【计算机网络】网络层 : RIP 协议 ( 路由选择协议分类 | RIP 协议简介 | 信息交换 | 距离向量算法 | 计算示例 )★

韩曙亮

发布于 2023-03-28 09:18:35

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一、路由选择协议分类

路由选择协议分类 :

① 内部网管协议 IGP : 在自治系统 ( Autonomous System ) 内部使用的协议 ;

RIP 协议 : 使用距离向量算法 ; 用于小型网络 ;
OSPF 协议 : 使用链路状态算法 ; 用于大型网络 ;

② 外部网关协议 EGP : 在自治系统 ( Autonomous System ) 之间使用的协议 ;

下图中自治系统

$A$

内部使用 RIP 协议 , 自治系统

$B$

内部使用 OSPF 协议 , 两个自治系统

$A,B$

之间使用 BGP 协议 ;

二、RIP 协议

RIP 协议 :

① 概念 : RIP 协议是分布式的 , 基于距离向量的 , 路由选择协议 ; 该协议是因特网协议标准 ;

② 特点 : 简单 ;

③ RIP 协议内容 : 要求网络中 , 每个路由器都维护一个路由表 , 路由表内容是从路由器本身到目的网络的唯一最佳距离记录 ;

④ 距离 : 路由器跳数 , 每经过一个路由器 , 跳数加一 ;

⑤ 直接连接距离 : 路由器到直接连接的网络 , 距离是

$1$

;

⑥ 最大距离 : RIP 协议中要求 , 一条路由只能包含

$15$

个路由器 ( 包含其本身 ) , 距离最大是

$15$

, 如果距离为

$16$

, 该目标主机就会被判定为网络不可达 ;

路由表形成需要进行信息交换 , 需要与指定的路由器 , 在指定的时机 , 交换指定信息 ;

三、RIP 协议信息交换

RIP 协议信息交换 :

① 交换对象 : 本路由器只与相邻路由器进行信息交换 ;

② 交换信息 : 交换的信息是路由器的本身的路由表 ; 将本路由器的路由表所有信息, 封装在 RIP 报文中 , 发送给相邻路由器 ;

③ 交换周期 : 每隔

$30$

秒 , 交换一次路由信息 , 根据新的信息更新路由表 , 如果超过

$180$

秒没有收到邻居路由器的交换信息 , 则判定旁边的邻居路由器没了 , 更新自身的路由表 ;

交换过程 : 刚开始时 , 每个路由器只知道直连的网络的距离

$1$

, 之后每个路由器想换交换信息 , 并更新路由信息 , 若干次交换后 , 所有的路由器都知道本自治系统 ( Autonomous System ) 中从任何路由器到达任何网络的最短距离 , 和下一跳路由地址 ;

路由表内容 : 网络地址 , 跳数 , 下一跳地址 ;

RIP 协议是应用层协议 , 使用 UDP 协议传输数据 ;

单个 RIP 报文中 , 最多存储

$25$

个路由信息 , 如果路由表很大 , 那么发送多个 RIP 报文 ;

RIP 协议特点 : 好消息更新快 , 坏消息更新慢 ; 网络出现故障后 , 要经过几分钟 , 才能将该信息送达所有的路由 , 收敛慢 ;

四、距离向量算法

距离向量算法 :

① 修改 RIP 报文 : 修改相邻路由器发送的 RIP 报文中的所有表项 ;

相邻路由器地址为

$X$

, 发送来 RIP 报文 , ① 将下一跳地址改为

$X$

相邻路由器地址 , ② 将距离加一 ;

② 更新本路由器路由表 :

路由表内容 : 网络地址 , 跳数 , 下一跳地址 ;

针对修改后的 RIP 报文 , 执行下面的操作 :

没有的表项 : 没有报文中路由表表项的网络地址 , 直接插入即可 ;
已有的表项 : 存在报文中路由表表项的网络地址 , 查看下一跳路由器地址 ,
- 下一跳就是
$X$
相邻路由器 : 使用该新的路由表项替换原来的路由表项 ; 这种情况下 , 不管距离变大还是变小 , 只要下一跳路由器一样 , 就更新 , 这说明了网络拓扑发生了改变 ; 始终以新的数据为标准 ;
- 下一跳不是
$X$
相邻路由器 : 比较距离 , 如果本次的距离比原来的距离近 , 就更新路由表项 , 如果远 , 不做处理 ; ( 更新原则是 , 同一个目的地址 , 始终保持跳数较少的路由路径 )

③ 删除路由 : 如果

$180$

秒 , 还没有收到相邻路由器

$X$

的 RIP 报文数据 , 那么将路由器

$X$

记为不可达路由器 , 将距离设置为

$16$

;

④ 返回 ;

五、距离向量算法计算示例

距离向量算法计算示例 :

$R6$

本身路由表 :

表项

$1$

: 目的网络 Net

$2$

, 距离

$3$

, 下一跳路由

$R4$

;

表项

$2$

: 目的网络 Net

$3$

, 距离

$4$

, 下一跳路由

$R5$

;

收到

$R4$

发来的 RIP 报文 ( 路由更新信息 ) :

表项

$1$

: 目的网络 Net

$1$

, 距离

$3$

, 下一跳路由

$R1$

;

表项

$2$

: 目的网络 Net

$2$

, 距离

$4$

, 下一跳路由

$R2$

;

表项

$3$

: 目的网络 Net

$3$

, 距离

$1$

, 下一跳路由直接交付 ;

计算更新后的

$R6$

路由器路由表 ?

