计算机三级网络技术学习笔记

up在2020年疫情在家的时候看b站网课记的笔记，后来因为日程原因没有参加考试，把笔记分享出来，供大家参考和自己温习知识。

按照考纲来的，看官方参考书和一些网课都适用。欢迎点赞、投币、收藏

加粗的词句属于需要重点看的地方。

第 4 章路由设计基础

历年考点

RIP路由协议1‘

OSPF路由协议1’

BGP路由协议1‘

应用题：IP路由选择与路由汇聚（0-12’）

4.1 基础知识

4.1.1 分组转发的基本概念 【了解】

所谓的分组转发中，数据是以分组形式传输的，如果源端要发送一个很大的数据，则将其分成若干分组，每个分组中除了用户数据外还包含一些控制信息，以便能够正确地把分组传送给目的端。分组的传送采用存储-转发方式，即网络节点根据分组控制信息，把分组送到下一节点，下一节点接收到分组后，暂时保存下来并排队等候传输，然后根据分组控制信息把该分组传送到下一个节点，直至到达最终目的。

分组转发即是指在互联网中，路由器采用分组转发的机制实现 IP 分组的物理传输过程与数据报转发机制。

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。当分组的源地址和目的地址在同一个网络中，则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。否则，当分组的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。

4.1.2 路由选择的基本概念 【了解】

为经过路由器的每个数据帧寻找一条最佳传输路径

1.理想的路由算法的基本特征

理想的路由算法需要满足一些基本特性: 简单性 、正确性、稳定性、健壮性 、公平性、最优性 、高效性。

简单性指的是路由算法不能太复杂。

正确性指的是路由算法首先要保证自身正确，同时应该满足数据传输的要求，从而满足网络用户业务工作的需要。

稳定性指的是路由算法对网络状态的变化要适度反应，不能过于敏感也不能太迟缓。

健壮性指的是路由算法能适应拓扑结构和通信量等网络状态的变化，尽可能保持网络正常运行，把中断的数据传输继续下去，而不需要重启网络或者将主机数据传输终止。

公平性指的是路由选择算法应对所有用户(除对少数优先级高的用户)都是平等的。

最优性指的是路由选择算法应当能够找出最好的路由，使得分组平均延时最小而网络的吞吐量最大。

高效性是指因路由算法工作的需要，网络中的每个节点都会承担一定的处理开销，同时会产生一些传输开销，一定程度上会影响网络的效率。

2、路由选择的参数（路由算法的度量标准）

（1）带宽 带宽是指一条链路的传输速率，一般表示为 Mb/s。

（2） 跳数 跳数即一个分组从其源主机到目的主机所要经过的路由器的个数，经过的路由器的个数越少，即跳数越小，这个路径越好。

（3）时延 时延即为一个分组从其源主机到目的主机所要经历的时间。当然，时间越短，即时延越小， 也说明这个路径越好。

（4）负载 负载指的是单位时间内通过路由器或是线路的通信量。

（5）可靠性 可靠性的衡量标准即为分组传输过程中的误码率，误码率是数据传输精确性的指标。

误码率=传输中的误码/所传输的总码数*100%，当然误码率越小，说明其可靠性越高。

（6）花费(又叫代价、开销) 花费即为分组传输过程中的开销

3.路由算法分类

路由器采用表驱动的路由选择算法。路由算法分为静态路由选择算法、动态路由选择算法

（1）静态路由选择算法。

静态路由选择具有简单和开销较小的特点，适用于简单的规模小的网络，因为在此种网络环境下，网络管理人员比较容易掌握网络的拓扑结构，手工配置路由信息工作量也不大。它还有利于保证网络的安全保密性，因为静态路由为手工配置，因此不存在因路由器之间交换各自的路由表而导致路由信息被截获和分析，从而泄漏网络的拓扑结构和网络地址等信息的问题。

