计算机网络(4.15)网络层- 内部网关协议RIP

1、工作原理 

路由信息协议RIP (Routing Information Protocol) 是内部网关协议IGP中最先得到广泛使用的协议。

RIP是一种分布式的、基于距离向量的路由选择协议,是互联网的标准协议,最大优点就是简单。现已很少应用。 RIP 协议要求网络中的每一个路由器都要维护从它自己到其他每一个目的网络的距离记录(“距离向量”)。

“距离”的定义 

从一个路由器到直接连接的网络的距离定义为1。 从一个路由器到非直接连接的网络的距离定义为所经过的路由器数加1。

RIP 协议中的“距离”也称为“跳数”(hop count), 因为每经过一个路由器,跳数就加 1。这里的“距离”实际上指的是“最短距离”。

RIP认为一个好的路由就是它通过的路由器的数目少,即“距离短”。RIP允许一条路径最多只能包含15个路由器。 “距离”的最大值为16时即相当于不可达。可见RIP只适用于小型互联网。

RIP不能在两个网络之间同时使用多条路由。RIP 选择一个具有最少路由器的路由(即最短路由),哪怕还存在另一条高速(低时延)但路由器较多的路由。

RIP 协议的三个特点

(1) 仅和相邻路由器交换信息。

(2) 交换的信息是当前本路由器所知道的全部信息, 即自己的路由表。

(3) 按固定的时间间隔交换路由信息,例如,每隔30秒。当网络拓扑发生变化时,路由器也及时向相邻路由器通告拓扑变化后的路由信息。

路由表的建立 

路由器在刚刚开始工作时,只知道到直接连接的网络的距离(此距离定义为 1)。它的路由表是空的。

以后,每一个路由器也只和数目非常有限的相邻路由器交换并更新路由信息。 经过若干次更新后,所有的路由器最终都会知道到达本自治系统中任何一个网络的最短距离和下一跳路由器的地址。

RIP 协议的收敛 (convergence) 过程较快。“收敛” 就是在自治系统中所有的结点都得到正确的路由选择信息的过程

2、距离向量算法

路由器收到相邻路由器(其地址为X)的一个RIP 报文:

(1) 先修改此RIP 报文中的所有项目:把“下一跳”字段中的地址都改为X,并把所有的“距离”字段的值加1。三个关键数据:到目的地址N,距离d,下一跳路由器是X。

(2) 对修改后的RIP报文中的每一个项目,重复以下步骤: 若项目中的目的网络不在路由表中,则把该项目加到路由表中。 否则若下一跳字段给出的路由器地址是同样的,则把收到的项目替换原路由表中的项目。 否则若收到项目中的距离小于路由表中的距离,则进行更新, 否则,什么也不做。

(3) 若3分钟还没有收到相邻路由器的更新路由表,则把此相邻路由器记为不可达路由器,即将距离置为16(表示不可达)。

(4) 返回。 

               

距离向量算法的基础就是Bellman-Ford 算法(或 Ford-Fulkerson 算法)。

这种算法的要点是这样的: 设X是结点A到B的最短路径上的一个结点。 若把路径A→B拆成两段路径A→X和X→B,则每 一段路径A→X和X→B也都分别是结点A 到X 和结点X到B的最短路径。

RIP协议让互联网中的所有路由器都和自己的相邻路由器不断交换路由信息,并不断更新其路由表, 使得从每一个路由器到每一个目的网络的路由都是 最短的(即跳数最少)。

虽然所有的路由器最终都拥有了整个自治系统的全局路由信息,但由于每一个路由器的位置不同,它们的路由表当然也应当是不同的。

3、RIP2 协议的报文格式

           

RIP2 报文由首部和路由部分组成。

首部占4个字节,命令字段指出报文的意义(1表示请求路由 信息,2表示对请求路由信息的响应或未被请求而发出的路 由更新报文)。

RIP2 报文中的路由部分由若干个路由信息组成。每个路由信息需要用20个字节。地址族标识符(又称为地址类别)字段用来标志所使用的地址协议(IP地址为2)。路由标记填入自治系统的号码,这是考虑使RIP有可能收到本自治系统以外的路由选择信息。再后面指出某个网络地址、该网络的子网掩码、下一跳路由器地址以及到此网络的距离。

一个RIP报文最多可包括25个路由,因而RIP报文的最大长度是4 +20*25 =504 字节。如超过,必须再用一个RIP报文来传送。RIP2具有简单的鉴别功能。若使用鉴别功能,则将原来写入第一个路由信息(20 个 字节)的位置用作鉴别。此时地址族标识符置为全1, 而路由标记写入鉴别类型,余下16字节为鉴别数据。

在鉴别数据之后才写入路由信息,但这时最多只能再放入24 个路由信息。
 

RIP协议的优缺点 

优点:实现简单,开销较小。

缺点:RIP 限制了网络的规模,它能使用的最大距离为15(16 表示不可达)、路由器之间交换的路由信息是路由器中的完整路由表, 因而随着网络规模的扩大,开销也就增加。、“坏消息传播得慢”,使更新过程的收敛时间过长。

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