常見路由協定的分析、比較

一、内部網關協定

RIP：

RIP是“路由資訊協定(Route Information Protocol)”的簡寫。

概述：RIP主要是用來傳遞路由資訊的，通過每隔30秒廣播一次路由表，維護相鄰路由器的位置關系，同時根據收到的路由表資訊計算自己的路由表資訊。封包交換采用的形式是UDP。RIP是一個距離矢量路由協定,最大跳數為16跳,16跳以及超過16跳的網絡則認為目标網絡不可達。此協定通常用在網絡架構較為簡單的小型網絡環境，比如校園網。RIP的收斂速度較慢。路由收斂指網絡的拓撲結構發生變化，路由表重建立立到發送再到學習直至穩定，并通告網絡中所有相關路由器都得知該變化的過程。也就是網絡拓撲變化引起的通過重新計算路由而發現替代路由的行為。

DV算法： RIP采用的是距離矢量算法，也就是DV算法。D表示距離，V表示節點。每個路由器都維護着一張記錄該路由器到所有其他路由器的最短距離的表，這張表可以通過與相鄰路由器交換路由資訊後更新，在擷取相鄰路由器的表之後判斷并更新到其他點的最短距離，然後繼續轉發，直至收斂。

RIP的缺點：如果AS中的一個路由器當機了，那麼當它的相鄰路由器找不到它時，就會向它相鄰的其他路由器轉發RIP封包繼續詢問，同樣，那台路由器也不能找到當機的路由器，繼續轉發這個封包，當轉發16跳後，才判定主機不可達，這導緻收斂速度很慢，性能較差。這個問題的原因就在于RIP的視野很小，隻能看到鄰居且信任它的鄰居，而看不到全局。

區分ARP和RIP：這兩個協定名稱很接近，但是确實完全不一樣的協定。ARP是位址解析協定，用于實作IP到MAC的映射，而RIP是路由資訊協定，用來實作IP和IP直接的路由。兩者分工不同，一般是先通過RIP找到目标路由，然後可以再通過ARP來判斷到指定MAC的接口。

IGRP：

IGRP協定是“内部網關路由協定（Interior Gateway Routing Protool）”的縮寫。

IGRP和RIP的相同點：它們同屬距離矢量路由協定，IGRP也是周期性的廣 播路由表，也存在最大跳數（預設為100跳，達到或超過100跳則認為目标網絡不可達）。

IGRP和RIP的不同點：IGRP最大的特點是使用了混合路徑成本，同時考慮了鍊路的帶寬、 延遲、負載、MTU、可靠性5個方面來計算路由的路徑成本，而不像其他IGP協定單純的考慮某一個方面來計算路徑成本。

EIGRP：由于IGRP協定的種種缺陷以及不足，出現了EIGRP協定（增強型内部網關路由協定）來取代IGRP協定。EIGRP屬于進階距離矢量 路由協定，繼承了IGRP的混合路徑成本，最大特點在于引入了非等價負載均衡技術，并擁有極快的收斂速度。EIGRP協定被廣泛部署。

OSPF：

OSPF協定是“開放式最短路徑優先(Open Shortest Path First)”的縮寫，屬于鍊路狀态路由協定。

DR和BDR：在廣播網絡中,任意兩台路由器之間都要交換路由資訊，這使得任何一台路由器的路由變化都會導緻多次傳遞,浪費了帶寬資源。為解決這一問題，OSPF協定定義了指定路由器DR(Designated Router)，所有路由器都隻将資訊發送給DR，由DR将網絡鍊路狀态發送出去。如果DR由于某種故障而失效，則網絡中的路由器必須重新選舉DR，再與新的DR同步，這需要較長的時間，在這段時間内，路由的計算是不正确的。為了能夠縮短這個過程，OSPF提出了BDR(Backup Designated Router，備份指定路由器)的概念。BDR實際上是對DR的一個備份，在選舉DR的同時也選舉出BDR，BDR也和本網絡内的所有路由器建立鄰接關系并交換路由資訊。當DR失效後，BDR會立即成為DR。由于不需要重新選舉，并且鄰接關系事先已建立，是以這個過程是非常短暫的。這時還需要再重新選舉出一個新的BDR，這個選舉過程不會影響路由的計算。DR和BDR之外的路由器(稱為DR Other)之間将不再建立鄰接關系，也不再交換任何路由資訊。這樣就減少了廣播網上各路由器之間鄰接關系的數量。

鍊路狀态資料庫：DR和BDR的維護着一個相同的鍊路狀态資料庫（LSDB），它包含整個網絡的完整拓撲。每個區域中所有路由器維護着一個相同的鍊路狀态資料庫 （LSDB）。OSPF利用所維護的鍊路狀态資料 庫，通過最短生成樹算法（SPF算法）計算得到路由表。OSPF的收斂速度較快。

區域：OSPF協定引入“分層路由”的概念，将網絡分割成一個“主幹”連接配接的一組互相獨立的部分，這些互相獨立的部分被稱為“區域”(Area)，“主幹”的部分稱為“主幹區域”。每個區域就如同一個獨立的網絡，該區域的OSPF路由器隻儲存該區域的鍊路狀态。每個路由器的鍊路狀态資料庫都可以保持合理的大小，路由計算的時間、封包數量都不會過大。

鍊路狀态（LS）協定：OSPF協定可以認為是LS協定的一個實作和展開。LS協定的特點是：僅在路由發生變化的時候才發送封包更新資訊；向AS中的所有路由器廣播路由資訊；資訊描述了該路由器與相鄰路由器的鍊路狀态。

OSPF的另外一種解釋： AS中的每一個路由器都維護着一個鍊路狀态資料庫，它是全局的拓撲。和上述的DR的方式的差別就是不需要選舉一個指定路由器來承載全局的路由資訊，每個路由器都是一個可以判斷路由的最小機關，這樣也是可以的。

IS-IS：

IS-IS協定是Intermediate system to intermediate system（中間系統到中間系統）的縮寫，屬于鍊路狀态路由協定。內建化IS-IS協定是ISP骨幹網上最常用的IGP協定。

IS-IS和OSPF協定的相同點：IS-IS也使用了“區域”的概念，同樣也維護着一份鍊路狀态資料庫，通過最短生成樹算法（SPF）計算出最佳路徑。 IS-IS的收斂速度也較快。

IS-IS和OSPF協定的不同點：IS-IS 隻定義了兩種網絡拓撲類型：broadcast和general topology。OPSF定義了5種網絡類型：point-to-point、point-to-multipoint、broadcast和NBMA，以及virtual links。是以他們的差別是結構以及點與點之間的關系不同。

二、外部網關協定

BGP：

BGP是“邊界網關協定(Border Gateway Protocol)”的縮寫，是自治系統外部路由協定，用來在AS之間傳遞路由資訊。

BGP制定的目的：為了維護各個ISP的獨立利益，标準化組織制定了ISP間的路由協定BGP，處理各ISP之間的路由傳遞。但是BGP運作在相對核心的地位，需要使用者對網絡的結構有相當的了解，否則可能會造成較大損失。

解決環路問題：為了從設計上避免了環路的發生，其路由資訊中攜帶了所經過的全部AS路徑清單。這樣，接收該路由資訊的BGP路由器可以明确的知道此路由資訊是否源于自己的AS，如果是源于自己的AS，BGP就會丢棄此條路由，這樣就根本的解決了AS之間産生環路的可能。

使用TCP：天然的可靠傳輸機制，重傳、排序等機制來保證BGP協定資訊交換的可靠性。