3.3 路由技术的研究与发展（下）在线视频

下面看自治系统

互联网的规模非常大

如果让所有的路由器知道所有的网络应怎样到达

则这种路由表将非常大 处理起来也太花时间

于是人们提出了分层路由的概念

并将整个互联网划分为很多较小的自治系统(AS)

可以使得大型互联网的运行变得更有序

自治系统 AS 的定义

在单一的技术管理下的一组路由器

而这些路由器使用一种 AS 内部的路由选择协议和

共同的度量以确定分组在该 AS 内的路由

同时还使用一种 AS 之间的路由选择协议用以确定分组在 AS之间的路由

现在对自治系统 AS 的定义是强调下面的事实

尽管一个 AS 使用了多种内部路由选择协议和度量

但重要的是一个 AS 对其他 AS 表现出的是一个单一的和一致的路由选择策略

相对于AS

网关协议也分为内部网关协议 IGP

如RIP、OSPF协议

和外部网关协议

EGP

如BGP协议

对于RIP协议

路由信息协议

它是内部网关协议 IGP 中最先得到广泛使用的协议

RIP 是一种分布式的、基于距离-向量的路由选择协议

从一个路由器到直接连接的网络的距离

定义为 1

从一个路由器到非直接连接的网络的距离定义为所经过的路由器数加 1

RIP 协议中的“距离”也称为“跳数”

因为每经过一个路由器

跳数就加 1

这里的“距离”实际上指的是“最短距离”

RIP 认为一个好的路由就是它通过的路由器的数目少

也就是“距离短”

RIP 允许一条路径最多只能包含 15 个路由器

所以它的“距离”的最大值为 16 时

即相当于不可达

可见 RIP 只适用于小型互联网

另外RIP 不能在两个网络之间同时使用多条路由

至于RIPv1、RIPv2是基于IPv4

而RIPng是基于IPv6

RIPv1是在IPv4地址掩码概念提出之前制定的

不支持掩码、可变长度子网地址以及CIDR

而RIPv2支持是支持这些的

另外RIPng协议设置了更新、延迟、超时、清除等4个定时器

RIP的优点是配置和部署简单

缺点是不适用于大型或路由变化剧烈的网络环境

第二个是OSPF协议

也叫开放最短路径优先协议

它是为克服 RIP 的缺点在 1989 年开发出来的

但实现起来却较复杂

这里的“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

“链路状态”就是说明本路由器都和哪些路由器相邻

以及该链路的“度量”

向本自治系统中所有路由器发送信息即链路状态

叫做洪泛法

由于各路由器之间频繁地交换链路状态信息

因此所有的路由器最终都能建立一个链路状态数据库

这个数据库实际上就是全网的拓扑结构图

它在全网范围内是一致的

为了使 OSPF 能够用于规模很大的网络

OSPF 将一个自治系统再划分为若干个更小的范围叫做区域

每一个区域都有一个 32 位的区域标识符

用点分十进制表示

划分区域的好处就是将利用洪泛法

交换链路状态信息的范围局限于

每一个区域而不是整个的自治系统

这就减少了整个网络上的通信量

OSPF 使用层次结构的区域划分

在上层的区域叫做主干区域

主干区域的标识符规定为0.0.0.0

主干区域的作用是用来连通其他在下层的区域

OSPF最短路径树

图中是自治系统网络拓扑与路由参数

旁边的数字表示分组传输的开销

按照OSPF算法推导出的以路由器8为根

到其它各5个网络

N1,N2,N3,N4,N5,N6的最短路径树如图所示

BGP协议

外部网关协议

也叫边界网关协议

BGP是不同AS边界路由器之间交换路由信息的协议

从BGP-1到BGP4+共有5个版本

理解BGP协议的特点需要把握以下几个问题

一个是在配置BGP协议时每个AS的管理员要选择至少一个路由器

通常是边界路由器作为该AS的BGP发言人

与其他AS系统中的发言人交换路由信息

如增加的路由、撤销过时的路由、差错信息等

第二个就是BGP协议的三个主要功能

支持邻居路由器节点发现机制

持续测试BGP邻居路由器节点的可达性

BGP邻居路由器节点周期性地交换目的网络可达性的

路由器更新报文

这三个

前面的内部网关协议RIP、OSPF协议报文是封装在IP分组中

而BGP4+协议是使用TCP协议来传输BGP报文的

它能在IPv4和IPv6上运行 与底层的IP协议无关

使用 TCP 连接交换路由信息的两个BGP 发言人

彼此成为对方的邻站 也叫对等站

这个图中给出了3个AS系统中5个发言人

每个BGP发言人除了必须运行BGP协议外

还必须运行该AS所使用的内部网协议

如OSPF或RIP

BGP所交换的网络可达信息就是要

到达某个网络所要经过的一系列的自治系统

并根据所采用的策略

从接收到的路由信息中找出

到达各自治系统的最佳路由

BGP路由信息用来建立一个表示多个自治系统之间所有连接的逻辑路径树

如第2个图中给出的是以自治系统2为根的逻辑树结构

互联网路由与寻址体系面临的最严重的问题是可扩展性

具体表现为核心路由器的路由表膨胀过快

其原因主要是

一是指多宿主计数 指末端的AS

为了提高自身的鲁棒性通常会连接多个ISP

从而引入大量的不可聚合的路由和路由更新

必然会增大核心路由器的路由表和转发表

第二个原因是流量工程

流量工程研究的是

如何通过平衡负荷来降低分组通过传输网络时

出现拥塞的概率

AS为了实现流量工程会将自己拥有的

多个前缀分别公告到不同的ISP

使得原本可能被聚合的前缀由于使用了不同的路径变得无法聚合了

第三个是地址碎片

指路由表中存在的很多不可聚合但却使用相同AS路径的前缀

这种情况的出现主要是IP地址分配不合理造成的

对于路由算法及协议

目前的研究工作主要集中在

协议算法本身的收敛性、稳定性以及灵活性上

随着互联网应用的扩展 针对服务质量路由

QoSR逐渐成为新的研究热点