计算机网络中的路由协议与路由算法

计算机网络中的路由协议与路由算法演讲人：日期：路由协议概述静态路由协议动态路由协议路由算法基础RIP协议详解OSPF协议详解EIGRP协议详解路由协议与路由算法总结与展望contents目录路由协议概述01定义路由协议是一种网络通信协议，用于确定数据包从源网络到目标网络所经过的最佳路径。分类根据作用范围不同，路由协议可分为内部网关协议（IGP）和外部网关协议（EGP）。常见的内部网关协议有RIP、OSPF等，而外部网关协议主要有BGP。路由协议定义与分类路由信息交换路由器之间通过路由协议交换网络拓扑和路由信息，以构建和维护路由表。路径选择路由器根据路由算法和路由表信息，为数据包选择最佳路径进行转发。路由更新与收敛当网络拓扑发生变化时，路由器会更新路由信息并重新计算最佳路径，直至网络达到稳定状态。路由协议工作原理030201常见路由协议比较RIP（RoutingInformat…基于距离矢量算法，简单易实现，适用于小型网络。但存在慢收敛和路由环路问题。OSPF（OpenShortestP…基于链路状态算法，具有快速收敛、避免路由环路等优点。适用于大型网络，支持多区域划分和层次化设计。EIGRP（EnhancedInter…结合了距离矢量和链路状态算法的优点，具有快速收敛、低带宽占用等特点。适用于中大型网络。BGP（BorderGatewayP…用于不同自治系统之间的路由选择，是一种复杂的路径矢量协议。具有灵活的策略控制和丰富的属性支持。静态路由协议0203静态路由不依赖于网络设备的动态发现和学习机制，而是根据管理员的预先配置进行路由选择。01静态路由是一种由网络管理员手动配置的路由协议，不需要复杂的路由算法和计算过程。02静态路由具有简单、稳定、可靠的特点，适用于小型网络和特定应用场景。静态路由概念及特点静态路由配置方法01在路由器或交换机上手动添加静态路由条目，指定目标网络和下一跳地址或出口接口。02配置默认路由，将所有未知目标网络的数据包发送到默认网关。通过静态路由汇总，简化路由表并提高网络性能。03静态路由优缺点分析优点简单易懂，配置灵活，不占用额外带宽，适用于小型网络和特定场景。缺点需要手动配置和维护，不适合大型和复杂网络；无法适应网络拓扑的动态变化；可能导致路由环路和黑洞问题。动态路由协议03动态路由协议是网络中路由器之间互相通信，传递路由信息，利用收到的路由信息更新路由器表的过程。概念动态路由协议可以自动学习和适应网络变化。灵活性适用于大规模网络，能够处理大量的路由信息。可扩展性配置和管理相对复杂，需要专业的网络知识。复杂性动态路由概念及特点常见动态路由协议介绍是Cisco的私有协议，结合了距离矢量和链路状态算法的优点。支持多种度量值，能够实现快速收敛和负载均衡。EIGRP（EnhancedInteriorGa…基于距离矢量算法，使用跳数作为度量值。适用于小型网络，配置简单。RIP（RoutingInformationPr…基于链路状态算法，使用带宽作为度量值。适用于大型网络，支持区域划分和路由汇总。OSPF（OpenShortestPathFi…

动态路由协议工作原理路由器之间通过定期发送路由更新消息来交换路由信息。路由器接收到路由更新消息后，会根据一定的算法（如距离矢量算法或链路状态算法）计算出到达目的网络的最佳路径，并更新路由表。当网络拓扑发生变化时，路由器会重新计算路由，并发送新的路由更新消息，以确保网络中所有路由器都具有一致的路由信息。路由算法基础04静态路由算法手动配置路由信息，适用于简单网络拓扑，缺乏灵活性和自适应性。动态路由算法根据网络状态动态计算路由，具有自适应性和灵活性，适用于复杂网络拓扑。分布式路由算法每个节点独立计算路由，减轻网络负担，提高可扩展性。路由算法分类与特点基于Bellman-Ford算法01通过邻居节点交换路由信息，计算最短路径。路由环路问题02由于信息不一致可能导致路由环路，需采取抑制、分割等机制避免。收敛速度慢03在网络拓扑变化时，需要重新计算路由，收敛速度较慢。距离矢量路由算法123收集全网链路状态信息，计算最短路径树。基于Dijkstra算法由于使用全局信息计算路由，可避免路由环路问题。无路由环路在网络拓扑变化时，只需局部更新路由信息，收敛速度较快。收敛速度快链路状态路由算法RIP协议详解05基于距离矢量算法RIP协议使用Bellman-Ford算法，通过定期交换路由信息来更新路由表。路由信息交换路由器之间通过RIP响应报文交换路由信息，包括目的网络地址、下一跳地址和距离（跳数）。路由表更新路由器接收到RIP响应报文后，根据报文中的信息更新自己的路由表。如果收到新的路由信息，则更新相应条目的下一跳地址和距离；如果收到路由不可达信息，则将该条目标记为不可达。RIP协议工作原理RIP报文采用UDP传输，端口号为520。报文包括命令字段、版本字段、路由表项数量字段以及一个或多个路由表项。RIP报文格式RIP协议使用广播或组播方式发送报文。在广播网络中，路由器向所有设备发送RIP报文；在组播网络中，路由器向指定的组播地址发送RIP报文。