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路由器中管理距離和最大跳數的區別 關於路由器以及路由演算法的知識

管理距離就是人為指定的一個數字 由這個數字來代表路由協議的優先度 數字越小 越優先採用這個路由協議通告的路由 比如靜態路由的預設的管理距離是0 rip是120 如果到達某個網段的路由通告由這兩個同時通告 則會採用靜態路由通告的路徑

最大跳數主要是針對的距離向量的路由協議來說的 是說的這樣的路由協議能把一個路由通告傳送過最多多少個路由器 比如說rip的最大跳數是15 則有rip協議傳輸通告的某個路由只可以通過15次路由器(重複通過也算做一次) 如果第16次到達某個路由器則這個路由器會認為這個傳送過來的路由是不可到達的

路由分為靜態路由和動態路由,其相應的路由表稱為靜態路由表和動態路由表。靜態路由表由網路管理員在系統安裝時根據網路的配置情況預先設定,網路結構發生變化後由網路管理員手工修改路由表。動態路由隨網路執行情況的變化而變化,路由器根據路由協議提供的功能自動計算資料傳輸的最佳路徑,由此得到動態路由表。

根據路由演算法,動態路由協議可分為距離向量路由協議(Distance Vector Routing Protocol)和鏈路狀態路由協議(Link State Routing Protocol)。距離向量路由協議基於Bellman-Ford演算法,主要有RIP、IGRP(IGRP為Cisco公司的私有協議);鏈路狀態路由協議基於圖論中非常著名的Dijkstra演算法,即最短優先路徑(Shortest Path First,SPF)演算法,如OSPF。在距離向量路由協議中,路由器將部分或全部的路由表傳遞給與其相鄰的路由器;而在鏈路狀態路由協議中,路由器將鏈路狀態資訊傳遞給在同一區域內的所有路由器。根據路由器在自治系統(AS)中的位置,可將路由協議分為內部閘道器協議(Interior Gateway Protocol,IGP)和外部閘道器協議(External Gateway Protocol,EGP,也叫域間路由協議)。域間路由協議有兩種:外部閘道器協議(EGP)和邊界閘道器協議(BGP)。EGP是為一個簡單的樹型拓撲結構而設計的,在處理選路迴圈和設定選路策略時,具有明顯的缺點,目前已被BGP代替。

EIGRP是Cisco公司的私有協議,是一種混合協議,它既有距離向量路由協議的特點,同時又繼承了鏈路狀態路由協議的優點。各種路由協議各有特點,適合不同型別的網路。下面分別加以闡述。

2 靜態路由

靜態路由表在開始選擇路由之前就被網路管理員建立,並且只能由網路管理員更改,所以只適於網路傳輸狀態比較簡單的環境。靜態路由具有以下特點:

· 靜態路由無需進行路由交換,因此節省網路的頻寬、CPU的利用率和路由器的記憶體。

· 靜態路由具有更高的安全性。在使用靜態路由的網路中,所有要連到網路上的路由器都需在鄰接路由器上設定其相應的路由。因此,在某種程度上提高了網路的安全性。

· 有的情況下必須使用靜態路由,如DDR、使用NAT技術的網路環境。

靜態路由具有以下缺點:

· 管理者必須真正理解網路的拓撲並正確配置路由。

· 網路的擴充套件效能差。如果要在網路上增加一個網路,管理者必須在所有路由器上加一條路由。

· 配置煩瑣,特別是當需要跨越幾臺路由器通訊時,其路由配置更為複雜。

3 動態路由

動態路由協議分為距離向量路由協議和鏈路狀態路由協議,兩種協議各有特點,分述如下。

1. 距離向量(DV)協議



距離向量指協議使用跳數或向量來確定從一個裝置到另一個裝置的距離。不考慮每跳鏈路的速率。

距離向量路由協議不使用正常的鄰居關係,用兩種方法獲知拓撲的改變和路由的超時:

· 當路由器不能直接從連線的路由器收到路由更新時;

· 當路由器從鄰居收到一個更新,通知它網路的某個地方拓撲發生了變化。

在小型網路中(少於100個路由器,或需要更少的路由更新和計算環境),距離向量路由協議執行得相當好。當小型網路擴充套件到大型網路時,該演算法計算新路由的收斂速度極慢,而且在它計算的過程中,網路處於一種過渡狀態,極可能發生迴圈並造成暫時的擁塞。再者,當網路底層鏈路技術多種多樣,頻寬各不相同時,距離向量演算法對此視而不見。

