静态路由,RIP和OSPF路由协议

网络工程结课论文题目：静态路由，RIP和OSPF路由协议学院：XXXXXXXXXXXX学院专业班级：XXXXXXXXXXXXX班任课教师:Xxx姓名XX学号XXXXXXXX日期2010年01月静态路由,RIP和OSPF路由协议摘要随着计算机网络规模的不断扩大，大型互联网络的迅猛发展，路由技术在网络技术中已逐渐成为关键部分，路由器也随之成为最重要的网络设备。用户的需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，而希望最大限度地利用全球各个地区、各种类型的网络资源。路由协议可分为两类：在一个AS(AutonomousSystem)内的路由协议称为内部网关协议，AS之间的路由协议称为外部网关协议。这里网关是路由器的旧称。现在正在使用的内部网关路由协议有以下几种：RIP-1，RIP-2，IGRP，EIGRPJS-IS和OSPF。其中前4种路由协议采用的是距离向量算法，IS-IS和OSPF采用的是链路状态算法。对于小型网络，采用基于距离向量算法的路由协议易于配置和管理，且应用较为广泛，但在面对大型网络时，不但其固有的环路问题变得更难解决，所占用的带宽也迅速增长，以至于网络无法承受。这使得OSPF正在成为应用广泛的一种路由协议。现在，不论是传统的路由器设计，还是即将成为标准的MPLS(多协议标记交换)，均将OSPF视为很好的路由协议。关键词路由协议静态路由动态路由RIPOSPF网络工程正文一、各个路由协议的概况静态路由是指由网络管理员手工配置的路由信息。当网络的拓扑结构或链路的状态发生变化时，网络管理员需要手工去修改路由表中相关的静态路由信息。静态路由信息在缺省情况下是私有的，不会传递给其他的路由器。当然，网管员也可以通过对路由器进行设置使之成为共享的。静态路由一般适用于比较简单的网络环境，在这样的环境中，网络管理员易于清楚地了解网络的拓扑结构，便于设置正确的路由信息。路由信息协议（RIP）是一种在网关与主机之间交换路由选择信息的标准。RIP是一种内部网关协议。在国家性网络中如当前的因特网，拥有很多用于整个网络的路由选择协议。作为形成网络的每一个自治系统，都有属于自己的路由选择技术，不同的AS系统，路由选择技术也不同。作为一种内部网关协议或IGP（内部网关协议），路由选择协议应用于AS系统。连接AS系统有专门的协议，其中最早的这样的协议是“EGP”（外部网关协议），目前仍然应用于因特网，这样的协议通常被视为内部AS路由选择协议。RIP主要设计来利用同类技术与大小适度的网络一起工作。因此通过速度变化不大的接线连接JRIP比较适用于简单的校园网和区域网，但并不适用于复杂网络的情况。OSPF路由协议是一种典型的链路状态（Link-state）的路由协议，一般用于同一个路由域内。在这里，路由域是指一个自治系统（AutonomousSystem人即AS，它是指一组通过统一的路由政策或路由协议互相交换路由信息的网络。在这个AS中，所有的OSPF路由器都维护一个相同的描述这个AS结构的数据库，该数据库中存放的是路由域中相应链路的状态信息，OSPF路由器正是通过这个数据库计算出其OSPF路由表的。作为一种链路状态的路由协议，OSPF将链路状态广播数据包LSA(LinkStateAdvertisement)传送给在某一区域内的所有路由器，这一点与距离矢量路由协议不同。运行距离矢量路由协议的路由器是将部分或全部的路由表传递给与其相邻的路由器。二、各个路由协议的比较以及优缺点在一个支持DDR(dial-on-demandrouting)的网络中，拨号链路只在需要时才拨通，因此不能为动态路由信息表提供路由信息的变更情况。在这种情况下，网络也适合使用静态路由。使用静态路由的另一个好处是网络安全保密性高。动态路由因为需要路由器之间频繁地交换各自的路由表，而对路由表的分析可以揭示网络的拓扑结构和网络地址等信息。因此，网络出于安全方面的考虑也可以采用静态路由。大型和复杂的网络环境通常不宜采用静态路由。一方面，网络管理员难以全面地了解整个网络的拓扑结构；另一方面，当网络的拓扑结构和链路状态发生变化时，路由器中的静态路由信息需要大范围地调整，这一工作的难度和复杂程度非常高。