1 路由和谈
1.1   什么是路由
路由器收到数据报文，查看报文主张地址并凭据路由表将报文转发到下一个路由器。报文经过路由器屡次转发后达到主张主机，路由器的转发蹊径就组成了路由的蹊径信息。由此可知，路由就是指网络将数据报文从源地址传输到主张地址的蹊径，最优蹊径将会以路由条款标大局存储在路由表中。路由过程产生在TCP/IP和谈栈的网络层，将拥有路由转发职能的网络设备统称为广义上的路由器，这些网络设备可所以路由器、三层互换机、防火墙等。
1.2   什么是路由表
路由器若是想要实现数据报文的转发，必要借助于路由表和转颁发。路由器凭据路由表进行蹊径规划，通过转颁发执行数据报文转发。路由表是指路由器中存储的一张路由信息表，路由表中存储着各类路由和谈推算的路由信息。路由表中蕴含的关键项有主张地址、网络掩码、路由和谈、治理距离、路由开销、下一跳IP地址以及转发接口。直连路由、静态路由和动态路由和谈推算出的路由会存储于路由表中。在路由表当选择出最优路由蹊径后，路由表会将激生路由下发到转颁发中，当数据报文达到路由器时，会通过查找转颁发来进行数据报文的转发。
1.3   为什么必要动态路由和谈
为实现路由转发职能，路由器通过静态路由配置和动态路由和谈两种方式来获取路由蹊径并守护路由表。面向当前日益调换的网络结构，静态路由拥有较大的局限性。
1.3.1  静态路由配置的局限性
静态路由配置是指通过网络治理员手工配置固定的路由信息，由此实现数据报文的转发。静态路由配置方便，但每当网络拓扑结构产生变动，都必要沉新手工配置其路由信息，不能自动适应于网络的更迭。因而静态路由配置合用于网络拓扑结构单一并且结构不变的幼型网络。静态路由配置的局限性如下所示：
●    配置和守护耗费功夫和人力资源。
●    随着网络的扩大，守护工作会变得复杂。
●    配置过程容易出现差错，出格是对于一些大型且结构复杂的网络。
●    若是网络中某个网段出现谬误，无法自适应的调换蹊径，将导致蕴含该条路由蹊径上的数据报文转发犯错。
1.3.2  动态路由和谈
通过网络治理员配置静态路由会产生巨大的工作量，且后续守护工作也难以高效进行。为解决这个问题，动态路由和谈应运而生。通过动态路由和谈，路由器选取邻居间互换路由或链路状态信息公告的方式进建远处的路由，并维持动态更新。相迸宗静态路由配置，选取动态路由和谈天生路由表信息的方式拥有如下几点优势：
●    网络治理员只必要对动态路由和谈执行配置和守护工作即可，相迸宗静态配置，工作量大大削减。
●    当网络拓扑结构产生调换时，动态路由和谈会自适应地更新路由表信息。
●    配置过程不容易出现差错。
●    网络中出现链路故障时，动态路由和谈将沉新规划路线，绕开犯错的网络。
1.4   动态路由和谈分类
常见的动态路由和谈蕴含RIP、OSPF、IS-IS、BGP。
依照作用领域分类：
●    IGP（Interior Gateway Protocol，内部网关和谈）：在一个AS（Autonomous System，自治系统）内运行的和谈，蕴含RIP，OSPF和IS-IS。
●    EGP（Exterior Gateway Protocol，表部网关和谈）：在分歧AS间运行的和谈，有BGP。
图1-1    IGP和EGP的关系示意图

