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文檔簡介

1、第十六章第十六章 選路:自治系統內選路選路:自治系統內選路RIPOSPFHELLO通信網體系與協議通信網體系與協議西南科技大學西南科技大學 by 2022-5-42頁頁1 引言引言自治系統的選路:自治系統的選路:對外對外EGP:通告可達性信息;:通告可達性信息;典型典型BGP內部內部IGP:Rs間密切合作,以求獲得更好的路由。間密切合作,以求獲得更好的路由。內部網關協議內部網關協議IGP:Interior Gateway Protocol;多種內部路由協議的統稱;多種內部路由協議的統稱;RIP、OSPF、,;,;IGP只在只在AS內使用。內使用。R4R1R2R3自治系統自治系統EGP內部路由內

2、部路由通信網體系與協議通信網體系與協議西南科技大學西南科技大學 by 2022-5-43頁頁2 靜態路由靜態路由 vs 動態路由動態路由靜態路由:靜態路由:小型網絡、人工簡單維護;小型網絡、人工簡單維護;路由及時性困難:路由及時性困難:l出現故障等時,涉及到多個路由器中選路表的修改。出現故障等時,涉及到多個路由器中選路表的修改。路由的一致性困難:路由的一致性困難:l下一跳路由與完整的路由。下一跳路由與完整的路由。動態路由:動態路由:自動選路更新;自動選路更新;保證路由的一致性和及時性。保證路由的一致性和及時性。R4R1R2R3R5通信網體系與協議通信網體系與協議西南科技大學西南科技大學 by

3、2022-5-44頁頁IGP:動態路由:動態路由多種多種IGP動態路由:動態路由:RIP、OSPF、。、。RIP:V-D路由算法;路由算法;OSPF:Open SPF,具有開放性的鏈路狀態路由算法。,具有開放性的鏈路狀態路由算法。通信網體系與協議通信網體系與協議西南科技大學西南科技大學 by 2022-5-45頁頁3 RIP 選路信息協議選路信息協議 Routing Information Protocol發展史:發展史:依靠物理網(局域網)廣播功能快速交換選路信息;依靠物理網(局域網)廣播功能快速交換選路信息;Unix系統中:系統中:routed(route daemon)進程;)進程;形成

4、標準前已流行。形成標準前已流行。標準:標準:RIPv1:RFC1058(STD 34, 1988), 基本協議;基本協議;RIPv2:RFC1723(1994), 增加增加CIDR支持。支持。通信網體系與協議通信網體系與協議西南科技大學西南科技大學 by 2022-5-46頁頁RIP路由協議框架路由協議框架使用使用UDP傳輸傳輸RIP報文(報文(520端口)。端口)。RIP實體操作實體操作IP實體的選路表。實體的選路表。IPUDPRIP520通信網體系與協議通信網體系與協議西南科技大學西南科技大學 by 2022-5-47頁頁3.1 RIP協議特點協議特點VD選路算法;選路算法;選路信息包括一

5、系列(選路信息包括一系列(V,D)對,取自內部的選路表;)對,取自內部的選路表;主動、被動方式主動、被動方式 路由器和主機都參加,路由器和主機都參加, 主動:通告和接收選路信息(主動:通告和接收選路信息(Router);); 被動:只接收選路信息(被動:只接收選路信息(Host),用于更新自己的選路表。),用于更新自己的選路表。Hop count metric, 直接相連網絡距離為直接相連網絡距離為1 ,每經過一個,每經過一個R,距離加,距離加1。通信網體系與協議通信網體系與協議西南科技大學西南科技大學 by 2022-5-48頁頁3.2 RIP 路由特點路由特點每個路由器關心:每個路由器關心

6、: 有幾個鄰接的路由器;有幾個鄰接的路由器; 通過鄰接路由器能到達那些目的網,距離如何。通過鄰接路由器能到達那些目的網,距離如何。算法特點:算法特點: 路由表項:路由表項:, 通告內容:通告內容:, 更新表項:更新表項: , 只依賴于鄰接路由器,逐跳擴散的路由信息。只依賴于鄰接路由器,逐跳擴散的路由信息。R4R1R2R3R5RRRRRRRRRN4N1N2N3N5通信網體系與協議通信網體系與協議西南科技大學西南科技大學 by 2022-5-49頁頁3.3 RIP操作操作路由器定期路由器定期(30秒秒)在直連的網絡上廣播選路信息:在直連的網絡上廣播選路信息:網絡上各路由器廣播時間隨機分布;網絡上各