（2）动态路由选择算法。

动态路由选择算法也叫做自适应路由选择，其路由信息是通过相互连接的路由器彼此之间交换路由信息，然后按照一定的算法计算并优化而得出的，同时为适应不断变化的网络，还需要在一定时间间隙对这些路由信息不断更新，以及时获得最优的路径选择效果。其特点是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。

路由表是随着路由选择算法的产生而产生的，路由器要传输 IP 分组时，必须查询路由表来决定分组发送的下一个地址。它分为动态路由表和静态路由表

1) 静态路由表 由系统管理员事先设置好固定的路由表称之为静态路由表，管理员将每一个目的地址的路径 都输入到这个路由表中，因此，它一般是系统安装时就根据网络的配置情况预先设定的，它 不会随着网络结构的改变而改变，其更新工作必须由管理员手工完成。

2) 动态路由表 动态路由表是路由器根据网络系统的运行情况而自动调整的路由表。路由器根据路由选择协 议提供的功能，自动学习和记忆网络运行情况，在需要时自动计算数据传输的最佳路径。 重点：；路由表是当路由器传输 IP 分组时用于查询路由以确定分组所要发送的下一个路由， 它分为动态路由表和静态路由表。

4、IP路由选择与路由汇聚【重点掌握】

       ”最长前缀匹配“原则：IP 分组的路由在使用 CIDR 协议后，就通过子网的划分的相反过程来汇聚。路由表的项目由 “网络前缀”和“下一跳地址”两项内容组成，因此，选择路由应当从匹配结果中选择具有最长网络前缀的路由。

核心路由器路由表汇聚前 核心路由器路由表汇聚后

有的时候题目 要求计算核心路由或某个1汇聚路由的IP，一般掩码30位，22-2=2，网络2个地址可用，已存在的另一个就是。

4.2 实训任务

4.2.1 实训任务一：自治系统与 internet 的路由选择协议 【了解】

1.自治系统

Internet 采用分层的路由选择协议，并将整个 Internet 划分为许多较小的自治系统（AS），用于自治系统内部的路由为域内路由选择，自治系统之间的路由选择称为域间路由选择。

一个自制系统的最重要特点是它有权决定在本系统内应采用哪种路由选择协议。

自治系统就是处于用户一个管理机构控制之下的路由器和网络群组。

自治系统的想法是把 Internet 的路由分成两层。

2.internet路由选择协议分类

路由协议可以分为IGP(Interior Gateway Protocols,内部网关协议)和EGP(Exterior Gateway Protocols,外部网关协议)

内部网关协议IGP

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：

●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。

●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。

●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。

●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。

外部网关协议EGP

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。包括边界网关协议、域间路由选择协议。

4.2.2 实训任务二：内部网关协议IGP【掌握】

1.路由信息协议RIP的基本概念

RIP（Routing information Protocol，路由信息协议）是一种分布式、基于距离向量的内部网关协议。使用“跳数”来衡量到达目标地址的路由距离。协议简单，适用于相对较小(跳数一般小于15)的自治系统。

当同一个自治系统里的路由器数目增加时，网络的RIP交换量会大幅增加，且往往收敛很慢。

2.RIP的原理

RIP规定，路由器每30秒向外广播一个(V,D)报文，报文信息来自本地路由表。

V代表矢量，标识该路由器可到达的信宿(网关或主机)；D代表距离，指出该路由器去往信宿V的距离。

RIP协议的(V,D)报文中，以跳数计算距离：与目标网络直接相连的路由器规定为一跳，相隔一个路由器则为两跳……依次类推。一条路径的距离为该路径（从源主机到目的主机机）上的路由器数。RIP规定，一条有限的路径长度不得超过15，超过15则意味路径为无限长，即路径不存在。 16，就认为该目的网络不可到达

其他路由器在收到某路由器的（V,D）报文后，据此按照最短路径原则对各自表进行刷新。

3.RIP的运行过程

（1）路由表的建立。

初始化后的路由器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。

（2）路由表信息的更新。

假设Router1与Router2是一个自治系统中相邻的两个路由器。

Router2发送（V，D）报文至Router1，而后Router1按照以下规律更新路由表的信息。

如果Router1的路由表没有这一项记录，Router1在路由表中增加该项，由于要经过Router2转发，因此距离D值+1；

如果Router1的路由表中的一项记录比Router2发送的一项记录距离D值+1还要大，Router1在路由表中修改该项，距离D值根据Router2提供的值加1。

