路由選擇指迷津

  路由協議作為TCP/IP協議族中重要成員之一，其選路過程實現的好壞會影響整個Internet網絡的效率。按應用范圍的不同，路由協議可分為兩類：在一個AS（Autonomous System，自治系統，指一個互連網絡，就是把整個Internet劃分為許多較小的網絡單位，這些小的網絡有權自主地決定在本系統中應采用何種路由選擇協議）內的路由協議稱為內部網關協議（interior gateway protocol），AS之間的路由協議稱為外部網關協議（exterior gateway protocol）。這里網關是路由器的舊稱。現在正在使用的內部網關路由協議有以下幾種：RIP-1，RIP-2，IGRP，EIGRP，IS-IS和OSPF。其中前4種路由協議采用的是距離向量算法，IS-IS和OSPF采用的是鏈路狀態算法。對于小型網絡，采用基于距離向量算法的路由協議易于配置和管理，且應用較為廣泛，但在面對大型網絡時，不但其固有的環路問題變得更難解決，所占用的帶寬也迅速增長，以至于網絡無法承受。因此對于大型網絡，采用鏈路狀態算法的IS-IS和OSPF較為有效，并且得到了廣泛的應用。IS-IS與OSPF在質量和性能上的差別并不大，但OSPF更適用于IP，較IS-IS更具有活力。IETF始終在致力于OSPF的改進工作，其修改節奏要比IS-IS快得多。這使得OSPF正在成為應用廣泛的一種路由協議。現在，不論是傳統的路由器設計，還是即將成為標準的MPLS（多協議標記交換），均將OSPF視為必不可少的路由協議。

  外部網關協議最初采用的是EGP。EGP是為一個簡單的樹形拓撲結構設計的，隨著越來越多的用戶和網絡加入Internet，給EGP帶來了很多的局限性。為了擺脫EGP的局限性，IETF邊界網關協議工作組制定了標準的邊界網關協議--BGP。

  下面對使用廣泛且很有活力的RIP，OSPF和BGP進行介紹。

  一、RIP協議

  RIP是路由信息協議（Routing Information Protocol）的縮寫，采用距離向量算法，是當今應用最為廣泛的內部網關協議。在默認情況下，RIP使用一種非常簡單的度量制度：距離就是通往目的站點所需經過的鏈路數，取值為1~15，數值16表示無窮大。RIP進程使用UDP的520端口來發送和接收RIP分組。RIP分組每隔30s以廣播的形式發送一次，為了防止出現“廣播風暴”，其后續的的分組將做隨機延時后發送。在RIP中，如果一個路由在180s內未被刷，則相應的距離就被設定成無窮大，并從路由表中刪除該表項。RIP分組分為兩種：請求分組和相應分組。

  RIP-1被提出較早，其中有許多缺陷。為了改善RIP-1的不足，在RFC1388中提出了改進的RIP-2，并在RFC 1723和RFC 2453中進行了修訂。RIP-2定義了一套有效的改進方案，新的RIP-2支持子網路由選擇，支持CIDR，支持組播，并提供了驗證機制。

  隨著OSPF和IS-IS的出現，許多人認為RIP已經過時了。但事實上RIP也有它自己的優點。對于小型網絡，RIP就所占帶寬而言開銷小，易于配置、管理和實現，并且RIP還在大量使用中。但RIP也有明顯的不足，即當有多個網絡時會出現環路問題。為了解決環路問題，IETF提出了分割范圍方法，即路由器不可以通過它得知路由的接口去宣告路由。分割范圍解決了兩個路由器之間的路由環路問題，但不能防止3個或多個路由器形成路由環路。觸發更新是解決環路問題的另一方法，它要求路由器在鏈路發生變化時立即傳輸它的路由表。這加速了網絡的聚合，但容易產生廣播泛濫。總之，環路問題的解決需要消耗一定的時間和帶寬。若采用RIP協議，其網絡內部所經過的鏈路數不能超過15，這使得RIP協議不適于大型網絡。

  二、OSPF協議

  為了解決RIP協議的缺陷，1988年RFC成立了OSPF工作組，開始著手于OSPF的研究與制定，并于1998年4月在RFC 2328中OSPF協議第二版（OSPFv2）以標準形式出現。OSPF全稱為開放式最短路徑優先協議（Open Shortest-Path First），OSPF中的O意味著OSPF標準是對公共開放的，而不是封閉的專有路由方案。OSPF采用鏈路狀態協議算法，每個路由器維護一個相同的鏈路狀態數據庫，保存整個AS的拓撲結構（AS不劃分情況下）。一旦每個路由器有了完整的鏈路狀態數據庫，該路由器就可以自己為根，構造最短路徑樹，然后再根據最短路徑構造路由表。對于大型的網絡，為了進一步減少路由協議通信流量，利于管理和計算，OSPF將整個AS劃分為若干個區域，區域內的路由器維護一個相同的鏈路狀態數據庫，保存該區域的拓撲結構。OSPF路由器相互間交換信息，但交換的信息不是路由，而是鏈路狀態。OSPF定義了5種分組：Hello分組用于建立和維護連接；數據庫描述分組初始化路由器的網絡拓撲數據庫；當發現數據庫中的某部分信息已經過時后，路由器發送鏈路狀態請求分組，請求鄰站提供更新信息；路由器使用鏈路狀態更新分組來主動擴散自己的鏈路狀態數據庫或對鏈路狀態請求分組進行響應；由于OSPF直接運行在IP層，協議本身要提供確認機制，鏈路狀態應答分組是對鏈路狀態更新分組進行確認。

  相對于其它協議，OSPF有許多優點。OSPF支持各種不同鑒別機制（如簡單口令驗證，MD5加密驗證等），并且允許各個系統或區域采用互不相同的鑒別機制；提供負載均衡功能，如果計算出到某個目的站有若干條費用相同的路由，OSPF路由器會把通信流量均勻地分配給這幾條路由，沿這幾條路由把該分組發送出去；在一個自治系統內可劃分出若干個區域，每個區域根據自己的拓撲結構計算最短路徑，這減少了OSPF路由實現的工作量；OSPF屬動態的自適應協議，對于網絡的拓撲結構變化可以迅速地做出反應，進行相應調整，提供短的收斂期，使路由表盡快穩定化，并且與其它路由協議相比，OSPF在對網絡拓撲變化的處理過程中僅需要最少的通信流量；OSPF提供點到多點接口，支持CIDR（無類型域間路由）地址。

  OSPF的不足之處就是協議本身龐大復雜，實現起來較RIP困難。

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