依照路由推算算法分类：
●    距离矢量路由和谈：和谈蕴含BGP和RIP。
●    链路状态路由和谈：和谈蕴含OSPF和IS-IS。

2 常见的动态路由和谈
2.1   RIP
在动态路由和谈诞生初期，设备重要使用RIP（Routing Information Protocol，路由信息和谈）。RIP是一种单播路由和谈，利用于IPv4网络。RIPng（RIP Next Generation，下一代RIP）是RIP的扩大，利用于IPv6网络，两者在道理实现以及职能上类似度较高。运行RIP的设备之间通过互换路由信息，自动获得达到远程网络的路由。
RIP作为一种距离矢量路由和谈，通过UDP（端口520）报文进行路由信息的互换，RIPng的UDP端标语为521。RIP使用跳数（Hop Count）作为其怀抱的单元来衡量达到主张网络的距离。该和谈划定当前设备与直连网络的跳数为0，对于非直连网络，每经过一台路由设备跳数值加1，为限度收敛功夫，RIP最多允许15跳。若大于15跳，则暗示主张网络或主机不成达；诖讼薅，使得RIP在大型网络中不合用。
由于RIP和谈的单一易用，配置和守护工作量远低于OSPF和IS-IS，所以RIP路由和谈在现实幼型网络中仍有宽泛利用，例如校园网以及结构单一的地域性网络。
2.2   OSPF
OSPF（Open Shortest Path First，盛开式最短蹊径优。┦荌ETF组织开发的一个链路状态路由和谈。目前针对IPv4和谈使用的是OSPF Version 2（简称OSPFv2），OSPF Version 3（简称OSPFv3）是为了支持IPv6而对OSPF和谈进行的扩大。
OSPF选取SPF（Shortest Path First，最短蹊径）算法。通过LSA（Link State Advertisement，链路状态公告）来转载和传输链路状态信息，以此来描述网络拓扑结构，并凭据此网络拓扑结构天生SPT（Shortest Path Tree，最短蹊径树），由此推算出达到每一个主张地址的最短蹊径，并将该蹊径存储于路由表中。
OSPF具备如下特点：
●    网络拓扑结构调换时，路由器之间可能急剧公告信息，并实现路由更新。
●    在SPF算法的作用下，路由器之间仅同步链路状态信息，而后天生蹊径，预防路由环路的产生。
●    OSPF支持将网络拓扑划分为多个区域，有助于缓解大规模网络的推算压力。
●    将路由分为多种类型区别对待，支持矫捷的节造战术。
●    支持等价路由。
●    支持报文认证，保险和谈交互过程的安全。
●    支持以组播地址发送和谈报文，能够预防滋扰无关者和节俭系统资源。
基于以上特点，OSPF宽泛利用于规模适中的网络中，即最多可支持几百台路由器的网络，例如中幼型企业的网络。
2.3   IS-IS
IS-IS（Intermediate System-to-Intermediate System，中央系统到中央系统）路由选择和谈最初是为CLNP（Connectionless Network Service，无衔接网络服务）而设计。随着TCP/IP和谈栈成为主流，IETF组织对IS-IS进行了批改，使其可能同时合用于TCP/IP和OSI双和谈栈，刷新后的IS-IS称为Integrated IS-IS或Dual IS-IS。
IS-IS与OSPF一样，选取SPF算法，凭据网络拓扑结构天生SPT，推算出达到主张地址的最短蹊径。为了支持大规模网络，IS-IS选取两级的分层结构，并将一个大的路由域被划分为两个或者多个区域，划分的区域被分成Level-1和Level-2两类，SPF算法别离独立运行于Level-1和Level-2中。且凭据区域划分界说了三种路由器角色。
●    L1路由器：用于治理区域内的路由。
●    L2路由器：用于治理区域间的路由。
●    L1/L2路由器：同时属于Level-1和Level-2的路由器。
IS-IS组网分为Level-1和Level-2，如图3-1所示，各区域及相应设备间的关系如下：
●    统一区域内的设备互换信息的结点组成Level-1，区域内的所有设备都知路整个区域的网络拓扑结构，掌管区域内的路由互换。肆意一个L1路由器与同区域内的L1路由器、L1/L2路由器形成Level-1邻居关系，守护当前所处Level-1的链路状态数据库。
●    L1/L2路由器是分歧区域的天堑设备，用于提供区域衔接，L1路由器必须通过L1/L2路由器能力衔接至其他区域。肆意一个L1/L2路由器能够与同区域的L1和L1/L2路由器形成Level-1邻居关系，也能够与同区域或其他区域的L1/L2路由器、L2路由器形成Level-2邻居关系。L1/L2路由器守护Level-1和Level-2两个链路状态数据库。
●    区域之间通过L2路由器相衔接，肆意一个L2路由器与同区域或其他区域的L2、L1/L2路由器形成Level-2邻居关系，守护当前所处Level-2的链路状态数据库。所有的L2路由器与L1/L2路由器一起组成路由域的骨干网，掌管分歧区域间的通讯。
图2-1    IS-IS档次结构图

