網(wǎng)絡(luò)層路由協(xié)議論文

1、計(jì)算機(jī)工程系網(wǎng)絡(luò)1210班(28) 一朱金貴網(wǎng)絡(luò)層安全路由協(xié)議目錄第一節(jié)網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議概述1.1路由協(xié)議概念自治域(Autonomous System)收斂(Convergence)1.13路由算法1.2靜態(tài)路由與動(dòng)態(tài)路由1.3動(dòng)態(tài)路由協(xié)議的分類第二節(jié)動(dòng)態(tài)路由協(xié)議內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議(IGP，Internal Gateway Protoco)2.11路由信息協(xié)議RIP的優(yōu)缺點(diǎn)及需要改進(jìn)的地方2.12放式最短路優(yōu)先路由信息協(xié)議OSPF的特點(diǎn)和優(yōu)缺點(diǎn)RIP和OSPF的比較外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議(EGP，External Gateway Protocol)外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議(EGP，External Gateway Prot

2、ocol)邊界網(wǎng)關(guān)協(xié)議(BGP，Border Gateway Protocol)域間路由協(xié)議(Internal Domain RoutingProtocol)第三節(jié)心得體會(huì)附錄參考文選第一節(jié)網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議概述1.1路由協(xié)議概念路由協(xié)議概念：路由器必須與相鄰路由器互通信息以交換路由信息，更新維護(hù)動(dòng)態(tài)路由表使之正確反映 網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)變化，并由路由器根據(jù)量度標(biāo)準(zhǔn)來決定最佳路徑，路由協(xié)議是路由器之間進(jìn)行通信而采用的協(xié) 議，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)啟用了路由協(xié)議，網(wǎng)絡(luò)便具有了能夠自動(dòng)更新路由表的強(qiáng)大功能。自治域(AS,Autonomous System)自治域(AS,Autonomous System)：由單個(gè)實(shí)體管理，

3、具有統(tǒng)一管理機(jī)構(gòu)、統(tǒng)一路由策略的網(wǎng)絡(luò)。在這里 單個(gè)實(shí)體，通常指單獨(dú)的因特網(wǎng)服務(wù)提供者(ISP，Internet Service Provider)。收斂(Convergence)收斂(Convergence)：對(duì)于路由協(xié)議，網(wǎng)絡(luò)上的路由器在一條路徑不能使用時(shí)必須經(jīng)歷決定替代路徑的 過程，是在最佳路徑的判斷上所有路由器達(dá)到一致的過程。當(dāng)某個(gè)網(wǎng)絡(luò)事件引起路由可用或不可用時(shí)，路由 器就發(fā)出更新信息。路由更新信息遍及整個(gè)網(wǎng)絡(luò)，引發(fā)重新計(jì)算最佳路徑，最終達(dá)到所有路由器一致公認(rèn)的 最佳路徑。收斂慢的路由算法會(huì)造成路徑循環(huán)或網(wǎng)絡(luò)中斷。1.13路由算法路由算法：路由算法在路由協(xié)議中處于起著至關(guān)重要作用的核心地

4、位，它將收集到的不同信息填入路由表中， 并最終決定尋徑的結(jié)果，將目的網(wǎng)絡(luò)與下一站的關(guān)系告訴路由器。具體在運(yùn)行過程中，路由器按照某種路由 通信協(xié)議，查找路由表，路由表中列出整個(gè)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中包含的各個(gè)節(jié)點(diǎn)，以及節(jié)點(diǎn)間的路徑情況和與它們相 聯(lián)系的傳輸費(fèi)用。如果到特定的節(jié)點(diǎn)有一條以上路徑，則基于預(yù)先確定的準(zhǔn)則選擇最優(yōu)（最經(jīng)濟(jì)）的路徑。 另外由于各種網(wǎng)絡(luò)段和其相互連接的情況可能發(fā)生變化，因此路由情況的信息需要及時(shí)更新，這時(shí)由所使用 的路由信息協(xié)議規(guī)定定時(shí)更新或者按變化情況更新來完成。網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)路由器按照這一規(guī)則動(dòng)態(tài)地更新它 所保持的路由表，以便保持有效的路由信息。下面重點(diǎn)介紹鏈路狀態(tài)和距離向量算法。.距

