【文章內(nèi)容簡介】 觀存在。選路表的不一致問題并非僅在 RIP 中出現(xiàn)。它是出現(xiàn)在任何矢量距離協(xié)議中的一個根本性的問題，在此協(xié)議中，更新報文僅僅包含由目的網(wǎng)絡及到達該網(wǎng)絡的距離構成的序偶。為了理解這個問題我們考慮圖 中路由集合。圖中描述了在圖 中到達網(wǎng)絡 1 的路由。7 / 59圖 慢收斂問題。(a)中的三個路由器各有到網(wǎng)絡 1 的路由。(b)中，到網(wǎng)絡 1 的路由已經(jīng)消失了，但是 R2 對它的路由通告引起了選路的環(huán)路正如圖 （a）所顯示的那樣，R1 直接與網(wǎng)絡 1 相連，所以在它的選路表中有一條到該網(wǎng)絡的距離為 1 的路由；在周期性的路由廣播中包括了這個路由。R2 從 R1 處得知了這個路由，并在自己的選路表中建立了相應的路由產(chǎn)工將之以距離值 2 廣播出去。最后 R3從 R2 處得知該路由并以距離值 3 廣播?，F(xiàn)在假設 R1 到網(wǎng)絡 1 的連接失效了。那么 R1 立即更新它的選路表把該路由的距離置為 16（無窮大） 。在下一次廣播時，R1 應該通告這一信息。但是，除非協(xié)議包含了額外的機制預防此類情況，可能有其他的路由器在 R1 廣播之前就廣播了其路由。可能假設一個特殊的情況，即 R2 正好在 R1 與網(wǎng)絡 1 連接失效后通告其路由。因此，R1 就會收到 R2 的報文，并對此使用通常的矢量距離算法：它注意到 R2 有到達網(wǎng)絡 1 的費用更低的路由，計算出現(xiàn)在到達網(wǎng)絡 1 需要 3 跳（R2 通告的到網(wǎng)絡 1 費用是 2 跳，再加上到 R2 的 1 跳） 。然后在選路表中裝入新的通過 R2 到達網(wǎng)絡 1 的路由。圖 描述了這個結果。這樣的話，R1和 R2 中的任一個收到去網(wǎng)絡 1 的數(shù)據(jù)報之后，就會把該報文在兩者之間來回傳輸直到壽命計時器超時溢出。這兩個路由器隨后廣播的 RIP 不能迅速解決這個問題。在下一輪交換選路信息的過程中，R1 通告它的選路表中的各個項目。而 R2 得知 R1 到網(wǎng)絡 1 的距離是 3 之后，計算出該路由新長度 4。到第三輪的時候，R1 收到從 R2 傳來的路由距離增加的信息，把自己的選路表中該路由的距離增到 5。如此循環(huán)往復，直至距離值到達 RIP 的極限。. 慢收斂問題的解決對圖 的例子，可以使用分割范圍更新（split horizon update）技術來解決慢收斂問題。在使用分割范圍技術時，路由器記錄下收到各路由的接口，而當這路由器通告路由時，就不會把該路由再通過那個接口送回去。在該例中，路由器 R2 不會把它到網(wǎng)絡 1的距離為 2 的路由再通告給 R1，因此一旦 R1 與網(wǎng)絡 1 的連接失效，它就不會再通告該路由。經(jīng)過幾輪選路更新之后，所有的機器都會知道網(wǎng)絡 1 是不可達的。但是分割范圍更新技術不能解決所有的拓撲結構中的問題 。網(wǎng) 絡 1網(wǎng) 絡 1 R3R2R1(b)R1 R2 R3(a)8 / 59考慮慢收斂問題的另一個方法是使用信息流的概念。如果路由器通告了到某網(wǎng)絡的短路由，所有接收路由器迅速地作出安裝該路由的反應。當路由器停止通告某路由，協(xié)議在判斷該路由不可達之前，要依據(jù)超時機制來工作。當超時出現(xiàn)時，路由器尋找替代路由并開始傳播此信息。不幸的是，路由器并不知道這個替代路由是否要依賴于剛剛消失的路由。因此，通常不應迅速地傳播否定的信息。有一條警句或謂一語破的：好消息傳播得快，壞消息傳播得慢。解決慢收斂問題的另一個技術使用了抑制（hold down）法。抑制法迫使參與協(xié)議工作的路由器，在收到關于某網(wǎng)絡不可達的信息后的一段固定時間內(nèi)，忽略任何關于該網(wǎng)絡的路由信息。這段抑制時間的典型長度是 60 秒。