这七种常见的路由协议，每一个网络工程师都应该知道！

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路由协议是网络中非常重要的一个概念，它负责将数据包从源节点传递到目的节点。路由协议定义了网络中不同路由器之间的通信规则和数据传输方式，以便有效地将数据包从源地址传输到目标地址。在网络领域中，有许多不同的路由协议可供选择。在本文中，我们将详细介绍七种常见的路由协议：RIP、OSPF、IGRP、EIGRP、EGP、BGP和IS-IS。

在正式介绍这七种路由协议前，瑞哥有必要先详细的介绍一下路由协议的原理、分类标准以及工作原理。

一、路由协议

1.1 什么是路由协议

路由协议（Routing Protocol）是一种计算机网络协议，用于确定数据包在多个网络中的传输路径。它是网络中实现数据包路由的核心机制之一，它不仅仅负责确定数据包传输的路径，还要根据网络的拓扑结构动态地调整数据包传输的路径，以保证数据包能够快速、稳定地传输。

1.2 路由协议的分类

路由协议可以根据不同的分类标准进行分类，如：

按照工作原理分类：距离向量路由协议（Distance Vector Routing Protocol）和链路状态路由协议（Link State Routing Protocol）。
按照路由表的更新方式分类：静态路由协议和动态路由协议。
按照支持的协议类型分类：单播路由协议、多播路由协议和组播路由协议。
按照协议的作用范围分类：内部网关协议（IGP）和外部网关协议（EGP）。

下面瑞哥简单的介绍一下这些分类：

1.2.1 距离向量路由协议

距离向量路由协议（DVRP）也被称为“按跳数计算的路由算法”，其原理是：每个节点都维护到达目的节点所需的距离，每次更新将本节点到所有其他节点的距离向量发送给相邻节点，相邻节点再将其发给相邻节点……直到所有节点的距离向量被更新。最终每个节点都得到了到达目的节点的最短距离。

常见的距离向量路由协议有

RIP（Routing Information Protocol）
IGRP（Interior Gateway Routing Protocol）

1.2.2 链路状态路由协议

链路状态路由协议（LSRP）也被称为“基于状态的路由算法”，其原理是每个节点都把自己的链路状态信息发给相邻节点，相邻节点保存下来并传递给其它相邻节点。当所有节点都交换完成链路状态信息之后，每个节点通过计算最短路径算法得到网络的最短路径。

常见的链路状态路由协议有

OSPF（Open Shortest Path First）
IS-IS（Intermediate System to Intermediate System）

1.2.3 静态路由协议

在静态路由协议中，网络管理员手动配置路由表，然后路由器依据配置的路由表进行数据包的转发。

静态路由协议的缺点是不灵活，不能及时响应网络拓扑结构的变化。

1.2.4 动态路由协议

动态路由协议可以根据网络拓扑结构的变化自动调整路由表，路由表的计算是通过运行路由协议来完成的。动态路由协议虽然比静态路由协议更复杂，但是具有灵活、自适应、可靠的优点。

常见的动态路由协议有

BGP
OSPF
IS-IS
RIP
IGRP
EIGRP
OSPFv3

1.2.5 单播路由协议、多播路由协议和组播路由协议

单播路由协议是指进行单播转发的路由协议。多播路由协议是指进行多播转发的路由协议。组播路由协议是一种组播数据包传输的路由协议，与多播路由协议类似。

1.2.6 内部网关协议和外部网关协议

内部网关协议（IGP）是指在一个企业或组织内部部署、用于内部路由器之间通信的协议，如RIP、IGRP、EIGRP、OSPF和IS-IS等。外部网关协议（EGP）是指在不同的自治系统之间进行路由选择的协议，如BGP。

1.3 工作原理

路由协议的工作原理可以分为四个步骤：

邻居发现
路由表建立
路由表维护
路由表选择

1.3.1 邻居发现

邻居发现是指路由器互相认识对方的过程。路由器之间在物理连接建立后，会相互交换其信息，如IP地址、MAC地址、路由协议类型等，以便于在以后的路由表建立和更新过程中使用。

1.3.2 路由表建立

路由协议会在自己的路由表中保存到达目的节点的路由信息，常用的路由信息包括目的地址、下一跳地址、距离（或费用）等。路由器之间通过邻居发现后，就可以建立起路由表。路由表有两种：前缀路由表和主机路由表。前缀路由表将表项与前缀匹配，而主机路由表将表项与主机地址匹配。在路由表中选择的路由可能不是最优路由，路由器会根据路由协议定义的选择算法对路由进行选择，选择最优路径。

