第五章动态路由选择协议

第五章动态路由选择协议

课程内容路由选择协议基础距离矢量路由选择协议链路状态路由选择协议内部和外部网关协议

路由选择协议基础发送网络可达信息接收可达信息记录信息及决策最优路由响应、修正和通告拓扑变化对所有路由选择协议来说，共有的几个问题是路径决策、度量、收敛和负载均衡。

路径决策

1 确认直接网络２加入路由表3 加入报文

Router A

Router B

Router C

192.168.2.1/24192.168.7.1/24192.168.1.1/24 192.168.1.2/24

192.168.3.1/24

192.168.3.2/24

192.168.6.1/24

192.168.6.2/24

192.168.4.1/24 192.168.5.1/24

4

4 5 51. Ａ将Ｂ的信息传递给Ｃ吗？2. 应走哪条路径到达网络192.168.4.0 ？3. 如何确保所有路由器收到所有路由信息？如何确保不会无休止循环？…

度量最优路径的选择不同协议有不同的度量标准

RIP— 跳数IGRB— 带宽和时延

度量标准跳数 (Hop count)— 分组在到达目的地前所必须经过的路由器的数量。带宽 (Bandwidth)— 固定的时间可传输的数据数量。负载 (Load)— 网络资源（如路由器或链路）上的活动量。时延 (Delay)— 从信号源到目的地所需要的时间长度。可靠性 (Reliability)— 通常指每个网络链路的出错率。代价 (Cost)— 一个任意的值，通常以带宽、金钱的花销或其他衡量标准为基础。

