路由協議(英語:Routing protocol)是一種指定數據包轉送方式的網上協議。Internet網絡的主要節點設備是路由器,路由器通過路由表來轉發接收到的數據。轉發策略可以是人工指定的(通過靜態路由、策略路由等方法)。
概念
什么叫路由,顧名思義就是去往一個地址路徑(最優路徑)的選擇,涉及OSI模型中的第三層——網絡層,涉及設備為路由器,負責在網絡中進行數據包的選路。
我們都知道,在同一個廣播域中(同一子網內),僅通過交換機便可實現同域內終端的數據通訊,因為在同一子網內依靠主機的MAC地址識別身份。要實現不同廣播域的通訊,就要依靠IP地址。
路由器轉發數據包依據自身存儲的路由表,路由表一般包含協議類型、目的網段、常用路由協議管理距離等。
路由器工作原理
如圖為接入互聯網的兩個局域網,分別屬於Router1和Router2。此時ip為1.1的終端需要發送一個數據包到ip地址為4.2的主機,主機1.1會先將數據打包,並在包頭報文中寫明源地址1.1和目的地址4.2,當這個數據包發送到網關(此處為Router1)中時,網關查看到此數據包目的地址4.2屬於4.0網段的地址,故在自身存儲的路由表中查找到4.0網段應從S0接口轉發,此時數據包從Router1的S0接口發出。
當數據包到達Router2處,Router2查看到此數據包目的地址為自己子網地址,在自身存儲的路由表查找4.0網段應從E0口轉發,此時數據包從Router2的E0口發出,ip為4.2的主機檢測到有發向自己的數據包后對其進行接收,至此一個數據包的傳輸結束。
路由協議
路由協議主要運行於路由器上,路由協議是用來確定到達路徑的,它包括RIP,IGRP(Cisco私有協議),EIGRP(Cisco私有協議),OSPF,IS-IS,BGP。起到一個地圖導航,負責找路的作用。它工作在網絡層。
路由協議作為TCP/IP協議族中重要成員之一,其選路過程實現的好壞會影響整個Internet網絡的效率。按應用范圍的不同,路由協議可分為兩類:在一個AS(Autonomous System,自治系統,指一個互連網絡,就是把整個Internet划分為許多較小的網絡單位,這些小的網絡有權自主地決定在本系統中應采用何種路由協議)內的路由協議稱為內部網關協議(interior gateway protocol),AS之間的路由協議稱為外部網關協議(exterior gateway protocol)。
常見路由協議
常見的路由協議有RIP、IGRP(Cisco私有協議)、EIGRP(Cisco私有協議)、OSPF、IS-IS、BGP等。
RIP
主條目:路由信息協議
RIP很早就被用在Internet上,是最簡單的路由協議。它是“路由信息協議(Route Information Protocol)”的簡寫,主要傳遞路由信息,通過每隔30秒廣播一次路由表,維護相鄰路由器的位置關系,同時根據收到的路由表信息計算自己的路由表信息。RIP是一個距離矢量路由協議,最大跳數為15跳,超過15跳的網絡則認為目標網絡不可達。此協議通常用在網絡架構較為簡單的小型網絡環境。分為RIPv1和RIPv2兩個版本,后者支持VLSM技術以及一系列技術上的改進。RIP的收斂速度較慢。
OSPF
主條目:開放式最短路徑優先
OSPF協議是“開放式最短路徑優先(Open Shortest Path First)”的縮寫,屬於鏈路狀態路由協議。OSPF提出了“區域(area)”的概念,每個區域中所有路由器維護着一個相同的鏈路狀態數據庫(LSDB)。區域又分為骨干區域(骨干區域的編號必須為0)和非骨干區域(非0編號區域),如果一個運行OSPF的網絡只存在單一區域,則該區域可以是骨干區域或者非骨干區域。如果該網絡存在多個區域,那么必須存在骨干區域,並且所有非骨干區域必須和骨干區域直接相連。OSPF利用所維護的鏈路狀態數據庫,通過最短路徑優先算法(SPF算法)計算得到路由表。OSPF的收斂速度較快。由於其特有的開放性以及良好的擴展性,OSPF協議在各種網絡中廣泛部署。
IGRP
主條目:內部網關路由協議
IGRP協議是“內部網關路由協議(Interior Gateway Routing Protocol)”的縮寫,由Cisco於二十世紀八十年代獨立開發,屬於Cisco私有協議。IGRP和RIP一樣,同屬距離矢量路由協議,因此在諸多方面有着相似點,如IGRP也是周期性的廣播路由表,也存在最大跳數(默認為100跳,達到或超過100跳則認為目標網絡不可達)。IGRP最大的特點是使用了混合度量值,同時考慮了鏈路的帶寬、延遲、負載、MTU、可靠性5個方面來計算路由的度量值,而不像其他IGP協議單純的考慮某一個方面來計算度量值。IGRP已經被Cisco獨立開發的EIGRP協議所取代,版本號為12.3及其以上的Cisco IOS(Internetwork Operating System)已經不支持該協議,已經罕有運行IGRP協議的網絡。
EIGRP
主條目:增強型內部網關路由協議
由於IGRP協議的種種缺陷以及不足,Cisco開發了EIGRP協議(增強型內部網關路由協議)來取代IGRP協議。EIGRP屬於高級距離矢量路由協議(又稱混合型路由協議),繼承了IGRP的混合度量值,最大特點在於引入了非等價負載均衡技術,並擁有極快的收斂速度。EIGRP協議在Cisco設備網絡環境中廣泛部署。