1、網絡工程結課論文題目：靜態路由,RIP和OSPF路由協議 學院： xxxxxxxxxxxx學院 專業班級：xxxxxxxxxxxxx班 任課教師： xxx姓名： x x學號： xxxxxxxx日期： 2010年01月靜態路由,RIP和OSPF路由協議 摘 要隨著計算機網絡規模的不斷擴大，大型互聯網絡的迅猛發展，路由技術在網絡技術中已逐漸成為關鍵部分，路由器也隨之成為最重要的網絡設備。用戶的需求推動著路由技術的發展和路由器的普及，人們已經不滿足于僅在本地網絡上共享信息，而希望最大限度地利用全球各個地區、各種類型的網絡資源。路由協議可分為兩類：在一個AS（Autonomous System）內的路

2、由協議稱為內部網關協議，AS之間的路由協議稱為外部網關協議。這里網關是路由器的舊稱。現在正在使用的內部網關路由協議有以下幾種：RIP-1，RIP-2，IGRP，EIGRP，IS-IS和OSPF。其中前4種路由協議采用的是距離向量算法，IS-IS和OSPF采用的是鏈路狀態算法。對于小型網絡，采用基于距離向量算法的路由協議易于配臵和管理，且應用較為廣泛，但在面對大型網絡時，不但其固有的環路問題變得更難解決，所占用的帶寬也迅速增長，以至于網絡無法承受。這使得OSPF正在成為應用廣泛的一種路由協議。現在，不論是傳統的路由器設計，還是即將成為標準的MPLS（多協議標記交換），均將OSPF視為很好的路由協

3、議。 關鍵詞路由協議 靜態路由 動態路由 RIP OSPF 網絡工程 正 文一、各個路由協議的概況靜態路由是指由網絡管理員手工配臵的路由信息。當網絡的拓撲結構或鏈路的狀態發生變化時，網絡管理員需要手工去修改路由表中相關的靜態路由信息。靜態路由信息在缺省情況下是私有的，不會傳遞給其他的路由器。當然，網管員也可以通過對路由器進行設臵使之成為共享的。靜態路由一般適用于比較簡單的網絡環境，在這樣的環境中，網絡管理員易于清楚地了解網絡的拓撲結構，便于設臵正確的路由信息。路由信息協議（RIP）是一種在網關與主機之間交換路由選擇信息的標準。RIP 是一種內部網關協議。在國家性網絡中如當前的因特網，擁有很多用

4、于整個網絡的路由選擇協議。作為形成網絡的每一個自治系統，都有屬于自己的路由選擇技術，不同的 AS 系統，路由選擇技術也不同。作為一種內部網關協議或 IGP（內部網關協議），路由選擇協議應用于 AS 系統。連接 AS 系統有專門的協議，其中最早的這樣的協議是“EGP”（外部網關協議），目前仍然應用于因特網，這樣的協議通常被視為內部 AS 路由選擇協議。RIP 主要設計來利用同類技術與大小適度的網絡一起工作。因此通過速度變化不大的接線連接，RIP 比較適用于簡單的校園網和區域網，但并不適用于復雜網絡的情況。OSPF路由協議是一種典型的鏈路狀態（Link-state）的路由協議，一般用于同一個路由域

5、內。在這里，路由域是指一個自治系統（Autonomous System），即AS，它是指一組通過統一的路由政策或路由協議互相交換路由信息的網絡。在這個AS中，所有的OSPF路由器都維護一個相同的描述這個AS結構的數據庫，該數據庫中存放的是路由域中相應鏈路的狀態信息，OSPF路由器正是通過這個數據庫計算出其OSPF路由表的。作為一種鏈路狀態的路由協議，OSPF將鏈路狀態廣播數據包LSA（Link State Advertisement）傳送給在某一區域內的所有路由器，這一點與距離矢量路由協議不同。運行距離矢量路由協議的路由器是將部分或全部的路由表傳遞給與其相鄰的路由器。二、各個路由協議的比較以及

