第3节 静态与动态的内部路由,一、路由,路由是把信息从源穿过网络传递到目的的行为，在路上至少遇到一个中间节点。 路由包含两个基本的动作：确定最佳路径和通过网络传输信息。在路由的过程中，后者也称为（数据）交换。交换相对来说比较简单，而选择路径很复杂。,通信只能在具有相同网络号的IP地址之间进行，要与其它IP子网的主机进行通信，则必须经过同一网络上的某个路由器或网关（gateway）出去。不同网络号的IP地址不能直接通信，即使它们接在一起，也不能通信。,当IP子网中的一台主机发送IP分组给同一IP子网的另一台主机时，它将直接把IP分组送到网络上，对方就能收到。而要送给不同IP于网上的主机时，它要选择一个能到达目的子网上的路由器，把IP分组送给该路由器，由路由器负责把IP分组送到目的地。如果没有找到这样的路由器，主机就把IP分组送给一个称为“缺省网关（default gateway）”的路由器上。“缺省网关”是每台主机上的一个配置参数，它是接在同一个网络上的某个路由器端口的IP地址。,路由器有多个端口，用于连接多个IP子网。每个端口的IP地址的网络号要求与所连接的IP子网的网络号相同。不同的端口为不同的网络号，对应不同的IP子网，这样才能使各子网中的主机通过自己子网的IP地址把要求出去的IP分组送到路由器上。,路由器转发IP分组时，只根据IP分组目的IP地址的网络号部分，选择合适的端口，把IP分组送出去。同主机一样，路由器也要判定端口所接的是否是目的子网。如果是，就直接把分组通过端口送到网络上。否则也要选择下一个路由器来传送分组。,路由器也有它的缺省网关，用来传送不知道往哪儿送的IP分组。这样，通过路由器把知道如何传送的IP分组正确转发出去，不知道的IP分组送给“缺省网关”路由器，这样一级级地传送，IP分组最终将送到目的地，送不到目的地的IP分组则被网络丢弃了。,目前TCPIP网络，全部是通过路由器互连起来的，Internet就是成千上万个IP子网通过路由器互连起来的国际性网络。这种网络称为以路由器为基础的网络（router based network），形成了以路由器为节点的“网间网”。在“网间网”中，路由器不仅负责对IP分组的转发，还要负责与别的路由器进行联络，共同确定“网间网”的路由选择和维护路由表。,路由动作包括两项基本内容：寻径和转发。寻径即判定到达目的地的最佳路径，由路由选择算法来实现。由于涉及到不同的路由选择协议和路由选择算法，要相对复杂一些。为了判定最佳路径，路由选择算法必须启动并维护包含路由信息的路由表，其中路由信息依赖于所用的路由选择算法而不尽相同。,路由选择算法将收集到的不同信息填入路由表中，根据路由表可将目的网络与下一站（nexthop）的关系告诉路由器。路由器间互通信息进行路由更新，更新维护路由表使之正确反映网络的拓扑变化，并由路由器根据量度来决定最佳路径。这就是路由选择协议（routing protocol），例如路由信息协议（RIP）、开放式最短路径优先协议（OSPF）和边界网关协议（BGP）等。,转发即沿寻径好的最佳路径传送信息分组。路由器首先在路由表中查找，判明是否知道如何将分组发送到下一个站点（路由器或主机），如果路由器不知道如何发送分组，通常将该分组丢弃；否则就根据路由表的相应表项将分组发送到下一个站点。如果目的网络直接与路由器相连，路由器就把分组直接送到相应的端口上。这就是路由转发协议（routed protocol）。,路由转发协议和路由选择协议是相互配合又相互独立的概念，前者使用后者维护的路由表，同时后者要利用前者提供的功能来发布路由协议数据分组。下文中提到的路由协议，除非特别说明，都是指路由选择协议，这也是普遍的习惯。,二、路由协议,典型的路由选择方式有两种：静态路由和动态路由。,1、静态路由,静态路由是在路由器中设置的固定的路由表。除非网络管理员干预，否则静态路由不会发生变化。由于静态路由不能对网络的改变作出反映，一般用于网络规模不大、拓扑结构固定的网络中。静态路由的优点是简单、高效、可靠。在所有的路由中，静态路由优先级最高。当动态路由与静态路由发生冲突时，以静态路由为准。,2、动态路由,动态路由是网络中的路由器之间相互通信，传递路由信息，利用收到的路由信息更新路由器表的过程。它能实时地适应网络结构的变化。如果路由更新信息表明发生了网络变化，路由选择软件就会重新计算路由，并发出新的路由更新信息。这些信息通过各个网络，引起各路由器重新启动其路由算法，并更新各自的路由表以动态地反映网络拓扑变化。动态路由适用于网络规模大、网络拓扑复杂的网络。当然，各种动态路由协议会不同程度地占用网络带宽和CPU资源。