毕业论文《常用路由协议的分析与实际应用》

摘要

摘 要

随着计算机网络规模的不断发展与扩大，大型互联网络的迅猛的发展，路由技术在网络技术中已经逐渐成为关键的部分，路由器也随之成为最重要的网络设备。用户的要求推动着路由技术的发展和路由器的普及，人们已经不满足于仅在本地网络上共享信息，而希望最大限度的利用全球各地地区、各个类型的网络资源。

计算机与计算机之间的通信离不开通信协议，通信协议实际上是一组规定和约定的集合。两台计算机在通信时必须约定好本次通信做什么，是进行文件传输，还是发送电子邮件；怎样通信，什么时间通信等。

本文首先在开头对计算机网基本的理论知识做了基本的介绍，以及所涉及的有关协议的介绍，然后对常见的路由协议进行了介绍和分析，尤其对动态路由协议的分析，再次，对路由器有关的概念及工作原理和过程做了简单的分析与介绍，最后，路由协议在实际中的应用，尤其是对OSPF协议的实际应用和分析。路由协议创建了路由表，描述了网络拓扑结构：路由协议与路由器协同工作，执行路由选择和数据转发功能，因此学习和研究路由协议，有利于对计算机网络的更深刻的认识和了解，对以后的学习和工作有很大的帮助。

关键字：计算机 通信协议 动态路由协议 路由器 OSPf

摘要

ABSTRACT Nowadays ，along with the computer network scale continuous development and expansion, large Internet network of rapid development, routing technology in network technology has become a key part of, the router also will become the most important network equipment. The requirements of the customers push routing technology development and popularization of the router, people have not content to just in local networks to share information on and to maximize the use of in the world, all types of network resources.

The communication between the computer and the computer without communication protocol, communication protocol is actually a set of rules and agreed the set. Two computers in communication must agree on the communication and do what is on file transfer, or send E-mail; How communication, what time communication, etc.

This paper firstly in the beginning of computer network basic theory of knowledge to do the basic introduction, and involves the relevant agreement introduced, and then to the common routing protocol is introduced and analyzed, especially for the analysis of the dynamic routing protocol, again, to the concept of the router and working principle and process of simple analysis and introduce, finally, routing protocols in real application, especially for the practical application of OSPF agreement and analysis. Routing protocol to create the routing table, describe the network topology structure: routing protocol and router collaborative work, the execution routing and data forwarding function, so study and research of routing protocols, is advantageous to the computer network more in-depth knowledge and understanding, and for the future study and work has a lot of help.

Keywords: computer Communication protocol Dynamic routing protocol router ospf protocol

目录 i

目 录

第一章 绪论 ........................................................ 1

1.1课题背景 ...................................................... 1

1.2研究的意义 .................................................... 1

1.3计算机网络理论概论 ............................................ 2

1.3.1 计算机网络在中国的发展 .................................. 2

1.3.2 计算机网络中的基本概念 .................................. 2

1.3.3 OSI参考模型及协议集的概念 .............................. 3

1.3.4 TCP/IP协议简述 ......................................... 4

1.4各层间协议的工作原理 .......................................... 5

1.4.1协议层基本概念 .......................................... 5

1.4.2数据在层间传输过程 ...................................... 5

1.5本章小结 ...................................................... 6

第二章 路由协议介绍及分析 .......................................... 7

2.1 路由选择协议的基本概念 ...................................... 7

2.2 路由算法 .................................................... 8

2.3路由选择协议分类 .............................................. 9

2.4 路由选择协议分析 ............................................. 9

2.4.1 内部网关协议（IGP） ..................................... 9

2.4.2 路由选择信息协议（RIP） ................................ 10

2.4.3内部网关路由协议（IGRP） ............................... 11

2.4.4增强内部网关路由协议（EIGRP） .......................... 12

2.4.5 开放式最短路优先路由信息协议（OSPF） ................... 13

2.5外部网关协议（EGP） .......................................... 15

2.5.1边界网关协议（BGP） .................................... 15

2.6本章小结 ..................................................... 16

第三章 路由器 ..................................................... 17

3.1路由器基础 ................................................... 17

ii 目录

3.1.1路由器的概念及功能 ...................................... 17

3.2路由器的工作原理 ............................................. 18

3.2.1路由表的概念 ............................................ 18

3.2.2路由表的形成及分类 ...................................... 18

3.2.3路由器的工作过程 ........................................ 18

3.3本章小结 .............................................................................................................................. 19