如果Router1的路由表中的一项记录比Router2发送的一项记录距离D值+1还要小(或相等)，Router1在路由表中该项保持不变。

4.2.3 实训任务三：开放最短路径优先协议 OSPF 【掌握】

1.OSPF协议概述

”开放“表明OSPF协议不是受某一家厂商控制，而是公开发表的。”最短路径优先“是因为使用了Dijkstra提出的最短路径算法SPF。

开放最短路径优先（Open Source Path First，OSPF)协议，也是内部网关协议的一种，主要用于在自治系统内部路由器之间传输路由信息，是基于Dijkstra提出的最短路径算法规则计算路由。

OSPF协议的主要特点有如下几点：

（1）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)。 ，而不是像RIP协议那样使用距离向量协议。

（2）OSPF协议要求当链路发生变化时用洪泛法向所有路由器发送信息。

主要是路由器通过所有输出端口向所有相邻的路由器发送信息，而每个相邻路由器又再将此信息发往其所有的相邻路由器，最终所有在这个区域中的路由器都拥有了一个一致的网络结构信息。而RIP的每个路由器只知道到每个网段的距离和下一跳，不知道全网的拓扑结构，并且RIP仅向自己相邻的几个路由器交换路由信息。

（3）OSPF发送的信息是与本路由器相邻的所有路由器的链路状态，所谓链路状态指的是本路由器相邻路由器都有哪些，以及与相邻路由器之间链路的“度量”值.最终建立一个链路状态数据库(LSDB)，这个数据库实际上就是全网的拓扑结构图。（“路由表相同”错误，“链路状态数据库相同”对）

（4）OSPF的链路状态“度量”主要是指距离、费用、带宽、时延等。

（5）OSPF可以将一个自治系统再划分为若干个更小的范围，叫做区域(area)，每个区域有一个32位的区域标识符，一个区域路由器数量不超过200个

区域标识符可写为十进制或点分十进制。

2.OSPF的层次结构与区域划分

划分区域的好处是将利用洪泛法将链路状态信息的范围局限在每一个区域内而不是整个自治系统。因此每个区域内部的路由器只知道该区域内的完整拓扑结构而不知道其他区域的网络拓扑结构。OSPF的更新过程收敛得更快

OSPF协议使用层次结构的局域划分，将一个自治系统划分为若干区域与一个主干区域。主干区域内部的路由器叫主干路由器，连接各个区域的路由器叫做区域边界路由器，区域边界路由器接收从其他区域来的信息。主干区域中专门和其它自治系统交换路由信息的路由器叫做自治系统边界路由器。

       拓展参考https://blog.csdn.net/qq_40478570/article/details/82986715路由器角色详解

R3、R4、R7区域边界路由器

R3、R4、R5、R6、R7主干路由器

R6自治系统边界路由器

（1）内部路由器（Internal Router）——指所有接口属于同一区域的路由器

（2）区域边界路由器（Area BoRDer Routers，ABR）——指连接一个或多个区域到骨干区域的路由器，并且这些路由器会作为域间通信的网关。因为ABR是位于多个区域的，所以他需要维护的数据库就要比其他内部路由器要大，所以ABR的性能也需要比内部路由器要高，ABR同时也负责汇总与之相连的区域拓扑到骨干区域，再由骨干区域传送给其他区域

（3）骨干路由器（Backbone Router，BR）——至少一个或多个接口位于骨干区域的路由器，这也一位这ABR可以成为骨干路由器，但是需要注意的是，并非所有ABR都是骨干路由器，如果一台路由器的所有接口都位于骨干区域内，那么这也是一台骨干路由器

