第5周1、2接入網(wǎng)、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備互聯(lián)、無(wú)線局域網(wǎng)電子教案(共5頁(yè))

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上課題名稱：路由協(xié)議RIP課的類型：授新課教學(xué)目標(biāo)：學(xué)習(xí)IP路由協(xié)議，掌握RIPv1/2的工作原理和區(qū)別。教學(xué)重點(diǎn)：RIP協(xié)議工作原理 教學(xué)難點(diǎn)：矢量距離算法，RIP協(xié)議報(bào)文格式課時(shí)安排：2課時(shí)教學(xué)方法：多媒體原理分析、講授在目前的Internet網(wǎng)上，運(yùn)行一種網(wǎng)關(guān)協(xié)議是不可能的，我們要將它分成很多的自治系統(tǒng)（Autonomous SystemAS），在每個(gè)自治系統(tǒng)有它自己的路由技術(shù)。我們稱自治系統(tǒng)內(nèi)部的路由協(xié)議為內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議（Interior gateway protocolIGP）。RIP（Routing Information Protocol）就是內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議的

2、一種，它采用的是矢量距離(VectorDistance)算法。 RIP系統(tǒng)的開發(fā)是XEROX Palo Alto 研究中心(PARC)所進(jìn)行的研究和XEROX的PDU和XNC路由選擇協(xié)議為基礎(chǔ)的。但是RIP的廣泛應(yīng)用卻得益于它加利福尼亞大學(xué)伯克利分校的許多局域網(wǎng)中的實(shí)現(xiàn)。RIP只適用于小系統(tǒng)中，當(dāng)系統(tǒng)變大后受到無(wú)限計(jì)算問題的困擾，且往往收斂的很慢?，F(xiàn)已被OSPF所取代。一矢量距離算法矢量距離算法（簡(jiǎn)稱VD算法）的思想是：網(wǎng)關(guān)周期性地向外廣播路徑刷新報(bào)文，主要內(nèi)容是由若干（V，D）序偶組成的序偶表；（V，D）序偶中的V代表“向量”，標(biāo)識(shí)網(wǎng)關(guān)可到達(dá)的信宿（網(wǎng)關(guān)或主機(jī)），D代表距離，指出該網(wǎng)關(guān)去往信

3、宿V的距離；距離D按驛站的個(gè)數(shù)計(jì)。其他網(wǎng)關(guān)收到某網(wǎng)關(guān)的（V，D）報(bào)文后，據(jù)此按照最短路徑原則對(duì)各自的路由表進(jìn)行刷新。具體的說，VD算法如下所述：首先，網(wǎng)關(guān)剛啟動(dòng)時(shí)，對(duì)其VD路由表進(jìn)行初始化，該初始化路由表包含所有去往與本網(wǎng)關(guān)直接相連的網(wǎng)絡(luò)。由于去往直接相連的網(wǎng)絡(luò)不經(jīng)過中間驛站，所以初始VD路由表中各路徑的距離均為0。然后各網(wǎng)關(guān)周期性地向外廣播企VD路由表內(nèi)容。與某網(wǎng)關(guān)直接相連（位于同一物理網(wǎng)絡(luò)）的網(wǎng)關(guān)收到該路由表報(bào)文后，據(jù)此對(duì)本地路由表進(jìn)行刷新。刷新時(shí)，網(wǎng)關(guān)逐項(xiàng)檢查來(lái)自相鄰網(wǎng)關(guān)的VD報(bào)文，遇到下述表目之一，須修改本地路由表：（1） Gj列出的某表目Gi路由表總沒有。則Gi路由表須增加相應(yīng)表目，

4、其“信宿”是Gj表目中的信宿，其“距離”為Gj表目中的距離加1，其“路徑”為“Gj”（即下一驛站為Gj）。（2） Gj去往某信宿的距離比Gi去往某信宿的距離減1還小。這種情況說明，Gi去往某信宿若經(jīng)過Gj，距離會(huì)更短。則Gi修改本表目，其中“信宿”域不變，“距離”為Gj表目中的距離加1，“路徑”為“Gj”。（3） Gi去往某信宿的路徑經(jīng)過Gj，而Gj去往該信宿的路徑發(fā)生變化。這里分兩種情況：A：Gj的VD表不再包含去往某信宿的路徑，則Gi中相應(yīng)路徑序刪除。B：Gj的VD表中去往某信宿的路徑距離發(fā)生變化，則Gi中相應(yīng)表目“距離”須修改，以Gj中的“距離”加1取代原來(lái)的距離。VD算法的路徑刷新發(fā)生