5、離向量算法：距離向量算法也稱為Bellman-Ford算法，以經(jīng)過的路由數(shù)即跳數(shù)（hop）大小，確定最 佳路徑。要求每個(gè)路由器周期性發(fā)送其路由表全部或部分信息（僅發(fā)送到鄰近結(jié)點(diǎn)上），來維護(hù)路由器路由表。.鏈路狀態(tài)算法:鏈路狀態(tài)算法也稱最短路徑算法、接口狀態(tài)算法，以創(chuàng)建該算法的人來命名，也稱為Dijkstra 算法，根據(jù)路由器接口狀態(tài)，確定最佳路徑。通常所使用的度量有：路徑長(zhǎng)度、可靠性、時(shí)延、帶寬、負(fù)載、 最大傳輸單元和通信成本等。根據(jù)是否在一個(gè)自治域內(nèi)部使用，動(dòng)態(tài)路由協(xié)議分為內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議（IGP， Internal Gateway Protocol）和外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議（EGP，External G

6、ateway Protocol）01.2靜態(tài)路由與動(dòng)態(tài)路由1.21靜態(tài)路由靜態(tài)路由表在開始選擇路由之前就被網(wǎng)絡(luò)管理員建立，并且只能由網(wǎng)絡(luò)管理員更改，所以只適于網(wǎng)絡(luò)傳輸狀 態(tài)比較簡(jiǎn)單的環(huán)境。靜態(tài)路由具有以下特點(diǎn)：-靜態(tài)路由無需進(jìn)行路由交換，因此節(jié)省網(wǎng)絡(luò)的帶寬、CPU的利用率和路由器的內(nèi)存。-靜態(tài)路由具有更高的安全性。在使用靜態(tài)路由的網(wǎng)絡(luò)中，所有要連到網(wǎng)絡(luò)上的路由器都需在鄰接路由器上設(shè)置其相應(yīng)的路由。因此，在某種程度上提高了網(wǎng)絡(luò)的安全性。-有的情況下必須使用靜態(tài)路由，如DDR、使用NAT技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。靜態(tài)路由具有以下缺點(diǎn)：-管理者必須真正理解網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)洳⒄_配置路由。-網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)展性能差。如果要在

7、網(wǎng)絡(luò)上增加一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，管理者必須在所有路由器上加一條路由。-配置煩瑣，特別是當(dāng)需要跨越幾臺(tái)路由器通信時(shí)，其路由配置更為復(fù)雜1.22動(dòng)態(tài)路由協(xié)議動(dòng)態(tài)路由協(xié)議分為距離向量路由協(xié)議和鏈路狀態(tài)路由協(xié)議，兩種協(xié)議各有特點(diǎn)，分述如下。距離向量（DV）協(xié)議距離向量指協(xié)議使用跳數(shù)或向量來確定從一個(gè)設(shè)備到另一個(gè)設(shè)備的距離。不考慮每跳鏈路的速率。距離向量路由協(xié)議不使用正常的鄰居關(guān)系，用兩種方法獲知拓?fù)涞母淖兒吐酚傻某瑫r(shí)：-當(dāng)路由器不能直接從連接的路由器收到路由更新時(shí)；-當(dāng)路由器從鄰居收到一個(gè)更新，通知它網(wǎng)絡(luò)的某個(gè)地方拓?fù)浒l(fā)生了變化。鏈路狀態(tài)（LS）路由協(xié)議路狀態(tài)路由協(xié)議沒有跳數(shù)的限制，使用“圖形理論”算法或最短路徑