RIP是路由信息协议(RoutingInformationProtocol)的缩写，采用距离向量算法，是当今应用最为广泛的内部网关协议。在默认情况下，RIP使用一种非常简单的度量制度：距离就是通往目的站点所需经过的链路数，取值为1~15，数值16表示无穷大。RIP进程使用UDP的520端口来发送和接收RIP分组。RIP分组每隔30s以广播的形式发送一次，为了防止出现“广播风暴”，其后续的的分组将做随机延时后发送。在RIP中，如果一个路由在180s内未被刷，则相应的距离就被设定成无穷大，并从路由表中删除该表项。RIP分组分为两种：请求分组和响应分组。RIP-1被提出较早，其中有许多缺陷。为了改善RIP-1的不足，在RFC1388中提出了改进的RIP-2，并在RFC1723和RFC2453中进行了修订。RIP-2定义了一套有效的改进方案，新的RIP-2支持子网路由选择，支持CIDR，支持组播，并提供了验证机制。随着OSPF和IS-IS的出现，许多人认为RIP已经过时了。但事实上RIP也有它自己的优点。对于小型网络，RIP就所占带宽而言开销小，易于配置、管理和实现，并且RIP还在大量使用中。但RIP也有明显的不足，即当有多个网络时会出现环路问题。为了解决环路问题，IETF提出了分割范围方法，即路由器不可以通过它得知路由的接口去宣告路由。分割范围解决了两个路由器之间的路由环路问题，但不能防止3个或多个路由器形成路由环路。触发更新是解决环路问题的另一方法，它要求路由器在链路发生变化时立即传输它的路由表。这加速了网络的聚合，但容易产生广播泛滥。总之，环路问题的解决需要消耗一定的时间和带宽。若采用RIP协议，其网络内部所经过的链路数不能超过15，这使得RIP协议不适于大型网络。OSPF路由协议rip协议是距离矢量路由选择协议，它选择路由的度量标准(metric)是跳数，最大跳数是15跳，如果大于15跳，它就会丢弃数据包。ospf协议是链路状态路由选择协议，它选择路由的度量标准是带宽，延迟。RIP的局限性在大型网络中使用所产生的问题：RIP的15跳限制，超过15跳的路由被认为不可达RIP不能支持可变长子网掩码(VLSM)，导致IP地址分配的低效率周期性广播整个路由表，在低速链路及广域网云中应用将产生很大问题收敛速度慢于OSPF，在大型网络中收敛时间需要几分钟RIP没有网络延迟和链路开销的概念，路由选路基于跳数。拥有较少跳数的路由总是被选为最佳路由即使较长的路径有低的延迟和开销RIP没有区域的概念，不能在任意比特位进行路由汇总一些增强的功能被引入RIP的新版本RIPv2中，RIPv2支持VLSM，认证以及组播更新。但RIPv2的跳数限制以及慢收敛使它仍然不适用于大型网络相比RIP而言，OSPF更适合用于大型网络：没有跳数的限制支持可变长子网掩码（VLSM）使用组播发送链路状态更新，在链路状态变化时使用触发更新，提高了带宽的利用率收敛速度快具有认证功能OSPF协议主要优点：1、 OSPF是真正的LOOP-FREE（无路由自环）路由协议。源自其算法本身的优点。（链路状态及最短路径树算法）2、 OSPF收敛速度快：能够在最短的时间内将路由变化传递到整个自治系统。3、 提出区域（area）划分的概念，将自治系统划分为不同区域后，通过区域之间的对路由信息的摘要，大大减少了需传递的路由信息数量。也使得路由信息不会随网络规模的扩大而急剧膨胀。4将协议自身的开销控制到最小。见下：1用于发现和维护邻居关系的是定期发送的是不含路由信息的hello报文，非常短小。包含路由信息的报文时是触发更新的机制。（有路由变化时才会发送）但为了增强协议的健壮性，每1800秒全部重发一次。2）在广播网络中，使用组播地址（而非广播）发送报文，减少对其它不运行ospf的网络设备的干扰。）在各类可以多址访问的网络中（广播，NBMA），通过选举DR,使同网段的路由器之间的路由交换（同步）次数由O（N*N）次减少为O（N）次。）提出STUB区域的概念，使得STUB区域内不再传播引入的ASE路由。