1.3.3 路由表维护

路由表维护是指路由协议对已建立的路由表进行更新。在网络拓扑结构发生变化时，路由器会发送特定的路由协议报文通知其邻居，告诉它们自己的新路由表的信息，邻居再将该信息传递给其它邻居，并继续更新。由此可见，路由表维护是一个动态不断变化的过程。

1.3.4 路由表选择

路由表选择是指路由器根据选择算法（如最短路径优先）从多个可达路径中选择最优路径。选择过程中路由器需要考虑多个因素，如路由器之间的带宽、距离、延迟等因素。

路由协议介绍就到这边，下面我们介绍一下七种常见的路由协议。

二、常见的路由协议

2.1. RIP

RIP（Routing Information Protocol）是一种距离向量路由协议，使用跳数（hop count）作为衡量指标。

它的工作原理如下：

路由器将其路由表中的信息广播给相邻的路由器。
相邻路由器收到信息后，根据收到的距离值和自身的路由表进行更新。
每个路由器使用距离向量算法计算到达目标网络的最短路径。
路由器之间周期性地交换更新信息，以便及时更新路由表。

RIP适用于小型网络，配置简单，但在大型网络中可能存在收敛速度慢和路由环路的问题。

2.2. OSPF

OSPF（Open Shortest Path First）是一种链路状态路由协议，广泛应用于大型企业网络和互联网中。

它的工作原理如下：

路由器之间交换链路状态信息（LSA），用于构建网络拓扑图。
路由器收集和计算收到的链路状态信息，利用最短路径优先（SPF）算法计算到达目标网络的最短路径。
OSPF考虑了链路的带宽、延迟、可靠性等因素，以选择最佳路径。
OSPF支持可变长度子网掩码（VLSM）、路由聚合和区域划分等高级功能。

OSPF适用于大型网络，具有较好的可扩展性、快速收敛和灵活的路由选择。

2.3. IGRP

IGRP（Interior Gateway Routing Protocol）是思科开发的一种距离向量路由协议，用于中等规模的企业网络。

它是RIP的改进版本，具有以下特点：

IGRP使用跳数和其他指标（如带宽、延迟、可靠性）来评估路由路径的优劣。
IGRP通过广播路由表信息来进行路由选择。
它提供了较RIP更高的灵活性和可配置性。

IGRP适用于中等规模的企业网络，提供了更多的配置选项和灵活性。

2.4. EIGRP

EIGRP（Enhanced Interior Gateway Routing Protocol）是思科系统开发的一种距离矢量和链路状态混合型路由协议，结合了两种算法的优点。

它具有以下特点：

EIGRP使用带宽、延迟、可靠性和其他指标来评估路由路径的优劣。
路由器之间交换路由信息，并使用可靠的传输方式来确保信息的完整性。
它采用了DUAL（Diffusing Update Algorithm）算法来计算最佳路径，同时减少网络收敛时间。
EIGRP支持VLSM、路由聚合和快速收敛等功能。

EIGRP适用于复杂网络环境，具有较高的可扩展性和路由选择的灵活性。

2.5. EGP

EGP（Exterior Gateway Protocol）是一种已过时的外部网关协议，用于连接不同自治系统（AS）之间的路由选择。

它的工作方式如下：

EGP用于在自治系统之间交换路由信息。
它基于路径向量算法，考虑了AS路径和其他因素来选择最佳路径。
然而，由于其限制和安全性问题，EGP已经被BGP取代。

在现代网络中，很少使用EGP，而是使用更先进和安全的BGP协议。

2.6. BGP

BGP（Border Gateway Protocol）是当前互联网中最常用的外部网关协议。作为一种路径矢量协议，BGP用于在不同自治系统之间进行路由选择。

它具有以下特点：

BGP考虑多个因素，如网络策略、AS路径长度和网络前缀的可达性，以确定最佳路径。
它具有高度可扩展性和灵活性，可以适应互联网规模的路由选择需求。
BGP通过对等体之间的会话来交换路由信息，并使用可靠的TCP连接保证数据传输的完整性。
BGP还支持路由策略和过滤机制，以实现对流量的精细控制。