5、在相鄰網(wǎng)關(guān)之間，所以VD報(bào)文不一定以廣播的方式發(fā)送出去，一種比較優(yōu)化的方法是網(wǎng)關(guān)直接向相鄰的網(wǎng)關(guān)發(fā)送VD報(bào)文，不必采取廣播的方式。VD算法的優(yōu)點(diǎn)是易于實(shí)現(xiàn)，但是它不適應(yīng)路徑劇烈變化的或大型的網(wǎng)間網(wǎng)環(huán)境，因?yàn)槟尘W(wǎng)關(guān)的路徑變化象波動(dòng)一樣從相鄰網(wǎng)關(guān)傳播出去，其過程是非常緩慢的。因此，VD算法路徑刷新過程中，可能出現(xiàn)路徑不一致問題。VD算法的另一個(gè)缺陷是它需要大量的信息交換：一方面，VD報(bào)文就每一可能的信宿網(wǎng)絡(luò)都包含一條表目，報(bào)文的大小相當(dāng)于一個(gè)路由表（其表目的數(shù)與網(wǎng)間網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)數(shù)成正比），而且其中的許多表目都是與當(dāng)前路徑刷新無(wú)關(guān)的；另一方面，VD算法要求所有網(wǎng)關(guān)都參加信息交換，要交換的信息量極大。二RI

6、P的原理RIP協(xié)議是VD算法在局域網(wǎng)上的直接實(shí)現(xiàn)，RIP將協(xié)議的參加者分為主動(dòng)機(jī)和被動(dòng)機(jī)兩種。主動(dòng)機(jī)主動(dòng)地向外廣播路徑刷新報(bào)文，被動(dòng)機(jī)被動(dòng)地接受路徑刷新報(bào)文。一般情況下，網(wǎng)關(guān)作主動(dòng)機(jī)，主機(jī)作被動(dòng)機(jī)。RIP規(guī)定，網(wǎng)關(guān)每30秒向外廣播一個(gè)VD報(bào)文，報(bào)文信息來(lái)自本地路由表。RIP協(xié)議的VD報(bào)文中，其距離以驛站計(jì)：與信宿網(wǎng)絡(luò)直接相連的網(wǎng)關(guān)規(guī)定為一個(gè)驛站，相隔一個(gè)網(wǎng)關(guān)則為兩個(gè)驛站依次類推。一條路徑的距離為該路徑（從信源機(jī)到信宿機(jī)）上的網(wǎng)關(guān)數(shù)。為防止尋徑回路的長(zhǎng)期存在，RIP規(guī)定，長(zhǎng)度為16的路徑為無(wú)限長(zhǎng)路徑，即不存在路徑。所以一條有限的路徑長(zhǎng)度不得超過15。正是這一規(guī)定限制了RIP的使用范圍，使RIP局

7、限于小型的局域網(wǎng)點(diǎn)中。對(duì)于相同開銷路徑的處理是采用先入為主的原則。在具體的應(yīng)用中，可能會(huì)出現(xiàn)這種情況，去往相同網(wǎng)絡(luò)有若干條相同距離的路徑。在這種情況下，無(wú)論哪個(gè)網(wǎng)關(guān)的路徑廣播報(bào)文先到，就采用誰(shuí)的路徑。直到該路徑失敗或被新的更短的路徑來(lái)代替。RIP協(xié)議對(duì)過時(shí)路徑的處理是采用了兩個(gè)定時(shí)器；超時(shí)計(jì)時(shí)器和垃圾收集計(jì)時(shí)器。所有機(jī)器對(duì)路由表中的每個(gè)項(xiàng)目對(duì)設(shè)置兩個(gè)計(jì)時(shí)器。每增加一個(gè)新表，就相應(yīng)的增加兩個(gè)計(jì)時(shí)器。當(dāng)新的路由被安裝到路由表中時(shí)，超時(shí)計(jì)時(shí)器被初始化為0，并開始計(jì)數(shù)。每當(dāng)收到包含路由的RIP消息，超時(shí)計(jì)時(shí)器就被重新設(shè)置為0。如果在180秒內(nèi)沒有接收到包含該路由的RIP消息，該路由的度量就被設(shè)置為16