（4）自治系统边界路由器（Autonomous System Boundary Router）——可以将他看作外部路由进入内部的网管路由器，该路由器会将学习到的外部路由条目（RIP，EIGRP，BGP），通过重分发的方式注入OSPF，这台路由器可以是位于OSPF路由域内的任何一台路由器，他可以是一台ABR，也可以是一台骨干路由器，内部路由器

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。划分区域的边界是路由器，而不是链路。一个网段（链路）只能属于一个区域，或者说运行OSPF路由器的每个接口必须属于某个特定的区域。区域号是0，通常被称为主干区域（骨干区域）或主干路由器（骨干路由器）。骨干区域负责区域之间的路由，非骨干区域之间的路由信息必须通过骨干区域来转发。

3.OSPF协议的运行过程

（1）路由器的初始化过程。

OSPF让每一个路由器用数据库描述分组和相邻路由器交换本数据库已有链路状态摘要信息，摘要信息主要是指出哪些路由器的链路状态信息已经写入数据库；

OSPF中的每个路由器都采用一个包含数据库描述的数据包，与相邻的路由器交换自己数据库中已有的链路状态摘要信息，而不是把自己的链路状态信息对全网广播。

（2）网络运行过程。

在网络运行的过程中，只要一个路由器的链路状态发生变化，该路由器就要使用链路状态更新分组，用洪泛法向本自治系统中的所有路由器更新链路状态。OSPF使用的是可靠的洪泛法。为了确保链路状态数据库与全网的数据库状态保持一致，OSPF还规定每隔一段时间，例如每30分钟要刷新一次数据库中的链路状态。

易考题：分区域后，只要一个路由器的链路状态发生变化，用洪泛法向本区域内的所有路由器(不能是"本自治系统中""全网的"、"相邻的")更新链路状态。

4.2.4 实训任务四：外部网关协议BGP【了解】

一、外部网关协议的设计的基本思想

1、外部网关协议是不同自治系统的路由器之间交换路由信息的协议；

2、BGP-4采用路由向量路由协议，每个自治系统要选择至少一个路由器作为自治系统的”发言人“，一个BGP发言人与其他自治系统的发言人交换路由信息要先建立TCP连接

二、BGP路由选择协议的工作过程

1.BGP边界路由器的初始化过程：

BGP刚刚运行时，交换整个路由表，

以后只需要在发生变化时更新有变化的部分。

2.BGP协议的四种分组：

①打开（open）分组：与另一个BGP发言人建立关系；

②更新（updata）分组：发送某一路由的信息，以及列出要撤销的多条路由；

③保活（keepalive）分组：确认打开分组，以及周期证实相邻边界路由器存在；

④通知（notification）分组：发送检测到的差错。(常见题目：作用并不是负责”通知“)

BGP发言人周期（30秒）交换“保活分组”。

“更新分组”是BGP协议的核心。

1.BGP协议的特性

（1）BGP是一种外部网关协议，它重点关心的不是发现和计算路由，而是在AS之间传递路由信息以及控制优化路由信息（提供这些信息是为了找到较好的路由，不一定是最佳路由）。

（2）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。

（3）为了保证BGP的可靠传输，其使用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。

（4）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（突破了标准分类地址限制)，从而可以在一定程度上控制路由表的快速增长，并降低了路由查找的复杂度。

（5）BGP最重要的特性是丰富的路由属性以及强大的路由过滤和路由策略。

2.BGP的路由器角色及基本特征

（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。图中RB、RD是IBGP对等体。

（4）EBGP对等体。

处于不同AS的BGP对等体称为EBGP对等体。通常情况下，EBGP 对等体是物理上直连的BGP发言者，路由器从EBGP对等体获得的路由会向它所有的BGP对等体通告（包括EBGP和IBGP）。

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。

4.BGP的运行过程

当开始向相邻边界路由器进行协商时就要发送“打开分组”，如果相邻边界路由器接受，就响应一个“保活分组”。两个BGP发言人的相邻关系就建立了。为了维护这种关系，两个BGP发言人彼此要周期性地（一般是每隔30秒）交换“保活分组”。“更新分组”是BGP协议的核心，BGP发言人可以用“更新分组”撤销它以前曾经通知过的路由，也可以宣布增加新的路由。

