RIP路由選擇協(xié)議

1、RIP路由選擇協(xié)議一、 背景RIP（RoutingInformationProtocols，路由信息協(xié)議）是使用最廣泛的距離向量協(xié)議，它是由施樂（Xerox）在70年代開發(fā)的。當時，RIP是XNS（XeroxNetworkService，施樂網(wǎng)絡(luò)服務(wù)）協(xié)議簇的一部分。TCP/IP版本的RIP是施樂協(xié)議的改進版。RIP最大的特點是，無論實現(xiàn)原理還是配置方法，都非常簡單。二、 工作原理RIP是一種簡單的分布式的基于距離向量的路由選擇協(xié)議。1. 度量值距離 “距離”的定義 n 從一路由器到直接連接的網(wǎng)絡(luò)的距離定義為 1。n 從一個路由器到非直接連接的網(wǎng)絡(luò)的距離定義為所經(jīng)過的路由器數(shù)加 1。n RIP

2、 協(xié)議中的“距離”也稱為“跳數(shù)”(hop count)，因為每經(jīng)過一個路由器，跳數(shù)就加 1。 n RIP 認為一個好的路由就是它通過的路由器的數(shù)目少，即“距離短”。n RIP 允許一條路徑最多只能包含 15 個路由器。n “距離”的最大值為16 時即相當于不可達，跳數(shù)為16的網(wǎng)絡(luò)被認為不可達?？梢?RIP 只適用于小型互聯(lián)網(wǎng)。n RIP 不能在兩個網(wǎng)絡(luò)之間同時使用多條路由。RIP 選擇一個具有最少路由器的路由（即最短路由），哪怕還存在另一條高速(低時延)但路由器較多的路由。 2. 交換的信息 RIP報文 (1) 交換的內(nèi)容是到本自治系統(tǒng)(AS)中所有往來的(最短)距離，以及到每個網(wǎng)絡(luò)要經(jīng)過的下

3、一跳路由器。路由表中與這些內(nèi)容相關(guān)的字段會被封裝在RIP報文中，在鄰居路由器之間傳送。 (2) 路由表的字段目的網(wǎng)絡(luò) ：任何路由表中所包含的最重要信息就是到所知目的地的I P地址的網(wǎng)絡(luò)號。一旦一臺RIP路由器收到一個數(shù)據(jù)報文，就會查找路由表中的目的I P地址(的網(wǎng)絡(luò)號)與收到報文的目的IP地址(的網(wǎng)絡(luò)號)進行匹配，以決定從哪里轉(zhuǎn)發(fā)那個報文。距離 ：路由表中的度量域指出報文從起始點到特定目的地的總耗費。路由表中的度量是從路由器到特定目的地之間網(wǎng)絡(luò)鏈路的耗費總和。RIP協(xié)議以“跳數(shù)”作為度量。下一跳：下一跳IP地址域包括到目的網(wǎng)絡(luò)的路徑上，下一個路由器接口的IP地址。如果目的IP地址所在的網(wǎng)絡(luò)與路

4、由器不直接相連時，路由器表中此項為空，用“”來表示。路由變化標志域：路由變化標志域用于指出至目的I P地址的路由是否在最近發(fā)生了變化。這個域是重要的，因為R I P為每一個目的I P地址只記錄一條路由。路由計時器域：有兩個計時器與每條路由相聯(lián)系，一個是超時計時器，一個是路由刷新計時器。這些計時器一同工作來維護路由表中存儲的每條路由的有效性。3. 路由表的建立n 路由器在剛剛開始工作時，只知道到直接連接的網(wǎng)絡(luò)的距離（此距離定義為1）。n 以后，每一個路由器也只和數(shù)目非常有限的相鄰路由器交換并更新路由信息。n 經(jīng)過若干次更新后，所有的路由器最終都會知道到達本自治系統(tǒng)中任何一個網(wǎng)絡(luò)的最短距離和下一跳

5、路由器的地址。n RIP 協(xié)議的收斂(convergence)過程較快，即在自治系統(tǒng)中所有的結(jié)點都得到正確的路由選擇信息的過程。 4. 路由的更新Ø 更新的算法距離向量算法 收到相鄰路由器（其地址為 X）的一個 RIP 報文：(1) 先修改此 RIP 報文中的所有項目：將“下一跳”字段中的地址都改為 X，并將所有的“距離”字段的值加 1。(2) 對修改后的 RIP 報文中的每一個項目，重復(fù)以下步驟：若項目中的目的網(wǎng)絡(luò)不在路由表中，則將該項目加到路由表中。 否則 若下一跳字段給出的路由器地址是同樣的，則將收到的項目替換原路由表中的項目。 否則 若收到項目中的距離小于路由表中的距離，則進