收敛Router A

Router B

Router C

192.168.2.1/24192.168.7.1/24192.168.1.1/24 192.168.1.2/24

192.168.3.1/24

192.168.3.2/24

192.168.6.1/24

192.168.6.2/24

192.168.4.1/24 192.168.5.1/24

1

2

3

12

3

路由环路

所有路由选择表都达到一致状态的过程叫做收敛。

负载均衡Router A

Router B

Router C

192.168.2.1/24192.168.7.1/24192.168.1.1/24 192.168.1.2/24

192.168.3.1/24

192.168.3.2/24

192.168.6.1/24

192.168.6.2/24

192.168.4.1/24 192.168.5.1/24

1

22 3

1

3

等代价或不等代价基于报文或基于目标地址

距离矢量路由选择协议以矢量（距离，方向）的方式通告定期更新 (10s~90s)邻居广播更新包含整个路由表

路由表所有路由

Routing Table10.3.0.0 S0 010.4.0.0 E0 0

Routing Table10.2.0.0 S0 010.3.0.0 S1 0

Routing Table10.1.0.0 E0 010.2.0.0 S0 0

距离矢量—依照传闻进行路径选择

路由器从收集到的源信息中选择到达目标地址的最佳路径

AA BB CC

10.1.0.0 10.2.0.0 10.3.0.0 10.4.0.0

E0 S0 S0 S1 S0 E0

Routing Table10.3.0.0 S0 010.4.0.0 E0 010.2.0.0 S0 1

Routing Table10.2.0.0 S0 010.3.0.0 S1 010.4.0.0 S1 110.1.0.0 S0 1

Routing Table10.1.0.0 E0 010.2.0.0 S0 010.3.0.0 S0 1



AA BB CC

10.1.0.0 10.2.0.0 10.3.0.0 10.4.0.0

E0 S0 S0 S1 S0 E0



Routing Table10.3.0.0 S0 010.4.0.0 E0 010.2.0.0 S0 110.1.0.0 S0 2


Routing Table10.1.0.0 E0 010.2.0.0 S0 010.3.0.0 S0 110.4.0.0 S0 2

AA BB CC

10.1.0.0 10.2.0.0 10.3.0.0 10.4.0.0

E0 S0 S0 S1 S0 E0

以时间驱动更新路由表

网络拓扑结构发生改变等待下一个发送周期通告更新后全部的路由表

更新路由表

BB AA

路由失效计时器

路由失效计时器为3~6 个更新周期

更新路由表

BB AAXX

每一个节点管理着与之相连的所有网络




AA BB CC

10.1.0.0 10.2.0.0 10.3.0.0 10.4.0.0

E0 S0 S0 S1 S0 E0

路由环路

缓慢的收敛容易造成路由信息的不一致Ｄ的更新计时器触发之前Ｃ的更新报文到了

XX

Routing Table10.3.0.0 S0 010.4.0.0 E0 down10.2.0.0 S0 110.1.0.0 S0 2



AA BB CC

10.1.0.0 10.2.0.0 10.3.0.0 10.4.0.0

E0 S0 S0 S1 S0 E0

路由环路

路由器 C 推断到达 10.4.0.0 网络的最好路径是通过路由器B

XX




AA BB CC

10.1.0.0 10.2.0.0 10.3.0.0 10.4.0.0

E0 S0 S0 S1 S0 E0

路由环路

路由器 A 根据错误的信息升级它的路由表

XX




AA BB CC

10.1.0.0 10.2.0.0 10.3.0.0 10.4.0.0

E0 S0 S0 S1 S0 E0

路由环路

无限计数

10.4.0.0 网络的数据将在路由器 A, B, 和 C 之间循环10.4.0.0 网络的跳数将无限大

XX




AA BB CC

10.1.0.0 10.2.0.0 10.3.0.0 10.4.0.0

E0 S0 S0 S1 S0 E0

解决方法：水平分割

不发送从该接口接收到的路由信息不能解决两台路由器以上的情况减少资源浪费

XX




AA BB CC

10.1.0.0 10.2.0.0 10.3.0.0 10.4.0.0

E0 S0 S0 S1 S0 E0

XXXX

解决方法：路由毒化

路由器将该路由信息的跳数标记为无限大并且广播出去，显式地告知相邻路由器某项路由已经无效了。

XX

Routing Table10.3.0.0 S0 010.4.0.0 E0 Infinity

10.2.0.0 S0 110.1.0.0 S0 2



AA BB CC

10.1.0.0 10.2.0.0 10.3.0.0 10.4.0.0

E0 S0 S0 S1 S0 E0

解决方法：毒性逆转

接受路由毒化消息的路由器并不遵从水平分割的原则，而是将这条消息转发给所有相邻路由器，以实现最快的收敛。

XX

Routing Table10.3.0.0 S0 010.4.0.0 E0 Infinity

10.2.0.0 S0 110.1.0.0 S0 2

Routing Table10.2.0.0 S0 010.3.0.0 S1 010.4.0.0 S1 Possibly

Down10.1.0.0 S0 1


AA BB CC

10.1.0.0 10.2.0.0 10.3.0.0 10.4.0.0

E0 S0 S0 S1 S0 E0PoisonReverse

解决方法：定义最大跳数

指定最大跳数来防止路由回环

XX




AA BB CC

10.1.0.0 10.2.0.0 10.3.0.0 10.4.0.0

E0 S0 S0 S1 S0 E0

解决方法：触发更新

当路由表发生变化时路由器不等待更新计时器超时，立即发送更新信息触发更新减少了处理时间和对网络带宽的占用

AA BB CC

10.2.0.0 10.3.0.0 10.4.0.0

E0 S0 S0 S1 S0 E0 X

Network 10.4.0.0is unreachable



10.1.0.0

解决方法：抑制计时器

路由器在Hold-Down时间内将该条记录标记为possibly down以使其它路由器能够重新计算网络结构的变化例如路由器Ｂ不再接收关于同一目的网络的更远路由更新。即如果路由器从一个网络得知一条路径失效，然后，立即在另一个网段上得知这个路由有效，这条有效的信息往往是不正确的，是没有及时更新的结果。

Network 10.4.0.0 is downthen back up

then back down

Update afterhold-down Time


AA BB CC

10.1.0.0 10.2.0.0 10.3.0.0 10.4.0.0

E0 S0 S0 S1 S0 E0 XXUpdate after

hold-down Time

链路状态协议

传递最佳的路径信息给其它的路由器

LSA 数据包

SPF运算

拓补结构数据

最佳路由信息

路由表

CC AA

DD

BB

1 建立邻接关系22

2 2 泛洪3

4 5

邻居路由器每隔一定的时间发送一次 Hello报文，用以建立、保持邻接（ Neighbors）关系；如果在选定时间内没有从邻居收到 Hello报文，那么认为邻居不可达，解除邻接关系；典型的 Hello报文交换间隔为 10s，典型的死亡周期是报文交换间隔的 4倍

链路状态泛洪扩散距离矢量是先运行算法更新路由表再发送链路状态是立刻转发 LSA排序和老化

序列号DD FFEE

CCAA BB172.22.4.0

XX

t0

t0 t1

t3

t2

t1

数据库中已经存在些 LSA且序列号相同时丢弃如果信息相同但序列号更大，更新数据库并泛洪扩散些 SLA

线性序列号空间使用一个大的序列号空间 232如果路由器无法记得上次使用的序列号，它必须重新使用 1 。

最新的 LSA被认为更老而被忽略，一直等待。邻居向该路由器发送自己保存的 LSA 和序列号。最近使用的序列号不能接近上界。

循环序列号空间认为 a 比 b更新 (a更大 )a>b 且 a-b≤n/2a<b 且 a-b>n/2 32

1648

063 1

可能出现的故障假设一台路由器发送了3 个相同且序列号为 44(101100) 的 LSA然后离线，一个邻居也发生了故障，丢失了第 2 个和第 3 个 LSA 的几个比特。假设路由器Ａ重启后之前用到的序列号是 48

44 (101100)40 (101000)8 (001000)