习题

第 4 章路由设计基础

历年考点

RIP路由协议1‘

OSPF路由协议1’

BGP路由协议1‘

应用题：IP路由选择与路由汇聚（0-12’）

4.1 基础知识

4.1.1 分组转发的基本概念 【了解】

所谓的分组转发中，数据是以分组形式传输的，如果源端要发送一个很大的数据，则将其分成若干分组，每个分组中除了用户数据外还包含一些控制信息，以便能够正确地把分组传送给目的端。分组的传送采用存储-转发方式，即网络节点根据分组控制信息，把分组送到下一节点，下一节点接收到分组后，暂时保存下来并排队等候传输，然后根据分组控制信息把该分组传送到下一个节点，直至到达最终目的。

分组转发即是指在互联网中，路由器采用分组转发的机制实现 IP 分组的物理传输过程与数据报转发机制。

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。当分组的源地址和目的地址在同一个网络中，则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。否则，当分组的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。

4.1.2 路由选择的基本概念 【了解】

为经过路由器的每个数据帧寻找一条最佳传输路径

1.理想的路由算法的基本特征

理想的路由算法需要满足一些基本特性: 简单性 、正确性、稳定性、健壮性 、公平性、最优性 、高效性。

简单性指的是路由算法不能太复杂。

正确性指的是路由算法首先要保证自身正确，同时应该满足数据传输的要求，从而满足网络用户业务工作的需要。

稳定性指的是路由算法对网络状态的变化要适度反应，不能过于敏感也不能太迟缓。

健壮性指的是路由算法能适应拓扑结构和通信量等网络状态的变化，尽可能保持网络正常运行，把中断的数据传输继续下去，而不需要重启网络或者将主机数据传输终止。

公平性指的是路由选择算法应对所有用户(除对少数优先级高的用户)都是平等的。

最优性指的是路由选择算法应当能够找出最好的路由，使得分组平均延时最小而网络的吞吐量最大。

高效性是指因路由算法工作的需要，网络中的每个节点都会承担一定的处理开销，同时会产生一些传输开销，一定程度上会影响网络的效率。

2、路由选择的参数（路由算法的度量标准）

（1）带宽 带宽是指一条链路的传输速率，一般表示为 Mb/s。

（2） 跳数 跳数即一个分组从其源主机到目的主机所要经过的路由器的个数，经过的路由器的个数越少，即跳数越小，这个路径越好。

（3）时延 时延即为一个分组从其源主机到目的主机所要经历的时间。当然，时间越短，即时延越小， 也说明这个路径越好。

（4）负载 负载指的是单位时间内通过路由器或是线路的通信量。

（5）可靠性 可靠性的衡量标准即为分组传输过程中的误码率，误码率是数据传输精确性的指标。

误码率=传输中的误码/所传输的总码数*100%，当然误码率越小，说明其可靠性越高。

（6）花费(又叫代价、开销) 花费即为分组传输过程中的开销

3.路由算法分类

路由器采用表驱动的路由选择算法。路由算法分为静态路由选择算法、动态路由选择算法

（1）静态路由选择算法。

静态路由选择具有简单和开销较小的特点，适用于简单的规模小的网络，因为在此种网络环境下，网络管理人员比较容易掌握网络的拓扑结构，手工配置路由信息工作量也不大。它还有利于保证网络的安全保密性，因为静态路由为手工配置，因此不存在因路由器之间交换各自的路由表而导致路由信息被截获和分析，从而泄漏网络的拓扑结构和网络地址等信息的问题。

（2）动态路由选择算法。

动态路由选择算法也叫做自适应路由选择，其路由信息是通过相互连接的路由器彼此之间交换路由信息，然后按照一定的算法计算并优化而得出的，同时为适应不断变化的网络，还需要在一定时间间隙对这些路由信息不断更新，以及时获得最优的路径选择效果。其特点是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。

