什么是路由協(xié)議

前面我們學到了靜態(tài)路由，而靜態(tài)路由的缺點就是需要人工手動配置，在大規(guī)模網(wǎng)絡的場景下，配置尤為繁瑣，且鏈路如果出現(xiàn)改動，手動增刪改查極為不便，于是繁衍出了我們的路由協(xié)議。

路由協(xié)議可以自動發(fā)現(xiàn)和計算路由，并且在鏈路或者拓撲發(fā)生變化時，自動更新，無需人工的維護，極大減少了配置量。

路由協(xié)議概述

Routing Protocol（路由協(xié)議），簡單的來說就是用來計算、維護路由信息的協(xié)議。通過采用算法，來產(chǎn)生路由，有一定的方法來確定路由的有效性，從而來維護路由，一般工作在傳輸層或者應用層。

常見的幾個路由協(xié)議：

RIP（基本沒有用了）、OSPF、BGP

協(xié)議棧中的位置

不同的路由協(xié)議所使用的底層協(xié)議各有不同，例如:

OSPF是基于IP協(xié)議，協(xié)議號89

BGP基于TCP，端口號179

RIP基于UDP，端口號520

路由協(xié)議的基本原理

所有路由協(xié)議的共同目的都是計算和維護路由，兩臺路由器都實現(xiàn)了某種路由協(xié)議并且已經(jīng)啟動了協(xié)議，那么他們就具備了相互通信的基礎， 通常，各種動態(tài)路由協(xié)議的工作過程包含以下幾個階段：

鄰居發(fā)現(xiàn)、交換路由信息、計算路由、維護路由

鄰居發(fā)現(xiàn)

運行了某種路由協(xié)議的路由器會主動把自己介紹給網(wǎng)段內(nèi)的其他路由器，發(fā)送方式可以是廣播也可以是單播。

路由信息交換

發(fā)現(xiàn)鄰居后，每臺路由器將自己已知的路由相關信息發(fā)送給相鄰的路由器，相鄰路由器又發(fā)送給下一臺路由器，最后網(wǎng)絡中的每臺路由器都會受到網(wǎng)絡中所有的路由信息

計算路由

每臺路由器都會運行某種算法，計算出最終的路由

維護路由

為了能夠識別網(wǎng)絡故障的發(fā)送（例如線纜中斷、設備故障等），路由協(xié)議會制定一種生存周期，如果在周期內(nèi)不能收到鄰居發(fā)來的協(xié)議報文，那么說明這條鏈路或者鄰居出現(xiàn)了故障

路由協(xié)議的分類

目前就兩大類IGP、EGP

IGP

IGP內(nèi)部網(wǎng)關協(xié)議（Interior Gateway Protocols）

是指在同一個自治系統(tǒng)內(nèi)交換路由信息的路由協(xié)議，例如RIP、OSPF、IS-IS都屬于IGP，IGP的主要目的是發(fā)現(xiàn)和計算自治系統(tǒng)內(nèi)的路由信息

EGP

EGP外部網(wǎng)關協(xié)議（Exterior Gateway Protocols）

與IGP不同的是，EGP用于連接不同的自治系統(tǒng)，并且在不同的自治系統(tǒng)間交換路由信息，使用路由策略和路由過濾等手段來控制路由信息在自治系統(tǒng)間傳播，BGP邊界網(wǎng)關協(xié)議（Border Gateway Protocols）屬于EGP

自治系統(tǒng)概念

自治系統(tǒng)（AS、Autonomous System）

是指一組共享相似路由策略并且在單一管理的域（范圍）中運行的路由器的集合。AS可以是一些運行單一IGP協(xié)議路由器的集合，也可以是一些運行不同路由協(xié)議，但都屬于同一個組織幾個的路由器的集合，每個自治系統(tǒng)都有一個唯一的自治系統(tǒng)編號，它的基本思想就是希望通過不同的編號來區(qū)分不同的自治系統(tǒng)。

這個編號是由因特網(wǎng)授權的管理機構IANA分配的，自治系統(tǒng)的編號范圍是 1～65535，其中 1～64511 是注冊的因特網(wǎng)編號，64512～65535是專用網(wǎng)絡編號

按照協(xié)議算法分類

目前有這三種協(xié)議：

距離矢量協(xié)議、鏈路狀態(tài)協(xié)議、路徑矢量

距離矢量

（Distance-Vector，D-V）泛指RIP，度量值是跳數(shù)，基于貝爾曼-福特算法，只關心到目的網(wǎng)段的距離和方向

鏈路狀態(tài)

（Link-State）度量值是開銷，基于 Dijkstra 算法，又叫最短路徑優(yōu)先算法，擁有更強的擴展性和更快的收斂速度，但系統(tǒng)資源占用較高，他關心網(wǎng)絡中鏈路或接口的狀態(tài)（up/down IP地址、子網(wǎng)掩碼）

路徑矢量

路徑矢量（本質上其實也是距離矢量），但他引入了更強的算法，采用增量更新機制來發(fā)送路由更新，只有路由表變化時才發(fā)送路由變更，節(jié)省了鄰居路由之間的帶寬

距離矢量路由協(xié)議特點

PS：泛指RIP

• 周期性、廣播形式發(fā)送路由更新
• 路由更新中攜帶全部的路由表，接受方根據(jù)此路由表更新自己的路由表
• 超過一定時間接受不到路由更新(180S)，則認定該條路由失效。
• 以到目的地的距離[跳數(shù)，RIP最大跳數(shù)16跳[不可達]15[可達]]作為度量值。
• 拓撲變化以逐跳的方式散開。
• 路由收斂速度慢。
• 采用距離矢量算法，可能導致路由環(huán)路

鏈路狀態(tài)路由協(xié)議特點

PS：泛指OSPF

• 通過Hello報文來發(fā)現(xiàn)鄰居
• 建立好鄰接關系后，只發(fā)送鏈路狀態(tài)公告LSA
• 根據(jù)自己鏈路狀態(tài)信息數(shù)據(jù)庫LSDB來計算路由
• 以到目的地的開銷cost作為度量
• 鏈路狀態(tài)發(fā)送變化時，馬上發(fā)送LSA到區(qū)域內(nèi)所有路由器
• 路由收斂速度快
• 采用SPF算法，無路由自環(huán)

路徑矢量路由協(xié)議特點

PS：泛指BGP

• 僅在鄰居剛建立時發(fā)送全部路由表
• 鄰居檢錄后發(fā)送增量路由
• 如果鄰居失效(180S)，則認為該條路由失效
• 豐富的路由屬性作為度量值
• 拓撲變化以逐跳的方式擴散
• 采用機制防止路由環(huán)路(本質和RIP一樣，直接傳路由，會產(chǎn)生路由環(huán)路)