5）在ABR（区域边界路由器）上支持路由聚合，进一步减少区域间的路由信息传递。6）在点到点接口类型中，通过配置按需播号属性（OSPFoverOnDemandCircuits），使得ospf不再定时发送hello报文及定期更新路由信息。只在网络拓扑真正变化时才发送更新信息。5、 通过严格划分路由的级别（共分四极）提供更可信的路由选择。6、 良好的安全性，ospf支持基于接口的明文及md5验证。7、 OSPF适应各种规模的网络，最多可达数千台。OSPF的缺点1配置相对复杂。由于网络区域划分和网络属性的复杂性，需要网络分析员有较高的网络知识水平才能配置和管理OSPF网络。2、路由负载均衡能力较弱。OSPF虽然能根据接口的速率、连接可靠性等信息，自动生成接口路由优先级，但通往同一目的的不同优先级路由，OSPF只选择优先级较高的转发，不同优先级的路由，不能实现负载分担。只有相同优先级的，才能达到负载均衡的目的，不象EIGRP那样可以根据优先级不同，自动匹配流量。三、以学生公寓为例用OSPF路由协议设计一套方案OSPF路由协议基本原理OSPF是OpenShortestPathFirst（开放最短路由优先协议）的缩写。它是IETF组织开发的一个基于链路状态的自治系统内部路由协议。目前使用的是版本2（RFC2328），其特性如下：适应范围—支持各种规模的网络，最多可支持几百台路由器快速收敛—在网络的拓扑结构发生变化后立即发送更新报文，使这一变化在自治系统中同步。无自环一由于OSPF根据收集到的链路状态用最短路径树算法计算路由，从算法本身保证了不会生成自环路由。区域划分—允许自治系统的网络被划分成区域来管理，区域间传送的路由信息被进一步抽象，从而减少了占用的网络带宽。路由分级—使用4类不同的路由，按优先顺序来说分别是：区域内路由、区域间路由、第一类外部路由、第二类外部路由。支持验证—支持基于接口的报文验证以保证路由计算的安全性。组播发送——在有组播发送能力的链路层上以组播地址收发报文，既达到了广播的作用，又最大程度地减少了对其它网络设备干扰。整个网络可看成由多个自治系统（AS）组成，通过收集和传递自治系统链路状态来动态地发现并传播路由达到自治系统的信息同步。每个自治系统又可划分为不同的区域（Area）。如果一个路由器端口被分配到多个区域内中，这个路由器就被称为区域边界路由器（简称为ABR）它是那些处在区域边缘的连接了多个区域的路由器。

所有区域边界路由器和位于它们之间的路由器构成骨干区域，该区域以0.0.0.0标识。设计拓扑单区域192・168・224・2/30S0/0Fa0/0192・192・168・224・2/30S0/0Fa0/0192・168・1・2/24/ S0/1192・168・64・1/30—Fa0/0〕S0/192・168・240・1/30192-168-224-1/30192・168・64・2/30Fa0/0192・168・72・1/30Workstation192・168・72・2/30192・168・240・192・168・240・2/30

S0/0Fa0/0aWorkstation192・168・248・2/24多区域192.168.248・1/24Fa0/0Fa0/0192.168.240.2/30八心2S0/S0/0n.92.168.248.2/24Fa0/0192.168・1・2/24Area0Area1192・168.224.2/30S0/0Fa0/0)92・168・1・3/24S192・168・Fa0/0Fa0/0192.168.240.2/30八心2S0/S0/0n.92.168.248.2/24Fa0/0192.168・1・2/24Area0Area1192・168.224.2/30S0/0Fa0/0)92・168・1・3/24S192・168・64・2/30192.168.240.1/30192・168・224-1168・72・1/30Workstation192.168.72.2/30Workstation学生公寓整体拓扑图1^2.168.40.I192.168.X.