(4)中间系统到中间系统路由交换协议(IS-IS,Intermediate System to Intermediate System ): ISO IS-IS协议是OSI的标准内部网关协议(IGP),它是链路状态路由协议,严格地讲是一个分级的链接状态路由协议。采用DECnet PhaseV路由算法。使用Hello协议寻找毗邻节点,使用一个传播协议发送链接信息,类似OSPF协议。 IS-IS协议把网络进行分级管理,把任何没有路由功能的网络节点称为终端系统(ES);而路由器定义为中间系统(IS)。ES和IS之间采用ES-IS(ISO9542)协议,允许ES和IS之间相互发现。IS和IS之间采用IS-IS协议,IS-IS提供IS之间的路由。结合起来形成OSI协议的基础。 由中间系统(路由器)连接起来的一系列终端系统叫区域,它处于最低一级。将多个区域互联起来称为路由域。每个路由域是一个独立的管理区域,与AS类似。分两级路由:区域内的站点路由(第一级)和区域间的区域路由(第二级)。也就是说,第一级路由器形成第一级区域,而第二级路由器在第一级区域之间形成一个路由域内部的路由骨干。第一级路由器只需要具有如何到达最近的第二级路由器的信息,就可以进行区域间的通信。 在IS-IS路由中,每个ES都位于一个指定的区域内,ES通过接听IS hello包,获得最近的路由器(IS)的信息。当一个ES需要向另一个ES发送数据时,它首先将包发送给网络中与它直接相连的一个路由器。然后路由器确定包的目的地址,使用最佳路径路由此包。如果目的ES在同一子网上,或是在相同区域中的另外一个子网上,那么本地路由器将相应地转发包。如果目的ES位于另一个区域中,那么第一级路由器将把包转发给最近的第二级路由器。在通过了连续的第二级路由器之后,该包将到达目的区域中的第二级路由器。在目的区域中,路由器通过最佳路径传送包,直到包到达目的ES为止。 路径的长度等于链路的合计值,链路可以具有的最大值为64,路径的最大值为1024。IS-IS使用一个缺省度量值,该度量值可以是任意的,另外还指定三种其他的可选度量值:延时代价、花费代价(通信费用)和错误代价(差错率)。 其优点是: ①.ES-IS可以支持三种不同类型的子网:点到点子网(如HDLC)、广播子网(如以太网)和普通拓扑结构子网(如X.25)。 ②.IS-IS可以在不同的子网上操作,包括广播型的LAN、WAN和点到点链路 ③.链路状态度量较完善。 其缺点是: ①.IS-IS使用一个小的度量值(6比特),严重限制了能与它进行转换的信息。 ②.链接状态只有8比特长,路由器通告的记录限制为256个。 ③.IS-IS受OSI约束,使得与OSPF相比发展比较缓慢。
(5)开放式最短路优先路由信息协议(OSPF,Open Shortest Path First): 于1988年,网间工程任务组织(IETF,Internet Engineering Task Framework)成立了内部网关协议工作组,专门设计用于因特网的基于最短路径优先(SPF)算法的IGP。在此前多项研究结果的基础上开发出开放式最短路优先路由信息协议(OSPF),诸如1978年Bolt、Beranek、Newman(BBN)为ARPANET开发的SPF算法,1988年Dr.Radia Perlman对路由信息容错性广播的研究成果等等。 开放式最短路径优先协议(OSPF)是一种链路状态路由选择协议,链路是路由器接口的另一称法,因此也称为接口状态路由协议。采用Dijkstra算法,路由选择的变化基于网络中路由器物理连接的状态与速度,并且变化被立即广播到网络中的每一个路由器。它被用于单个自治系统来分发路由选择信息。 作为链接状态路由协议,OSPF与RIP和IGRP这些距离向量路由协议是不同的。使用距离向量算法的路由器的工作模式是在路由更新信息中把路由表全部或部分发送给其相邻的路由器。 而OSPF用链路状态算法来计算在每个区域中到所有目的的最短路径时,只有当一个路由器第一次被激活或者任一个路由变化发生,这个配备给OSPF的路由器使用OSPF的“hello协议”来发现与它连接的邻节点,将链路状态通告(LSA,Link State Advertisement)扩散到同一级区域内所有路由器,这些LSA包含这个路由器的接口的状态(包括与上、下、IP地址、网络类型筹)和路由器和它邻居间的联系,从这些LSA的收集中形成了链路状态数据库,在这个区域中的所有路由器都有一个特定的数据库,它由每个接口、对应邻节点和接口速度组成,被用来描述这个区域的拓扑结构。这个路由器于是就运行Diskjtra算法,这个算法根据到达这个网络的费用计算规则,利用链路状态数据库在该区域中形成以自己为根到所有目的的最短路径优先树(SPF树),从这个最短路径优先树(SPF树)中形成了IP路由表。如果网络中发主的任何改变都将会被链路状态包扩散出去,直到网络中的每个路由器收到了所有其它路由器的LSA,同时使路由器利用这些新信息,重新计算最短路径优先树(SPF树),形成新路由表。 