6、行更新，否則，什么也不做。(3) 若 3 分鐘還沒有收到相鄰路由器的更新路由表，則將此相鄰路由器記為不可達的路由器，即將距離置為16（距離為16表示不可達）。(4) 返回?？聪旅娴睦樱?圖中的路由表字段為(目的網(wǎng)絡(luò)，距離，下一跳路由)Ø 路由表的維護(更新定時器) (關(guān)于這個知識點，我在上課的時候講得不夠準確，請以這個版本為準！)RIP為每個目的地只記錄一條路由的事實要求RIP積極地維護路由表的完整性。通過要求所有活躍的RIP路由器在固定時間間隔廣播其路由表內(nèi)容至相鄰的RIP路由器來做到這一點，所有收到的更新自動代替已經(jīng)存儲在路由表中的信息。 RIP依賴4個計時器來維護路由表：&#

7、183;更新計時器(Update Timer)·路由超時計時器(Invalid Timer)·路由刷新計時器(Flush Timer)·路由保持計時器(Holddown Timer)(1) 更新計時器用于在節(jié)點一級初始化路由表更新。每個RIP節(jié)點只使用一個更新計時器，相反，路由超時計時器和路由刷新計時器為每一個路由維護一個。RIP路由器每隔3 0秒觸發(fā)一次表更新。更新計時器用于記錄時間量。一旦時間到， RIP節(jié)點就會產(chǎn)生一系列包含自身全部路由表的報文。這些報文廣播到每一個相鄰節(jié)點。因此，每一個RIP路由器大約每隔3 0秒鐘應(yīng)收到從每個相鄰RIP節(jié)點發(fā)來的更新。注意

8、在更大的基于RIP的自治系統(tǒng)中，這些周期性的更新會產(chǎn)生不能接受的流量。因此，一個節(jié)點一個節(jié)點地交錯進行更新更理想一些。RIP自動完成更新，每一次更新計時器會被復(fù)位，一個小的、任意的時間值加到時鐘上。(2) 路由超時計時器，又名“無效計時器”有兩種方式使路由變?yōu)闊o效：一是 ：路由終止。二是 ：路由器從其他路由器處學習到路由不可用。在任何一種情形下， RIP路由器需要改變路由表以反映給定路由已不可達。一個路由如果在一個給定時間之內(nèi)沒有收到更新就中止。比如，路由超時計時器通常設(shè)為180秒。當路由變?yōu)榛钴S或被更新時，這個時鐘被初始化。180秒是大致估計的時間，這個時間足以令一臺路由器從它的相鄰路由器處

9、收到6個路由表更新報文（假設(shè)它們每隔30秒發(fā)送一次路由更新），如果180秒消逝之后， RIP路由器沒收到關(guān)于那條路由的更新， RIP路由器就認為那個目的I P地址不再是可達的。因此，路由器就會把那條路由表項標記為無效。通過設(shè)置它的路由度量值為1 6來實現(xiàn)，并且要設(shè)置路由變化標志。這個信息可以通過周期性的路由表更新來與其相鄰路由器交流。注意 ：對于RIP節(jié)點而言，16等于無窮。因此，簡單的設(shè)置耗費度量值為16能作廢一條路由。(3) 路由刷新計時器，又名“清除計時器”路由表中得無效項存在時間很短。即使表項保持在路由表中，報文也不能發(fā)送到那個表項的目的地址： RIP不能把報文轉(zhuǎn)發(fā)至無效的目

10、的地。一旦路由器把某條路由標識為無效，它會為該條路由初始化一個秒計時器：路由刷新計時器。因此，在最后一次超時計時器初始化后180秒，路由刷新計時器被初始化。這個計時器通常設(shè)為90秒。如果路由更新在270秒之后仍未收到（ 180秒超時加上90秒路由刷新時間），就從路由表中移去此路由（也就是刷新）。而為了路由刷新遞減計數(shù)的計時器稱為路由刷新計時器。這個計時器對于RIP從網(wǎng)絡(luò)故障中恢復(fù)的能力絕對必要。(4) 路由保持計時器當一個路由器向外宣告了某條路由不可達后，它會初始化一個計時器，并在這個計時器遞減計數(shù)的期間拒絕接收有關(guān)這條路由的更新消息。缺省值為180秒。路由保持計時器也是為每一條路由維護一個。