8、優(yōu)先算法。鏈路狀態(tài)路由協(xié)議有更短的收斂時(shí)間、支持VLSM （可變長(zhǎng)子網(wǎng)掩碼）和CIDRo鏈路狀態(tài)路由協(xié)議在直接相連的路由之間維護(hù)正常的鄰居關(guān)系。這允許路由更快收斂。鏈路狀態(tài)路由協(xié)議在 會(huì)話期間通過交換Hello包（也叫鏈路狀態(tài)信息）創(chuàng)建對(duì)等關(guān)系，這種關(guān)系加速了路由的收斂。不像距離向量路由協(xié)議那樣，更新時(shí)發(fā)送整個(gè)路由表。鏈路狀態(tài)路由協(xié)議只廣播更新的或改變的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌?這使得更新信息更小，節(jié)省了帶寬和CPU利用率。1.3動(dòng)態(tài)路由協(xié)議的分類根據(jù)路由算法，動(dòng)態(tài)路由協(xié)議可分為距離向量路由協(xié)議和鏈路狀態(tài)路由協(xié)議。距離向量路由協(xié)議基于 Bellman-Ford算法，主要有RIP、IGRP（IGRP為Cisc

9、o公司的私有協(xié)議）；鏈路狀態(tài)路由協(xié)議基于圖論中非常 著名的Dijkstra算法，即最短優(yōu)先路徑（Shortest Path First，SPF）算法，如OSPF。在距離向量路由協(xié)議 中，路由器將部分或全部的路由；而在鏈路狀態(tài)路由協(xié)議中，路由器將鏈路狀態(tài)信息傳遞給在同一區(qū)域內(nèi)的 所有路由器。根據(jù)路由器在自治系統(tǒng)（AS）中的位置，可將路由協(xié)議分為內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議（Interior Gateway Protocol， IGP）和外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議（External Gateway Protocol， EGP，也叫域間路由協(xié)議）。域間路由協(xié)議 有兩種：外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議（EGP）和邊界網(wǎng)關(guān)協(xié)議（BGP）。第二節(jié) 動(dòng)態(tài)

10、路由協(xié)議2.1內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議（IGP, Internal Gateway Protoco）2.11路由信息協(xié)議RIP的優(yōu)缺點(diǎn)及需要改進(jìn)的地方，故障處理RIP協(xié)議的介紹：RIP有RIP-1和RIP-2兩個(gè)版本，可以指定接口所處理的RIP報(bào)文版本。RIP-1的報(bào)文傳送方式為廣播方式。RIP-2有兩種報(bào)文傳送方式，即廣播方式和組播方式，默認(rèn)將采用組播方 式發(fā)送報(bào)文。RIP-2中組播地址為224.0.0.9。組播發(fā)送報(bào)文的好處是在同一網(wǎng)絡(luò)中那些沒有運(yùn)行RIP的主機(jī)可以避免接收RIP的廣播報(bào)文。另外，以組播 方式發(fā)送報(bào)文還可以使運(yùn)行RIP-1的主機(jī)避免錯(cuò)誤地接收和處理RIP-2中帶有子網(wǎng)掩碼的路由。RIP

11、是目前應(yīng)用較為廣泛的協(xié)議，它簡(jiǎn)單、可靠，便于配置。但是，由于其收斂速度較慢，所以，只適 用于中小型同構(gòu)網(wǎng)絡(luò)，因?yàn)樗试S的最大站點(diǎn)數(shù)為15,任何超過15個(gè)站點(diǎn)的目的地均被標(biāo)記為不可達(dá)。而且 RIP每隔30秒一次的路由信息廣播，也是造成網(wǎng)絡(luò)的廣播風(fēng)暴的重要原因之一。RIP正被大多數(shù)IP路由器廠 商廣泛使用，并被廣泛應(yīng)用于大多數(shù)局域網(wǎng)及結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單的連續(xù)性強(qiáng)的地區(qū)性網(wǎng)絡(luò)。對(duì)于更復(fù)雜環(huán)境及大型 網(wǎng)絡(luò)，一般不使用RIPRIP協(xié)議的優(yōu)點(diǎn)是：配置簡(jiǎn)單，可靠，障礙修復(fù)非常容易，非常適用于小規(guī)模網(wǎng)絡(luò)。RIP協(xié)議的缺點(diǎn)是：a.大量廣播，RIP向所有鄰居每隔30秒廣播一次完整的路由表，將占用寶貴的帶寬資源， 在較慢的