OSPF是一种相对复杂的路由协议。 OSPF即不使用TCP,也不使用UDP作为它的传输协议,直接使用IP,在IP首部的协议(Protocol)字段,有其单独的值89。它通过传递链路状态来得到网络信息,LSA每30分钟被交换一次,除非网络拓扑结构有变化。例如,如果接口变化,信息立刻通过网络广播;如果有多余路径,收敛将重新计算SPF树。计算SPF树所需的时间取决于网络规模的大小。因为这些计算,路由器运行OSPF需要占用更多CPU资源。 于1991年,在RFC1247中对第2版OSPF进行了描述,即OSPF2,也是第一次被标准化。 其优点是: ①.首先该协议是开放的,即其规范是公开的。OSPF协议是"开放式最短路优先"的缩写。"开放"是针对当时某些厂家的"私有"路由协议而言,而正是因为协议开放性,才使得OSPF具有强大的生命力和广泛的用途。 ②.OSPF能服务于大型、异构网络。为了较大型网络,并弥补OSPF协议大量占用CPU和内存资源的缺陷,将网络分成独立的层次域,称为区域(Area),每个路由器仅与它们自己区域内的其它路由器交换LSA,降低网络中的交通数量。在一个区域中的路由器都有一个特定的拓扑数据库,就像同区域中的其它路由器一样。一个多区域中的路由器有着不同的拓扑数据库,用于不同的区域,它们都与路由器相连。那些所有的接口都在同一个区域中的路由器称为内部路由器(IR,Interior Router),连接于同一自治系统中的路由器称为区域边界路由器(ABR,Area Border Router),另一种路由器充当网关的作用,从一个AS到另一个AS重分配路由信息,称为自治系统边界路由器(ASBR,Autonomous System Border Router)。相应地即有两种类型的路由选择方式:当源和目的地在同一区时,采用区内路由选择;当源和目的地在不同区时,则采用区间路由选择。这就大大减少了网络开销,并增加了网络的稳定性。当一个区内的路由器出了故障时并不影响自治域内其它区路由器的正常工作,这也给网络的管理、维护带来方便。 ③.OSPF可以对每个IP服务类型计算各自的路由集。实现对于任何目的,可以有多个路由表表项,每个表项对应着一个IP服务类型。 ④.给每个接口指派一个无维数的费用,可以通过吞吐率、往返时间、可靠性或其他性能来进行指派。可以给每个IP服务类型指派一个单独的费用。 ⑤.当对同一个目的地址存在着多个相同费用的路由时, 可以平均分配流量。实现流量平衡。 ⑥.OSPF支持子网,子网掩码与每个通告路由相连。允许将一个任何类型的IP地址分割成多个不同大小的子网(称之为变长度子网)。到一个主机的路由是通过全1子网掩码进行通告,默认路由是以IP地址为0.0.0.0网络掩码为全0进行通告的。 ⑦.路由器之间的点对点链路不需要每端都有一个IP地址,实现无编号网络。节省IP地址资源。 ⑧.采用一种简单鉴别机制。可以采用类似于RIP2机制的方法指定一个明文口令。 ⑨.OSPF采用多播,而不是广播形式,以减少不参与OSPF的系统负载。
(6)其它内部网关协议: 除了上述经常使用的路由协议外,在工作中我们还会遇到其它一些路由协议: AppleTalk路由表维护协议(RTMP)、Banyan VINES路由表协议(RIP)是基于IP版的RIP的变种。 ICMP路由器发现协议(IRDP,ICMP Router Discovery Protocol)是Internet控制消息协议(ICMP,Internet Control Message Protocol)的一个扩展,它使得主机能够动态地发现缺省网关路由器的IP地址。在一个多路由器的环境下,IRDP还使得主机能够检测和纠正由于网关故障产生的错误。IRDP在RFCI256中定义,它为主机提供自动配置路由器地址的功能,与动态主机配置协议(DHCP)类似。IRDP独立于任何其他的路由协议,它包括路由器发起的广播消息(路由器通告)和主机发起的查询消息(路由器寻找)。由于当存在多条路径时IRDP并不能提供理想的选择,如果主机选择了一个不好的通向特定目的地的第一跳路由器,那么被选择的设备将发送回一个ICMP重定向报文,指明一条更好的路径。 网关发现协议(GDP,Gateway Discovery Protocol)是由Cisco公司开发的一套协议,它是更标准化的、更严格的ICMP路由器发现协议(IRDP,ICMP Router Discovery Protocol,IRDP)的前导协议,与IRDP不同,GDP是基于UDP协议的,使用的缺省端口值为1997。GDP使得主机能够动态地监测与其直接相连的网络上的路由器的到来。一个给定的网络中可能有多个路由器,主机选择其中的一个或多个来传输流量。主机可以通过发现路由器不能定期进行通告来发现路由器故障,并做相应的补偿。
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