第四章 路由协议的实际应用与案例分析 ................................ 21

4.1 RIP与OSPF实例 .............................................. 21

4.2广东省水文局广域网现状 ....................................... 24

4.3现有这种广域网接入模式的缺陷 ................................. 25

4.4 OSPF路由协议和传统路由协议RIP协议的比较 ................... 26

4.5水文广域网选用OSPF路由协议的必要性 .......................... 27

4.6 OSPF协议在广东省水文局广域网的实际应用 ...................... 27

4.6.1广东省水文局中心融合后的网络结构 ........................ 27

4.6.2 OSPF配置内容 ........................................... 29

4.6.3 网络融合后的路由和冗余测试 ............................ 31

4.6.4 OSPF协议相关的漏洞和防范措施 .......................... 32

4.7本章小结 ..................................................... 33

第五章 总结 ....................................................... 35

5.1 展望 ......................................................... 35

5.2本文总结 ..................................................... 35

致谢 .............................................................. 37

参考文献 .......................................................... 39

第一章 绪论 1

第一章 绪论

1.1课题背景

计算机为核心的信息技术已成为很多专业课教学内容的有机组成部分，计算机应用能力成为衡量大学生业务素质与能力随着时代的发展，在二十一世纪信息以经成为了重要的开发性资源。与材料、能源共同构成了社会物质生活的“三大资源”。信息产业的发展水平已成为衡量一个国家现代化水平与综合国力的重要标志。

随着计算机网络的迅速发展，计算机网络对人类生活、工作、学习和科学研究产生着越来越重要的影响。计算机网络技术作为计算机学科最重要的研究领域和最重要的社会信息基础设施重要技术之一，在飞速发展的同时也存在大量急需解决的挑战性问题。一方面高等教育，以的标识之一；另一方面初等教育中信息技术课程的普及，使高校新生的计算机基本知识起点有所提高。

因此，研究网络的基础理论、解决网络发展的关键技术、培养适应网络时代需要的高质量人才，是计算机科学与技术科学在新形式下的首要任务。建设先进的网络实验体系和实验教材，对于培养网络时代高质量人才具有着极其重要的意义。

本论文的实验设计是适合于初级接触网络的人，它能够以直观，简洁，方便的形式展现在人们面前，让人们以最快的速度去接触网络，了解网络，最终实现网络的所有功能。

1.2研究的意义

网络时代的即将到来，给人类教育带来的冲击是前所未有的，同时它也为教育提供了一个实现飞跃的机遇。教育要面向现代化、面向世界、面向未来，首先应该面向网络。教育只有和网络有机结合，才能跟上时代的发展。实现网络教育的前提是网络的建设，通过对实验方案的设计，掌握网络理论原理，进一步提高网络实践水平。

2 常用路由协议的分析与实际应用

2010年上海世界博览会的成功举办，也证实了我国综合国力的不断提高，科技在不断的飞速发展，但是这些都离不开计算机网络的支持。现在市场急需实践能力强，具有丰富专业知识与理论基础的人才。我们只有通过不断的去动手实验，不断的去亲身操作与领悟，才能熟练的运用，只有这样才符合社会需要在的标准。

实验设计是学习网络的途径，它也是掌握理论的途径。我认为技术就是要靠实践与理论结合，才能对网络知识更加进一步的掌握，才能够更好的与理论知识结合，能够更加深入的去理解理论知识，在做实验的同时我们必须学会创新，这对以后的学习与和工作产生巨大的影响 。

1.3计算机网络理论概论

1.3.1 计算机网络在中国的发展

最早着手建设专用计算机广域网的是铁道部。1989年十一月我国第一个公用分组交换网CNPAC建设成立，在20 世纪80年代后期,公安、民警等部门也相继建立了自己的专用计算机广域网。这对迅速传播重要的数据信息起着重要的作用。另一方面，从20世纪80年代起国内的许多单位相继安装了局域网。局域网的价格便宜，起所有权和使用权都属于本单位，以此便于开发、管理和维护。局域网的发展很快，对各行各业的管理现代化和办公自动化起着积极的作用。