7、路由器廣播時間隨機分布;報文內容為自己的選路表項;報文內容為自己的選路表項;路由信息逐漸擴散到全網;路由信息逐漸擴散到全網;定期定期30秒小隨機時延;秒小隨機時延;IP的廣播或組播的廣播或組播(255.255.255.255)。路由更新規則:路由更新規則:沒有更小距離的路由時,沒有更小距離的路由時, 保持原有路由不變。保持原有路由不變。R4R1R2R3R5通信網體系與協議通信網體系與協議西南科技大學西南科技大學 by 2022-5-410頁頁3.4 RIP異常處理路由器故障異常處理路由器故障路由器故障:路由器故障:鄰接路由器受到直接影響(無信息通告);鄰接路由器受到直接影響(無信息通告);對通

8、過對通過RIP獲得的路由表項,設置定時器;獲得的路由表項,設置定時器;,用,用Ry的的刷新刷新T;超時未刷新(超時未刷新(180秒,秒,6個廣播周期),刪除該表項;個廣播周期),刪除該表項;預防預防RIP報文丟失的措施。報文丟失的措施。R4R1R2R3R5N1N2R2出現故障: R3將會在6個周期后,把到N1、N2的下一跳改變為R5。通信網體系與協議通信網體系與協議西南科技大學西南科技大學 by 2022-5-411頁頁3.5 RIP異常處理路由環路異常處理路由環路RIP是只依據鄰接路由器的路由算法,沒有掌握網絡拓撲結構,是只依據鄰接路由器的路由算法,沒有掌握網絡拓撲結構,一旦網絡故障,容易出

9、現路由不一致的問題。一旦網絡故障,容易出現路由不一致的問題。如圖:如圖:N6到到N1有兩條路徑:有兩條路徑: 出現如圖的故障后,路經無法立即切換到另一條上;出現如圖的故障后,路經無法立即切換到另一條上; 造成:造成:R4R2的路由環路;的路由環路; 等到等到R5把把N1路由信息通告到路由信息通告到R6和和R4上時,環路可得到解決。上時,環路可得到解決。R5R4R3R2R6R1N1N2N3N4N5N6如果如果N1到到N6經過更多的路由器呢?經過更多的路由器呢? -需要更長時間,環路才消失。需要更長時間,環路才消失。如果沒有如果沒有R3,R5的這條路呢?的這條路呢? -環路無法消失。環路無法消失。

10、通信網體系與協議通信網體系與協議西南科技大學西南科技大學 by 2022-5-412頁頁3.5 RIP異常處理異常處理 路由環路路由環路分割范圍更新(分割范圍更新(split horizon update):):不回傳路由信息,即:不回傳路由信息,即:對表項對表項,不通知路由器,不通知路由器Ry;部分部分解決環路問題:解決環路問題:R1需需6個廣播周期,個廣播周期,R2需需12個周期、個周期、R3需需18個周期;個周期;路由環會維持一段時間。路由環會維持一段時間。R1R2R3N1N2N3R1R2R3N1N2N3消失消失消失通信網體系與協議通信網體系與協議西南科技大學西南科技大學 by 2022

11、-5-413頁頁3.6 RIP異常處理異常處理 慢收斂慢收斂新路由消息:新路由消息:每個周期傳播一跳,每個周期傳播一跳,N個周期到達所有路由器。個周期到達所有路由器。l(假定網絡的直徑為(假定網絡的直徑為N個路由器)。個路由器)。不可達信息:不可達信息:六個周期傳播一跳;六個周期傳播一跳;還會被別的過時的路由消息干擾;還會被別的過時的路由消息干擾;6*N個周期難以到達所有路由器。個周期難以到達所有路由器。R1R2N1N2N4故障R4R3N3過時路由消息通信網體系與協議通信網體系與協議西南科技大學西南科技大學 by 2022-5-414頁頁3.6.1 慢收斂網絡大小和通告慢收斂網絡大小和通告網絡

12、大小限定:網絡大小限定: 距離距離16代表代表(網絡中的最大跳數網絡中的最大跳數15)15); 用用(Nx,16)(Nx,16)通告到通告到NxNx的路由不可達;的路由不可達;路由更新和通告:路由更新和通告: 收到更短路由消息,立即更新選路表項(快);收到更短路由消息,立即更新選路表項(快); 路由表項超時成為不可達,并向其它路由表項超時成為不可達,并向其它R R通告(慢);通告(慢);l利用不可達信息可推斷某些路由不可達,改善收斂。利用不可達信息可推斷某些路由不可達,改善收斂。R1R2R3N1N2N3故障 對N1的路由:R1先前告知的D1;R1現在告知的D;R2推斷N1不可達。本來30秒通告