BGP在连接互联网服务提供商（ISP）之间的边界路由器上广泛使用，用于自治系统之间的路由选择。

2.7. IS-IS

IS-IS（Intermediate System to Intermediate System）是一种内部网关协议，主要用于大型企业网络和ISP网络中。它基于链路状态的概念，使用SPF（最短路径优先）算法来计算最佳路径。

IS-IS具有以下特点：

IS-IS将网络划分为区域，每个区域内使用相同的链路状态数据库。
路由器之间通过交换链路状态信息（LSA）来构建网络拓扑图和计算最短路径。
IS-IS支持快速收敛，能够迅速适应网络变化。
它具有高度可扩展性，适用于大型网络环境。

IS-IS在大型企业网络和ISP网络中被广泛采用，特别适用于需要快速收敛和高度可扩展性的场景。

三、路由协议的比较

为了更好地理解这些路由协议之间的区别和优劣，以下是它们在几个方面的比较：

1.路由算法类型：

RIP和IGRP是距离向量路由协议，使用跳数作为度量标准。
OSPF、EIGRP和IS-IS是链路状态路由协议，考虑多种指标来选择最佳路径。
EGP已经过时，被BGP取代。

2.适用范围：

RIP适用于小型网络，因为它的收敛速度较慢，且不适合复杂网络拓扑。
OSPF、EIGRP和IS-IS适用于大型网络，具有更好的可扩展性和收敛速度。
BGP适用于连接不同自治系统（AS）之间的路由选择。

3.性能和效率：

距离向量协议（如RIP和IGRP）具有较低的计算复杂性，但可能导致路由环路和较慢的收敛。
链路状态协议（如OSPF、EIGRP和IS-IS）具有更快的收敛和更好的路径选择能力，但需要更多的计算和存储资源。

4.可扩展性：

RIP在较大的网络中可扩展性有限，因为路由信息会被广播到整个网络。
OSPF、EIGRP和IS-IS采用分层的设计，可以更好地处理大型网络，减少资源消耗。
BGP作为互联网的主要路由协议，具有高度的可扩展性。

5.配置和管理：

RIP和IGRP的配置相对简单，适合较小的网络。
OSPF、EIGRP和IS-IS的配置复杂一些，需要更多的网络知识和经验。
BGP的配置和管理相对复杂，因为它涉及到互联网上的大规模路由交换。

在选择适合特定网络环境的路由协议时，需要综合考虑网络规模、复杂性、性能需求和管理能力。通常，大型企业网络和互联网使用链路状态协议（如OSPF和IS-IS），而小型网络可能会选择距离向量协议（如RIP）。同时，BGP在连接自治系统之间的路由选择方面具有广泛的应用。

请注意，每种协议都有其特定的配置和优化要求，以确保网络的最佳性能。在实际应用中，网络管理员和工程师需要深入了解这些协议，并根据具体情况进行相应的配置和调优。这包括定义网络拓扑、配置路由器之间的邻居关系、设置路由策略和过滤规则等。

总结起来，以下是每种路由协议的主要特点和适用场景：

RIP：适用于小型网络，配置简单，但可扩展性较差，收敛速度较慢。
OSPF：适用于大型企业网络和互联网，具有较好的可扩展性、快速收敛和灵活的路由选择。
IGRP：适用于中等规模的企业网络，比RIP提供更高的灵活性和可配置性。
EIGRP：思科专有协议，结合了距离向量和链路状态协议的优点，适用于复杂网络环境。
EGP：已被BGP取代，用于不同自治系统之间的路由选择。
BGP：用于连接自治系统之间的路由选择，在互联网中广泛使用。
IS-IS：适用于大型企业网络和ISP网络，具有快速收敛和高度可扩展的特性。

四、总结

综上所述，这七种常见的路由协议在网络中发挥着重要的作用。它们在路由算法、适用范围、性能效率、可扩展性和配置管理等方面存在差异。选择合适的路由协议应考虑网络规模、复杂性、性能需求和管理能力。RIP适用于小型网络，OSPF、EIGRP和IS-IS适用于大型网络，BGP适用于自治系统之间的路由选择。深入了解每种协议的特点和配置要求，将有助于网络管理员和工程师在实际应用中做出明智的决策，并构建高效、稳定的网络基础架构。

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