计算机网络笔记No.21

Internet采用层次路由，AS内部路由协议也称为内部网络协议IGP(interior gateway protocols)
最常见的AS内部路由协议：

• 路由信息协议：RIP(Routing Information Protocol)
• 开放最短路径优先：OSPF(Open Shortest Path First)
• 内部网关路由协议：IGRP(Interior Gateway Routing Protocol)——Cisco私有协议

RIP协议简介

RIP协议早于1982年随BSD-UNIX操作系统发布，采用距离向量算法，具有以下特性：

• 距离度量：跳步数 (max = 15 hops), 每条链路1个跳步
• 每隔30秒，邻居之间交换一次DV，称为通告(advertisement)
• 每次通告：最多25个目的子网(IP地址形式)

图例：图中假设A向D发送一个通告，告知自己到达Z的路径，D的路由表更新


其中下一跳选项也能起到 毒性逆转的作用

RIP:协议的链路失效、恢复机制
如果180秒没有收到通告（6次通告没有接收到） → 表示邻居或者链路失效

• 经过该邻居的路由不可用——重新计算路由
• 向邻居发送新的通告
• 邻居再依次向外发送通告（如果转发表改变）

RIP路由表的处理：RIP路由表是利用一个称作route-d (daemon)的应用层进程进行管理
由应用进程实现，通告报文周期性地通过UDP数据报发送

OSPF协议简介

OSPF协议是开放的，即公众可用
OSPF协议采用链路状态路由算法
OSPF通告在整个AS范围泛洪——OSPF报文直接封装到IP数据报中

OSPF优点(RIP不具备)

• 安全(security)： 所有OSPF报文可以被认证(预防恶意入侵)
• 允许使用多条相同费用的路径 (RIP只能选一条)
• 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
• 集成单播路由与多播路由——多播OSPF协议(MOSPF) 与OSPF利用相同的网络拓扑数据
• OSPF支持对大规模AS分层(hierarchical)

OSPF的分层

BGP协议简介

边界网关协议BGP (Border Gateway Protocol)：事实上的标准域间路由协议
将Internet “粘合”为一个整体的关键

BGP为每个AS提供了一种手段：

• eBGP：从邻居AS获取子网可达性信息
• iBGP：向所有AS内部路由器传播子网可达性信息
• 基于可达性信息与策略，确定到达其他网络的 “好”路径
  好指最符合策略的路径
• 容许子网向Internet其余部分通告它的存在

两个BGP路由器交换信息叫做BGP会话(session)

• 通告去往不同目的前缀(prefix)(子网)的路径 (“路径向量(path vector)”协议)
• 报文交换基于半永久的TCP连接

BGP报文：

• OPEN: 与peer建立TCP连接，并认证发送方
• UPDATE: 通告新路径 (或撤销原路径)
• KEEPALIVE: 在无UPDATE时，保活连接；
  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

分发路径信息
下图中，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（路由项）

路径属性与BGP路由
通告的前缀信息包括BGP属性，前缀+属性= “路由”

以上图为例：两个重要属性：

• AS-PATH(AS路径): 包含前缀通告所经过的AS序列: eg： AS 67, AS 17
  表示通过AS3 可去AS 67, AS 17
• NEXT-HOP(下一跳): 开始一个AS-PATH的路由器接口，指向下一跳AS(图中3a的端口)
  指示1c向3a的11.11.1.1端口方向发送
• 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
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：

• 本地偏好(preference)值属性: 策略决策(policy decision)
• 最短AS-PATH
• 最近NEXT-HOP路由器: 热土豆路由(hot potato routing)
• 附加准则

BGP路由选择策略
下图中：
A,B,C是提供商网络/AS(provider network/AS)
X,W,Y是客户网络(customer network/AS)
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

A向B通告一条路径：AW
B向X通告路径：BAW
B是否应该向C通告路径BAW呢?

• 不! B路由CBAW的流量没有任何“收益”，因为W和C均不是B的客户
• B期望强制C通过A向W路由流量
• 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

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