目录

一、层次选路的基本概念

二、域内路由选择

1、RIP*

2、OSPF

三、域间路由选择 BGP

1、AS 互连

2、AS 域间选路任务

3、示例：在 1d 上设置转发表

4、示例：在多个 AS 中做出选择

5、BGP 会话与通告

6、传播可达信息

7、路径属性和 BGP 路由

8、BGP 路由选择

9、BGP 报文

10、BGP 选路策略：客户 VS 供应商

11、为什么 AS 内选路和 AS 间选路采用不同的协议

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一、层次选路的基本概念

将整个网络划分成若干个区域，并且实现这些区域的管理自治。

自治系统 AS：一个区域内所有路由器组成的集合。

• 相同 AS 内的路由器运行相同的路由协议 -- 区域内路由协议。
• 不同 AS 内的路由器可以运行不同的区域内路由协议。

网关路由器：是一台位于 AS 边缘的路由器，它直接连接到在其它 AS 中的一台或多台路由器。

• 运行域间路由协议 BGP，与其它网关路由器交互
• 运行域内路由协议 IGP，与相同 AS 内的所有其它路由器交互

内部路由器：仅连接在它自己 AS 中的主机和路由器。

二、域内路由选择

这个 “域” 就是指的一个自治系统。

使用域内路由协议 IGP，也被称作内部网关协议。

标准的域内路由协议有：

• RIP：路由信息协议
• OSPF：开放式最短路径优先
• IGRP：内部网关路由协议（Cisco 所拥有）

1、RIP*

全称为 Routing Information Protocol

• 使用距离向量算法
• 将所有链路权值都设置为 1
• 距离的衡量标准：跳数

由于权值都为 1，因此一条最优的路由就是总跳数最少的那条。此外，RIP 还规定跳数不能超过 15 次，一旦超过则视为不可到达，从而放弃转发该分组。

RIP 通告

RIP 通告：每隔 30 秒，通过响应报文在邻居间交换距离向量。

每个通告包含了多达 25 个 AS 内的目的子网的列表。

 

RIP 链路失败及恢复

若 180 秒后没有收到通告，则认为邻居死机或链路中断：

1. 通过该故障邻居的路由失败
2. 将新的公告发送给其它邻居
3. 如果转发表发生变化，则邻居再发送新的公告
4. 链路故障信息快速传播到整个网络

使用毒性逆转防止乒乓循环（无限距离 = 16 跳）

2、OSPF

Open Shortest Path First：open 意为开放的、公用的。

• 使用链路状态算法
• 每个节点具有拓扑图
• 路由计算使用 Dijkstra 算法

OSPF 通告

AS 内每个路由器都会广播 OSPF 通告，并且都会为其邻居路由器设置一个表项，记录每个邻居的链路特征和费用。

• OSPF 通告会散布到整个自治系统 -- 洪泛方式
• OSPF 通告直接通过 IP 传输，既不是 TCP 也不是 UDP

OSPF 相较于 RIP 的优点

• 安全：所有 OSPF 通告需要认证，防止恶意入侵
• 允许使用多条相同开销的路径，而在 RIP 中只有一条路径
• 对于每条链路，有多个消费尺度用于不同的服务类型 TOS