13、一次,現在暫停通告,等超時時直接通告無窮。通信網體系與協議通信網體系與協議西南科技大學西南科技大學 by 2022-5-415頁頁3.6.2 慢收斂更新抑制慢收斂更新抑制Hold DownHold Down:路由器收到某條路由不可達的消息后,在一段時間內路由器收到某條路由不可達的消息后,在一段時間內(典型(典型6060秒),忽略關于該網絡的任何路由信息;秒),忽略關于該網絡的任何路由信息;確保有較大范圍內的站點都收到該壞消息,避免過時的確保有較大范圍內的站點都收到該壞消息,避免過時的路由通告,但抑制期間環路依然存在。路由通告,但抑制期間環路依然存在。R1R2N1N2N4故障 R4如果不抑制,R

14、2將會接受R4從N4送來的關于N1的路由,形成錯誤路由表項。R3N3通信網體系與協議通信網體系與協議西南科技大學西南科技大學 by 2022-5-416頁頁3.6.3 慢收斂毒性逆轉慢收斂毒性逆轉Poison Reverse(毒性逆轉):(毒性逆轉):直接連接的路由消失后,在若干(至少一個)廣播周期直接連接的路由消失后,在若干(至少一個)廣播周期內都保留該路由(距離無限大),并向外通告;內都保留該路由(距離無限大),并向外通告;對分割更新的修正:回傳路由信息的距離為無限大;對分割更新的修正:回傳路由信息的距離為無限大;毒性逆轉能迅速打破較小的環路;毒性逆轉能迅速打破較小的環路;l如兩個路由器到

15、目的網絡的路由都指向對方。如兩個路由器到目的網絡的路由都指向對方。R1R2R3N1N2N3 如果鏈路無故障,R1將忽略該路由;如果鏈路有故障,防止了R1從R2得到N1的路由信息(源于R1)。通信網體系與協議通信網體系與協議西南科技大學西南科技大學 by 2022-5-417頁頁3.6.4 慢收斂觸發更新慢收斂觸發更新觸發更新對付較大路由環:觸發更新對付較大路由環:快速的更新來加速收斂過程;快速的更新來加速收斂過程;一旦一旦R改變了某條路由的度量,立即向鄰接路由器通告改變了某條路由的度量,立即向鄰接路由器通告更新報文,不必等更新周期;更新報文,不必等更新周期;觸發更新可能觸發廣播風暴隨機延時后再

16、通告。觸發更新可能觸發廣播風暴隨機延時后再通告。通信網體系與協議通信網體系與協議西南科技大學西南科技大學 by 2022-5-418頁頁RIP異常處理小結異常處理小結異常:異常:路由環路;路由環路;慢收斂。慢收斂。處理措施:處理措施:分割更新分割更新 避免路由環;避免路由環;抑制抑制 避免過時路由通告;避免過時路由通告;毒性翻轉毒性翻轉 通告不可達路由;通告不可達路由;觸發更新觸發更新 快速通告新消息。快速通告新消息。通信網體系與協議通信網體系與協議西南科技大學西南科技大學 by 2022-5-419頁頁4 RIP報文格式報文格式RIP只定義了有一種報文格式;只定義了有一種報文格式;交換(交換

17、(IP address,Metric)對;)對;IP address 可為可為A、B、C類網絡地址或主機地址。類網絡地址或主機地址。081624 31CommandVersion1Must be 0Address Family IdentifierMust be 0IP AddressMust be 0Must be 0MetricVersion1 報文格式 可重復25次通信網體系與協議通信網體系與協議西南科技大學西南科技大學 by 2022-5-420頁頁4.1 報文域報文域Command:1=Request 請求部分或全部選路信息;請求部分或全部選路信息;2=Response 發送方給出自

18、己選路表內的發送方給出自己選路表內的(V,D);9=更新請求;更新請求;10=更新響應;更新響應;11=更新確認。更新確認。Address Family Identifier:2 IP address;未定義掩碼,只能用于有類地址方式。未定義掩碼,只能用于有類地址方式。通信網體系與協議通信網體系與協議西南科技大學西南科技大學 by 2022-5-421頁頁4.2 V-D對對V是是IP地址格式(地址格式(4字節),可為:字節),可為:網絡地址,網絡地址,A、B、C類地址;類地址;主機地址;主機地址;存在子網時,網絡地址和主機地址存在二義性;存在子網時,網絡地址和主機地址存在二義性;如果無二義性解