计算过程 :

① 修改 RIP 报文 :

① 将下一跳地址改为

$X$

相邻路由器地址

② 将距离加一 ;

按照上述两个步骤修改收到

$R4$

发来的 RIP 报文 ( 路由更新信息 ) :

表项

$1$

: 目的网络 Net

$1$

, 距离

$4$

, 下一跳路由

$R4$

;

表项

$2$

: 目的网络 Net

$2$

, 距离

$5$

, 下一跳路由

$R4$

;

表项

$3$

: 目的网络 Net

$3$

, 距离

$2$

, 下一跳路由

$R4$

;

② 更新路由表 :

针对 "表项

$1$

: 目的网络 Net

$1$

, 距离

$4$

, 下一跳路由

$R4$

" , 原来

$R6$

路由表中没有目的网络 Net

$1$

, 直接将该路由表表项插入到

$R6$

路由表zh9ong ;

针对 "表项

$2$

: 目的网络 Net

$2$

, 距离

$5$

, 下一跳路由

$R4$

" , 原来

$R6$

路由表中有目的网络 Net

$2$

, 对比下一跳地址 , 原来的路由表项中下一跳地址是

$R4$

, 不管距离是否远近 , 这说明网络的拓扑结构发生变化 , 直接使用新的路由表项 , 替换原来的 ; ( 本步骤与距离远近无关 , 是网络拓扑发生的变化 )

针对 "表项

$3$

: 目的网络 Net

$3$

, 距离

$2$

, 下一跳路由

$R4$

" , 原来

$R6$

路由表中有目的网络 Net

$3$

, 对比下一跳地址 , 下一跳地址不同 , 那么开始对比距离远近 , 原来的距离是

$4$

, 新的距离是

$2$

, 这里选择距离较近的 , 即将 RIP 报文中的路由表表项更新到

$R6$

路由器中 ;

更新后的

$R6$

路由器表项 : ( 全都更改了一遍 )

表项

$1$

: 目的网络 Net

$1$

, 距离

$4$

, 下一跳路由

$R4$

;

表项

$2$

: 目的网络 Net

$2$

, 距离

$5$

, 下一跳路由

$R4$

;

表项

$3$

: 目的网络 Net

$3$

, 距离

$2$

, 下一跳路由

$R4$

;

六、距离向量算法计算示例 2

某子网有

$A, B, C,D,E,F$

六个路由器 , 使用距离-向量算法 , 下面的向量 , 达到路由器

$C$

来自

$B$

的向量为

$( 5, 0, 8 , 12 , 6, 2 )$

来自

$D$

的向量为

$( 16, 12, 6 , 0 , 9, 10 )$

来自

$E$

的向量为

$( 7, 6, 3 , 9 , 0 , 4 )$

$C$

到

$B, D, E$

的延迟分别是

$6,3,5$

, 求

$C$

到达所有节点的最短路径 ;

计算过程 :

$B$

的向量为

$( 5, 0, 8 , 12 , 6, 2 )$

, 即

$B$

到

$A, B, C,D,E,F$

六个路由器的跳数 ;

$D$

的向量为

$( 16, 12, 6 , 0 , 9, 10 )$

, 即

$D$

到

$A, B, C,D,E,F$

六个路由器的跳数 ;

$E$

的向量为

$( 7, 6, 3 , 9 , 0 , 4 )$

, 即

$E$

到

$A, B, C,D,E,F$

六个路由器的跳数 ;

$C$

到

$B$

再到其它路由器跳数为

$( 11, 6, 14 , 18 , 12, 8 )$

$C$

到

$D$

再到其它路由器跳数为

$( 19, 15, 9 , 3 , 12, 13 )$

$C$

到

$E$

再到其它路由器跳数为

$( 12, 11, 8 , 14 , 5, 9 )$

$C$

到

$A$

最短跳数是

$11 , 19, 12$

中最小值

$11$

;

$C$

到

$B$

最短跳数是

$6 , 15, 11$

中最小值

$6$

;

$C$

到

$C$

最短跳数是

$0$

;

$C$

到

$D$

最短跳数是

$8 , 3, 14$

中最小值

$3$

;

$C$

到

$E$

最短跳数是

$12 , 12, 5$

中最小值

$5$

;

$C$

到

$F$

最短跳数是

$8 , 13, 9$

中最小值

$8$

;

$C$

达到所有节点的路径是

$( 11, 6, 0 , 3, 5, 8 )$

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