例如在尽力转发时卫星链路代价设置为 “低” ，而对实时应用设置为高

• 单播和多播综合支持：多播 MOSPF 使用和 OSPF 同样的链路数据库
• 在大的区域中使用层次 OSPF

层次 OSPF

将一个 AS 划分出两级层次。

两级层次：主干区域和本地区域。

• 各个路由器只在所属区域内发送 OSPF 通告
• 每个节点有详细的区域拓扑：仅知道到达其它区域内网络的方向，即最短路径

边界路由器：连接到其它自治系统。 

主干路由器：限于在主干区域内运行 OSPF 路由协议，本身不是区域边界路由器。

区域边界路由器：汇总了到达本地区域内部网络的路径，并通告给其它区域边界路由器。

区域边界路由器同时属于本地区域和主干区域，它只会告诉主干路由器和边界路由器：我能到达哪些内部路由器，但是不会告诉是怎么到达的。

三、域间路由选择 BGP

Border Gateway Protocol

BGP 为每个 AS 提供了一种手段：

1. 从相邻 AS 获取子网可达信息
2. 向该 AS 内部的所有路由器传播这些可达性信息
3. 基于该可达信息和 AS 策略，决定到达子网的 “好” 路由

即允许一个子网向 Internet 的其它部分通告它的存在 “I am here” 。

1、AS 互连

转发表是根据 AS 内和 AS 间选路算法而配置的。

• AS 域内的选路项用于目的端在域内的选路
• AS 域内和 AS 域间的选路项用于目的端在域外的选路

2、AS 域间选路任务

假设 AS1 中的路由器接收到了目的端是 AS1 外的分组，路由器需要将把这个分组转发到网关路由器，但应该选择哪个网关路由器呢？

AS1 需要知道：

• 通过 AS2 和 AS3 可以到达哪些目的端
• 将这些可达信息通知给 AS1 内的所有路由器

这就是域间选路的任务。

3、示例：在 1d 上设置转发表

4、示例：在多个 AS 中做出选择

请不要在意上面那张图是怎么画的。目前的情况是：AS1 的两个网关路由器分别连接了 AS3 和 AS2，并且 AS3 和 AS2 都能到达子网 x 。

• 现在假设 AS1 通过域间选路协议知道子网 x 从 AS3 和 AS2 都可以到达
• 为了配置转发表，路由器 1d 必须决定通过哪个网关将分组转发到目的子网 x
• 这同时也是域内路由协议的工作
• 热土豆选路：把分组送到两个路由器中最近的一个

1d 是根据域内路由协议知道的哪个网关路由器离自己最近。

5、BGP 会话与通告

• BGP 对等方通过半永久 TCP 连接来交换选路信息 -- BGP 会话。
• BGP 会话和物理链路无关，即并不总是和某条物理链路对应。

因为两个相邻 AS 的网关路由器之间可能是由多条物理链路连接而成的。

在 BGP 中，分组是路由到 CIDR 化的前缀，其中每个前缀表示一个子网或一个子网的集合。比如，转发表项（x, I）中的 x 就是一个前缀（例如 138.16.68/22）。

比如：当 AS2 通告一个前缀给 AS1 时，相当于 AS2 告诉 AS1：我能够转发目的地址前缀等于该前缀的所有分组。并且 AS2 能够在其通告中汇总这些前缀，从而让 AS1 知道它可以转发到的所有子网。

6、传播可达信息

注意：BGP 传播的只是可达信息，并没有计算出一个最优路径。

7、路径属性和 BGP 路由

当 AS 通告前缀时，在通告中包含了 BGP 属性。

• AS-PATH：包含了该通告已经通告过的 AS，形式如 AS 67 AS 17 。
• NEXT-HOP：指出到达下一个 AS 的具体 AS 间边界路由器。

当网关路由器接收到 BGP 通告时，使用输入策略来决定接收或舍弃该通告。 

AS 之间只是在逻辑上是相邻的，因此可能存在多条从当前 AS 到达下一个 AS 的链路。

8、BGP 路由选择

路由器可能知道到达相同前缀的多条路由，因此必须从中选出一条。

• 排除规则
• 最短 AS-PATH 的路由：经过的 AS 最少
• 最靠近 NEXT-HOP 路由器的路由：热土豆路由
• 本地偏好值属性：具有最高偏好值的路由被选择

移动、电信、联通，任选你爱~

9、BGP 报文

BGP 报文交换使用 TCP

• OPEN：建立到对方的 TCP 连接，并对发送者进行认证
• UPDATE：通告新路径或者撤销旧路径
• KEEPALIVE：在没有 UPDATES 时保持连结活跃，也对 OPEN 请求作出应答
• NOTIFICATION：报告前面报文的错误，也用于关闭连接

10、BGP 选路策略：客户 VS 供应商

A，B，C 是供应商的网络，X，W，Y 是供应商客户的网络。

X 不希望 B 通过 X 到 C 的路由 BXC，所以 X 不会向 B 通告到 C 的路由 XC 。

11、为什么 AS 内选路和 AS 间选路采用不同的协议

① 策略

• AS 间：管理员想控制本 AS 内产生的通信流怎样选路，以及什么通信流穿过自己的网络。
• AS 内：单个管理者，因此不需要策略。

② 规模

• 层次路由节省了转发表的大小空间，从而减少了路由更新的流量。

③ 性能

• AS 内：集中在性能上。
• AS 间：策略可能比性能更加重要。