8、，而啟動(dòng)該路由的垃圾收集計(jì)時(shí)器。如果120秒過去了，也沒有收到該路由的RIP消息，該路由就從路由表中刪除。如果在垃圾收集計(jì)時(shí)器到120秒之前，收到了包含路由的消息，計(jì)時(shí)器被清0。而路由被安裝到路由表中。慢收斂的問題及其解決的方法。包括RIP在內(nèi)的VD算法路徑刷新協(xié)議，都有一個(gè)嚴(yán)重的缺陷，即“慢收斂”（slow convergence）問題。又叫“計(jì)數(shù)到無(wú)窮”(count to infinity)。如果出現(xiàn)環(huán)路，直到路徑長(zhǎng)度達(dá)到16，也就是說要經(jīng)過7番來(lái)回（至少30X7秒），路徑回路才能被解除，這就是所謂的慢收斂問題。采用的方法有很多種，主要采用有分割范圍（split horizon）法和帶觸發(fā)

9、更新的毒性逆轉(zhuǎn)(Posion Reverse with Triggered updates)法。分割范圍法的原理是：當(dāng)網(wǎng)關(guān)從某個(gè)網(wǎng)絡(luò)接口發(fā)送RIP路徑刷新報(bào)文時(shí)，其中不能包含從該接口獲得的路徑信息。毒性逆轉(zhuǎn)法的原理是：某路徑崩潰后，最早廣播此路徑的網(wǎng)關(guān)將原路徑繼續(xù)保存在若干刷新報(bào)文中，但是指明路徑為無(wú)限長(zhǎng)。為了加強(qiáng)毒性逆轉(zhuǎn)的效果，最好同時(shí)使用觸發(fā)更新技術(shù)：一旦檢測(cè)到路徑崩潰，立即廣播路徑刷新報(bào)文，而不必等待下一個(gè)廣播周期。三RIP報(bào)文的格式對(duì)于RIP報(bào)文有兩種版本的格式，Version 1和Version 2。兩種報(bào)文稍有不同，如圖1所示：圖1 RIP報(bào)文格式命令字段的值的范圍是從1到5，但只

10、有1和2是正式的值。命令碼1標(biāo)識(shí)一個(gè)請(qǐng)求報(bào)文，命令碼2標(biāo)識(shí)一個(gè)相應(yīng)報(bào)文。RIP是一個(gè)基于UDP協(xié)議的，所以受UDP報(bào)文的限制一個(gè)RIP的數(shù)據(jù)包不能超過512字節(jié)。兩個(gè)版本都包含一個(gè)地址族，對(duì)于IP地址該字段的值為2，后面是一個(gè)IP地址和它的度量值（站點(diǎn)計(jì)數(shù)）。這些通告字段可重復(fù)25次。路由選擇域：與該報(bào)文相關(guān)的路由選擇守護(hù)進(jìn)程的標(biāo)識(shí)符。在UNIX系統(tǒng)中，該字段是一個(gè)進(jìn)程的標(biāo)識(shí)符。一臺(tái)機(jī)器通過使用路由選擇域，就可以同時(shí)運(yùn)行多個(gè)RIP。路徑標(biāo)簽：若干RIP支持外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議（EGP），該字段包含一個(gè)自治系統(tǒng)號(hào)。子網(wǎng)掩碼：該字段與報(bào)文中的IP地址相關(guān)。下一站的IP地址：如果該字段為0，則表明數(shù)據(jù)報(bào)應(yīng)當(dāng)

11、發(fā)送到正在發(fā)送該RIP報(bào)文的機(jī)器，否則，該字段包含一個(gè)IP地址，指明應(yīng)將數(shù)據(jù)報(bào)發(fā)往何處。從報(bào)文中我們可以看出，RIP1不能運(yùn)行于包含有子網(wǎng)的自治系統(tǒng)中，因?yàn)樗鼪]有包含運(yùn)行所必須的子網(wǎng)信息子網(wǎng)掩碼。RIP2有子網(wǎng)掩碼，因而它可以運(yùn)行于包含有子網(wǎng)的自治系統(tǒng)中，這也是RIP2對(duì)RIP1有意義的改進(jìn)。四RIP協(xié)議的運(yùn)行 網(wǎng)關(guān)剛啟動(dòng)時(shí)，運(yùn)行VD算法，對(duì)VD路由表進(jìn)行初始化，為每一個(gè)和它直接相連的實(shí)體建一個(gè)表目，并設(shè)置目的IP地址，距離為1（這里RIP和VD略有不同），下一站的IP為0，還要為這個(gè)表目設(shè)置兩個(gè)定時(shí)器（超時(shí)計(jì)時(shí)器和垃圾收集計(jì)時(shí)器）。每隔30秒就向它相鄰的實(shí)體廣播路由表的內(nèi)容。相鄰的實(shí)體收到廣