,动态性如何实现,“123”“abc” 每种路由协议都有自己的语言（相应的路由协 议报文）。如果两台路由器都实现了某种路由 协议并已经启动该协议，则具备了相互通信的 基础。,“初次见面，请多关照” 一台新加入的路由器应该主动把自己介绍给网 段内的其他路由器。通过发送广播报文或发送 给指定的路由器邻居来做到这一点。,“好久不见，近况如何” 为了能够察觉到某台路由器突然失效（路由器 本身故障或连接线路中断）这种异常情况，规 定两台路由器之间的协议报文应该周期性的发 送。,衡量路由协议的性能指标,正确性 能够正确地找到最优路径，且没有自环。 快收敛 当网络拓扑结构发生变换之后，能够迅速在自 治系统中作相应的路由改变。,低开销 协议自身开销（内存、CPU、网络带宽）最小 安全性 协议自身不易受攻击，有安全机制。 普适性 适应各种拓扑结构和规模的网络。,现有路由协议的性能比较,根据是否在一个自治域内部使用，动态路由协议分为内部网关协议（IGP）和外部网关协议（EGP）。这里的自治域指一个具有统一管理机构、统一路由策略的网络。自治域内部采用的路由选择协议称为内部网关协议，常用的有RIP、OSPF；外部网关协议主要用于多个自治域之间的路由选择，常用的是BGP和BGP-4。,动态路由协议在协议栈中的位置,3、两者关系,静态路由和动态路由有各自的特点和适用范围，因此在网络中动态路由通常作为静态路由的补充。当一个分组在路由器中进行寻径时，路由器首先查找静态路由，如果查到则根据相应的静态路由转发分组；否则再查找动态路由。,三、内部网关协议IGP,内部网关协议IGP(Interior Gateway Protocol) 为了自动地保存准确的网络可达信息，一个自治域内部的路由器之间要进行通信，即路由器与可到达的另一个路由器要交换网络可到达性数据或网络选路信息。,内部路由器通信没有一个单独的标准。造成这种情况的原因之一，就是自治系统的拓扑结构和具体技术的多样性。另一个原因是结构简单与功能强大之间的折中，即易于安装和配置的协议往往不能提供强大的功能。因此，流行的适用于内部路由器通信的协议有很多种，但多数自治系统只选择其中一个在内部的来传播选路信息。,由于没有单独的标准，使用内部网关协议IGP作为统称来描述所有的用于内部路由器之间交换的网络可达信息及选路信息的算法。例如Butterfly核心路由器构成了一个特定的自治系统，它使用SPREAD作为其内部网关协议IGP。,IGP的主要协议,RIP路由信息协议 （Routing Information Protocol） OSPF开放式最短路径优先协议 （Open Shortest Path First） IGRP内部网关路由协议 （Interior Gateway Routing Protocol） EIGRP增强的内部网关路由协议 （Enhanced Interior Gateway Routing Protocol）,四、外部网关协议,外部网关协议EGP（Exterior Gateway Protocol） 把整个自治系统的可到达信息汇集起来之后，系统中某个路由器就使用EGP把它们通告给另一个自治系统。 EGP提供了为外部路由器通信广泛使用的标准。,EGP的主要协议,BGP边界网关协议 （Border Gateway Protocol）,自治系统使用某种IGP在内部路由器之间传播可到达信息的示意图。在这个图中，IGP1和IGP2分别表示自治系统1和2所使用的内部网关协议。,一个单个的路由器可以同时使用两种选路协议，一个用于到自治系统之外的通信，另一个用于自治系统内部的通信。具体地说，运行EGP通告可达性的路由器，通常还需要运行一种IGP，以便获得其自治系统内部的信息。,五、路由表,如果一个主机有多个网络接口，当向一个特定的IP地址发送分组时，它怎样决定使用哪个接口呢？答案就在路由表中。 主机将所有目的地为网络201.66.37.0内主机 (201.66.37.1-201.66.37.254)的数据通过接口eth0 (IP地址为201.66.37.74)发送。所有目的地为网络201.66.39.0内主机的数据通过接口eth1(IP地址为201.66.39.21)发送。,在Router1上设置了访问192.1.0.64/26这个网下一跳地址为192.200.10.6,即当有目的地址属于192.1.0.64/26的网络范围的数据报，应将其路由到地址为192.200.10.6的相邻路由器。在Router3上设置了访问192.1.0.128/26及192.200.10.4/30这二个网下一跳地址为192.1.0.65。,