传输方式RIP报文格式及传输方式RIP配置命令及示例配置命令：在大多数路由器上，可以使用类似以下的命令来配置RIP协议```version2routerripRIP配置命令及示例network[网络地址]RIP配置命令及示例```配置示例：假设有一个路由器连接了两个网络，网络地址分别为192.168.1.0/24和192.168.2.0/24，可以使用以下命令配置RIP协议RIP配置命令及示例RIP配置命令及示例010203routerripversion2```network192.168.1.0network192.168.2.0RIP配置命令及示例```以上配置将启用RIP协议，并指定路由器所连接的两个网络。路由器将开始发送和接收RIP报文，并根据接收到的信息更新其路由表。RIP配置命令及示例OSPF协议详解06使用链路状态路由算法：OSPF（OpenShortestPathFirst，开放最短路径优先）协议是一种基于链路状态的路由协议。它通过收集网络中所有路由器的链路状态信息，构建网络拓扑图，并使用Dijkstra算法计算最短路径。选举指定路由器（DR）和备份指定路由器（BDR）：在广播和NBMA（非广播多路访问）网络中，OSPF协议通过选举指定路由器和备份指定路由器来减少邻接关系的数量，降低路由计算的复杂性。划分区域（Area）：OSPF协议支持区域划分，将大型网络划分为多个小型区域，每个区域运行独立的OSPF实例。这有助于减少路由信息的传播范围，提高网络的可扩展性和稳定性。OSPF协议工作原理0102Hello报文用于发现、建立和维持OSPF邻居关系。Hello报文周期性发送，以确保邻居关系的有效性。DBD报文（数据库描述…在邻接关系建立过程中，用于描述本地LSDB（链路状态数据库）的摘要信息。通过交换DBD报文，路由器能够了解彼此的链路状态信息。LSR报文（链路状态请…当路由器发现本地LSDB缺少某些链路状态信息时，会发送LSR报文请求缺失的信息。LSU报文（链路状态更…用于携带链路状态信息的更新。当路由器收到LSR报文后，会发送LSU报文以响应请求，提供所需的链路状态信息。LSAck报文（链路状…用于对接收到的LSU报文进行确认。通过发送LSAck报文，路由器可以确保LSU报文的可靠传输。030405OSPF报文类型及作用OSPF区域划分及配置方法OSPF协议支持将网络划分为多个区域，每个区域具有独立的区域ID。区域0（Area0）被称为主干区域，其他区域通过连接到主干区域的路由器（AreaBorderRouter，ABR）与主干区域通信。此外，还可以配置虚拟链路（VirtualLink）来实现非主干区域之间的通信。区域划分在路由器上配置OSPF协议时，需要指定所属的区域ID、网络地址、接口优先级等参数。对于ABR和ASBR（自治系统边界路由器），还需要进行相应的特殊配置。同时，为了确保网络的稳定性和安全性，还需要合理配置OSPF的认证、过滤等安全功能。配置方法EIGRP协议详解07路由计算与选择EIGRP根据收集到的路由信息，使用DUAL算法计算到达目的网络的最佳路径，并选择最优路径进行转发。DUAL算法EIGRP使用DUAL（DiffusingUpdateAlgorithm）算法，该算法结合了距离矢量和链路状态算法的优点，能够实现快速收敛和避免路由环路。邻居发现与维护EIGRP通过Hello报文进行邻居发现，并维护邻居表。邻居表记录了与本地路由器建立邻居关系的路由器信息。路由信息交换EIGRP路由器之间通过交换路由更新报文（Update）来共享路由信息。路由更新报文中包含了目的网络、下一跳地址、度量值等信息。EIGRP协议工作原理用于邻居发现和维护，周期性发送。Hello报文用于确认收到Update、Query和Reply报文。ACK报文用于路由信息交换，当路由变化时触发发送。Update报文当路由器收到不可达的路由信息时，会发送Query报文询问邻居路由器是否有可达该网络的路径。Query报文用于回应Query报文，提供可达路径信息。Reply报文0201030405EIGRP报文类型及作用01routereigrp[AS号]启用EIGRP进程02network[网络地址][子网掩码]配置网络接口参与EIGRP进程03showiprouteeigrp查看EIGRP路由表EIGRP配置命令及示例查看EIGRP邻居表showipeigrpneighbors要点一要点二查看EIGRP拓扑表showipeigrptopologyEIGRP配置命令及示例010203示例配置```shellRouter(config)#routereigrp100EIGRP配置命令及示例EIGRP配置命令及示例Router(config-router)#network192.168.1.00.0.0.255Router(config-router)#network192.168.2.00.0.0.255Router(config-router)#noauto-summaryEIGRP配置命令及示例EIGRP配置命令及示例```以上配置中，启用了EIGRP进程100，并将网络192.168.1.0/24和192.168.2.0/24加入到EIGRP进程中。同时关闭了自动汇总功能。路由协议与路由算法总结与展望08当前主流路由协议比较评价RIP协议BGP协议OSPF协议EIGRP协议基于距离矢量的路由协议，实现简单，适用于小型网络。但存在路由环路和慢收敛等问题。基于链路状态的路由协议，支持大型网络，具有快速收敛、无路由环路等优点。但配置相对复杂。结合了距离矢量和链路状态两种算法的优点，具有快速收敛、低带宽占用等特点。但存在协议复杂度高的问题。用于不同自治系统之间