6、優缺點靜態路由協議在一個支持DDR（dial-on-demand routing）的網絡中，撥號鏈路只在需要時才撥通，因此不能為動態路由信息表提供路由信息的變更情況。在這種情況下，網絡也適合使用靜態路由。使用靜態路由的另一個好處是網絡安全保密性高。動態路由因為需要路由器之間頻繁地交換各自的路由表，而對路由表的分析可以揭示網絡的拓撲結構和網絡地址等信息。因此，網絡出于安全方面的考慮也可以采用靜態路由。大型和復雜的網絡環境通常不宜采用靜態路由。一方面，網絡管理員難以全面地了解整個網絡的拓撲結構；另一方面，當網絡的拓撲結構和鏈路狀態發生變化時，路由器中的靜態路由信息需要大范圍地調整，這一工作的難度和

7、復雜程度非常高。RIP是路由信息協議（Routing Information Protocol）的縮寫，采用距離向量算法，是當今應用最為廣泛的內部網關協議。在默認情況下，RIP使用一種非常簡單的度量制度：距離就是通往目的站點所需經過的鏈路數，取值為115，數值16表示無窮大。RIP進程使用UDP的520端口來發送和接收RIP分組。RIP分組每隔30s以廣播的形式發送一次，為了防止出現“廣播風暴”，其后續的的分組將做隨機延時后發送。在RIP中，如果一個路由在180s內未被刷，則相應的距離就被設定成無窮大，并從路由表中刪除該表項。RIP分組分為兩種：請求分組和響應分組。RIP路由協議RIP-1被提

8、出較早，其中有許多缺陷。為了改善RIP-1的不足，在RFC1388中提出了改進的RIP-2，并在RFC 1723和RFC 2453中進行了修訂。RIP-2定義了一套有效的改進方案，新的RIP-2支持子網路由選擇，支持CIDR，支持組播，并提供了驗證機制。隨著OSPF和IS-IS的出現，許多人認為RIP已經過時了。但事實上RIP也有它自己的優點。對于小型網絡，RIP就所占帶寬而言開銷小，易于配臵、管理和實現，并且RIP還在大量使用中。但RIP也有明顯的不足，即當有多個網絡時會出現環路問題。為了解決環路問題，IETF提出了分割范圍方法，即路由器不可以通過它得知路由的接口去宣告路由。分割范圍解決了兩

9、個路由器之間的路由環路問題，但不能防止3個或多個路由器形成路由環路。觸發更新是解決環路問題的另一方法，它要求路由器在鏈路發生變化時立即傳輸它的路由表。這加速了網絡的聚合，但容易產生廣播泛濫。總之，環路問題的解決需要消耗一定的時間和帶寬。若采用RIP協議，其網絡內部所經過的鏈路數不能超過15，這使得RIP協議不適于大型網絡。OSPF路由協議rip協議是距離矢量路由選擇協議，它選擇路由的度量標準（metric)是跳數，最大跳數是15跳，如果大于15跳，它就會丟棄數據包。 ospf協議是鏈路狀態路由選擇協議，它選擇路由的度量標準是帶寬，延遲。RIP的局限性在大型網絡中使用所產生的問題:RIP的15跳

10、限制，超過15跳的路由被認為不可達RIP不能支持可變長子網掩碼(VLSM)，導致IP地址分配的低效率周期性廣播整個路由表，在低速鏈路及廣域網云中應用將產生很大問題收斂速度慢于OSPF，在大型網絡中收斂時間需要幾分鐘RIP沒有網絡延遲和鏈路開銷的概念，路由選路基于跳數。擁有較少跳數的路由總是被選為最佳路由即使較長的路徑有低的延遲和開銷RIP沒有區域的概念，不能在任意比特位進行路由匯總一些增強的功能被引入RIP的新版本RIPv2中，RIPv2支持VLSM，認證以及組播更新。但RIPv2的跳數限制以及慢收斂使它仍然不適用于大型網絡相比RIP而言，OSPF更適合用于大型網絡:沒有跳數的限制支持可變長子

11、網掩碼(VLSM)使用組播發送鏈路狀態更新，在鏈路狀態變化時使用觸發更新，提高了帶寬的利用率收斂速度快具有認證功能OSPF協議主要優點：1、OSPF是真正的LOOP- FREE（無路由自環）路由協議。源自其算法本身的優點。（鏈路狀態及最短路徑樹算法）2、OSPF收斂速度快：能夠在最短的時間內將路由變化傳遞到整個自治系統。3、提出區域（area）劃分的概念，將自治系統劃分為不同區域后，通過區域之間的對路由信息的摘要，大大減少了需傳遞的路由信息數量。也使得路由信息不會隨網絡規模的擴大而急劇膨脹。4、將協議自身的開銷控制到最小。見下：1）用于發現和維護鄰居關系的是定期發送的是不含路由信息的hello