12、廣域網(wǎng)鏈路上尤其有問題。沒有成本概念：RIP沒有網(wǎng)絡(luò)延遲和鏈路成本的概念。當(dāng)采用RIP時(shí)，路由/轉(zhuǎn)發(fā)的決定只是基于跳線，這 樣，很容易導(dǎo)致無法選擇最佳路由。例如，一條鏈路擁有較高的帶寬，但是，跳數(shù)較多，從而不能被選擇。支持的網(wǎng)絡(luò)規(guī)模有限：由于RIP最多只支持16個(gè)步跳，當(dāng)超過該跳數(shù)時(shí)，網(wǎng)絡(luò)將認(rèn)為無法到達(dá)。因此，RIP 只能適用于規(guī)模較少的網(wǎng)絡(luò)。RIP性能問題即需要改進(jìn)的地方僅以hop作為metric的問題RIP僅僅是以跳數(shù)作為選擇路由的度量值，完全不考慮不同路徑帶寬的影響。這在某些情況下，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)報(bào) 文到達(dá)目的地所經(jīng)過的路由并非最佳路由。例如：從源到目的的報(bào)文可能從hop為1的ISDN鏈路（

13、該鏈路其 真實(shí)作用是用于備份）轉(zhuǎn)發(fā)，而不走帶寬高達(dá)10Mbps的兩個(gè)局域網(wǎng)鏈路，僅僅是因?yàn)槠鋒op值為2。此時(shí)的解決辦法就是重新設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)或使用其他具有更大靈活性的路由協(xié)議（如：OSPF）。廣播更新問題RIP缺省設(shè)置是每隔30秒進(jìn)行廣播交換整個(gè)路由表信息，這將大量消耗網(wǎng)絡(luò)帶寬，尤其是在廣域網(wǎng)環(huán)境中， 可能出現(xiàn)嚴(yán)重性能問題。當(dāng)由于RIP廣播而產(chǎn)生網(wǎng)絡(luò)性能問題時(shí)，可以考慮使用“neighbor”命令配置RIP報(bào)文的定點(diǎn)傳送。一方面， 定點(diǎn)傳送可用于在非廣播網(wǎng)絡(luò)（如幀中繼網(wǎng)絡(luò)）支持RIP。另一方面，定點(diǎn)傳送用于以太網(wǎng)環(huán)境可以顯著減少 其上的網(wǎng)絡(luò)流量。慢收斂問題RIP是一個(gè)距離矢量協(xié)議，同時(shí)由于Garb

14、age定時(shí)器的設(shè)置，可能會(huì)產(chǎn)生下面這個(gè)有趣的現(xiàn)象：有時(shí)候配置了一 個(gè)命令卻發(fā)現(xiàn)沒起作用，這可能會(huì)使我們認(rèn)為是配置出錯(cuò)或者其他故障，其實(shí)是由于RIP慢收斂的原因需要一 段延時(shí)，不要著急，先等幾分鐘，也許你什么都沒做就可以看到一切都正常了。2.12放式最短路優(yōu)先路由信息協(xié)議OSPF的特點(diǎn)和優(yōu)缺點(diǎn)OSPF路由協(xié)議的特點(diǎn)如下：適應(yīng)范圍：支持各種規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)，最多可支持幾百臺(tái)路由器。快速收斂：在網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)發(fā)生變化后立即發(fā)送更新報(bào)文，使這一變化在自治系統(tǒng)中同步。無自環(huán)：由于OSPF根據(jù)收集到的鏈路狀態(tài)用最短路徑樹算法計(jì)算路由，從算法本身保證了不會(huì)生成自環(huán)路由。 區(qū)域劃分：允許自治系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)被劃分成區(qū)域來

