网络路由协议的分析与应用

网络路由协议的分析与应用内容摘要：

离向量协议的收敛问题。 在大型网络中这种重复很不理想而且对CPU的利用率有很大的影响（因为需要运行SPF计算数目）。 EIGRP既不使用TCP，也不使用UDP作为它的传输协议，在IP首部的协议（Protocol）字段，有其单独的值88。 与OSPF协议一样，EIGRP路由器寻找它们的邻接路由器并交换“hello”数据包。 EIGRP协议每隔5秒传送“hello”数据包（或者在低速NBMA网络中每60秒发送一次）。 如果失败3次，邻接路由器则被认为是宕机状态，替代的路径将被使用。 Hello包使得路由器动态地快速地发现邻居的消失。 如果在保持计数器超期之前还没有从它邻居路由器处收到Hello包，那么这个邻居就被宣布取消。 此时邻居邻接被删除，并且所有与那个邻屠相连的路径被取消。 拓扑表包括路由器和它邻居到达目的端的度量。 散射更新算法（DUAL）使用拓扑表来寻找到达每个目的端的最低度量非环道路。 这个具有最小成本道路的下跳路由器被指定为后继，并且它是路由表中下一跳IP地址。 DUAL算法也会去寻找一个可行性后继（或者下一个最优路径），它被存储在拓扑数据库中。 如果路由器失去了它的后继，并且有一个可利用的可行性后继就不须要重新计算。 路由器就使可行性后继成为后继，并向路由表中加入一条新路径，使自己处于被动状态。 如果没有可利用的可行性后继，则路由器进入目的端网络的主动状态，同时需要重新计算路径。 当路由器处于主动状态，路由器向所有EIGRP接口发出查询包（除了后继驻留的接口），并询问邻居是否有一条到所给目的端的路径。 邻居回答，并向发送者通知它们有或没有一条到达目的端的路径。 一旦收到所有的回答，路由器就会计算一条新的后继。 如收到查询包的邻居利用发送者去到达目的端网络（作为它的后继），这个邻居就会查询它所有的邻居来寻找一条到达目的端的路径。 被查询的邻居经过同样的过程，来生成一个向下的涉及整个网络的查询来寻找一条到达目的端的道路。 只要EIGRP有一个可行性后继，就不需要重计算。 这条情况使路由器不必使用CPU时钟，还能加速收敛。 不受拓扑变化影响的路由器不需重新计算。 其优点是：①．迅速广播链路状态的变化。 当本地路由器的链路状态发生变化，在新信息基础上它将重新计算拓扑结构表。 OSPF协议此时将立即向网络中的每个路由器广播链路状态的变化，而EIGRP协议将仅仅涉及到被这些变化直接影响的路由器。 这使带宽和CPU资源的利用效率更高。 同时，由于EIGRP协议使用了不到50%的带宽，使得在低带宽WAN链路上具有很大优势。 ②．链路状态度量更完善。 EIGRP度量值是一个32位数，使用链路的带宽、延迟、可靠性、存放、跳数和最大传输单元共6种不同特征以及可配置的K值来计算，提供有弹性较大的路由选择。 ③．支持多种网络协议，减少了因网络上的不一致带来的路由选择环路的可能性。 EIGRP协议支持Novell/IPX、Apple Talk和IP环境。 如果网络正在运行的是IGRP协议，那么转换到EIGRP协议比转换到OSPF协议要容易的多。 其缺点是：没有标准化。 同样也存在收敛慢的问题。 中间系统到中间系统路由交换协议（ISIS，Intermediate System to Intermediate System ）ISO ISIS协议是OSI的标准内部网关协议（IGP），它是链路状态路由协议，严格地讲是一个分级的链接状态路由协议。 采用DECnet PhaseV路由算法。 使用Hello协议寻找毗邻节点，使用一个传播协议发送链接信息，类似OSPF协议。 ISIS协议把网络进行分级管理，把任何没有路由功能的网络节点称为终端系统（ES）；而路由器定义为中间系统（IS）。 ES和IS之间采用ESIS（ISO9542）协议，允许ES和IS之间相互发现。 IS和IS之间采用ISIS协议，ISIS提供IS之间的路由。 结合起来形成OSI协议的基础。 由中间系统（路由器）连接起来的一系列终端系统叫区域，它处于最低一级。 将多个区域互联起来称为路由域。 每个路由域是一个独立的管理区域，与AS类似。 分两级路由：区域内的站点路由（第一级）和区域间的区域路由（第二级）。 也就是说，第一级路由器形成第一级区域，而第二级路由器在第一级区域之间形成一个路由域内部的路由骨干。 第一级路由器只需要具有如何到达最近的第二级路由器的信息，就可以进行区域间的通信。 在ISIS路由中，每个ES都位于一个指定的区域内，ES通过接听IS hello包，获得最近的路由器（IS）的信息。 