12、報文，非常短小。包含路由信息的報文時是觸發更新的機制。（有路由變化時才會發送）。但為了增強協議的健壯性，每1800秒全部重發一次。2）在廣播網絡中，使用組播地址（而非廣播）發送報文，減少對其它不運行ospf 的網絡設備的干擾。3）在各類可以多址訪問的網絡中（廣播，NBMA），通過選舉DR，使同網段的路由器之間的路由交換（同步）次數由 O（N*N）次減少為 O （N）次。4）提出STUB區域的概念，使得STUB區域內不再傳播引入的ASE路由。5）在ABR（區域邊界路由器）上支持路由聚合，進一步減少區域間的路由信息傳遞。6）在點到點接口類型中，通過配臵按需播號屬性（OSPF over On Dem

13、and Circuits），使得ospf不再定時發送hello報文及定期更新路由信息。只在網絡拓撲真正變化時才發送更新信息。5、通過嚴格劃分路由的級別（共分四極），提供更可信的路由選擇。6、良好的安全性，ospf支持基于接口的明文及md5 驗證。7、OSPF適應各種規模的網絡，最多可達數千臺。OSPF的缺點1、配臵相對復雜。由于網絡區域劃分和網絡屬性的復雜性，需要網絡分析員有較高的網絡知識水平才能配臵和管理OSPF網絡。2、路由負載均衡能力較弱。OSPF雖然能根據接口的速率、連接可靠性等信息，自動生成接口路由優先級，但通往同一目的的不同優先級路由，OSPF只選擇優先級較高的轉發，不同優先級的路

14、由，不能實現負載分擔。只有相同優先級的，才能達到負載均衡的目的，不象EIGRP那樣可以根據優先級不同，自動匹配流量。三、以學生公寓為例用OSPF路由協議設計一套方案OSPF路由協議基本原理OSPF是Open Shortest Path First（開放最短路由優先協議）的縮寫。它是IETF組織開發的一個基于鏈路狀態的自治系統內部路由協議。目前使用的是版本2（RFC2328），其特性如下：適應范圍支持各種規模的網絡，最多可支持幾百臺路由器。 快速收斂在網絡的拓撲結構發生變化后立即發送更新報文，使這一變化在自治系統中同步。無自環由于OSPF根據收集到的鏈路狀態用最短路徑樹算法計算路由，從算法本身保

15、證了不會生成自環路由。區域劃分允許自治系統的網絡被劃分成區域來管理，區域間傳送的路由信息被進一步抽象，從而減少了占用的網絡帶寬。路由分級使用4類不同的路由，按優先順序來說分別是：區域內路由、區域間路由、第一類外部路由、第二類外部路由。支持驗證支持基于接口的報文驗證以保證路由計算的安全性。 組播發送在有組播發送能力的鏈路層上以組播地址收發報文，既達到了廣播的作用，又最大程度地減少了對其它網絡設備干擾。整個網絡可看成由多個自治系統（AS）組成，通過收集和傳遞自治系統鏈路狀態來動態地發現并傳播路由達到自治系統的信息同步。每個自治系統又可劃分為不同的區域（Area）。如果一個路由器端口被分配到多個區域

16、內中，這個路由器就被稱為區域邊界路由器（簡稱為ABR），它是那些處在區域邊緣的連接了多個區域的路由器。所有區域邊界路由器和位于它們之間的路由器構成骨干區域，該區域以0.0.0.0標識。設計拓撲圖學生公寓整體拓撲圖2、OSPF協議路由的計算過程OSPF協議路由的計算過程可簡單描述如下：(1) 每個支持OSPF協議的路由器都維護著一份描述整個自治系統拓撲結構的鏈路狀態數據庫（簡稱為LSDB）。每臺路由器根據自己周圍的網絡拓撲結構生成鏈路狀態廣播（簡稱為LSA），通過相互之間發送協議報文將LSA發送給網絡中其它路由器。這樣每臺路由器都收到了其它路由器的LSA，所有的LSA放在一起便組成了鏈路狀態數據

