层次路由

使用原因

1. "扁平"网络(尤其大规模网络)在实际网络中不可行
2. 网络规模达到6亿，路由表几乎无法存储，交换量巨大
3. 管理自治：每个网络的管理可能都期望自主控制其网内路由

层次路由
构成

1. 自治系统AS：同一as内运行的路由器协议相同，不同as可运行不同路由协议
2. 网关路由器gateway router：位于as边缘，与其他as网关路由器相连

互连as

由as内部路由算法和as间路由算法共同协作配置

例

一、路由器1d的转发表设置

1. 假设as学到as间路由，可通1c到达指定接口(as间路由通过协议向所有内部路由传播可达信息)
2. 路由器1d利用该路由器信息确定到达1c的最小费用的路径接口
   

二、在多as间选择
假设 as通过as间路由协议学到as2 as3均可到达目的地址，这时路由器就会通过热图土豆路由，将分组发送欸最近的网关路由器

OSPF协议

概述及特点

1. “开放”: 公众可用
2. 采用链路状态路由算法
3. LS分组扩散（通告）
4. 每个路由器构造完整的网络(AS)拓扑图
5. 利用Dijkstra算法计算路由
6. OSPF通告中，每个入口对应一个邻居
7. OSPF通告在整个AS范围泛洪
8. OSPF报文直接封装到IP数据报中
9. 与OSPF极其相似的一个路由协议:IS-IS 路由协议

OSPF 优点(RIP 不具备)

1. 安全(security): 所有OSPF报文可以被认证(预防恶意入侵)
2. 允许使用多条相同费用的路径 (RIP只能选一条)
3. 对于每条链路，可以针对不同的TOS设置多个不
   同的费用度量 (e.g., 卫星链路可以针对“尽力”
   (best effort) ToS设置“低”费用；针对实时ToS
   设置“高”费用)
4. 集成单播路由与多播路由:
5. 多播OSPF协议(MOSPF) 与OSPF利用相同的
   网络拓扑数据
6. OSPF支持对大规模AS分层(hierarchical)

分层OSPF

各层分工(自底向上)：

1. 内部路由器：链路状态通告只限于区内，每个路由器掌握所在区的详细拓扑。只知道去往其他区网络的“方向” (最短路径）
2. 区边界路由器(AreaBorder Routers): “ 汇总”到达所在区网络的距离,通告给其他区边界路由器。
3. 主干路由器(BackboneRouters): 在主干区内行 运行OSPF 路由算法.
4. AS 边界路由器(ASboundary routers):连接其他AS.

bgp协议

概述
边界网关协议bgp，将无数网络构建成Internet的关键

bgp通信手段

1. eBGP:从邻居as获取子网的可达性信息
2. iBGP：向所有as内部路由器传播子网可达性信息

bgp基础
**bgp会话:**两个bgp路由器交换bgp报文：

• 通告去往不同前缀的路径
• 报文交换基于半永久tcp连接

bgp报文关键字
open： 与peer建立tcp连线，并认证发送方
**update：**通告新路径
**keepalive：**在无update时，保持连接，也用于对open请求的确认
notification： 报告先前报文的差错，也被用于关闭连接

当AS3通告一个前缀给AS1时:

• AS3承诺可以将数据报转发给该子网
• AS3在通告中会聚合网络前缀，即总结完并通告给其他as

在3a与1c之间, AS3利用eBGP会话向AS1发送前缀可
达性信息.

• 1c则可以利用iBGP向AS1内的所有路由器分发新的前缀可达
  性信息
• 1b可以（也可能不）进一步通过1b-到-2a的eBGP会话，向
  AS2通告新的可达性信息
• 当路由器获得新的前缀可达性时，即在其转发表中增
  加关于该前缀的入口（去往该目标网段的端口，即路由项）.

通告的前缀信息包括BGP属性

• 前缀+属性= “路由”
  两个重要属性:

1. AS-PATH(AS路径): 包含前缀通告所经过的AS序列: e.g., AS 67,
   AS 17
2. NEXT-HOP(下一跳): 开始一个AS-PATH的路由器接口，指向下一
   跳AS.
   • 可能从当前AS到下一跳AS存在多条链路

bgp路由选择

网关路由器收到路由通告后，利用其输入策略(import policy)决策接受/拒绝该路由

• e.g., 从不将流量路由到AS x
• 基于策略(policy-based) 路由

路由器可能获知到达某目的AS的多条路由，基于以下准则选择：

1. 本地偏好(preference)值属性: 策略决策(policydecision)
2. 最短AS-PATH
3. 最近NEXT-HOP路由器: 热土豆路由(hot potato
   routing)
4. 附加准则

bgp路由选择策略

例1

需要注意的是下述网络：

• W,Y是桩网络(stub network/AS): 只与一个其他AS相连
• X是双宿网络(dual-homed network/AS): 连接两个其他AS，且 X不希望经过他路由B到C的流量，因此，X不会向B通告任何一条到达C的路由
  
  例2

• A向B通告一条路径：AW
• B向X通告路径：BAW，此时，X就是b的客户流量
• B不会向C通告BAW,以为W是A的客户，C是运营商，也不是B的客户流量。所以，B期望A向W路由流量不从它这里经过，而强制从C通过，B期望只路由去往/来自其客户的流量。

为什么采用不同的AS 内与AS 间路由协议?

1. 策略(policy):

• inter-AS: 期望能够管理控制流量如何被路由，谁路由
  经过其网络等.
• intra-AS: 单一管理，无需策略决策

2. 规模(scale):

• 层次路由节省路由表大小，减少路由更新流量
• 适应大规模互联网

3. 性能(performance):

• intra-AS: 侧重性能
• inter-AS: 策略主导