15、管理，區(qū)域間傳送的路由信息被進(jìn)一步抽象，從而減少了占用 的網(wǎng)絡(luò)帶寬。等值路由：支持到同一目的地址的多條等值路由。路由分級(jí)：使用4類不同的路由，按優(yōu)先順序來說分別是：區(qū)域內(nèi)路由、區(qū)域間路由、第1類外部路由、第2 類外部路由。支持驗(yàn)證：支持基于接口的報(bào)文驗(yàn)證以保證路由計(jì)算的安全性。組播發(fā)送：支持組播地址。OSPF路由協(xié)議的優(yōu)缺點(diǎn)：（1）OSPF協(xié)議主要優(yōu)點(diǎn)如下：快速收斂：OSPF收斂速度快，能夠在最短的時(shí)間內(nèi)將路由變化傳遞到整個(gè)自治系統(tǒng)。區(qū)域劃分：提出區(qū)域（Area）劃分的概念，將自治系統(tǒng)劃分為不同區(qū)域后，通過區(qū)域之間的對(duì)路由信息的摘要， 大大減少了需傳遞的路由信息數(shù)量，也使得路由信息不會(huì)隨網(wǎng)絡(luò)規(guī)

16、模的擴(kuò)大而急劇膨脹。開銷控制：將協(xié)議自身的開銷控制到最小。路由可信：通過嚴(yán)格劃分路由的級(jí)別（共分4級(jí)），提供更可信的路由選擇。安全性高：良好的安全性，OSPF支持基于接口的明文及MD5驗(yàn)證。適應(yīng)性廣：OSPF適應(yīng)各種規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)，最多可達(dá)數(shù)千臺(tái)。（2）OSPF協(xié)議主要缺點(diǎn)如下：配置相對(duì)復(fù)雜：由于網(wǎng)絡(luò)區(qū)域劃分和網(wǎng)絡(luò)屬性的復(fù)雜性，需要網(wǎng)絡(luò)分析員有較高的網(wǎng)絡(luò)知識(shí)水平才能配置和管 理OSPF網(wǎng)絡(luò)。路由負(fù)載均衡能力較弱：OSPF雖然能根據(jù)接口的速率、連接可靠性等信息，自動(dòng)生成接口路由優(yōu)先級(jí)，但在通 往同一目的的不同優(yōu)先級(jí)路由中，OSPF只選擇優(yōu)先級(jí)較高的轉(zhuǎn)發(fā)，不同優(yōu)先級(jí)的路由中，不能實(shí)現(xiàn)負(fù)載分擔(dān)： 只有相

17、同優(yōu)先級(jí)的，才能達(dá)到負(fù)載均衡的目的，不像EIGRP那樣可以根據(jù)優(yōu)先級(jí)不同，自動(dòng)匹配流量。RIP和OSPF的比較與RIP協(xié)議不同，OSPF將一個(gè)自治域再劃分為區(qū)，相應(yīng)地即有兩種類型的路由選擇方式。當(dāng)源和目的地在 同一區(qū)時(shí)，采用區(qū)內(nèi)路由選擇；當(dāng)源和目的地在不同區(qū)時(shí)，則采用區(qū)間路由選擇。這就大大減少了網(wǎng)絡(luò)開銷， 并增加了網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性。當(dāng)一個(gè)區(qū)內(nèi)的路由器出了故障時(shí)并不影響自治域內(nèi)其他區(qū)路由器的正常工作，這也給 網(wǎng)絡(luò)的管理、維護(hù)帶來方便。外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議（EGP, External Gateway Protocol）外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議（EGP，External Gateway Protocol）外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議：外部