該技術的思路是等待足夠的時間以便確信所有的機器都收到壞消息，并且不會錯誤地接受內(nèi)容過時的報文。需要指出的是，所有參與 RIP 的機器都要遵循抑制策略，否則仍然會發(fā)生選路回路現(xiàn)象。抑制技術的缺點是：如果出現(xiàn)了選路回路，那么在抑制期間內(nèi)這些選路回路仍然會維持下去。更嚴重的是，在抑制期間所有不正確的路由也保留下來了，即使是有替代路由的存在。解決慢收斂問題的最后一種技術就是毒性逆轉（poison reverse） 。當一條連接消失后，路由器在若干個更新周期內(nèi)都有保留該路由，但是在廣播路由時則規(guī)定該路由的費用為無限長。為提高毒性逆轉法的效率，它應該與觸發(fā)更新（triggered updates）技術結合。觸發(fā)更新技術使得新信息，路由器減少了因為想信好消息而容易出錯的時間。不幸的是，雖然觸發(fā)更新技術、毒性逆轉技術、抑制技術和分割范圍技術能夠解決一些問題，但它們又帶來了一些新的問題。例如，在許多路由器共享一個公共網(wǎng)絡的結構中采用觸發(fā)更新技術的情況下，一個廣播就能改變這些路由器的選路表，引發(fā)一輪新的廣播。如果第二輪廣播改變了路由表，它又會引起更多的廣播。這就產(chǎn)生了廣播雪崩。使用廣播技術（這有可能產(chǎn)生選路回路）和使用抑制技術防止慢收斂問題，可使得RIP 在廣域網(wǎng)上的工作效率極低。廣播要耗費大量寶貴的帶寬。即便不出現(xiàn)廣播雪崩現(xiàn)象，所有機器周期性地進行廣播也意味著網(wǎng)絡流量隨著路由器數(shù)目的增加而增加。而可能出現(xiàn)的選路回路在線路容量有限的情況下可能就是致命的問題。當兜圈子的分組使得線路的容量飽和后，路由器要交換一些選路報文來打破這種回路，就變得很困難甚至是不可能的。同樣，在廣域網(wǎng)中，抑制期間可能太長，使得高層協(xié)議使用的定時器超時從而中斷連接。盡管有這些熟知的問題，但還是有許多的組織在廣域網(wǎng)上使用 RIP 作為 IGP。. RIP報文格式RIP 報文大致可分為兩類：選路信息報文和對信息的請求報文。它們都使用同樣的格式，由固定的首部和后面可選的網(wǎng)絡和距離序偶列表組成。圖 給出的報文的格式：在這個圖中，命令（COMMAND）字段按照下表的規(guī)定對應了各種操作：9 / 590 8 16 24 31命令(15) 版本(1) 必為零網(wǎng) 1 的協(xié)議族 必為零網(wǎng) 1 的 IP 地址必為零必為零至網(wǎng) 1 的距離網(wǎng) 2 的協(xié)議族 必為零網(wǎng) 2 的 IP 地址必為零必為零至網(wǎng) 2 的距離…圖 RIP 報文的格式。在 32 比特的首部之后，報文包含了一系列的序偶，每個序偶由一個網(wǎng)絡 IP 地址和一個到達該網(wǎng)絡的整數(shù)距離值構成命令 含 義1 請求部分的或全部的選路信息2 響應，包含發(fā)送方選路表內(nèi)的網(wǎng)絡距離序偶3 啟動跟蹤模式（已過時）4 關閉跟蹤模式（已過時）5 保留由 Sun Microsystem 公司內(nèi)部使用路由器或主機通過發(fā)送請求命令向另一個路由器請求（request）選路信息。路由器使用響應（response）命令回答。但是在大多數(shù)情況下，路由器不經(jīng)請求就周期性發(fā)送響應報文。版本（VERSION）字段包含了協(xié)議的版本號（目前的值是 1） ，接收方檢測該字段以便對報文作出正確的解釋。. RIP編址約定RIP 的普遍適用性也體現(xiàn)在它傳送網(wǎng)絡地址的方式上。它的地址格式不局限于供TCP/IP 用戶使用，還能適應其他網(wǎng)絡協(xié)議族的規(guī)定。圖 中顯示出 RIP 通告中的每個網(wǎng)絡地址可以長達 14 個八位組。當然，IP 地址僅需 4 個八位組，RIP 定義余下的八位組必須為零。