路由表是随着路由选择算法的产生而产生的，路由器要传输 IP 分组时，必须查询路由表来决定分组发送的下一个地址。它分为动态路由表和静态路由表

1) 静态路由表 由系统管理员事先设置好固定的路由表称之为静态路由表，管理员将每一个目的地址的路径 都输入到这个路由表中，因此，它一般是系统安装时就根据网络的配置情况预先设定的，它 不会随着网络结构的改变而改变，其更新工作必须由管理员手工完成。

2) 动态路由表 动态路由表是路由器根据网络系统的运行情况而自动调整的路由表。路由器根据路由选择协 议提供的功能，自动学习和记忆网络运行情况，在需要时自动计算数据传输的最佳路径。 重点：；路由表是当路由器传输 IP 分组时用于查询路由以确定分组所要发送的下一个路由， 它分为动态路由表和静态路由表。

4、IP路由选择与路由汇聚【重点掌握】

       ”最长前缀匹配“原则：IP 分组的路由在使用 CIDR 协议后，就通过子网的划分的相反过程来汇聚。路由表的项目由 “网络前缀”和“下一跳地址”两项内容组成，因此，选择路由应当从匹配结果中选择具有最长网络前缀的路由。

核心路由器路由表汇聚前 核心路由器路由表汇聚后

有的时候题目 要求计算核心路由或某个1汇聚路由的IP，一般掩码30位，22-2=2，网络2个地址可用，已存在的另一个就是。

4.2 实训任务

4.2.1 实训任务一：自治系统与 internet 的路由选择协议 【了解】

1.自治系统

Internet 采用分层的路由选择协议，并将整个 Internet 划分为许多较小的自治系统（AS），用于自治系统内部的路由为域内路由选择，自治系统之间的路由选择称为域间路由选择。

一个自制系统的最重要特点是它有权决定在本系统内应采用哪种路由选择协议。

自治系统就是处于用户一个管理机构控制之下的路由器和网络群组。

自治系统的想法是把 Internet 的路由分成两层。

2.internet路由选择协议分类

路由协议可以分为IGP(Interior Gateway Protocols,内部网关协议)和EGP(Exterior Gateway Protocols,外部网关协议)

内部网关协议IGP

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：

●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。

●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。

●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。

●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。

外部网关协议EGP

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。包括边界网关协议、域间路由选择协议。

4.2.2 实训任务二：内部网关协议IGP【掌握】

1.路由信息协议RIP的基本概念

RIP（Routing information Protocol，路由信息协议）是一种分布式、基于距离向量的内部网关协议。使用“跳数”来衡量到达目标地址的路由距离。协议简单，适用于相对较小(跳数一般小于15)的自治系统。

当同一个自治系统里的路由器数目增加时，网络的RIP交换量会大幅增加，且往往收敛很慢。

2.RIP的原理

RIP规定，路由器每30秒向外广播一个(V,D)报文，报文信息来自本地路由表。

V代表矢量，标识该路由器可到达的信宿(网关或主机)；D代表距离，指出该路由器去往信宿V的距离。

RIP协议的(V,D)报文中，以跳数计算距离：与目标网络直接相连的路由器规定为一跳，相隔一个路由器则为两跳……依次类推。一条路径的距离为该路径（从源主机到目的主机机）上的路由器数。RIP规定，一条有限的路径长度不得超过15，超过15则意味路径为无限长，即路径不存在。 16，就认为该目的网络不可到达

其他路由器在收到某路由器的（V,D）报文后，据此按照最短路径原则对各自表进行刷新。

3.RIP的运行过程

（1）路由表的建立。

初始化后的路由器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。

（2）路由表信息的更新。

假设Router1与Router2是一个自治系统中相邻的两个路由器。

Router2发送（V，D）报文至Router1，而后Router1按照以下规律更新路由表的信息。

如果Router1的路由表没有这一项记录，Router1在路由表中增加该项，由于要经过Router2转发，因此距离D值+1；

如果Router1的路由表中的一项记录比Router2发送的一项记录距离D值+1还要大，Router1在路由表中修改该项，距离D值根据Router2提供的值加1。