棒棒糖形序列号空间包括一个线性组件和一个圆形组件；路由器Ａ重启时将从小于其它所有数的 a 开始；邻居若保留了以前的序列号 b，它将 b发送给Ａ；Ａ将跳至该序列号。保证Ａ在收到之前的序列号前不会用光序列号。用完了棒部分就进入糖部分。

N=231

-N+1

0N-2

老化年龄字段— LSA被创建时被置为 0 ，扩散时每经过一台路由器都会增加年龄。MaxAgeDiff—当路由器收到一个序列号重复的 LSA时会比对两个年龄的差值，如果差值超过MaxAgeDiff定义的数值，则认为网络发生异常。典型的数值为15min。MaxAge —当 LSA驻留在路由器数据库时时，年龄值会不停的增加，当达到MaxAge的时候，路由器从数据库中删除相关记录，并泛洪该 lsa。 ospf定义的MaxAge为 1hour。LSRefreshTime —用来复位MaxAge的值。 ospf定义的 lsfrfreshtime为 30min

链路状态数据库路由器链路信息－使用路由器 ID、邻居 ID和代价通告路由器的邻居路由器，这里的代价是发送 LSA 路由器到其邻居的代价；末梢网络信息－使用路由器 ID、网络 ID和代价通告路由器直接连接的末梢网络 (没有邻居的网络 )；

链路状态路由协议算法LSDB

LSA 的 RTA

LSA 的 RTB

LSA 的 RTC

LSA 的 RTD

（二）每台路由器的链路状态数据库( 一）网络的拓朴结构

C

A B

D

1

2

3

C

A B

D

1

2

3

C

A B

D

1

2

3

C

A B

D

1

2

3

（四）每台路由器分别以自己为根节点计算最小生成树

（三）由链路状态数据库得到的带权有向图

C

A B

D

1

2

3

5

RTC

RTD

3

2

1

5

RTBRTA

区域1 、数据库会消耗大量的内存2 、复杂的算法需要更多的 cpu资源3 、消耗大量的带宽当一个网络被划分为多个区域时，在一个区域内的路由器仅需要在本区域扩散 LSA ，因而只需要维护本区域的链路状态数据库。数据库越小，意味着需要内存越少，运行 SPF 算法需要的 CPU周期也越少。如果拓扑改变频繁发生，引起的扩散将被限制在不稳定的区域！区域边界路由器是连接两个区域的路由器，它属于所连接的两个区域，而且必须为每个区域维护各自的拓扑数据库！

内部和外部网关协议路由协议有两大类：

内部网关协议（ Interior Gateway Protocol， IGP ），内部网关协议运行在一个自治系统（ Autonomous System， AS）中，一个 ISP 或一个公司的广域网就是一个自治系统。外部网关协议（ Exterior Gateway Protocol， EGP ）， EGP运行在各个自治系统之间

Autonomous System 100 Autonomous System 200

IGPs: RIP, IGRP EGPs: BGP自治系统：内部与外部路由协议

自治系统指一个具有统一管理机构、统一路由策略的网络 IGPs 操作在自治系统内部EGPs 连接不同的自治系统

RIP基本配置

Router#configure terminalEnter configuration commands, one per line. End with CNTL/Z.Router(config)#router ripRouter(config-router)#network 1.0.0.0Router(config-router)#network 2.0.0.0Router(config-router)#endRouter#

4.0.0.0/83.0.0.0/8

Router A Router B Router CS0:2.0.0.1 S0:2.0.0.2 S1:3.0.0.1 S0:3.0.0.2E0:1.0.0.1 E0:4.0.0.1

Router B(config)#router ripRouter B(config-router)#network 2.0.0.0Router B(config-router)#network 3.0.0.0

2.0.0.0/81.0.0.0/8

Router A(config)#router ripRouter A(config-router)#network 1.0.0.0Router A(config-router)#network 2.0.0.0

Router C(config)#router ripRouter C(config-router)#network 3.0.0.0Router C(config-router)#network 4.0.0.0

RIP诊断

1． show 命令show runshow ip routeshow ip protocols

最大负载分担路径数

1.2.3.4.5.6.7.8.9.

10.11.12.13.14.15.16.17.18.19.20.21.22.23.

RIP要发送路由更新的网络被动接口列表

管理距离路由信息源

图 5-3-12 显示动态路由协议的配置参数

2． Debug命令

停止诊断RIP过程

接收路由更新

发送路由更新

1.2.3.4.5.6.7.8.9.

10.11.12.13.14.15.

开始诊断RIP过程

案例 1 ：一个基本的 RIP配置AA

BB

CC DD

10.33.5.1/20

192.168.83.244/24192.168.83.1/24

192.168.12.195/27

172.17.2.1/24172.17.2.2/24

172.17.4.1/24

192.168.12.65/27

172.17.1.1/24172.17.1.2/24

172.17.3.1/24

RouterC(config)#router ripRouterC(config)# network 172.17.0.0

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第 五 章 动态路由选择协议

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