地讲,它以距离向量路由传输机制为根本,并对此进行加强,是一种动态距离向量路由协议,致力于解决RIP协议的不足。 IGRP即不使用TCP,也不使用UDP作为它的传输协议,在IP首部的协议(Protocol)字段,有其单独的值9。采用周期性广播路由表的方式维护路由信息,它每90秒发送一次路由更新广播,在3个更新周期内(即270秒),没有从路由中的第一个路由器接收到更新,则宣布路由不可访问。在7个更新周期即630秒后,Cisco IOS 软件从路由表中清除路由。 其优点是: ①.扩大了网络应用的规模。虽然RIP在小型同构网络上工作得相当好,但它的跳数小(16)的特点严重限制了网络的大小,IGRP通过使网络跳数增加到255跳,能够满足较大网络规模的应用。 ②.提高了在复杂网络环境下路由选择的弹性。使用组合用户配置尺度,包括网络延迟、带宽、链路可靠性和负载4种度量。避免了并且单一的度量(跳数)不能给复杂网络提供有弹性的路由选择。 ③.减少了因网络上的不一致带来的路由选择环路的可能性。RIP路由协议存在环路问题,路由器不知道网络的全局情况,必须依靠相邻路由器来获取网络的可达信息。由于路由选择更新信息在网络上传播慢,距离向量路由选择协议有一个收敛慢问题,这个问题有时将导致不一致性产主。IGRP使用水平分割、破坏逆转更新、保持计数器和触发更新机制有效控制了路由选择环路的产生。 其缺点是:不支持可变长子网掩码(VLSM),在网络拓扑结构发生变化时,需要大量的CPU、存储器和带宽资源。
(3)增强内部网关路由协议(EIGRP,Enhanced Interior Gateway Ronting Protocol): 于1994年,Cisco(思科)公司随IOS 9.21发布了加强型内部网关路由协议(EIGRP),它是一个先进的距离向量路由协议,采用散播更新算法(DUAL,Diffusing Update ALgorithm)和链路状态路由协议相结合的方式,致力于解决传统的距离向量和链路状态协议的局限,虽属于距离向量协议的范围,同时也拥有链路状态协议的许多特征。支持最大跳数为224。 传统的距离向量协议如RIP向所有连接的邻居转发路由更新,这些邻居再依次更新它的邻居。这种路由信息的逐跳式传播产主了较大的收敛次数和循环的拓扑问题。链路状态协议(如OSPF)对传统的距离向量协议进行了替代。链路状态协议的问题是它通过重复覆盖整个区域中的拓扑信息来解决传统的距离向量协议的收敛问题。在大型网络中这种重复很不理想而且对CPU的利用率有很大的影响(因为需要运行SPF计算数目)。 EIGRP即不使用TCP,也不使用UDP作为它的传输协议,在IP首部的协议(Protocol)字段,有其单独的值88。与OSPF协议一样,EIGRP路由器寻找它们的邻接路由器并交换“hello”数据包。EIGRP协议每隔5秒传送“hello”数据包(或者在低速NBMA网络中每60秒发送一次)。如果失败3次,邻接路由器则被认为是宕机状态,替代的路径将被使用。Hello包使得路由器动态地快速地发现邻居的消失。如果在保持计数器超期之前还没有从它邻居路由器处收到Hello包,那么这个邻居就被宣布取消。此时邻居邻接被删除,并且所有与那个邻屠相连的路径被取消。 拓扑表包括路由器和它邻居到达目的端的度量。散射更新算法(DUAL)使用拓扑表来寻找到达每个目的端的最低度量非环道路。这个具有最小成本道路的下跳路由器被指定为后继,并且它是路由表中下一跳IP地址。DUAL算法也会去寻找一个可行性后继(或者下一个最优路径),它被存储在拓扑数据库中。 如果路由器失去了它的后继,并且有一个可利用的可行性后继就不须要重新计算。路由器就使可行性后继成为后继,并向路由表中加入一条新路径,使自己处于被动状态。如果没有可利用的可行性后继,则路由器进入目的端网络的主动状态,同时需要重新计算路径。 当路由器处于主动状态,路由器向所有EIGRP接口发出查询包(除了后继驻留的接口),并询问邻居是否有一条到所给目的端的路径。邻居回答,并向发送者通知它们有或没有一条到达目的端的路径。一旦收到所有的回答,路由器就会计算一条新的后继。如收到查询包的邻居利用发送者去到达目的端网络(作为它的后继),这个邻居就会查询它所有的邻居来寻找一条到达目的端的路径。被查询的邻居经过同样的过程,来生成一个向下的涉及整个网络的查询来寻找一条到达目的端的道路。只要EIGRP有一个可行性后继,就不需要重计算。这条情况使路由器不必使用CPU时钟,还能加速收敛。不受拓扑变化影响的路由器不需重新计算。 其优点是: ①.迅速广播链路状态的变化。当本地路由器的链路状态发生变化,在新信息基础上它将重新计算拓扑结构表。OSPF协议此时将立即向网络中的每个路由器广播链路状态的变化,而EIGRP协议将仅仅涉及到被这些变化直接影响的路由器。这使带宽和CPU资源的利用效率更高。同时,由于EIGRP协议使用了不到50%的带宽,使得在低带宽WAN链路上具有很大优势。 ②.链路状态度量更完善。EIGRP度量值是一个32位数,使用链路的带宽、延迟、可靠性、存放、跳数和最大传输单元(MTU,Maximum Transmission Unit)共6种不同特征以及可配置的K值来计算,提供有弹性较大的路由选择。 ③.支持多种网络协议,减少了因网络上的不一致带来的路由选择环路的可能性。EIGRP协议支持Novell/IPX、Apple Talk和IP环境。如果网络正在运行的是IGRP协议,那么转换到EIGRP协议比转换到OSPF协议要容易的多。 其缺点是:没有标准化。同样也存在收敛慢的问题。
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