網(wǎng)絡 i 族（FAMILY OF NET i）字段指出了解釋它后面出現(xiàn)的網(wǎng)絡地址時應遵循的協(xié)議族。RIP 對各類地址族的賦值遵循了 4BSD UNIX 操作系統(tǒng)的規(guī)定（IP 地址類型的賦值是2） 。除了正常的 IP 地址之外，RIP 規(guī)定地址 作為默認路由。RIP 對通告的每個路由，包括默認路由，都附加了距離度量標準。因此可以讓兩個路由器以不同的度量標準10 / 59來通告默認路由（如到互連網(wǎng)絡的其余部分的路由） ，選擇其中的一條作為基本路徑，另一條作為備用。在 RIP 報文每個項目的最后一個字段是到網(wǎng)絡 i 的距離（DISTANCE TO NET i）字段，其內(nèi)容是到達指定網(wǎng)絡的整數(shù)型距離值。距離值是以跳數(shù)作為度量單位的，但是它的取值范圍限制在 1 到 16，16 代表無限遠（也就是說該路由不存在） 。. RIP報文的發(fā)送RIP 報文中并沒包含顯式的長度字段。相反，RIP 假設底層投遞系統(tǒng)能夠告訴接收方收到的報文長度。特別是，在 TCP/IP 系統(tǒng)中，RIP 報文依賴于 UDP 來告訴接收方報文的長度。RIP 工作在 UDP 上的端口是 520，雖然 RIP 可以以不同的 UDP 端口來發(fā)送請求報文，但是在接收端的 UDP 端口通常都是 520，同時這也是 RIP 產(chǎn)生廣播報文的源端口。使用 RIP 作為內(nèi)部路由器協(xié)議限制選路的度量必須基于跳數(shù)。但跳數(shù)通常僅僅提供對網(wǎng)絡響應能力和容量的粗略估量，而并不能產(chǎn)生最佳路由。此外，基于最小跳數(shù)來計算路由會有嚴重的缺點，即它會使選路相對固定不變，因為路由不能對網(wǎng)絡負荷的變化作出反應。. OSPF隨著 Inter 技術在全球范圍的飛速發(fā)展，OSPF 已成為目前 Inter 廣域網(wǎng)和 Intra企業(yè)網(wǎng)采用最多、應用最廣泛的路由協(xié)議之一。OSPF（ Open Shortest Path First）路由協(xié)議是由 IETF（Inter Engineering Task Force）IGP 工作小組提出的，是一種基于 SPF 算法的路由協(xié)議，目前使用的 OSPF 協(xié)議是其第二版，定義于 RFC1247 和 RFC1583。. 概述OSPF 路由協(xié)議是一種典型的鏈路狀態(tài)（Linkstate）的路由協(xié)議，一般用于同一個路由域內(nèi)。在這里，路由域是指一個自治系統(tǒng)（Autonomous System） ，即 AS，它是指一組通過統(tǒng)一的路由政策或路由協(xié)議互相交換路由信息的網(wǎng)絡。在這個 AS 中，所有的 OSPF 路由器都維護一個相同的描述這個 AS 結構的數(shù)據(jù)庫，該數(shù)據(jù)庫中存放的是路由域中相應鏈路的狀態(tài)信息，OSPF 路由器正是通過這個數(shù)據(jù)庫計算出其 OSPF 路由表的。作為一種鏈路狀態(tài)的路由協(xié)議，OSPF 將鏈路狀態(tài)廣播數(shù)據(jù)包 LSA（Link State Advertisement）傳送給在某一區(qū)域內(nèi)的所有路由器，這一點與距離矢量路由協(xié)議不同。運行距離矢量路由協(xié)議的路由器是將部分或全部的路由表傳遞給與其相鄰的路由器。. 數(shù)據(jù)包格式在 OSPF 路由協(xié)議的數(shù)據(jù)包中，其數(shù)據(jù)包頭長為 24 個字節(jié)，包含如下 8 個字段：* Version number定義所采用的 OSPF 路由協(xié)議的版本。11 / 59* Type定義 OSPF 數(shù)據(jù)包類型。OSPF 數(shù)據(jù)包共有五種：* Hello用于建立和維護相鄰的兩個 OSPF 路由器的關系，該數(shù)據(jù)包是周期性地發(fā)送的。