[计算机网络笔记]第四部分——网络层 选路协议 因特网的选路协议

层次选路：大型网络（比如因特网）不是理想模型，大型网络规模越大，越需要自治管理，所以大型网络需要划分区域以及层次。这是需要自治系统（AS）

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在自治系统内部，网络由一个组织统一管理，所以内部可以运行相同的选路协议，遵守相同的规则，同时，一个AS内部还可以再次划分，形成层次

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在自治系统之间，仅仅通过少量的路由器（网关路由器）通信，运行于不同于AS内部的选路协议，自治系统之间彼此独立，可由不同组织管理

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自治系统内的选路算法被称为“自治系统内部选路协议”，因特网使用的有RIP和OSPF两种，接下来介绍

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自治系统之间的选路算法被称为“自制系统间选路协议”，因特网使用的BGP算法，接下来介绍。

因特网的自治系统内部选路协议：

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RIP（选路信息协议）：这是DV算法的实现

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路径费用被定义为跳数，并且规定最大跳数是15，超过15被认为是不可达路径，所以RIP只能用于小型AS


RIP报文通过UDP协议在520端口传输，因此RIP应当算是一个应用层协议，通过应用层实现了网络层的功能


RIP每过30秒钟交换一次报文，节点超过180秒没有交换报文，会被其他节点识别为不可用节点

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OSPF（开放最短路径优先协议）：这是LS算法的实现


路径花费可以自定义单位，可以使跳数，也可以是链路容量等


OSPF报文直接承载在IP报文之上，和TCP/UDP位于同一层，所以需要OSPF自己实现可靠报文传输、链路状态广播等功能


OSPF是链路状态协议，所以链路的信息需要向全网广播，因此需要洪泛


每过30秒，无论链路状态是否改变都需要广播一遍
优点：

安全：自己实现了可靠数据传输等功能

允许使用多条费用相同的路径传输

支持AS内部的层次结构，允许AS内部再次划分

支持单播多播选路

综上所述，在因特网AS内部，OSPF优于RIP，OSPF一般用于顶层大型的AS中，RIP用于低层小型AS中
因特网的自治系统间选路协议

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BGP协议（边界网关协议）


BGP是一个运行在TCP之上的179端口的半永久连接


在AS内部交换选路信息使用iBGP报文，在AS间交换信息使用eBGP报文，因此不同AS可以交换可达信息


在BGP报文中，携带的不是主机地址，而是CIDR化的前缀（也就是a.b.c.d/x的形式），用来表示一个子网或者一个子网集合


在BGP中，每一个AS（除了特别用途的）都有一个自治系统号（ASN）用于唯一标识一个AS


在BGP报文中，有一些属性：


AS-PATH：用来存放该报文已经经过的AS


NEXT-HOP：用于指示一条AS-PATH开始的接口

对于一个AS内，有多条通向外部的目的地的可达路径，这时候路由器使用的策略叫做“热土豆协议”，即从花费最少路径赶快把报文送走。

关于多播和广播：
广播策略：

N次单播：简单但是缺点明显：低效而且当目的地是未知的时候不能使用

洪泛：路由器接受并拷贝报文，向所有邻近路由器转发

a)
无控制洪泛：在有环的路径中会产生广播风暴现象，无限次循环发送同一个报文

b)
受控洪泛：通过(1)序号(2)反向路径转发避免了广播风暴，其中(1)序号使得路由器可以判断是否转发过广播的报文，(2)反向路径转发则规定之后路由器在源和目的之间的最短路径上时才会广播报文

生成树：将线路虚拟成一棵树进行广播，以控制广播的数量，难点在于生成树的建立和维护

多播策略：多播需要接收方的地址，可通过间接地址来编址（还要用到D类地址）
为了实现多播，还需要两个部分：(1)互联网组管理协议（IGMP）(2)多播选路算法
其中(1)互联网组管理协议用于提供多播加入与退出的管理，(2)多播选路算法在主机稠密时使用一棵树共享多播，主机稀疏时使用基于源的多棵树进行选路