如果Router1的路由表中的一项记录比Router2发送的一项记录距离D值+1还要小(或相等)，Router1在路由表中该项保持不变。

4.2.3 实训任务三：开放最短路径优先协议 OSPF 【掌握】

1.OSPF协议概述

”开放“表明OSPF协议不是受某一家厂商控制，而是公开发表的。”最短路径优先“是因为使用了Dijkstra提出的最短路径算法SPF。

开放最短路径优先（Open Source Path First，OSPF)协议，也是内部网关协议的一种，主要用于在自治系统内部路由器之间传输路由信息，是基于Dijkstra提出的最短路径算法规则计算路由。

OSPF协议的主要特点有如下几点：

（1）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)。 ，而不是像RIP协议那样使用距离向量协议。

（2）OSPF协议要求当链路发生变化时用洪泛法向所有路由器发送信息。

主要是路由器通过所有输出端口向所有相邻的路由器发送信息，而每个相邻路由器又再将此信息发往其所有的相邻路由器，最终所有在这个区域中的路由器都拥有了一个一致的网络结构信息。而RIP的每个路由器只知道到每个网段的距离和下一跳，不知道全网的拓扑结构，并且RIP仅向自己相邻的几个路由器交换路由信息。

（3）OSPF发送的信息是与本路由器相邻的所有路由器的链路状态，所谓链路状态指的是本路由器相邻路由器都有哪些，以及与相邻路由器之间链路的“度量”值.最终建立一个链路状态数据库(LSDB)，这个数据库实际上就是全网的拓扑结构图。（“路由表相同”错误，“链路状态数据库相同”对）

（4）OSPF的链路状态“度量”主要是指距离、费用、带宽、时延等。

（5）OSPF可以将一个自治系统再划分为若干个更小的范围，叫做区域(area)，每个区域有一个32位的区域标识符，一个区域路由器数量不超过200个

区域标识符可写为十进制或点分十进制。

2.OSPF的层次结构与区域划分

划分区域的好处是将利用洪泛法将链路状态信息的范围局限在每一个区域内而不是整个自治系统。因此每个区域内部的路由器只知道该区域内的完整拓扑结构而不知道其他区域的网络拓扑结构。OSPF的更新过程收敛得更快

OSPF协议使用层次结构的局域划分，将一个自治系统划分为若干区域与一个主干区域。主干区域内部的路由器叫主干路由器，连接各个区域的路由器叫做区域边界路由器，区域边界路由器接收从其他区域来的信息。主干区域中专门和其它自治系统交换路由信息的路由器叫做自治系统边界路由器。

       拓展参考https://blog.csdn.net/qq_40478570/article/details/82986715路由器角色详解

R3、R4、R7区域边界路由器

R3、R4、R5、R6、R7主干路由器

R6自治系统边界路由器

（1）内部路由器（Internal Router）——指所有接口属于同一区域的路由器

（2）区域边界路由器（Area BoRDer Routers，ABR）——指连接一个或多个区域到骨干区域的路由器，并且这些路由器会作为域间通信的网关。因为ABR是位于多个区域的，所以他需要维护的数据库就要比其他内部路由器要大，所以ABR的性能也需要比内部路由器要高，ABR同时也负责汇总与之相连的区域拓扑到骨干区域，再由骨干区域传送给其他区域

（3）骨干路由器（Backbone Router，BR）——至少一个或多个接口位于骨干区域的路由器，这也一位这ABR可以成为骨干路由器，但是需要注意的是，并非所有ABR都是骨干路由器，如果一台路由器的所有接口都位于骨干区域内，那么这也是一台骨干路由器

（4）自治系统边界路由器（Autonomous System Boundary Router）——可以将他看作外部路由进入内部的网管路由器，该路由器会将学习到的外部路由条目（RIP，EIGRP，BGP），通过重分发的方式注入OSPF，这台路由器可以是位于OSPF路由域内的任何一台路由器，他可以是一台ABR，也可以是一台骨干路由器，内部路由器