* Database Description用于描述整個數(shù)據(jù)庫，該數(shù)據(jù)包僅在 OSPF 初始化時發(fā)送。* Link state request用于向相鄰的 OSPF 路由器請求部分或全部的數(shù)據(jù)，這種數(shù)據(jù)包是在當路由器發(fā)現(xiàn)其數(shù)據(jù)已經(jīng)過期時才發(fā)送的。* Link state update這是對 link state 請求數(shù)據(jù)包的響應，即通常所說的 LSA 數(shù)據(jù)包。* Link state acknowledgment是對 LSA 數(shù)據(jù)包的響應。* Packet length定義整個數(shù)據(jù)包的長度。* Router ID用于描述數(shù)據(jù)包的源地址，以 IP 地址來表示。* Area ID用于區(qū)分 OSPF 數(shù)據(jù)包屬于的區(qū)域號，所有的 OSPF 數(shù)據(jù)包都屬于一個特定的 OSPF 區(qū)域。* Checksum校驗位，用于標記數(shù)據(jù)包在傳遞時有無誤碼。* Authentication type定義 OSPF 驗證類型。* Authentication包含 OSPF 驗證信息，長為 8 個字節(jié)。. OSPF基本算法 SPF 算法及最短路徑樹SPF 算法是 OSPF 路由協(xié)議的基礎。SPF 算法有時也被稱為 Dijkstra 算法，這是因為最短路徑優(yōu)先算法 SPF 是 Dijkstra 發(fā)明的。SPF 算法將每一個路由器作為根（ROOT）來計算其到每一個目的地路由器的距離，每一個路由器根據(jù)一個統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫會計算出路由域的拓撲結構圖，該結構圖類似于一棵樹，在 SPF 算法中，被稱為最短路徑樹。在 OSPF 路由協(xié)議中，最短路徑樹的樹干長度，即 OSPF 路由器至每一個目的地路由器的距離，稱為OSPF 的 Cost，其算法為：Cost = 100106/鏈路帶寬在這里，鏈路帶寬以 bps 來表示。也就是說，OSPF 的 Cost 與鏈路的帶寬成反比，帶寬越高，Cost 越小，表示 OSPF 到目的地的距離越近。舉例來說，F(xiàn)DDI 或快速以太網(wǎng)的Cost 為 1，2M 串行鏈路的 Cost 為 48，10M 以太網(wǎng)的 Cost 為 10 等。鏈路狀態(tài)算法作為一種典型的鏈路狀態(tài)的路由協(xié)議，OSPF 還得遵循鏈路狀態(tài)路由協(xié)議的統(tǒng)一算法。鏈路狀態(tài)的算法非常簡單，在這里將鏈路狀態(tài)算法概括為以下四個步驟： 當路由器初始化或當網(wǎng)絡結構發(fā)生變化（例如增減路由器，鏈路狀態(tài)發(fā)生變化等）時，路由器會產(chǎn)生鏈路狀態(tài)廣播數(shù)據(jù)包 LSA（LinkState Advertisement） ，該數(shù)據(jù)包里包含路由器上所有相連鏈路，也即為所有端口的狀態(tài)信息。 所有路由器會通過一種被稱為刷新（Flooding）的方法來交換鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)。Flooding 是指路由器將其 LSA 數(shù)據(jù)包傳送給所有與其相鄰的 OSPF 路由器，相鄰12 / 59路由器根據(jù)其接收到的鏈路狀態(tài)信息更新自己的數(shù)據(jù)庫，并將該鏈路狀態(tài)信息轉送給與其相鄰的路由器，直至穩(wěn)定的一個過程。 當網(wǎng)絡重新穩(wěn)定下來，也可以說 OSPF 路由協(xié)議收斂下來時，所有的路由器會根據(jù)其各自的鏈路狀態(tài)信息數(shù)據(jù)