19、釋時,也可發送子網地址。如果無二義性解釋時,也可發送子網地址。V0.0.0.0 表示缺省路由:表示缺省路由:可通告缺省路由;可通告缺省路由;路由器能根據距離值供選擇缺省路由。路由器能根據距離值供選擇缺省路由。通信網體系與協議通信網體系與協議西南科技大學西南科技大學 by 2022-5-422頁頁4.3 RIPv2的擴展的擴展RIPv2格式:格式:路由標記:路由起點、自治域號等額外信息;路由標記:路由起點、自治域號等額外信息;RIP2實現對實現對CIDR的擴展。的擴展。081624 31CommandVersion=2Must be 0Address Family Identifier目的網的路

20、由標記目的網的路由標記目的網地址(目的網地址(IP Addr)目的網掩碼(目的網掩碼(Mask)到目的網的下一網關(到目的網的下一網關(Next Hop)到目的網的距離(到目的網的距離(Metric) 可重復25次通信網體系與協議通信網體系與協議西南科技大學西南科技大學 by 2022-5-423頁頁4.4 RIP的討論的討論距離距離16指網絡的跨度,而不是路由器的數目;指網絡的跨度,而不是路由器的數目;RIP適宜于廣播型、分層結構的網絡;適宜于廣播型、分層結構的網絡; 主干網、二級主干、主干網、二級主干、。簡單的路由,無法處理時延、容量要求;簡單的路由,無法處理時延、容量要求;相對固定的路由

21、,較長時間不變;相對固定的路由,較長時間不變; 無法對網絡性能變化(負載、時延等)做出反應(調整路由);無法對網絡性能變化(負載、時延等)做出反應(調整路由);仍有大量的應用。仍有大量的應用。通信網體系與協議通信網體系與協議西南科技大學西南科技大學 by 2022-5-424頁頁5 Hello 協議協議一個使用延時作距離度量的一個使用延時作距離度量的IGP協議;協議;基本操作:基本操作: 使參與路由協議的機器在時鐘上同步;使參與路由協議的機器在時鐘上同步; 通過交換通過交換Hello報文估計與鄰接報文估計與鄰接R的時延;的時延; 用時延為距離度量計算路由和通告路由。用時延為距離度量計算路由和通

22、告路由。主要問題主要問題 協議非常不穩定。協議非常不穩定。 時延測量的不穩定平滑、門限;時延測量的不穩定平滑、門限; 負載使得時延不穩定時延變化敏感,容易形成正反饋;負載使得時延不穩定時延變化敏感,容易形成正反饋; 不同信道的不可比因素;不同信道的不可比因素;l大容量的衛星信道,小容量的串行信道。大容量的衛星信道,小容量的串行信道。通信網體系與協議通信網體系與協議西南科技大學西南科技大學 by 2022-5-425頁頁6 OSPF開放的開放的SPF協議協議鏈路狀態選路算法。鏈路狀態選路算法。新成就:新成就: 規范公開,免費使用;規范公開,免費使用; 服務類型選路;服務類型選路; 負載均衡選路;

23、負載均衡選路; 易于網絡擴展和管理;易于網絡擴展和管理; 支持多種鑒別機制;支持多種鑒別機制; 支持特定主機、子網、特點網絡的路由;支持特定主機、子網、特點網絡的路由; 虛擬網絡拓撲結構,多點接入網的拓撲圖;虛擬網絡拓撲結構,多點接入網的拓撲圖; 包容和通告其它路由信息。包容和通告其它路由信息。顯然,需要對傳統選路算法和選路表動手術。顯然,需要對傳統選路算法和選路表動手術。通信網體系與協議通信網體系與協議西南科技大學西南科技大學 by 2022-5-426頁頁6.1 OSPF報文類型報文類型共五種報文:共五種報文:Hello報文,報文,l用于測試鄰接路由器的可達性。用于測試鄰接路由器的可達性。

