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[操作系统]第7章 路由协议 读书笔记


第7章 路由协议 读书笔记

再复杂的网络结构中,也需要通过合理的路由将数据发送到目标主机。而决定这个路由的,正是路由控制模块。

7.1 路由控制的定义

7.1.1 IP地址与路由控制

互联网是由路由器连接的网络组合成的。 为了能让数据包正确的到达目的地,路由器必须在途中进行正确的转发。这种向正确的方向转发数据进行的处理就是路由控制或路由。

 

7.1.2 静态路由与动态路由

路由控制分为静态和动态 static routing and dynamic routing 

静态路由是事先设置好路由器和主机并将路由信息固定的一种方法。而动态路由是指让路由协议在运行过程中自动设置路由控制信息的一种方法。

 

 

7.1.3 动态路由的基础

动态路由

动态路由会给相邻路由器发送自己已知的网络信息,而这些信息又像接力一样一次传递给其他路由器,甚至整个网络都了解时,路由控制表也就制作完成了。

7.2 路由控制范围

人们根据路由控制范围使用IGP interior gateway protocol 和EGP exterior gateway protocol 两种路由协议。

7.2.1 接入互联网的各种组织机构

没有管理者,也没有被管理者,每个组织之间保持着平等的关系。

7.2.2 自治系统与路由协议

指定自己的路由策略,并以此为准在一个或多个网络群体中采用的小型单位叫做自治系统 AS  autonomous system 或路由选择域 routing domain 

7.2.3 IGP与EGP

路由协议分为EGP和IGP 两个层次。没有EGP 就不可能有世界上的各个不同组织机构之间的通讯。没有IGP机构内部也就不可能进行通信。

IGP 还有RIP routing information protocol ,RIP2 OSPF Open shortest path first 开放式最短路径优先 等众多协议。

7.3 路由算法

路由控制有各种各样的算法,其中最具代表性的有两种,是距离向量 算法和链路状态算法。 distance -vector link state 算法。

7.3.1 距离向量算法

距离向量算法DV 是指距离 和方向 决定目标网络或目标主机位置的一种方法。

 

7.3.2 链路状态算法

7.3.3 主要路由协议

 

7.4 RIP

 

7.4.1 广播路由控制信息

RIP将路由控制信息定期 向全网广播。如果没有收到路由控制信息,连接就会被断开。不过这有可能是丢包导致的,因此RIP规定等待5此。如果第六次还没有收到路由信息,才会真正关闭连接。

 

7.4.2 根据距离向量确定路由

RIP基于距离向量算法决定路径。距离 metrics 的单位是跳数。跳数是指经过路由器的个数。

根据距离向量生成距离向量表,再抽出较小的路由生成最终的路由控制表。

 

7.4.3 使用子网掩码时的RIP处理

 

7.4.4 RIP中路由变更时的处理

7.4.5 RIP2

7.5 OSPF 

Open shortest path first 根据OSI的IS-IS intermediate system to intermediate system 提出的一种链路状态型路由协议。

 

7.5.1 OSPF是链路状态型路由协议

路由器之间交换链路状态生成网络拓扑信息,然后再根据这个拓扑信息生成路由控制表。

RIP的路由选择,要求图中所经过的路由器个数越少越好。与之相比,OSPF 可以给每条链路赋予一个权重,并始终选择一个权重最小的路径作为最终路由。也就是说OSPF 以每个链路上的代价为度量标准,始终选择一个总的代价最小的路径。

 

7.5.2 OSPF基础知识

在OSPF中,把连接到同一个链路的路由器称作相邻路由器。

 

在OSPF 中,根据作用的不同分为5种类型的包。

通过发送问候 hello 包确认是否连接。每个路由器为了同步路由控制信息,利用数据库描述 database description 包相互发送路由摘要信息和版本信息。如果版本比较老,则首先发出一个链路状态请求link state request  包请求路由控制信息,然后由链路状态更新 link state update 包接收路由状态信息,最后 通过链路状态确认 link  state ack packet 包通知大家本地已经收到。路由控制信息。

 

7.5.3 OSPF工作原理概述

 

OSPF 进行连接确认的协议叫做HELLO 协议。

 

LAN 中每10秒钟发送一个HELLO 包。如果没有HELLO 包到达,则进行连接是否断开的判断。

链路状态发生变化,路由器会发送一个链路状态更新包link state update packet 通知其他网络状态的变化。

链路状态更新包所要传达的消息大致分为两类 :一是网络 LSA ,另一个是路由器LSA。

网络LSA 是以网络为中心生成的信息,表示这个网络都与哪些路由器相连接。

 

7.5.4 将区域分层化进行细分管理

链路状态型路由协议的潜在问题在于,当网络规模越来越大时,表示链路状态的拓扑数据库就变得越来越大,路由控制信息的计算你也就越困难。OSPF 为了减少计算负荷,引入了区域的概念。

区域是指连接在一起的网络和主机划分成小组,使一个自治系统AS 内可以拥有多个区域。不过具有多个区域的自治系提供必须要有一个主干区域backbone area ,并且所有其他区域必须都语这个主干区域想连接。

连接区域与主干区域的路由器称为区域边界路由器。而区域内部的路由器叫做内部路由器。只与主干区域内连接的路由器叫做主干路由器,与外部相连接的路由器就是AS边界路由器。

换句话说,就是指内部路由器只了解区域内部的链路状态信息,并在该信息的基础上计算出路由控制表。这种机制不仅可以有效的减少路由控制信息,还能减轻处理的负担。

 

7.6 BGP 

border gateway protocol 边界网关协议 。因此它属于外部网关协议EGP  .

7.6.1 BGP与AS号

BGP 的最终路由控制表 由网络地址和下一站的路由器组来表示,不过它会根据所经过的AS个数进行路由控制。

 

7.6.2 BFP是路径向量协议

 

7.7 MPLS

现如今,在转发IP数据包的过程中除了使用路由技术外,还在使用标记交换技术。路由技术基于IP地址中最长匹配原则进行转发,而标记交换则对每个IP包都设定一个标记值,然后根据这个标记再进行转发。标记交换技术最具代表性的当属多协议标记交换技术 MPLS  multi protocol  label switching 

由于标记的转发通常无法在路由器上使用,也就无法在整个互联网采用。

 

7.7.1 MPLS的网络基础动作

MPLS网络中实现mPLS功能的路由器叫做标记交换路由器LSR label  switching router 。特别是与外部网络连接的那部分LSR叫做标记边缘路由器  LER  label  edge  router 。 

 

数据包在进入MPLS时,在其IP 首部的前面被追加了32 比特的垫片头(其中包含20比特的标记值)。当数据离开MPLS 时,垫片头被移除。在此我们称附加标记转发的动作为PUSH ,替换标记转发的动作为swap ,去掉标记转发的动作为POP。

 

7.7.2 MPLS的优点

 

第一是转发速度快。

第二是利用标记生成虚拟的路径,并在它的上面实现IP等数据包的通信。