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《TCP/IP详解卷1：协议》之第十章：动态选路协议

news 来源：原创 2025/8/22 22:40:30

一、常见的动态路由协议

二、RIP

1、RIP 版本1：

1.1、报文格式

2、RIP 版本2：

2.1、报文格式

三、OSPF

1、链路状态路由协议

2、工作原理

3、OSPF的特点

四、BGP

五、参考链接

一、常见的动态路由协议

路由协议（Routing Protocol）是一种计算机网络协议，用于确定数据包在多个网络中的传输路径。它是网络中实现数据包路由的核心机制之一，它不仅仅负责确定数据包传输的路径，还要根据网络的拓扑结构动态地调整数据包传输的路径，以保证数据包能够快速、稳定地传输。

路由协议原理：

①、邻居发现

②、路由表建立

③、路由表维护

④、路由表选择

而常见的动态路由协议有RIP、OSPF、EGP、BGP。其中，

1、RIP与OSPF工作在单个AS，属于内部网关协议（IGP）；

2、EGP（被淘汰）、BGP工作在多个AS间，属于外部网关协议（EGP）。

注：AS：自治系统（Autonomous System）是一个由单一管理机构控制的、使用相同路由策略的IP网络集合。它通常是由一个或多个网络运营商（如ISP、企业网络、教育机构等）管理的网络区域。AS内部的网络设备（如路由器）使用相同的路由策略来转发数据包。

二、RIP

属于距离向量路由协议（DVRP）：距离向量路由协议的核心思想是，每个路由器维护一个路由表，表中记录了到达各个网络的“距离”和“方向”。“距离”通常是指跳数（hop count），即到达目标网络需要经过的路由器数量；“方向”是指下一跳路由器的地址。

1、RIP 版本1：

有类路由协议，不支持VLSM，广播路由信息，最大跳数为15跳，16跳表示不可达。

1.1、报文格式

RIP报文包含中在UDP数据报中，属于应用层协议，使用端口520进行通信。

报文格式如下：

命令字段为1表示请求，2表示应答。还有两个舍弃不用的命令（3和4），两个非正式的命令：轮询（5）和轮询表项（6）。请求表示要求其他系统发送其全部或部分路由表。应答则包含发送者全部或部分路由表。

①、如果请求报文的命令字段为1，但地址系列字段设置为0，而度量字段设置为16。这是一种要求另一端完整路由表的特殊请求报文。

②、如果相邻路由器通告它与其他网络由的跳数为1，那么我们与那个网络的度量就是2，这是因为为了发送报文到该网络，我们必须经过那个路由器。

③、每个报文最多携带25个路由，因此为了发送整个路由表，经常需要多个报文。

2、RIP 版本2：

无类路由协议，支持VLSM，使用组播（224.0.0.9）发送路由信息，增加了子网掩码信息。

2.1、报文格式

可以看到，版本2多了一些信息字段。其利用了版本1中标注为“必须为0”的字段来传递一些额外的信息。RIP V2首部多了一个路由域：是一个选路守护程序的标识符，它指出了这个数据报的所有者。在一个Unix实现中，它可以是选路守护程序的进程号。该域允许管理者在单个路由器上运行多个RIP实例，每个实例在一个选路域内运行。

每个路由表项包含以下字段：

Address Family Identifier（地址族标识符）：2字节
- 用于标识地址类型。对于IPv4，该字段的值为2。
Route Tag（路由标记）：2字节
- 仅在RIP版本2中使用，用于区分不同的路由来源。在RIP版本1中，该字段被忽略。
IP Address（IP地址）：4字节
- 目的网络的IP地址。
Subnet Mask（子网掩码）：4字节
- 目的网络的子网掩码。仅在RIP版本2中使用，RIP版本1不支持子网掩码。
Next Hop（下一跳地址）：4字节
- 到达目的网络的下一跳路由器的IP地址。仅在RIP版本2中使用，RIP版本1中该字段被忽略。
Metric（度量值）：4字节
- 到达目的网络的跳数。RIP的最大跳数为15，16表示不可达。

三、OSPF

OSPF（Open Shortest Path First，开放最短路径优先）是一种广泛使用的链路状态路由协议，主要用于IP网络中的路由选择。它通过构建网络的拓扑结构图，并使用Dijkstra算法计算最短路径，从而确定最优路由。

①、OSPF是典型的链路状态路由协议，路由器之间交换的并不是路由表，而是链路状态

②、OSPF工作在单个 AS，属于内部网关路由协议（IGP）

③、OSPF报文通过IP协议传输

④、链路状态协议总是比距离向量协议收敛更快。收敛的意思是在路由发生变化后，例如在路由器关闭或链路出故障后，可以稳定下来。

1、链路状态路由协议

OSPF属于链路状态路由协议，它通过收集网络中所有路由器的链路状态信息（LSA，Link-State），构建整个网络的拓扑结构图。每个路由器根据这个拓扑图计算到达各个网络的最短路径。

每个路由器会生成LSA，并将其发送给其他路由器。LSA包含以下内容：

路由器的接口信息（如IP地址、子网掩码）。
邻接路由器的信息。
链路成本（通常与带宽相关）

2、工作原理

路由器之间交换链路状态信息（LSA），用于构建网络拓扑图。
路由器收集和计算收到的链路状态信息，利用最短路径优先（SPF）算法计算到达目标网络的最短路径。
OSPF考虑了链路的带宽、延迟、可靠性等因素，以选择最佳路径。
OSPF支持可变长度子网掩码（VLSM）、路由聚合和区域划分等高级功能。

注：拓扑数据库
每个路由器维护一个拓扑数据库（也称为链路状态数据库），其中包含从其他路由器收到的所有LSA信息。通过这些LSA，路由器可以构建整个网络的拓扑结构图。

3、OSPF的特点

快速收敛：由于链路状态信息的快速传播和计算，OSPF能够快速适应网络拓扑变化。
支持VLSM和CIDR：OSPF支持可变长子网掩码（VLSM）和无类别域间路由（CIDR），能够高效利用IP地址资源。
分层设计：OSPF支持分层路由，通过将网络划分为多个区域（Areas），可以有效减少路由表的大小并提高路由计算的效率。
负载均衡：OSPF支持多路径负载均衡，可以根据链路成本分配流量。
安全性：OSPF支持认证机制，可以防止未经授权的路由器加入OSPF网络。

注：更加详细的学习可以参考链接：路由协议——RIP、OSPF协议[通俗易懂]-腾讯云开发者社区-腾讯云

四、BGP

BGP（Border Gateway Protocol）是当前互联网中最常用的外部网关协议。作为一种路径矢量协议，BGP用于在不同自治系统之间进行路由选择。

具有以下特点：

BGP 考虑多个因素，如网络策略、AS路径长度和网络前缀的可达性，以确定最佳路径。
它具有高度可扩展性和灵活性，可以适应互联网规模的路由选择需求。
BGP 通过对等体之间的会话来交换路由信息，并使用可靠的TCP连接保证数据传输的完整性。
BGP 还支持路由策略和过滤机制，以实现对流量的精细控制。

五、参考链接

1、这七种常见的路由协议，每一个网络工程师都应该知道！-腾讯云开发者社区-腾讯云

2、路由协议——RIP、OSPF协议[通俗易懂]-腾讯云开发者社区-腾讯云

一、常见的动态路由协议

二、RIP

1、RIP 版本1：

1.1、报文格式

2、RIP 版本2：

2.1、报文格式

三、OSPF

1、链路状态路由协议

2、工作原理

3、OSPF的特点

四、BGP

五、参考链接

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