1994年4月20日我国用64kb/s专线正式连入因特网。以此，我国被国际上正式承认接入因特网的国家，同年5月中国科学院高能物理研究所设立了我国第一个万维网服务器。同年9月中国公用计算机互联网CHINANET正式启动。到目前为止，我国陆续建造了基于因特网技术的并可以和因特网互联的9个全国范围的公共计算机网络。

2004年2月，我国的第一个下一代互联网CNGI的主干网CERNET2实验网正式开通，并提供服务。这标志着中国在互联网的发展过程中，已逐渐达到与国际先进水平同步。

1.3.2 计算机网络中的基本概念

所谓计算机网络,就是利用通信设备和线路将地理位置不同的、功能独立的多

第一章 绪论 3

个计算机系统互连起来,以功能完善的网络软件(即网络通信协议、信息交换方式和网络操作系统等)实现网络中资源共享和信息传递的系统。

在计算机网络中，还有很多重要的名词，如下做一些解释很有必要：

（1）协议栈：指计算机网络体系结构采用分层模型后，每层的主要功能由对等层协议的运行来实现，因而每层可用一些主要协议来表征，几个层次画在一起 很像一个栈的结构。

（2）实体：表示任何可发送或接收信息的硬件或软件进程。在许多情况下，实体是一个特定的软件模块。

（3）对等层：在网络体系结构中，通信双方实现同样功能的层。

（4）协议数据单元：对等层实体进行信息交换的数据单位。

（5）服务访问点：在同一系统中相邻两层的实体进行交互（即交换信息）的地方。

服务访问点SAP是一个抽象的概念，它实体上就是一个逻辑接口。

（6）客户、服务器：客户和服务器都是指通信中所涉及的两个应用进程。客户-服务器方式所描述的是进程之间服务和被服务的关系。客户是服务请求方，服务器是服务提供方。

（7）客户-服务器方式：客户-服务器方式所描述的是进程之间服务和被服务的关系，当客户进程需要服务器进程提供服务时就主动呼叫服务进程，服务器进程被动地等待来自客户进程的请求。

1.3.3 OSI参考模型及协议集的概念

OSI(Open System Interconnect )开放式系统互连参考模型是ISO(国际标准化组织)和CCITT(国际电报电话咨询委员会)联合制定的开放系统互连参考模型，为开放式互连信息系统提供了一种功能结构的框架，它从低到高分别是：物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。各对应的层均有不同的协议内容，这些协议的集合，就是OSI协议集。

ISO将整个通信功能划分为七个层次，每层都其相应的协议支持，完成固定的功能。划分层次的原则是:

（1）网中各节点都有相同的层次。

4 常用路由协议的分析与实际应用

（2）不同节点的同等层次具有相同的功能。

（3）同一节点相邻层之间通过接口通信。

（4）每一层使用下层提供的服务，并向其上层提供服务。

（5）不同节点的同等层按照协议实现对等层之间的通信（如图1.1）。

图1.1 OSI参考模型

1.3.4 TCP/IP协议简述

Transmission Control Protocol/Internet Protocol的简写，中译名为传输控制协议/互联网互联协议，又名网络通讯协议，是Internet最基本的协议、Internet国际互联网络的基础，由网络层的IP协议和传输层的TCP协议组成。TCP/IP 定义了电子设备如何连入因特网，以及数据如何在它们之间传输的标准。协议采用了4层的层级结构，分别是：网络接口层、网际层、运输层、应用层，每一层都呼叫它的下一层所提供的网络来完成自己的需求。通俗而言：TCP负责发现传输的问题，一有问题就发出信号，要求重新传输，直到所有数据安全正确地传输到目的地，因此，TCP协议提供可靠的，面向连接的服务。IP是网络层的核心，通过路由选择将下一跳IP封装后交给接口层。IP数据报是无连接服务。