距離向量路由協議的這種特性不僅造成了網路收斂的延時,而且消耗了頻寬。隨著路由表的增大,需要消耗更多的CPU資源,並消耗了記憶體。

2. 鏈路狀態(LS)路由協議


鏈路狀態路由協議沒有跳數的限制,使用“圖形理論”演算法或最短路徑優先演算法。

鏈路狀態路由協議有更短的收斂時間、支援VLSM(可變長子網掩碼)和CIDR。

鏈路狀態路由協議在直接相連的路由之間維護正常的鄰居關係。這允許路由更快收斂。鏈路狀態路由協議在會話期間通過交換Hello包(也叫鏈路狀態資訊)建立對等關係,這種關係加速了路由的收斂。

不像距離向量路由協議那樣,更新時傳送整個路由表。鏈路狀態路由協議只廣播更新的或改變的網路拓撲,這使得更新資訊更小,節省了頻寬和CPU利用率。另外,如果網路不發生變化,更新包只在特定的時間內發出(通常為30min到2h)。

3. 鏈路狀態路由協議和距離向量路由協議的比較

4 常用動態路由協議的分析

4.1 RIP

RIP(路由資訊協議)是路由器生產商之間使用的第一個開放標準,是最廣泛的路由協議,在所有IP路由平臺上都可以得到。當使用RIP時,一臺Cisco路由器可以與其他廠商的路由器連線。RIP有兩個版本:RIPv1和RIPv2,它們均基於經典的距離向量路由演算法,最大跳數為15跳。

RIPv1是族類路由(Classful Routing)協議,因路由上不包括掩碼資訊,所以網路上的所有裝置必須使用相同的子網掩碼,不支援VLSM。RIPv2可傳送子網掩碼資訊,是非族類路由(Classless Routing)協議,支援VLSM。

RIP使用UDP資料包更新路由資訊。路由器每隔30s更新一次路由資訊,如果在180s內沒有收到相鄰路由器的迴應,則認為去往該路由器的路由不可用,該路由器不可到達。如果在240s後仍未收到該路由器的應答,則把有關該路由器的路由資訊從路由表中刪除。

RIP具有以下特點:

· 不同廠商的路由器可以通過RIP互聯;

· 配置簡單; · 適用於小型網路(小於15跳);

· RIPv1不支援VLSM;

· 需消耗廣域網頻寬;

· 需消耗CPU、記憶體資源。

RIP的演算法簡單,但在路徑較多時收斂速度慢,廣播路由資訊時佔用的頻寬資源較多,它適用於網路拓撲結構相對簡單且資料鏈路故障率極低的小型網路中,在大型網路中,一般不使用RIP。

4.2 IGRP

內部閘道器路由協議(Interior Gateway Routing Protocol,IGRP)是Cisco公司20世紀80年代開發的,是一種動態的、長跨度(最大可支援255跳)的路由協議,使用度量(向量)來確定到達一個網路的最佳路由,由延時、頻寬、可靠性和負載等來計算最優路由,它在同個自治系統內具有高跨度,適合複雜的網路。Cisco IOS允許路由器管理員對IGRP的網路頻寬、延時、可靠性和負載進行權重設定,以影響度量的計算。

像RIP一樣,IGRP使用UDP傳送路由表項。每個路由器每隔90s更新一次路由資訊,如果270s內沒有收到某路由器的迴應,則認為該路由器不可到達;如果630s內仍未收到應答,則IGRP程序將從路由表中刪除該路由。

與RIP相比,IGRP的收斂時間更長,但傳輸路由資訊所需的頻寬減少,此外,IGRP的分組格式中無空白位元組,從而提高了IGRP的報文效率。但IGRP為Cisco公司專有,僅限於Cisco產品。

4.3 EIGRP

隨著網路規模的擴大和使用者需求的增長,原來的IGRP已顯得力不從心,於是,Cisco公司又開發了增強的IGRP,即EIGRP。EIGRP使用與IGRP相同的路由演算法,但它集成了鏈路狀態路由協議和距離向量路由協議的長處,同時加入散播更新演算法(DUAL)。

EIGRP具有如下特點:

· 快速收斂。快速收斂是因為使用了散播更新演算法,通過在路由表中備份路由而實現,也就是到達目的網路的最小開銷和次最小開銷(也叫適宜後繼,feasible successor)路由都被儲存在路由表中,當最小開銷的路由不可用時,快速切換到次最小開銷路由上,從而達到快速收斂的目的。

· 減少了頻寬的消耗。EIGRP不像RIP和IGRP那樣,每隔一段時間就交換一次路由資訊,它僅當某個目的網路的路由狀態改變或路由的度量發生變化時,才向鄰接的EIGRP路由器傳送路由更新,因此,其更新路由所需的頻寬比RIP和EIGRP小得多——這種方式叫觸發式(triggered)。