12、播時(shí)，在對(duì)廣播的內(nèi)容進(jìn)行細(xì)節(jié)上的處理之前，對(duì)廣播的數(shù)據(jù)報(bào)進(jìn)行檢查。因?yàn)閺V播的內(nèi)容可能引起路由表的更新，所以這種檢查是細(xì)致的。首先檢查報(bào)文是否來(lái)自端口520的UDP數(shù)據(jù)報(bào)，如果不是，則丟棄。否則看RIP報(bào)文的版本號(hào)：如果為0，這個(gè)報(bào)文就被忽略；如果為1，檢查必須為0的字段，如果不為0，忽略該報(bào)文；如果大于1，RIP1對(duì)必須為0的字段就不檢查。然后對(duì)源IP地址進(jìn)行檢查，看它是否來(lái)自直接相連的鄰居，如果不是來(lái)自直接鄰居，則報(bào)文被忽略。如果上面的檢查都是有效的，則對(duì)廣播的內(nèi)容進(jìn)行逐項(xiàng)的處理。看它的度量值是否大于15，如果是則忽略該報(bào)文（實(shí)際上，如果來(lái)自相鄰網(wǎng)關(guān)的廣播，這是不可能的）。然后檢查地址族的內(nèi)

13、容，如果不為2，則忽略該報(bào)文。然后更新自己的路由表，并為每個(gè)表目設(shè)置兩個(gè)計(jì)時(shí)器，初始化其為0。就這樣所有的網(wǎng)關(guān)都每隔30秒向外廣播自己的路由表，相鄰的網(wǎng)關(guān)和主機(jī)收到廣播后來(lái)更新自己的路由表。直到每個(gè)實(shí)體的路由表都包含到所有實(shí)體的尋徑信息。如果某條路由突然斷了，或者是其度量大于15，與其直接相鄰的網(wǎng)關(guān)采用分割范圍或觸發(fā)更新的方法向外廣播該信息，其他的實(shí)體在兩個(gè)計(jì)時(shí)器溢出的情況下將該路由從路由表中刪除。如果某個(gè)網(wǎng)關(guān)發(fā)現(xiàn)了一條更好的路徑,它也向外廣播,與該路由相關(guān)的每個(gè)實(shí)體都要更新自己的路由表的內(nèi)容。為了更好地理解RIP協(xié)議的運(yùn)行，下面以圖2所示的簡(jiǎn)單的互連網(wǎng)為例來(lái)討論圖中各個(gè)路由器中的路由表是怎樣

14、建立起來(lái)的。在一開始，所有路由器中的路由表只有路由器所接入的網(wǎng)絡(luò)（共有兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)）的情況?，F(xiàn)在的路由表增加了一列，這就是從該路由表到目的網(wǎng)絡(luò)上的路由器的“距離”。在圖中“下一站路由器”項(xiàng)目中有符號(hào)“”，表示直接交付。這是因?yàn)槁酚善骱屯痪W(wǎng)絡(luò)上的主機(jī)可直接通信而不需要再經(jīng)過別的路由器進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。同理，到目的網(wǎng)絡(luò)的距離也都是零，因?yàn)樾枰?jīng)過的路由器數(shù)為零。圖中粗的空心箭頭表示路由表的更新，細(xì)的箭頭表示更新路由表要用到相鄰路由表傳送過來(lái)的信息。接著，各路由器都向其相鄰路由器廣播RIP報(bào)文，這實(shí)際上就是廣播路由表中的信息。假定路由器R2先收到了路由器R1和R3的路由信息，然后就更新自己的路由表。更新后的路由表再發(fā)送給路由器R1和R3。路由器R1和R3分別再進(jìn)行更新。RIP協(xié)議存在的一個(gè)問題是：當(dāng)網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障時(shí)，要經(jīng)過比較長(zhǎng)的時(shí)間才能將此信息傳送到所有的路由器。以圖2為例，設(shè)三個(gè)路由器都已經(jīng)建立了各自的路由表，現(xiàn)在路由器R1和網(wǎng)1的連接線路與染短開。路由器R1發(fā)現(xiàn)后，將到網(wǎng)1的距離改為16，并將此信息發(fā)給路由器R2。由于路由器R3發(fā)給R2的信息是：“到網(wǎng)1經(jīng)過R2距離為2”，于是R2將此項(xiàng)目更新為“到網(wǎng)1經(jīng)過R3距離為3”，發(fā)給R3。R3再發(fā)給R2信息：“到網(wǎng)1經(jīng)過肉