第一章 绪论 5

1.4各层间协议的工作原理

1.4.1协议层基本概念

OSI体系结构中，一次通信将被划分为7个模块完成，即7个层次。各层之间是相互独立的并且完成各自的功能，完成一次通讯。但，每个层上的功能又有其协议完成，并且下层向上层提供服务，然而，协议是“水平的”即协议是控制对等实体之间的通讯规则（对等层就是水平虚线所指的两通讯实体相同的两层）。

在协议的控制下，两个对等实体间的通讯使得本层能够向上一次提供服务，要实现本层协议，还需要使用下面一层提供的服务。层与层之间靠调用端口号和套接字来实现通讯。

1.4.2数据在层间传输过程

发送进程向接受进程传输数据。发送进程先将数据交给本主机的应用层，应用层加上必要的控制信息就变成了下一层的数据单元，依此类推。不过到数据链路层后，控制信息就分成两部分，分别加到本层数据单元的首部和尾部，而在物理层由于是比特流的传送，所以不加任何信息；到了接收方，每一层根据控制信息进行必要的操作，然后剥去控制信息，将该层剩下的数据单元交给更高层，最后发送进程发送的数据交给目的站进程（如图1.2）。

图1.2数据在层间传输

6 常用路由协议的分析与实际应用

1.5本章小结

本章主要介绍了计算机网理论的基本知识，特别的介绍了OSI参考模型中的基本概念以及TCP/IP协议，最后介绍了各协议层之间数据的传输过程。

计算机网络是现代计算机技术和通信密切结合的产物，以此，我们在学习计算机网络时，必须了解数据通信的基本原理：数据通讯的目的是传输信息，信息的表现形式是数据。数据在网络中的传输时非常复杂的过程，为了便于研究和学习，减少协议的复杂性，大多数网络都采用了分层次的结构，以此协议也是分层次的。

第二章 路由协议介绍及分析 7

第二章 路由协议介绍及分析

2.1 路由选择协议的基本概念

路由器必须与相邻路由器互通信息以交换路由信息，更新维护动态路由表使之正确反映网络的拓扑结构变化，并由路由器根据量度标准来决定最佳路径,路由协议是路由器之间进行通信而采用的协议。

路由协议涉及的三个概念：

（1）自治域(AS, Autonomous System)： 由单个实体管理，具有统一管理机构、统一路由策略的网络。在这里单个实体,通常指单独的因特网服务提供者（ISP，Internet Service Provider）。

（2）收敛（Convergence）：对于路由协议，网络上的路由器在一条路径不能使用时必须经历决定替代路径的过程，是在最佳路径的判断上所有路由器达到一致的过程。当某个网络事件引起路由可用或不可用时，路由器就发出更新信息。路由更新信息遍及整个网络，引发重新计算最佳路径，最终达到所有路由器一致公认的最佳路径。收敛慢的路由算法会造成路径循环或网络中断。

（3）路由算法：路由算法在路由协议中处于起着至关重要作用的核心地位，它将收集到的不同信息填入路由表中，并最终决定寻径的结果，将目的网络与下一站的关系告诉路由器。

具体在运行过程中，路由器按照某种路由通信协议，查找路由表，路由表中列出整个互联网络中包含的各个节点，以及节点间的路径情况和与它们相联系的传输费用。如果到特定的节点有一条以上路径，则基于预先确定的准则选择最优的路径。另外由于各种网络段和其相互连接的情况可能发生变化，因此路由情况的信息需要及时更新，这时由所使用的路由信息协议规定定时更新或者按变化情况更新来完成。网络中的每个路由器按照这一规则动态地更新它所保持的路由表，以便保持有效的路由信息。

8 常用路由协议的分析与实际应用

2.2 路由算法

所有路由选择协议都是围绕一种算法而构建的。通常，一种算法是一个逐步解决问题的过程。路由算法按照种类可分为以下几种：静态和动态、单路和多路、平等和分级、源路由和透明路由、域内和域间、链路状态和距离向量。大多数路由协议都属于链路状态和距离向量算法的其中之一。下面重点介绍链路状态和距离向量算法的概念。