18、網(wǎng)關(guān)協(xié)議（EGP）是專門為ARPANET （開發(fā)的協(xié)議，是一個(gè)動(dòng)態(tài)路由協(xié)議，也是第 一個(gè)外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議（EGP），它在Internet上得到了廣泛使用。EGP即不使用TCP，也不使用UDP作為它的傳 輸協(xié)議，在IP首部的協(xié)議（Protocol）字段，有其單獨(dú)的值8。運(yùn)行EGP的路由器建立一系列的鄰接關(guān)系，所 有鄰站都是一些EGP路由器，它們之間共享網(wǎng)絡(luò)可達(dá)信息，但并不表示它們?cè)诘乩砦恢蒙弦彩青徑拥摹GP路 發(fā)送更新報(bào)文，其中包括自治系統(tǒng)中可達(dá)的網(wǎng)絡(luò)信息。EGP更新報(bào)文的內(nèi)容是網(wǎng)絡(luò)可達(dá)信息，指明通過一定的 路由器可以到達(dá)哪個(gè)網(wǎng)絡(luò)。邊界網(wǎng)關(guān)協(xié)議（BGP，Border Gateway Protoco

19、l）其優(yōu)點(diǎn)是：.擴(kuò)大了網(wǎng)絡(luò)規(guī)模。如果網(wǎng)絡(luò)是只有一個(gè)路由器的小型網(wǎng)絡(luò)，完全可以通過靜態(tài)路由手動(dòng)地 更新路由表，不需要使用路由協(xié)議；而當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中僅有一個(gè)ISP,它具有多個(gè)路由器時(shí)，就要使用內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議(IGP)；只有當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中包含多個(gè)ISP及其眾多路由器時(shí)，將有必要讓它們?nèi)ス蚕硇畔ⅲ褂猛獠烤W(wǎng)關(guān)協(xié)議(EGP)。BGP協(xié)議的出現(xiàn)，引起了互聯(lián)網(wǎng)的重大變革，它把眾多ISP有機(jī)的連接起來，真正成為全球范圍內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)。.有 豐富的路由策略，允許使用基于策略的路由選擇.域間路由協(xié)議(IDRP，Internal Domain RoutingProtocol)域間路由協(xié)議(IDRP，Internal Domain Ro

20、uting Protocol)是一個(gè)為了使用OSI地址而不是IP地址，而進(jìn)行修改的BGP版本。第三節(jié)心得體會(huì)經(jīng)過一學(xué)期對(duì)思科網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議和概念，以及TCP/IP的學(xué)習(xí)，對(duì)網(wǎng)絡(luò)層安全路由協(xié)議有了大致的認(rèn)識(shí)和 了解，再經(jīng)過近期通過網(wǎng)上查閱相關(guān)資料的深入學(xué)習(xí)，對(duì)網(wǎng)絡(luò)層安全路由協(xié)議有了更好的掌握和理解。在這 段時(shí)間的專題綜合學(xué)習(xí)過程中，感受到了學(xué)習(xí)的很大樂趣，同時(shí)也學(xué)到了更多知識(shí)和學(xué)習(xí)方法，特別是學(xué)會(huì) 了如何更好地從網(wǎng)絡(luò)資源上查閱和獲取自己想要的有效資料信息?？傊@次的專題學(xué)習(xí)讓我獲益匪淺。下面 簡(jiǎn)單說說我對(duì)網(wǎng)絡(luò)層安全路由協(xié)議的認(rèn)識(shí)和理解。隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，像(Internet)這樣的大型互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)迅猛發(fā)展，互聯(lián)網(wǎng)的影響已經(jīng)深入 人們的日常工作與生活，認(rèn)識(shí)和理解網(wǎng)絡(luò)對(duì)很多人來說已是必然性的了。要理解網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域的知識(shí)，就必須從 理解網(wǎng)絡(luò)的要訣問題開始，網(wǎng)絡(luò)發(fā)展至今，路由技術(shù)已然成為網(wǎng)絡(luò)技術(shù)中的關(guān)鍵部分，而理解好路由協(xié)議的 概念和工作原理，是