【文章內容簡介】 中建立了相應的路由產工將之以距離值2廣播出去。最后R3從R2處得知該路由并以距離值3廣播。現(xiàn)在假設R1到網絡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?？赡芗僭O一個特殊的情況，即R2正好在R1與網絡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有到達網絡1的費用更低的路由，計算出現(xiàn)在到達網絡1需要3跳（R2通告的到網絡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到達網絡1的路由。這樣的話，R1和R2中的任一個收到去網絡1的數(shù)據報之后，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，可以使用分割范圍更新（split horizon 網 絡 1網 絡 1 R3R2R1(b)R1 R2 R3(a)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不會把它到網絡1的距離為2的路由再通告給R1，因此一旦R1與網絡1的連接失效，它就不會再通告該路由。經過幾輪選路更新之后，所有的機器都會知道網絡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 ?？紤]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，在收到關于某網絡不可達的信息后的一段固定時間內，忽略任何關于該網絡的路由信息。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。這就產生了廣播雪崩。使用廣播技術（這有可能產生選路回路）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絡和距離序偶列表組成。：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：0 8 16 24 31命令(15) 版本(1) 必為零網1的協(xié)議族 必為零網1的IP地址必為零必為零至網1的距離網2的協(xié)議族 必為零網2的IP地址必為零必為零至網2的距離… 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，每個序偶由一個網絡IP地址和一個到達該網絡的整數(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)送方選路表內的網絡距離序偶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，還能適應其他網絡協(xié)議族的規(guī)定?？梢蚤L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。網絡i族（FAMILY OF NET i）字段指出了解釋它后面出現(xiàn)的網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來通告默認路由（如到互連網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絡i的距離（DISTANCE TO NET i）字段，其內容是到達指定網絡的整數(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產生廣播報文的源端口。使用RIP作為內部路由器協(xié)議限制選路的度量必須基于跳數(shù)。但跳數(shù)通常僅僅提供對網絡響應能力和容量的粗略估量，而并不能產生最佳路由。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，因為路由不能對網絡負荷的變化作出反應。隨著Inter技術在全球范圍的飛速發(fā)展，OSPF已成為目前Inter廣域網和Intra 企業(yè)網采用最多、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。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)據庫，該數(shù)據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)據包LSA（Link State Advertisement）傳送給在某一區(qū)域內的所有路由器，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)據包格式在OSPF 路由協(xié)議的數(shù)據包中，其數(shù)據包頭長為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。* Type定義OSPF數(shù)據包類型。OSPF 數(shù)據包共有五種：* Hello用于建立和維護相鄰的兩個OSPF路由器的關系，該數(shù)據包是周期性地發(fā)送的。* Database Description用于描述整個數(shù)據庫，該數(shù)據包僅在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，這種數(shù)據包是在當路由器發(fā)現(xiàn)其數(shù)據已經過期時才發(fā)送的。* Link state update這是對link state請求數(shù)據包的響應，即通常所說的 LSA數(shù)據包。* Link state acknowledgment是對LSA數(shù)據包的響應。* Packet length定義整個數(shù)據包的長度。* Router ID用于描述數(shù)據包的源地址，以 IP地址來表示。* Area ID用于區(qū)分OSPF 數(shù)據包屬于的區(qū)域號，所有的OSPF數(shù)據包都屬于一個特定的 OSPF區(qū)域。* Checksum校驗位，用于標記數(shù)據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，每一個路由器根據一個統(tǒng)一的數(shù)據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或快速以太網的Cost為1，2M串行鏈路的Cost為48， 10M以太網的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，路由器會產生鏈路狀態(tài)廣播數(shù)據包LSA（LinkState Advertisement），該數(shù)據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。Flooding是指路由器將其LSA 數(shù)據包傳送給所有與其相鄰的OSPF 路由器，相鄰路由器根據其接收到的鏈路狀態(tài)信息更新自己的數(shù)據庫，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其各自的鏈路狀態(tài)信息數(shù)據庫計算出各自的路由表。該路由表中包含路由器到每一個可到達目的地的Cost以及到達該目的地所要轉發(fā)的下一個路由器（nexthop ）。 第4個步驟實際上是指OSPF路由協(xié)議的一個特性。當網絡狀態(tài)比較穩(wěn)定時，網絡中傳遞的鏈路狀態(tài)信息是比較少的，或者可以說，當網絡穩(wěn)定時，網絡中是比較安靜的。這也正是鏈路狀態(tài)路由協(xié)議區(qū)別與距離矢量路由協(xié)議的一大特點。. OSPF路由協(xié)議的基本特征前文已經說明了OSPF路由協(xié)議是一種鏈路狀態(tài)的路由協(xié)議，為了更好地說明OSPF 路由協(xié)議的基本特征，我們將OSPF 路由協(xié)議與距離矢量路由協(xié)議之一的RIP（Routing Information Protocol）作一比較，歸納為如下幾點：* RIP路由協(xié)議中用于表示目的網絡遠近的唯一參數(shù)為跳（HOP），也即到達目的網絡所要經過的路由器個數(shù)。在RIP路由協(xié)議中，該參數(shù)被限制為最大15，也就是說RIP路由信息最多能傳遞至第16個路由器；對于OSPF路由協(xié)議，路由表中表示目的網絡的參數(shù)為Cost ，該參數(shù)為一虛擬值，與網絡中鏈路的帶寬等相關，也就是說OSPF路由信息不受物理跳數(shù)的限制。并且，OSPF路由協(xié)議還支持 TOS（Type of Service）路由，因此，OSPF 比較適合應用于大型網絡中。* RIP路由協(xié)議不支持變長子網屏蔽碼（VLSM），這被認為是RIP路由協(xié)議不適用于大型網絡的又一重要原因。采用變長子網屏蔽碼可以在最大限度上節(jié)約IP地址。OSPF路由協(xié)議對VLSM有良好的支持性。*