（1）距离向量算法：距离向量算法也称为Bellman-Ford算法，以经过的路由数即跳数（hop）大小，确定最佳路径。要求每个路由器周期性发送其路由表全部或部分信息（仅发送到邻近结点上），来维护路由器路由表。

（2）链路状态算法：链路状态算法也称最短路径算法、接口状态算法，以创建该算法的人来命名，也称为Dijkstra算法，根据路由器接口状态，确定最佳路径。当路由器启动或网络结构发生变化时发送链路状态通告到互联网上所有的结点，一旦路由器收到所有的链路状态通告，每一个路由器将会对区域中的网络拓扑结构有一个完整的观察，以自己为根生成一个树，并且有着到达任一个目的网络或主机的完整道路，一个路由器对拓扑结构的观察将不同于其它的路由器，每个路由器把它自己作为树的根，形成自己的路由表。对于每个路由器，仅发送它的路由表中描述了其自身链路状态的那一部分。

从本质上来说，链路状态算法将少量更新信息发送至网络各处，而距离向量算法发送大量更新信息至邻接路由器。由于链路状态算法收敛更快，它在一定程度上比距离向量算法更不易产生路由循环。但另一方面，链路状态算法要求比距离向量算法有更强的CPU能力和更多的内存空间。但两种算法可以结合使用，互补不足。

路由算法使用了许多种不同的度量标准去决定最佳路径。复杂的路由算法往往采用多种度量来选择路由，通过的加权运算，合并为单个的复合度量、填入路由表，作为寻径的标准。通常所使用的度量有：路径长度、可靠性、时延、带宽、负载、最大传输单元和通信成本等。

第二章 路由协议介绍及分析 9

2.3路由选择协议分类

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，Internal Gateway Protocol）和外部网关协议（EGP，External Gateway Protocol）。自主系统是指在共同管理下的网络。在一个自主系统内运行的路由选择协议称为内部网关协议，在自主系统之间或路由选择域之间的路由选择协议称为外部网关协议。下面是常用路由协议（如表2.1）。

表2.1 常见路由协议

2.4 路由选择协议分析

2.4.1 内部网关协议（IGP）

通常只能在自治域内部采用的路由选择协议称为内部网关协议，常用的有路由选择信息协议（RIP，Routing Information Protocol）、开放最短路优先协议（OSPF，Open Shortest Path First）、内部网关路由协议（IGRP，Interior Gateway Routing Protocol）、增强型内部网关路由协议（EIGRP，Enhanced Interior Gateway Routing Protocol）以及中间系统到中间系统路由交换协议（IS-IS，Intermediate System to Intermediate System ）等等。

10 常用路由协议的分析与实际应用

2.4.2 路由选择信息协议（RIP）

1970年，美国Xerox（施乐）公司首先开发出RIP路由协议，它作为NXS（Xerox Networking Services）协议族的一部分，是一个用于网关（路由器）和主机间交换路由信息的距离向量协议。RIP基于Bellham-Ford（距离向量）算法，首先被UNIX 4.2BSD上的Berkeley分布路由软件广泛使用，应用TCP/IP协议给本地网络上的机器提供路径选择和传达信息，后来用RIP提供广域网的路由信息，一直是一种被广泛应用于同构网络的内部网关协议（IGP）。RIP支持的最大“跳”数为15。直到1988年被标准化为RFC 1058，是应用较早、使用较普遍、最简单的内部网关协议，适用于小型同构网络。

RIP用更新（UNPDATES）和请求（REOUESTS）两种分组传输路由信息。更新信息用于广播路由表，其中每一项由两部分组成：局域网上能达到的IP地址和与该网络的距离。请求信息用于寻找网络上能发出RIP报文的其他设备。

RIP 使用UDP作为它的传输协议，端口字段的值被设置为520。通过广播报文来交换路由信息，主要通过传递路由信息（路由表）来广播路由。每隔30秒，广播一次路由表，维护相邻路由器的关系，同时根据收到的路由表计算自己的路由表。在每30秒发送一次路由信息更新时，RIP提供跳跃计数(hop count)作为尺度来衡量路由距离，跳跃计数是一个包到达目标所必须经过的路由器的数目。通过使用距离来决定最佳路径。如通过路由跳数来衡量，到这个路由器具有最低跳数的路径为选中的路径。如果首选的路径不能正常工作，那么具有较高跳数路径被作为备份。除到达目的地的最佳路径外，其它信息均予以丢弃。同时路由器也把所收集的路由信息用RIP协议通知相邻的其它路由器。这样，正确的路由信息逐渐扩散到了全网。