IS-IS具备OSPF特点的同时，在扩大性方面，通过路由器扩大网络路由支持能力，即选取划分区域来机关两级档次化的网络拓扑结构，并在区域之间使用路由汇总来削减路由器的职守。IS-IS宽泛利用于大规模网络的互通。
2.4   BGP
为便于治理网络，网络被宰割为多个AS。在早期的互联网中，AS间动态互换路由信息使用的是EGP（Exterior Gateway Protocol，表部网关和谈），EGP是一种单一的网络可达性和谈，只合用于树状拓扑网络，无法满足日渐复杂的网络治理需要，因而EGP最终被BGP（Border Gateway Protocol，天堑网关和谈）取代。BGP能够实现环路预防和路由优选，在路由传输职能上更为高效，并提供了更好的扩大性。
BGP是一种在AS间自动互换无环路路由信息的动态路由和谈。BGP经历了分歧的发展阶段，早期颁布过三个版本，别离是BGP-1（RFC 1105）、BGP-2（RFC 1163）以及BGP-3（RFC 1267）。目前使用的版本BGP-4（RFC 4271）作为当前AS间的尺度路由和谈被宽泛利用。
在每个AS内运行BGP和谈并发送BGP报文的设备称为BGP Speaker（BGP讲话者）。一样AS内的BGP Speaker之间的邻居关系，称为IBGP（Internal BGP，内部天堑网关和谈）邻居，从IBGP邻居进建到的路由称为IBGP路由，IBGP用于实现路由信息在本AS内的过渡。分歧AS间的BGP Speaker之间的邻居关系，称为EBGP（External BGP，表部天堑网关和谈）邻居，从EBGP邻居进建到的路由称为EBGP路由，EBGP用于实现分歧AS间路由信息的互换。
动态路由和谈之间的优先级挨次为EBGP高于IGP，而IGP又高于IBGP。
BGP和谈的个性如下：
●    分歧于RIP、OSPF、IS-IS等IGP着沉于推算路由，BGP沉点在于在AS间选择最佳路由和节造路由的传输，合用于承载大规模路由的网络。
●    BGP使用TCP和谈作为传输和谈，通过TCP和谈的靠得住传输机造保障BGP传输的靠得住性。
●    BGP作为距离矢量路由和谈，将本地拔取的最优路由传输给邻居路由器，预防环路的产生。
BGP是为处于分歧AS间的路由器实现路由信息互换提供保险，但并不是所有情况都必要运行BGP。
必要使用BGP的情况如下：
●    BGP的利用场景如图3-2所示，当设备或主机必要同时衔接两个或者多个ISP（Internet Service Provider，互联网服务提供商）时，ISP必要向设备或主机提供齐全或者部门Internet路由，此时，必要通过BGP来决定选择哪个ISP的AS来达到主张地址更具经济性。
●    设备或主机之间必要传输AS间的路由。
●    设备或主机必要通过三层VPN传输私网路由。
●    设备或主机必要传输组播路由，机关组播拓扑。
图2-2    BGP利用场景图

不必要使用BGP的情况如下：
●    设备或主机只与一个ISP相连。
●    ISP不必要向设备或主机提供Internet路由。
●    AS间使用了缺省路由进行衔接。

3 总结
为实现分歧网络间的数据报文转发，路由器、路由表以及路由和谈缺一不成。在路由表中保留着各类路由信息，用于领导路由器转发。动态路由和谈用于推算路由、进建路由，并将路由信息参与路由表。动态路由和谈的产生解决了静态路由配置的局限性，面对分歧的网络场景，必要利用分歧的动态路由和谈，从而实现效益最大化。

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