· 增大網路規模。對於RIP,其網路最大隻能是15跳(hop),而EIGRP最大可支援255跳(hop)。

· 減少路由器CPU的利用。路由更新僅被髮送到需要知道狀態改變的鄰接路由器,由於使用了增量更新,EIGRP比IGRP使用更少的CPU。

· 支援可變長子網掩碼。

· IGRP和EIGRP可自動移植。IGRP路由可自動重新分發到EIGRP中,EIGRP也可將路由自動重新分發到IGRP中。如果願意,也可以關掉路由的重分發。

· EIGRP支援三種可路由的協議(IP、IPX、AppleTalk)。

· 支援非等值路徑的負載均衡。

· 因EIGIP是Cisco公司開發的專用協議,因此,當Cisco裝置和其他廠商的裝置互聯時,不能使用EIGRP

4.4 OSPF

開放式最短路徑優先(Open Shortest Path First,OSPF)協議是一種為IP網路開發的內部閘道器路由選擇協議,由IETF開發並推薦使用。OSPF協議由三個子協議組成:Hello協議、交換協議和擴散協議。其中Hello協議負責檢查鏈路是否可用,並完成指定路由器及備份指定路由器;交換協議完成“主”、“從”路由器的指定並交換各自的路由資料庫資訊;擴散協議完成各路由器中路由資料庫的同步維護。

OSPF協議具有以下優點:

· OSPF能夠在自己的鏈路狀態資料庫內表示整個網路,這極大地減少了收斂時間,並且支援大型異構網路的互聯,提供了一個異構網路間通過同一種協議交換網路資訊的途徑,並且不容易出現錯誤的路由資訊。 · OSPF支援通往相同目的的多重路徑。

· OSPF使用路由標籤區分不同的外部路由。

· OSPF支援路由驗證,只有互相通過路由驗證的路由器之間才能交換路由資訊;並且可以對不同的區域定義不同的驗證方式,從而提高了網路的安全性。

· OSPF支援費用相同的多條鏈路上的負載均衡。

· OSPF是一個非族類路由協議,路由資訊不受跳數的限制,減少了因分級路由帶來的子網分離問題。

· OSPF支援VLSM和非族類路由查表,有利於網路地址的有效管理。

· OSPF使用AREA對網路進行分層,減少了協議對CPU處理時間和記憶體的需求。

4.5 BGP

BGP用於連線Internet。BGPv4是一種外部的路由協議。可認為是一種高階的距離向量路由協議。

在BGP網路中,可以將一個網路分成多個自治系統。自治系統間使用eBGP廣播路由,自治系統內使用iBGP在自己的網路內廣播路由。

Internet由多個互相連線的商業網路組成。每個企業網路或ISP必須定義一個自治系統號(ASN)。這些自治系統號由IANA(Internet Assigned Numbers Authority)分配。共有65535個可用的自治系統號,其中65512~65535為私用保留。當共享路由資訊時,這個號碼也允許以層的方式進行維護。

BGP使用可靠的會話管理,TCP中的179埠用於觸發Update和Keepalive資訊到它的鄰居,以傳播和更新BGP路由表。

在BGP網路中,自治系統有: 1. Stub AS

只有一個入口和一個出口的網路。

2. 轉接AS(Transit AS)

當資料從一個AS到另一個AS時,必須經過Transit AS。

如果企業網路有多個AS,則在企業網路中可設定Transit AS。

IGP和BGP最大的不同之處在於執行協議的裝置之間通過的附加資訊的總數不同。IGP使用的路由更新包比BGP使用的路由更新包更小(因此BGP承載更多的路由屬性)。BGP可在給定的路由上附上很多屬性。

當執行BGP的兩個路由器開始通訊以交換動態路由資訊時,使用TCP埠179,他們依賴於面向連線的通訊(會話)。
BGP必須依靠面向連線的TCP會話以提供連線狀態。因為BGP不能使用Keepalive資訊(但在普通頭上存放有Keepalive資訊,以允許路由器校驗會話是否Active)。標準的Keepalive是在電路上從一個路由器送往另一個路由器的資訊,而不使用TCP會話。路由器使用電路上的這些訊號來校驗電路沒有錯誤或沒有發現電路。某些情況下,需要使用BGP:
· 當你需要從一個AS傳送流量到另一個AS時;
· 當流出網路的資料流必須手工維護時;
· 當你連線兩個或多個ISP、NAP(網路訪問點)和交換點時。
以下三種情況不能使用BGP
· 如果你的路由器不支援BGP所需的大型路由表時;
· 當Internet只有一個連線時,使用預設路由;
· 當你的網路沒有足夠的頻寬來傳送所需的資料時(包括BGP路由表)。