其优点是：简单、可靠，便于配置，障碍修复非常容易。

其缺点是：

(1）没有子网地址的概念，无法区分子网号；RIP协议的原始版本不能应用可变长子网屏蔽，因此不能分割地址空间以最大效率地应用有限的IP地址。

(2)路由度量忽略了吞吐率、往返时间、可靠性、实际距离、通信延迟、网络速度及带宽等一些应该考虑的因素或性能。如果到相同目标有二个不等速或不同带宽的路由器，但跳跃计数相同，则RIP认为两个路由是等距离的。RIP协议的

第二章 路由协议介绍及分析 11

另一个基本问题是，当选择路径时它忽略了连接速度问题。例如，如果一条由所有快速以太网连接组成的路径比包含一个10Mbps以太网连接的路径远一个跳数，具有较慢10Mbps以太网连接的路径将被选定作为最佳路径。

(3)支持网络大小有限，只适用于小型网络。RIP最多支持的跳数为15，即在源和目的网间所要经过的最多路由器的数目为15，跳数16表示不可达。假定如果从网络的一个终端到另一个终端的路由跳超过15个，那么就认为一定牵涉到了循环。因此当一个路径达到16跳，将被认为是达不到的。对于规模较大的网络，或具有多余路径的网络，应该考虑使用其它路由协议。

(4)而且RIP每隔30秒一次的路由信息广播也是造成网络的广播风暴的重要原因之一。

于1993年，RIP2是在RFC 1388中对RIP定义进行完善扩充而产生的第二版本，它支持IPv6（Internet Protocol Version 6）规范的128位地址；通过引入子网屏蔽与每一路由广播信息一起使用实现了对可变长子网掩码（VLSM，Variable Length Subnet Masks）的支持；除广播外还增加了多播功能，可以减少不收听报文的主机负载；提供简单的鉴别机制以及路由汇总功能。

但是RIP2没有能弥补该协议的主要缺陷：收敛慢。即在有多重路径到相同目标的网络中，RIP确定使用一条可选择的路径将花费许多时间。在RIP协议认识到路径不能达到前，它被设为等待，直到它已错过6次更新，总共180秒时间。这意味着在备份路径被使用前至少经过了3分钟，这对于多数应用程序超时是相当长的时间。

由此可见，虽然RIP协议的简单、成熟和使用的广泛性确保了它还将使用许多年，但它受最大15跳的跳数的限制，因此只能适用于小型网络。

2.4.3内部网关路由协议（IGRP）

于1986年，美国著名路由器生产公司Cisco（思科）公司开发了内部网关路由选择协议（IGRP），它是Cisco专有的距离向量路由选择协议，严格地讲，它以距离向量路由传输机制为根本，并对此进行加强，是一种动态距离向量路由协议，致力于解决RIP协议的不足。

IGRP既不使用TCP，也不使用UDP作为它的传输协议，在IP首部的协议

12 常用路由协议的分析与实际应用

（Protocol）字段，有其单独的值9。采用周期性广播路由表的方式维护路由信息，它每90秒发送一次路由更新广播，在3个更新周期内(即270秒)，没有从路由中的第一个路由器接收到更新，则宣布路由不可访问。在7个更新周期即630秒后，Cisco IOS 软件从路由表中清除路由。

其优点是：

(1)扩大了网络应用的规模。虽然RIP在小型同构网络上工作得相当好，但它的跳数小（16）的特点严重限制了网络的大小，IGRP通过使网络跳数增加到255跳,能够满足较大网络规模的应用。

(2)提高了在复杂网络环境下路由选择的弹性。使用了组合用户配置尺度，包括网络延迟、带宽、链路可靠性和负载4种度量。避免了并且单一的度量（跳数）不能给复杂网络提供有弹性的路由选择。