11、當路由保持計時器倒計時完畢后，就開始接受來自其他來源的有關(guān)該路由得更新消息。這個計時器常用于抑止路由循環(huán)。這些路由計時器的值都是可以在路由器中配置的。三、 收斂問題至此可見，RIP的更新方式比較簡單，因此也導(dǎo)致了一些問題：(1) 通信鏈路可能會通過低效路徑傳遞(2) 路由更新可能需要較長時間才能達到收斂。在這段時間內(nèi)，整個路由域很不穩(wěn)定，可能導(dǎo)致數(shù)據(jù)傳輸?shù)托?，甚至傳遞錯誤。收斂問題主要體現(xiàn)在路由循環(huán)問題上。下面來詳細討論這個路由循環(huán)的問題。1. 問題描述當網(wǎng)絡(luò)有新加入的路由器或網(wǎng)絡(luò)是，此信息(好消息)可以很快地傳送給所有的路由器；當網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障的時候，要經(jīng)過比較長的時間才能把信息(壞消息)傳給

12、所有路由器?？聪旅娴睦樱哼@一特點就叫做“好消息傳播得快，壞消息傳播得慢”。這問題的實質(zhì)是一個“路由循環(huán)”問題(Routing Loops)，也叫“路由環(huán)路”、“循環(huán)路由”、“無窮計數(shù)”問題。距離向量類的算法容易產(chǎn)生路由循環(huán)，RIP是距離向量算法的一種，所以它也不例外。2. 防范措施 為了避免這個問題，RIP等距離向量算法實現(xiàn)了下面4個機制。(1) 水平分割（splithorizon）水平分割保證路由器記住每一條路由信息的來源，并且不在收到這條信息的端口上再次發(fā)送它。這是保證不產(chǎn)生路由循環(huán)的最基本措施。但當物理拓撲結(jié)構(gòu)是環(huán)形的時候，問題依然存在。(2) 毒性逆轉(zhuǎn)（poisonreverse）運

13、行從接收路由的端口發(fā)送與從這端口接收的路由有關(guān)的信息，但把距離設(shè)置為16。這對消除路由循環(huán)很有幫助，它可以立即清除相鄰路由器之間的任何環(huán)路。(3) 觸發(fā)更新（triggerupdate）當路由表發(fā)生變化時，更新報文立即廣播給相鄰的所有路由器，而不是等待30秒的更新周期。同樣，當一個路由器剛啟動RIP時，它廣播請求報文。收到此廣播的相鄰路由器立即應(yīng)答一個更新報文，而不必等到下一個更新周期。這樣，網(wǎng)絡(luò)拓撲的變化會最快地在網(wǎng)絡(luò)上傳播開，減少了路由循環(huán)產(chǎn)生的可能性。(4) 抑制計時（holddowntimer），即路由保持計時一條路由信息無效之后，一段時間內(nèi)這條路由都處于抑制狀態(tài)，即在一定時間內(nèi)不再接

14、收關(guān)于同一目的地址的路由更新。如果，路由器從一個網(wǎng)段上得知一條路徑失效，然后，立即在另一個網(wǎng)段上得知這個路由有效。這個有效的信息往往是不正確的，抑制計時避免了這個問題，而且，當一條鏈路頻繁起停時，抑制計時減少了路由的浮動，增加了網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性。即便采用了上面的4種方法，路由循環(huán)的問題也不能完全解決，只是得到了最大程度的減少。一旦路由循環(huán)真的出現(xiàn)，路由項的度量值就會出現(xiàn)計數(shù)到無窮大（CounttoInfinity）的情況。這是因為路由信息被循環(huán)傳遞，每傳過一個路由器，度量值就加1，一直加到16，路徑就成為不可達的了。RIP選擇16作為不可達的度量值是很巧妙的，它既足夠的大，保證了多數(shù)網(wǎng)絡(luò)能夠正常運

15、行，又足夠小，使得計數(shù)到無窮大所花費的時間最短。四、 RIPv1和RIPv2的區(qū)別 RIP-V2不是一個新的協(xié)議，它只是在RIPV1協(xié)議的基礎(chǔ)上增加了一些擴展特性，以適用于現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)的路由選擇環(huán)境。這些擴展特性有：Ø 每個路由條目都攜帶自己的子網(wǎng)掩碼(支持可變長子網(wǎng)掩碼)Ø 路由選擇更新更具有認證功能(鑒別功能)Ø 每個路由條目都攜帶下一跳地址Ø 外部路由標志Ø 組播路由更新(多點播送RIPv2報文)最重要的一項是路由更新條目增加了子網(wǎng)掩碼的字段，因而RIP協(xié)議可以使用可變長的子網(wǎng)掩碼，從而使RIPV2協(xié)議變成了一個無類別的路由選擇協(xié)議。這個“無類別的路由協(xié)議”是相對比較先進的技術(shù)，不作重點考查，大家有興趣可以找資料了解一下。五、