理论+实验：RIP（动态路由协议）

一、RIP介绍

1.1 定义

RIP是Routing Information Protocol（路由信息协议）的简称，它是一种较为简单的内部网关协议（Interior Gateway Protocol）。RIP是一种基于距离矢量（Distance-Vector）算法的协议，它使用跳数（Hop Count）作为度量来衡量到达目的网络的距离。RIP通过UDP报文进行路由信息的交换，使用的端口号为520。

RIP包括RIP-1和RIP-2两个版本，RIP-2对RIP-1进行了扩充，使其更具有优势。

1.2 目的

由于RIP的实现较为简单，在配置和维护管理方面也远比OSPF和IS-IS容易，因此RIP主要应用于规模较小的网络中，例如校园网以及结构较简单的地区性网络。对于更为复杂的环境和大型网络，一般不使用RIP协议。

二、 RIP基本原理

RIP是一种基于距离矢量（Distance-Vector）算法的协议，它使用跳数（Hop Count）作为度量值来衡量到达目的地址的距离。在RIP网络中，缺省情况下，设备到与它直接相连网络的跳数为0，通过一个设备可达的网络的跳数为1，其余依此类推。也就是说，度量值等于从本网络到达目的网络间的设备数量。为限制收敛时间，RIP规定度量值取0～15之间的整数，大于或等于16的跳数被定义为无穷大，即目的网络或主机不可达。由于这个限制，使得RIP不可能在大型网络中得到应用。

2.1 RIP路由表的形成

RIP启动时的初始路由表仅包含本设备的一些直连接口路由。通过相邻设备互相学习路由表项，才能实现各网段路由互通。

图1 RIP路由表形成过程
在这里插入图片描述
RIP路由形成的过程如图1所示

RIP协议启动之后，RouterA会向相邻的路由器广播一个Request报文。
当RouterB从接口接收到RouterA发送的Request报文后，把自己的RIP路由表封装在Respone报文内，然后向该接口对应的网络广播。
RouterA根据RouterB发送的Response报文，形成自己的路由表。

2.2 RIP的更新与维护

RIP协议在更新和维护路由信息时主要使用四个定时器：

更新定时器（Update timer）：当此定时器超时时，立即发送更新报文。
老化定时器（Age timer）：RIP设备如果在老化时间内没有收到邻居发来的路由更新报文，则认为该路由不可达。
垃圾收集定时器（Garbage-collect timer）：如果在垃圾收集时间内不可达路由没有收到来自同一邻居的更新，则该路由将被从RIP路由表中彻底删除。
抑制定时器（Suppress timer）：当RIP设备收到对端的路由更新，其cost为16，对应路由进入抑制状态，并启动抑制定时器。为了防止路由震荡，在抑制定时器超时之前，即使再收到对端路由cost小于16的更新，也不接受。当抑制定时器超时后，就重新允许接受对端发送的路由更新报文。

RIP路由与定时器之间的关系：

RIP的更新信息发布是由更新定时器控制的，默认为每30秒发送一次。
每一条路由表项对应两个定时器：老化定时器和垃圾收集定时器。当学到一条路由并添加到RIP路由表中时，老化定时器启动。如果老化定时器超时，设备仍没有收到邻居发来的更新报文，则把该路由的度量值置为16（表示路由不可达），并启动垃圾收集定时器。如果垃圾收集定时器超时，设备仍然没有收到更新报文，则在RIP路由表中删除该路由。

2.3 触发更新

触发更新是指当路由信息发生变化时，立即向邻居设备发送触发更新报文，而不用等待更新定时器超时，从而避免产生路由环路。

图2 触发更新原理图
在这里插入图片描述
如图2所示，网络11.4.0.0不可达时，RouterC最先得到这一信息。

如果设备不具有触发更新功能，RouterC发现网络故障之后，需要等待更新定时器超时。在等待过程中，如果RouterB的更新报文传到了RouterC，RouterC就会学到RouterB的去往网络11.4.0.0的错误路由。这样RouterB和RouterC上去往网络11.4.0.0的路由都指向对方从而形成路由环路。
如果设备具有触发更新功能，RouterC发现网络故障之后，不必等待更新定时器超时，立即发送路由更新信息给路由器B，这样就避免了路由环路的产生。