(3)减少了因网络上的不一致带来的路由选择环路的可能性。RIP路由协议存在环路问题，路由器不知道网络的全局情况，必须依靠相邻路由器来获取网络的可达信息。由于路由选择更新信息在网络上传播慢，距离向量路由选择协议有一个收敛慢问题，这个问题有时将导致不一致性产生。IGRP使用水平分割、破坏逆转更新、保持计数器和触发更新机制有效控制了路由选择环路的产生。

其缺点是：不支持可变长子网掩码（VLSM），在网络拓扑结构发生变化时，需要大量的CPU、存储器和带宽资源。

2.4.4增强内部网关路由协议（EIGRP）

于1994年，Cisco（思科）公司随IOS 9.21发布了加强型内部网关路由协议（EIGRP），它是一个先进的距离向量路由协议，采用散播更新算法和链路状态路由协议相结合的方式，致力于解决传统的距离向量和链路状态协议的局限，虽属于距离向量协议的范围，同时也拥有链路状态协议的许多特征。支持最大跳数为224。

其优点是：

(1)迅速广播链路状态的变化。当本地路由器的链路状态发生变化，在新信息基础上它将重新计算拓扑结构表。OSPF协议此时将立即向网络中的每个路由器广播链路状态的变化，而EIGRP协议将仅仅涉及到被这些变化直接影响的路由

第二章 路由协议介绍及分析 13

器。这使带宽和CPU资源的利用效率更高。同时，由于EIGRP协议使用了不到50%的带宽，使得在低带宽WAN链路上具有很大优势。

(2)链路状态度量更完善。EIGRP度量值是一个32位数，使用链路的带宽、延迟、可靠性、存放、跳数和最大传输单元共6种不同特征以及可配置的K值来计算，提供有弹性较大的路由选择。

(3)支持多种网络协议，减少了因网络上的不一致带来的路由选择环路的可能性。EIGRP协议支持Novell/IPX、Apple Talk和IP环境。如果网络正在运行的是IGRP协议，那么转换到EIGRP协议比转换到OSPF协议要容易的多。

其缺点是：没有标准化。同样也存在收敛慢的问题。

2.4.5 开放式最短路优先路由信息协议（OSPF）

于1988年，网间工程任务组织（IETF，Internet Engineering Task Framework）成立了内部网关协议工作组，专门设计用于因特网的基于最短路径优先（SPF）算法的IGP。在此前多项研究结果的基础上开发出开放式最短路优先路由信息协议（OSPF），诸如1978年Bolt、Beranek、Newman(BBN)为ARPANET开发的SPF算法，1988年Dr.Radia Perlman对路由信息容错性广播的研究成果等等。

开放式最短路径优先协议（OSPF）是一种链路状态路由选择协议，链路是路由器接口的另一称法，因此也称为接口状态路由协议。采用Dijkstra算法，路由选择的变化基于网络中路由器物理连接的状态与速度，并且变化被立即广播到网络中的每一个路由器。它被用于单个自治系统来分发路由选择信息。

作为链接状态路由协议，OSPF与RIP和IGRP这些距离向量路由协议是不同的。使用距离向量算法的路由器的工作模式是在路由更新信息中把路由表全部或部分发送给其相邻的路由器。

而OSPF用链路状态算法来计算在每个区域中到所有目的的最短路径时，只有当一个路由器第一次被激活或者任一个路由变化发生，这个配备给OSPF的路由器使用OSPF的“hello协议”来发现与它连接的邻节点，将链路状态通告（LSA，Link State Advertisement）扩散到同一级区域内所有路由器，这些LSA包含这个路由器的接口的状态（包括与上、下、IP地址、网络类型筹）和路由器和它邻居间的联系，从这些LSA的收集中形成了链路状态数据库，在这个区域中的所有路

14 常用路由协议的分析与实际应用

由器都有一个特定的数据库,它由每个接口、对应邻节点和接口速度组成，被用来描述这个区域的拓扑结构。这个路由器于是就运行Diskjtra算法，这个算法根据到达这个网络的费用计算规则,利用链路状态数据库在该区域中形成以自己为根到所有目的的最短路径优先树（SPF树），从这个最短路径优先树（SPF树）中形成了IP路由表。如果网络中发生的任何改变都将会被链路状态包扩散出去，直到网络中的每个路由器收到了所有其它路由器的LSA，同时使路由器利用这些新信息，重新计算最短路径优先树（SPF树），形成新路由表。