24、數據庫描述報文,數據庫描述報文,l交換網絡拓撲數據庫。交換網絡拓撲數據庫。鏈路狀態請求,鏈路狀態請求,l向鄰站請求特定鏈路狀態。向鄰站請求特定鏈路狀態。鏈路狀態更新、確認,鏈路狀態更新、確認,l通告鏈路狀態的變化信息。通告鏈路狀態的變化信息。通信網體系與協議通信網體系與協議西南科技大學西南科技大學 by 2022-5-427頁頁6.2 OSPF拓撲模型拓撲模型每個路由器都掌握網絡拓撲結構:每個路由器都掌握網絡拓撲結構: 虛擬網絡拓撲結構;虛擬網絡拓撲結構; 節點(路由器)和鏈路(相鄰節點的信道);節點(路由器)和鏈路(相鄰節點的信道);多點訪問網絡(如廣播型網絡)會產生多點訪問網絡(如廣播型網

25、絡)會產生N2問題,問題, 使用使用指派路由器指派路由器減少相鄰關系。減少相鄰關系。R1R2R3R4R1R3R2R4R5R5多點訪問網絡(以太網)OPSF虛擬拓撲結構產生N2問題用指派路由器減少相鄰關系R1R3R2R4R5R1R2R3R4R5ATM/FR/X.25通信網體系與協議通信網體系與協議西南科技大學西南科技大學 by 2022-5-428頁頁6.3 OSPF域模型域模型多區域:多區域: 每個區域是獨立的每個區域是獨立的OSPF路由協議范圍,路由協議范圍,l網絡拓撲數據庫只包含域內部分;網絡拓撲數據庫只包含域內部分;lOSPF協議在域邊界處終止。協議在域邊界處終止。 某些路由器會屬于多個

26、區域,某些路由器會屬于多個區域,l稱為:區域邊界路由器;稱為:區域邊界路由器;l區域邊界路由器構成另一個路由域(主干域)。區域邊界路由器構成另一個路由域(主干域)。 形成分層路由結構。形成分層路由結構。OSPF域OSPF域OSPF域OSPF域OSPF域OSPF域自治系統RRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRR2級路由域內路由1級路由(域間路由)2級路由域內路由2級路由域內路由3級路由3級路由RRR域內路由器R域間路由器RAS邊界路由器分級路由結構分級路由結構OSPF多區域模型多區域模型通信網體系與協議通信網體系與協議西南科技大學西南科技大學 by 2022-5-429頁頁RRRRRR

27、RRRRRRRRRRRRRRRRRRR6.4 OSPF運行環境運行環境IP子網間的子網間的OSPF(物理網絡上的(物理網絡上的IP子網),子網), 相鄰路由器可通過物理網直接通信。相鄰路由器可通過物理網直接通信。IP網絡間的網絡間的OSPF(多個(多個IP子網構成的子網構成的IP網絡),網絡), 相鄰路由器在物理上不相鄰(存在其它路由器)。相鄰路由器在物理上不相鄰(存在其它路由器)。IP Net5RIP Net2IP Net4IP Net3RRRIP Net1RRRRRRRRRRROSPF拓撲結構拓撲結構通信網體系與協議通信網體系與協議西南科技大學西南科技大學 by 2022-5-430頁頁6

28、.5 OSPF子協議子協議Hello協議,協議,檢測鏈路是否可用;檢測鏈路是否可用;指派路由器的選舉。指派路由器的選舉。交換協議,交換協議,交換拓撲數據庫內容。交換拓撲數據庫內容。擴散協議,擴散協議,通告鏈路狀態改變。通告鏈路狀態改變。通信網體系與協議通信網體系與協議西南科技大學西南科技大學 by 2022-5-431頁頁6.6 OSPF報文和協議報文和協議報文首部:報文首部:Type,1= Hello, 2=Database Request, 3 = Link Status request,4=Link Status update, 5=Link Status response。081624

29、 31VersionTypeLengthSource Router IP AddressArea IDChecksumAuthen typeAuthenticationData通信網體系與協議通信網體系與協議西南科技大學西南科技大學 by 2022-5-432頁頁6.6.1 Hello協議協議定時與鄰站(路由器)聯系,并通告本路由器的有效定時與鄰站(路由器)聯系,并通告本路由器的有效鄰站情況;鄰站情況;Dead Timer:鄰站失效的時限。:鄰站失效的時限。081624 31OSPF HeaderNet MaskDead Timer(Sec)Hello IntervalGWay PrioDesignated RouterBack Designated RouterNeighbor1 IP AddressNeighbor2 IP AddressNeighborn IP AddressHello 報文報文通信網

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