三、动态路由协议

动态路由协议概述

路由器之间用来交换信息的语言。

度量值

跳数、带宽、负载、时延、可靠性、成本。

收敛

使所有路由表都达到一致状态的过程。

静态路由与动态路由的比较

网络中静态路由和动态路由互相补充。

四、动态路由协议分类

按照路由执行的算法分类

距离矢量路由协议
依据从源网络到目标网络所经过的路由器的个数选择路由
• RIP、 BGP

链路状态路由协议

综合考虑从源网络到目标网络的各条路径的情况选择路由
OSPF、 IS-IS

五、RIP路由协议工作原理

5.1 RIP是距离-矢量路由选择协议

5.2 RIP的基本概念

定期更新(路由器每经过一段时间周期-30S后,向邻居发送更新信息)
邻居（与其相连的路由器)
广播更新(Ripv1 255.255.255.255)
组播更新(Ripv2 224.0.0.9)
泛洪路由表(路由器将从邻居学习到的路由放进自己的路由表中,然后将路由表所有路由信息在通告给其他路由器,直到整个网络学习到)

六、水平分割

水平分割（Split Horizon）的原理是，RIP从某个接口学到的路由，不会从该接口再发回给邻居路由器。这样不但减少了带宽消耗，还可以防止路由环路。

水平分割在不同网络中实现有所区别。广播网、P2P和P2MP网络中是按照接口进行水平分割的，如图1所示。

图1 按照接口进行水平分割原理图
在这里插入图片描述
RouterA会向RouterB发送到网络10.0.0.0/8的路由信息，如果没有配置水平分割，RouterB会将从RouterA学习到的这条路由再发送回给RouterA。这样，RouterA可以学习到两条到达10.0.0.0/8网络的路由：1.跳数为0的直连路由；2.下一跳指向RouterB，且跳数为2的路由。

但是在RouterA的RIP路由表中只有直连路由才是活跃的。当RouterA到网络10.0.0.0的路由变成不可达，并且RouterB还没有收到路由不可达的信息时，RouterB会继续向RouterA发送10.0.0.0/8可达的路由信息。即，RouterA会接受到错误的路由信息，认为可以通过RouterB到达10.0.0.0/8网络；而RouterB仍旧认为可以通过RouterA到达10.0.0.0/8网络，从而形成路由环路。配置水平分割后，RouterB将不会再把到网络10.0.0.0/8的路由发回给RouterA，由此避免了路由环路的产生。

对于NBMA（Non-Broadcast Multiple Access）网络，由于一个接口上连接多个邻居，所以是按照邻居进行水平分割的。路由就会按照单播方式发送，同一接口上收到的路由可以按邻居进行区分。从某一接口的对端邻居处学习到路由，不会再通过该接口发送回去。

图2 按照邻居进行水平分割原理图
在这里插入图片描述
如图2所示，在NBMA网络配置了水平分割之后，RouterA会将从RouterB学习到的20.0.0.0/8路由发送给RouterC，但是不会再发送回给RouterB。

七、实验

实验拓扑图
在这里插入图片描述

7.1 实验设备

三台路由器。

7.2 实验要求

AR1用RIP1版本，AR2用RIP2版本

7.3 实验操作

################AR1配置################
system-view 

sysname ar1

interface GigabitEthernet0/0/0
 ip address 12.0.0.1 255.255.255.252 

quit

interface LoopBack0                 ##定义环回口loopback0
 ip address 1.1.1.1 255.255.255.0       ##设置环回口loopback0 IP地址为1.1.1.1

quit

rip 1                                   ##定义rip进程为1
 version 1                                ##定义rip 版本2
 network 1.0.0.0                            ##主类宣告1.0.0.0网段
 network 12.0.0.0                              ####主类宣告1.0.0.0网段

################AR2配置################
system-view 

sysname ar2

interface GigabitEthernet0/0/0
 ip address 12.0.0.2 255.255.255.252 

interface GigabitEthernet0/0/1
 ip address 23.0.0.1 255.255.255.252 

interface LoopBack0
 ip address 2.2.2.2 255.255.255.0 

quit

rip 1
 network 2.0.0.0
 network 12.0.0.0
 network 23.0.0.0

################AR3配置################
system-view 

sysname ar3

interface GigabitEthernet0/0/0
 ip address 23.0.0.2 255.255.255.252 
 rip version 1

interface LoopBack0
 ip address 3.3.3.3 255.255.255.0 

quit

rip 1
 version 2
 network 3.0.0.0
 network 23.0.0.0