OSPF是一种相对复杂的路由协议。

OSPF既不使用TCP，也不使用UDP作为它的传输协议，直接使用IP，在IP首部的协议（Protocol）字段，有其单独的值89。它通过传递链路状态来得到网络信息，LSA每30分钟被交换一次，除非网络拓扑结构有变化。例如，如果接口变化，信息立刻通过网络广播；如果有多余路径，收敛将重新计算SPF树。计算SPF树所需的时间取决于网络规模的大小。因为这些计算，路由器运行OSPF需要占用更多CPU资源。

于1991年，在RFC1247中对第2版OSPF进行了描述，即OSPF2，也是第一次被标准化。

其优点是：

（1）首先该协议是开放的，即其规范是公开的。OSPF协议是"开放式最短路优先"的缩写。"开放"是针对当时某些厂家的"私有"路由协议而言，而正是因为协议开放性，才使得OSPF具有强大的生命力和广泛的用途。

（2）OSPF能服务于大型、异构网络。为了较大型网络，并弥补OSPF协议大量占用CPU和内存资源的缺陷，将网络分成独立的层次域，称为区域（Area），每个路由器仅与它们自己区域内的其它路由器交换LSA，降低网络中的交通数量。在一个区域中的路由器都有一个特定的拓扑数据库，就像同区域中的其它路由器一样。一个多区域中的路由器有着不同的拓扑数据库，用于不同的区域，它们都与路由器相连。那些所有的接口都在同一个区域中的路由器称为内部路由器（IR，Interior Router），连接于同一自治系统中的路由器称为区域边界路由器（ABR，Area Border Router），另一种路由器充当网关的作用，从一个AS到另一个AS重分配路由信息，称为自治系统边界路由器（ASBR，Autonomous System Border Router）。相应地即有两种类型的路由选择方式：当源和目的地在同一区时，

第二章 路由协议介绍及分析 15

采用区内路由选择；当源和目的地在不同区时，则采用区间路由选择。这就大大减少了网络开销，并增加了网络的稳定性。当一个区内的路由器出了故障时并不影响自治域内其它区路由器的正常工作，这也给网络的管理、维护带来方便。

（3）OSPF可以对每个IP服务类型计算各自的路由集。实现对于任何目的，可以有多个路由表表项，每个表项对应着一个IP服务类型。

（4）给每个接口指派一个无维数的费用，可以通过吞吐率、往返时间、可靠性或其他性能来进行指派。可以给每个IP服务类型指派一个单独的费用。

（5）当对同一个目的地址存在着多个相同费用的路由时， 可以平均分配流量。实现流量平衡。

（6）OSPF支持子网，子网掩码与每个通告路由相连。允许将一个任何类型的IP地址分割成多个不同大小的子网（称之为变长度子网）。到一个主机的路由是通过全1子网掩码进行通告，默认路由是以IP地址为0.0.0.0网络掩码为全0进行通告的。

（7）路由器之间的点对点链路不需要每端都有一个IP地址，实现无编号网络。节省IP地址资源。

（8）采用一种简单鉴别机制。可以采用类似于RIP2机制的方法指定一个明文口令。

（9）OSPF采用多播，而不是广播形式，以减少不参与OSPF的系统负载。

2.5外部网关协议（EGP）

2.5.1边界网关协议（BGP）

BGP是一种不同自治系统的路由器之间进行通信的外部网关协议。BGP是ARPANET所使用的老EGP的取代品。

BGP与RIP和OSPF的不同之处在于BGP使用TCP作为其传输层协议。两个运行BGP的系统之间建立一条TCP连接，然后交换整个BGP路由表。从这个时候开始，在路由表发生变化时，再发送更新信号。

BGP是一个距离向量协议，但是与（通告到目的地址跳数的）RIP不同的是，BGP列举了到每个目的地址的路由（自治系统到达目的地址的序列号）。这样就

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