第四章 路由设计技术基础
1. 路由器分组转发
分组转发根据分组的源地址（网络层的 IP 地址）和目的地址（网络层的 IP 地址）是否在同一个网络中，可以分为直接转发与间接转发两种转发方式。
源地址和目的地址在同一个网络中：源主机可将分组直接转发给目的主机，或者目的路由器向目的主机转发分组时，也为直接转发。
源地址与目的地址不在同一个网络中：就需要通过路由查找进行转发，即间接转发。间接转发时，路由器需要从路由表中找到所需转发的下一跳地址，然后经过 IP 包处理，转发给下一跳，直至到达目的主机。
2. 路由算法的度量标准
带宽：指的是链路的传输速率（如 T1 链路带宽为 1.544Mbit/s）。
负载：指的是单位时间内通过网络资源（如路由器或链路）上的通信量。
延迟：指的是一个分组从源节点到达目的节点所花费的时间。
跳数：指的是分组从源主机到达目的主机经过的路由器的数量。
可靠性：指的是传输过程中每个网络链路的误码率。
代价：可以是个任意的值，一般以费用、带宽的开销或其他衡量标准为基础，可以由网络管理员指定。
3. 静态路由选择算法
又称为非自适应路由选择
路由信息由网络管理人员手工配置，路由表中的路由表项需手工修改
特点：简单、开销较小，适用于简单、规模小的网络。
4. 动态路由选择算法
又称自适应路由选择
通过互连的路由器之间交换路由信息，按照一定的算法计算并优化得出，需要在一定时间对路由信息不断更新，以及时获得最优的路径选择效果。
特点：能较好地适应网络状态的变化，但实现起来较为复杂，开销也比较大。
5. 自治系统(Autonomous System，AS)
是一组共享相似的路由策略并在同一管理机构下运行的路由器的集合。
一个 AS 可以是运行单一路由协议的路由器的集合，也可以是一些运行不同路由选择协议但都属于一个组织机构的路由器集合。
特点：AS 有权决定本系统内采用什么路由策略。
自治系统内部的路由选择称为域内路由选择，自治系统之间的路由选择称为域间路由选择。
6. 路由选择协议(Routing Protocol)
用来计算、维护路由信息的协议。路由选择协议通常采用一定的算法计算出路由，同时用一定的方法来确定路由的正确性、有效性并进行维护。路由选择协议一般工作在 OSI 参考模型的传输层或者应用层。7.IGP(内部网关协议)和 EGP(外部网关协议)
IGP 是指在同一个自治系统内部交换路由信息的路由协议。IGP 的主要目的是发现和计算自治系统内部的路由信息。
常见的 IGP 协议如下：
① 路由信息协议（RIP），它是一种分布式的、基于距离向量的路由协议。
② 开放最短路径优先协议（OSPF），它是一种链路状态路由协议，是目前最常用的一种内部网关协议。
③ 中间系统到中间系统（IS-IS），它为一个域内两个路由器之间传送分组提供动态路由。
④ 内部网关路由协议（IGRP），它是一种距离向量路由协议，是 Cisco 公司的私有协议。
EGP 用于连接不同的自治系统，并在不同自治系统之间交换路由信息。EGP 的主要目的是将路由选择信息从一个自治系统传递到另一个自治系统中。
目前，使用最普遍的 EGP 是 BGP(Border Gateway Protocol,边界网关协议)。
8.RIP（Routing Information Protocol，路由信息协议）
(1) RIP 协议概述
是一种分布式、基于距离向量的内部网关协议
适用于小型同类网络的一个自治系统内的路由信息的传递。
使用“跳数”来衡量到达目标地址的路由距离。
RIP 规定，一条有限的路径长度不得超过 15，超过即路径不存在。
RIP 协议中，路由刷新报文主要内容是由若干（V，D）组成的表，矢量 V 标识该路由器可以到达的目的网络或目的主机，矢量 D 标识该路由器可以到达的目的网络或目的主机的跳数。其它路由器在接收到某个路由器的（V，D）报文后，按照最短路径原则对各自的路由表进行刷新。
(2) RIP 路由表的建立与更新
路由表的建立。
路由器对（V，D）路由表进行初始化。初始化后只包含所有与该路由器直接相连的网络路由，且（V，D）表中各路由的距离均为 0。
路由表信息的更新。
对应两个路由器 R1 和 R2，R1 接收 R2 的（V，D），R1 根据下列规则更新路由表：
① 如果 R1 的路由表中没有此项记录，则增加该项，由于要经过 R2 转发，故距离 D 值加 1。
② 如果 R1 中的路由表的一项记录比 R2 发送的一项记录 D 值加 1 还要大，R1 在路由表中修改该项，距离
D 值根据 R2 提供的值加 1。
9.开放最短路径优先（OSPF)协议
属于内部网关协议。
主要用于在自治系统内部路由器之间传输路由信息。
基于 Dijkstra 提出的最短路径算法规则计算路由。
OSPF 协议将自治系统划分成不同的区域。划分区域是从逻辑上将路由器划分为不同的组，每个组用一个区域号（Area ID)来标识。每一个区域有一个 32 位的区域标识符，在一个区域内的路由器数不超过200 个。通过划分区域来提高路由更新收敛速度。
OSPF 协议最主要的特征就是使用分布式链路状态协议（Link State Protocol),链路状态数据库中保存一个全网的拓扑结构图，并且在全网范围内是保持一致。
OSPF 协议要求当链路发生变化时用洪泛法向本自治系统中所有路由器发送信息。
OSPF 的链路状态“度量”主要是指距离、费用、带宽、时延等。
10.BGP(Border Gateway Protocol,边界网关协议)
(1)BGP 协议特性
BGP 是一种外部网关协议，在 AS 之间传递路由信息以及控制优化路由信息
BGP 是一种“路径矢量”路由协议，其路由信息中携带了所经过的全部自治系统的路径列表。如果源于自己的自治系统, BGP 路由会丢弃此条路由，自治系统之间产生环路。
使用 TCP 来承载协议报文。通过 TCP 的可靠传输机制、重传、排序等机制来保证 BGP 消息报文传输的可靠性。
BGP 支持 CIDR 和路由聚合，可以将一些连续的子网聚合成较大的子网.
通过使用路由策略等方法来更改路由属性，或根据路由更新信息中的属性来实现路由过滤和路由策略.
(2)BGP 角色及基本特征
① 发言者
发送 BGP 协议报文的路由器称为 BGP 发言者（BGP Speaker），它接受或产生新的路由信息，并发布给其他发言者。
② 对等体。
相互交换 BGP 协议报文的 BGP 发言者之间互称为 BGP 对等体（BGP Peer）。
③ IBGP 对等体。
处于同一个 AS（域）的 BGP 对等体称为 IBGP 对等体，从 IBGP 获得的路由不向它的IBGP 对等体发布。
④ EBGP 对等体。
处于不同 AS 的 BGP 对等体称为 EBGP 对等体。
(3) BGP 协议报文
① 打开（Open）分组。打开分组用来与相邻的另一个 BGP 发言人建立关系。
② 保活（Keepalive）分组。保活分组用来确认打开报文，以及周期性地证实相邻边界路由器的存在。
③ 更新（Update）分组。更新分组用来发送某一路由的信息，以及列出要撤销的多条路由。
④ 通知（Notification）分组。通知分组的作用为发出错误通知。BGP 发言者如果检测到对方发过来的消息有错误或者对方主动断开 BGP 连接,都会发出通知报文通知 BGP 邻居。