当一个ES需要向另一个ES发送数据时，它首先将包发送给网络中与它直接相连的一个路由器。 然后路由器确定包的目的地址，使用最佳路径路由此包。 如果目的ES在同一子网上，或是在相同区域中的另一个子网上，那么本地路由器将相应地转发包。 如果目的ES位于另一个区域中，那么第一级路由器将把包转发给最近的第二级路由器。 在通过了连续的第二级路由器之后，该包将到达目的区域中的第二级路由器。 在目的区域中，路由器通过最佳路径传送包，直到包到达目的ES为止。 路径的长度等于链路的合计值，链路可以具有的最大值为64，路径的最大值为1024。 ISIS使用一个缺省度量值，该度量值可以是任意的，另外还指定三种其他的可选度量值：延时代价、花费代价（通信费用）和错误代价（差错率）。 其优点是：①．ESIS可以支持三种不同类型的子网：点到点子网（如HDLC）、广播子网（如以太网）和普通拓扑结构子网()。 ②．ISIS可以在不同的子网上操作，包括广播型的LAN、WAN和点到点链路。 ③．链路状态度量较完善。 其缺点是：①．ISIS使用一个小的度量值（6比特），严重限制了能与它进行转换的信息。 ②．链接状态只有8比特长，路由器通告的记录限制为256个。 ③．ISIS受OSI约束，使得与OSPF相比发展比较缓慢。 （OSPF，Open Shortest Path First）于1988年，网间工程任务组织（IETF，Internet Engineering Task Framework）成立了内部网关协议工作组，专门设计用于因特网的基于最短路径优先（SPF）算法的IGP。 在此前多项研究结果的基础上开发出开放式最短路优先路由信息协议（OSPF），诸如1978年Bolt、Beranek、Newman(BBN)为ARPANET开发的SPF算法， Perlman对路由信息容错性广播的研究成果等等。 开放式最短路径优先协议（OSPF）是一种链路状态路由选择协议，链路是路由器接口的另一称法，因此也称为接口状态路由协议。 采用Dijkstra算法，路由选择的变化基于网络中路由器物理连接的状态与速度，并且变化被立即广播到网络中的每一个路由器。 它被用于单个自治系统来分发路由选择信息。 作为链接状态路由协议，OSPF与RIP和IGRP这些距离向量路由协议是不同的。 使用距离向量算法的路由器的工作模式是在路由更新信息中把路由表全部或部分发送给其相邻的路由器。 而OSPF用链路状态算法来计算在每个区域中到所有目的的最短路径时，只有当一个路由器第一次被激活或者任一个路由变化发生，这个配备给OSPF的路由器使用OSPF的“hello协议”来发现与它连接的邻节点，将链路状态通告（LSA，Link State Advertisement）扩散到同一级区域内所有路由器，这些LSA包含这个路由器的接口的状态（包括与上、下、IP地址、网络类型筹）和路由器和它邻居间的联系，从这些LSA的收集中形成了链路状态数据库，在这个区域中的所有路由器都有一个特定的数据库,它由每个接口、对应邻节点和接口速度组成，被用来描述这个区域的拓扑结构。 这个路由器于是就运行Diskjtra算法，这个算法根据到达这个网络的费用计算规则,利用链路状态数据库在该区域中形成以自己为根到所有目的的最短路径优先树（SPF树），从这个最短路径优先树（SPF树）中形成了IP路由表。 如果网络中发主的任何改变都将会被链路状态包扩散出去，直到网络中的每个路由器收到了所有其它路由器的LSA，同时使路由器利用这些新信息，重新计算最短路径优先树（SPF树），形成新路由表。 OSPF是一种相对复杂的路由协议。 OSPF既不使用TCP，也不使用UDP作为它的传输协议，直接使用IP，在IP首部的协议（Protocol）字段，有其单独的值89。 它通过传递链路状态来得到网络信息，LSA每30分钟被交换一次，除非网络拓扑结构有变化。 例如，如果接口变化，信息立刻通过网络广播；如果有多余路径，收敛将重新计算SPF树。 计算SPF树所需的时间取决于网络规模的大小。 因为这些计算，路由器运行OSPF需要占用更多CPU资源。 于1991年，在RFC1247中对第2版OSPF进行了描述，即OSPF2，也是第一次被标准化。 其优点是：①．首先该协议是开放的，即其规范是公开的。 OSPF协议是开放式最短路优先的缩写。 开放是针对当时某些厂家的私有路由协议而言，而正是因为协议开放性，才使得OSPF具有强大的生命力和广泛的用途。 ②．OSPF能服务于大型、异构网络。 为了较大型网络，并弥补OSPF协议大量占用CPU和内存资源的缺陷，将网络分成独立的层次域，称为区域（Area），每个路由器仅与它们自己区域内的其它路。