交换机1城域网交换机4路由192.168.40.X交换机2 \、(192.168.40.3)交换机3 \Ilf［庇.168.0.1192.168.0.321號.168.40.:2、OSPF协议路由的计算过程OSPF协议路由的计算过程可简单描述如下:⑴每个支持OSPF协议的路由器都维护着一份描述整个自治系统拓扑结构的链路状态数据库（简称为LSDB）。每台路由器根据自己周围的网络拓扑结构生成链路状态广播（简称为LSA），通过相互之间发送协议报文将LSA发送给网络中其它路由器。这样每台路由器都收到了其它路由器的LSA，所有的LSA放在一起便组成了链路状态数据库。⑵由于LSA是对路由器周围网络拓扑结构的描述，那么LSDB则是对整个网络的拓扑结构的描述。路由器很容易将LSDB转换成一张带权的有向图，这张图便是对整个网络拓扑结构的真实反映。显然，各个路由器得到的是一张完全相同的图。（3）每台路由器都使用SPF算法计算出一棵以自己为根的最短路径树，这棵树给出了到自治系统中各节点的路由，外部路由信息为叶子节点，外部路由可由广播它的路由器进行标记以记录关于自治系统的额外信息。显然，各个路由器各自得到的路由表是不同的。此外，为使每台路由器能将本地状态信息（如可用接口信息、可达邻居信息等）广播到整个自治系统中，在路由器之间要建立多个邻接关系，这使得任何一台路由器的路由变化都会导致多次传递，既没有必要的，也浪费了宝贵的带宽资源。为解决这一问题，OSPF协议定义了“指定路由器〃（DR）,所有路由器都只将信息发送给DR，由DR将网络链路状态广播出去，两台不是DR的路由器（称为DROther）之间将不再建立邻接关系，也不再交换任何路由信息。这样就减少了多址访问网络上各路由器之间邻接关系的数量。OSPF协议支持基于接口的报文验证以保证路由计算的安全性；并使用IP多播方式发送和接收报文。4、与OSPF协议相关的概念路由器ID号一台路由器如果要运行OSPF协议，必须存在RouterID。如果没有配置ID号，系统会从当前接口的IP地址中自动选一个作为路由器的ID号。DR和BDRDR（DesignatedRouter，指定路由器）为使每台路由器能将本地状态信息广播到整个自治系统中，在路由器之间要建立多个邻居关系，但这使得任何一台路由器的路由变化都会导致多次传递，浪费了宝贵的带宽资源。为解决这一问题，OSPF协议定义了DR，所有路由器都只将信息发送给DR，由DR将网络链路状态广播出去，两台不是DR的路由器（称为DROther）之间将不再建立邻居关系，也不再交换任何路由信息。明0—台路由器会成为本网段内的DR并不是人为指定的，而是由本网段中所有的路由器共同选举出来的。BDR（BackupDesignatedRouter，备份指定路由器）如果DR由于某种故障而失效，这时必须重新选举DR，并与之同步。这需要较长的时间，在这段时间内，路由计算是不正确的。为了能够缩短这个过程，OSPF提出了BDR的概念。BDR实际上是对DR的一个备份，在选举DR的同时也选举出BDR,BDR也和本网段内的所有路由器建立邻接关系并交换路由信息。当DR失效后，BDR会立即成为DR。区域（Area）随着网络规模日益扩大,当一个巨型网络中的路由器都运行OSPF路由协议时，路由器数量的增多会导致LSDB非常庞大，占用大量的存储空间，并使得运行SPF算法的复杂度增加，导致CPU负担很重；并且，网络规模增大之后，拓扑结构发生变化的概率也增大，网络会经常处于“动荡”之中，造成网络中会有大量的OSPF协议报文在传递，降低了网络的带宽利用率。而且每一次变化都会导致网络中所有的路由器重新进行路由计算。OSPF协议通过将自治系统划分成不同的区域（Area）来解决上述问题。区域是在逻辑上将路由器划分为不同的组。区域的边界是路由器，这样会有一些路由器属于不同的区域，连接骨干区域和非骨干区域的路由器称作区域边界路由器一ABR，ABR与骨干区域之间既可以是物理连接，也可以是逻辑上的连接。OSPF协议是一种基本思想相对简单，但技术细节却十分复杂的协议，在短时间内演示其完整的运作机制是十分困难的。在翻阅OSPF文档的时候，发现其可选参数多达四十多个，而这些参数与OSPF的性能密切相关。幸运的是，在绝大多数情况下，使用它们