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。划分区域的边界是路由器，而不是链路。一个网段（链路）只能属于一个区域，或者说运行OSPF路由器的每个接口必须属于某个特定的区域。区域号是0，通常被称为主干区域（骨干区域）或主干路由器（骨干路由器）。骨干区域负责区域之间的路由，非骨干区域之间的路由信息必须通过骨干区域来转发。

3.OSPF协议的运行过程

（1）路由器的初始化过程。

OSPF让每一个路由器用数据库描述分组和相邻路由器交换本数据库已有链路状态摘要信息，摘要信息主要是指出哪些路由器的链路状态信息已经写入数据库；

OSPF中的每个路由器都采用一个包含数据库描述的数据包，与相邻的路由器交换自己数据库中已有的链路状态摘要信息，而不是把自己的链路状态信息对全网广播。

（2）网络运行过程。

在网络运行的过程中，只要一个路由器的链路状态发生变化，该路由器就要使用链路状态更新分组，用洪泛法向本自治系统中的所有路由器更新链路状态。OSPF使用的是可靠的洪泛法。为了确保链路状态数据库与全网的数据库状态保持一致，OSPF还规定每隔一段时间，例如每30分钟要刷新一次数据库中的链路状态。

易考题：分区域后，只要一个路由器的链路状态发生变化，用洪泛法向本区域内的所有路由器(不能是"本自治系统中""全网的"、"相邻的")更新链路状态。

4.2.4 实训任务四：外部网关协议BGP【了解】

一、外部网关协议的设计的基本思想

1、外部网关协议是不同自治系统的路由器之间交换路由信息的协议；

2、BGP-4采用路由向量路由协议，每个自治系统要选择至少一个路由器作为自治系统的”发言人“，一个BGP发言人与其他自治系统的发言人交换路由信息要先建立TCP连接

二、BGP路由选择协议的工作过程

1.BGP边界路由器的初始化过程：

BGP刚刚运行时，交换整个路由表，

以后只需要在发生变化时更新有变化的部分。

2.BGP协议的四种分组：

①打开（open）分组：与另一个BGP发言人建立关系；

②更新（updata）分组：发送某一路由的信息，以及列出要撤销的多条路由；

③保活（keepalive）分组：确认打开分组，以及周期证实相邻边界路由器存在；

④通知（notification）分组：发送检测到的差错。(常见题目：作用并不是负责”通知“)

BGP发言人周期（30秒）交换“保活分组”。

“更新分组”是BGP协议的核心。

1.BGP协议的特性

（1）BGP是一种外部网关协议，它重点关心的不是发现和计算路由，而是在AS之间传递路由信息以及控制优化路由信息（提供这些信息是为了找到较好的路由，不一定是最佳路由）。

（2）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。

（3）为了保证BGP的可靠传输，其使用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。

（4）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（突破了标准分类地址限制)，从而可以在一定程度上控制路由表的快速增长，并降低了路由查找的复杂度。

（5）BGP最重要的特性是丰富的路由属性以及强大的路由过滤和路由策略。

2.BGP的路由器角色及基本特征

（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。图中RB、RD是IBGP对等体。

（4）EBGP对等体。

处于不同AS的BGP对等体称为EBGP对等体。通常情况下，EBGP 对等体是物理上直连的BGP发言者，路由器从EBGP对等体获得的路由会向它所有的BGP对等体通告（包括EBGP和IBGP）。

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。

4.BGP的运行过程

当开始向相邻边界路由器进行协商时就要发送“打开分组”，如果相邻边界路由器接受，就响应一个“保活分组”。两个BGP发言人的相邻关系就建立了。为了维护这种关系，两个BGP发言人彼此要周期性地（一般是每隔30秒）交换“保活分组”。“更新分组”是BGP协议的核心，BGP发言人可以用“更新分组”撤销它以前曾经通知过的路由，也可以宣布增加新的路由。