IP选路与动态选路协议（二）

   前面一部分主要探讨的是静态选路，介绍了单个IP层如何作了路由决策；而这一部分则要探讨动态选路协议，即路由器之间如何通过相互通信来维护和更新路由表，但正如Stevens所说，这部分内容非常复杂，本身就可以用整本书来讨论，所以这里只能是作一个简介。
六、一些基本名词
  选路机制（routing mechanism）：内核在IP层的选路方式，即内核搜索路由表，查找主机路由，网络路由及默认路由的方式。
  选路策略（routing policy）：确定哪些路由可以加入到路由表，删除或修改问题路由，这个工作一般由路由守护程序来完成。
   自治系统AS（Autonommous System）：一个公司或大学校园可以定义为一个自治系统
  内部网关协议IGP（Interior Gateway Protocol）：它决定了一个自治系统内部各个路由器之间的选路协议，它主要包含：
     选路信息协议RIP
     开放最短路径优先OSPF（Open Shortest Path First）
   外部网关协议EGP（Exterier Gateway Protocol）：用于决定不同自治系统之间路由器的选路协议
  边界网关协议BGP（Border Gateway Protocol）：正在逐步取代EGP
  另外还有两个路由守护协议routed和gated，routed只能使用RIP进行通信，而gated可以支持RIP，OSPF和BGP
  下面会重点介绍RIP，OSPF和BGP，对于RIP会更详细地介绍其报文交换过程。
七、RIP协议
  RIP协议使用UDP数据报的方式进行通信，常用的UDP端口号是520，具体报文格式如下（图3－8）：
          
                     图3－8
  命令字段1－请求，2－应答，3，4不用，5－轮询，6－轮询表项，下面看一个真实的报文格式，sun主机通过ripquery程序，向路由器netb请求其路由表，网络架构见图3－3：
         
  为了看懂输出结果，看一下tcpdump的抓包输出：
         
  介绍一下tcpdump的参数值，-i表示指定接口为s10，也就是SLIP接口，-s600表示从网络中读取600个字节的数据包，分析一下tcpdump输出的报文，第一个请求发出一个RIP轮询命令（第1行），这个请求在5秒后超时，发出一个常规的RIP请求（第2行），第1行和第2行最后的24表示请求报文的长度：4个字节的RIP首部，然后是单个20字节的地址和度量。第3行是第一个应答报文，该行最后的25表示包含了25个地址与度量对，20*25+4 ＝ 504，这是报文总长度，tcpdump设为读取600个字节，因此该报文可以全部读出，这一行对应ripquery输出的第一段内容（“504 bytes from netb”）；第4行是来自路由器netb的第二个响应报文，最后的12同样表示包含了12个地址与度量对，12*20+4 = 244，共244个字节，ripquery程序要将这些内容解析并输出，对应于riqquery程序输出的第二段内容(“244 bytes from netb”)
  为了更好的理解度量值（metric）这个概念，再来看一个例子，图3－9所示是一个真实的网络环境，solaris主机（图中红框标示），广播发出RIP请求报文，再说明一下，这种请求报文的格式如图3－8所示，但命令字段为1，只带1个地址与度量对字段（报文总长度为20字节），地址系列字段设为0，度量字段设置为16，这是要求另一端完整路由表的特殊请求报文：
           
                                       图3－9  
 可以看到与solaris同一个局域网中所有路由器均发来应答报文，通报各自的路由表，我们看一下具体的报文：
              
  其中R10通报了4个网络，而gateway通报了15个网络，具体看一下R10通报的网络：
            
  其中网络140.251.0.0的metric值为16，表明该网络已不可达，一般一条路由在3分钟内未更新，就将该路由的度量设置为无穷大（16），再等待60秒，让这条路由失效消息传播开，就可将该路由表项删除，其他三个网络都与R10路由器直接相连，故Metric值为1，
  再看一下gateway路由器通报的网络：
           
图3－8所示的RIP1报文格式，再看一下它的升级版本RIP2报文格式（图3－10），则可以传递更多的信息：
               
                                         图3－10
选路域（routing domain）字段一般填选路守护程序的进程号，这样允许在单个路由器上运行多个RIP实例，选路标记（routing tag）为支持外部网关协议存在，携带的是自治系统号，RIP2还提供了一种简单的认证机制。
   总结一下，RIP协议一般由路由守护程序routed运行实现，每个路由器启动初始化时，要以广播形式向局域网其他路由器请求其完整的路由表，根据响应，生成路由表项；每隔30秒，所有路由器都有一个定期选路更新过程，要将自己完整的路由表发送给相邻路由器；而当一条路由的度量发生变化时，要触发更新，这时只需发送路由表中变化的表项。
   RIP协议也有其固定的问题，1. 它没有子网地址的概念；2. 在路由器或链路发生故障后，要很长时间（几分钟）才能稳定下来，这段时间内有可能发生路由环路；3. 度量值为15限制了可以使用RIP的网络的大小。
八、OSPF协议
  OSPF协议直接使用IP，所以其报文格式中需要有校验和字段（由于IP只提供首部检验功能），它使用的是链路状态协议，每个路由器主动地测试与其邻站相连链路的状态，将这些信息发送给其他邻站，通过这种方式将信息在自治系统中传播出去，每个路由器接收这些链路状态信息，从而建立起完整的路由表。
  OSPF可以为相同的目的地址指派多个表项，这些表项的建立主要根据不同的服务类型，因此OFPF可以提供负载均衡功能，但负载均衡又有可能造成报文失序交付，还有传输层计算出的RTT值有可能会出错，这是需要注意的。
  OSPF支持子网，基于链路状态协议使它的收敛比RIP更快，总之相对于RIP协议，OFPF有很多优势，故有可能取代RIP。
九、RIP，OSPF，BGP协议比较
   下面的这个表格对这三个协议的异同进行了对比
      
关于动态选路协议，内容很多，这里只是管中窥豹的列出了一些梗概。



参考资料：
                 《TCP/IP详解卷1：协议》第10章