17、庫。(2) 由于LSA是對路由器周圍網絡拓撲結構的描述，那么LSDB則是對整個網絡的拓撲結構的描述。路由器很容易將LSDB轉換成一張帶權的有向圖，這張圖便是對整個網絡拓撲結構的真實反映。顯然，各個路由器得到的是一張完全相同的圖。(3) 每臺路由器都使用SPF算法計算出一棵以自己為根的最短路徑樹，這棵樹給出了到自治系統中各節點的路由，外部路由信息為葉子節點，外部路由可由廣播它的路由器進行標記以記錄關于自治系統的額外信息。顯然，各個路由器各自得到的路由表是不同的。此外，為使每臺路由器能將本地狀態信息（如可用接口信息、可達鄰居信息等）廣播到整個自治系統中，在路由器之間要建立多個鄰接關系，這使得任何一

18、臺路由器的路由變化都會導致多次傳遞，既沒有必要的，也浪費了寶貴的帶寬資源。為解決這一問題，OSPF協議定義了“指定路由器”（DR），所有路由器都只將信息發送給DR，由DR將網絡鏈路狀態廣播出去，兩臺不是DR的路由器（稱為DR Other）之間將不再建立鄰接關系，也不再交換任何路由信息。這樣就減少了多址訪問網絡上各路由器之間鄰接關系的數量。OSPF協議支持基于接口的報文驗證以保證路由計算的安全性；并使用IP多播方式發送和接收報文。4、與OSPF協議相關的概念路由器ID號一臺路由器如果要運行OSPF協議，必須存在Router ID。如果沒有配臵ID號，系統會從當前接口的IP地址中自動選一個作為路由

19、器的ID號。DR和BDRDR（Designated Router，指定路由器）為使每臺路由器能將本地狀態信息廣播到整個自治系統中，在路由器之間要建立多個鄰居關系，但這使得任何一臺路由器的路由變化都會導致多次傳遞，浪費了寶貴的帶寬資源。為解決這一問題，OSPF協議定義了DR，所有路由器都只將信息發送給DR，由DR將網絡鏈路狀態廣播出去，兩臺不是DR的路由器（稱為DR Other）之間將不再建立鄰居關系，也不再交換任何路由信息。哪一臺路由器會成為本網段內的DR并不是人為指定的，而是由本網段中所有的路由器共同選舉出來的。BDR（Backup Designated Router，備份指定路由器）如果D

20、R由于某種故障而失效，這時必須重新選舉DR，并與之同步。這需要較長的時間，在這段時間內，路由計算是不正確的。為了能夠縮短這個過程，OSPF提出了BDR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也和本網段內的所有路由器建立鄰接關系并交換路由信息。當DR失效后，BDR會立即成為DR。 區域（Area）隨著網絡規模日益擴大，當一個巨型網絡中的路由器都運行OSPF路由協議時，路由器數量的增多會導致LSDB非常龐大，占用大量的存儲空間，并使得運行SPF算法的復雜度增加，導致CPU負擔很重；并且，網絡規模增大之后，拓撲結構發生變化的概率也增大，網絡會經常處于“動蕩”之中

21、，造成網絡中會有大量的OSPF協議報文在傳遞，降低了網絡的帶寬利用率。而且每一次變化都會導致網絡中所有的路由器重新進行路由計算。OSPF 協議通過將自治系統劃分成不同的區域（Area）來解決上述問題。區域是在邏輯上將路由器劃分為不同的組。區域的邊界是路由器，這樣會有一些路由器屬于不同的區域，連接骨干區域和非骨干區域的路由器稱作區域邊界路由器ABR，ABR與骨干區域之間既可以是物理連接，也可以是邏輯上的連接。四、結語OSPF協議是一種基本思想相對簡單，但技術細節卻十分復雜的協議，在短時間內演示其完整的運作機制是十分困難的。在翻閱OSPF文檔的時候，發現其可選參數多達四十多個，而這些參數與OSPF的性能密切相關。幸運的是，在絕大多數情況下，使用它們的默認值就足夠了。在我們的實驗設計中，有意識的回避了實施起來相對困難的步驟。例如，OSPF協議一個重要的特征就是收斂時間短，但是在我們的實驗網絡中OSPF的收斂是如