什么是路由協議

前面我們學到了靜態路由，而靜態路由的缺點就是需要人工手動配置，在大規模網絡的場景下，配置尤為繁瑣，且鏈路如果出現改動，手動增刪改查極為不便，于是繁衍出了我們的路由協議。

路由協議可以自動發現和計算路由，并且在鏈路或者拓撲發生變化時，自動更新，無需人工的維護，極大減少了配置量。

路由協議概述

Routing Protocol（路由協議），簡單的來說就是用來計算、維護路由信息的協議。通過采用算法，來產生路由，有一定的方法來確定路由的有效性，從而來維護路由，一般工作在傳輸層或者應用層。

常見的幾個路由協議：

RIP（基本沒有用了）、OSPF、BGP

協議棧中的位置

不同的路由協議所使用的底層協議各有不同，例如:

OSPF是基于IP協議，協議號89

BGP基于TCP，端口號179

RIP基于UDP，端口號520

路由協議的基本原理

所有路由協議的共同目的都是計算和維護路由，兩臺路由器都實現了某種路由協議并且已經啟動了協議，那么他們就具備了相互通信的基礎， 通常，各種動態路由協議的工作過程包含以下幾個階段：

鄰居發現、交換路由信息、計算路由、維護路由

鄰居發現

運行了某種路由協議的路由器會主動把自己介紹給網段內的其他路由器，發送方式可以是廣播也可以是單播。

路由信息交換

發現鄰居后，每臺路由器將自己已知的路由相關信息發送給相鄰的路由器，相鄰路由器又發送給下一臺路由器，最后網絡中的每臺路由器都會受到網絡中所有的路由信息

計算路由

每臺路由器都會運行某種算法，計算出最終的路由

維護路由

為了能夠識別網絡故障的發送（例如線纜中斷、設備故障等），路由協議會制定一種生存周期，如果在周期內不能收到鄰居發來的協議報文，那么說明這條鏈路或者鄰居出現了故障

路由協議的分類

目前就兩大類IGP、EGP

IGP

IGP內部網關協議（Interior Gateway Protocols）

是指在同一個自治系統內交換路由信息的路由協議，例如RIP、OSPF、IS-IS都屬于IGP，IGP的主要目的是發現和計算自治系統內的路由信息

EGP

EGP外部網關協議（Exterior Gateway Protocols）

與IGP不同的是，EGP用于連接不同的自治系統，并且在不同的自治系統間交換路由信息，使用路由策略和路由過濾等手段來控制路由信息在自治系統間傳播，BGP邊界網關協議（Border Gateway Protocols）屬于EGP

自治系統概念

自治系統（AS、Autonomous System）

是指一組共享相似路由策略并且在單一管理的域（范圍）中運行的路由器的集合。AS可以是一些運行單一IGP協議路由器的集合，也可以是一些運行不同路由協議，但都屬于同一個組織幾個的路由器的集合，每個自治系統都有一個唯一的自治系統編號，它的基本思想就是希望通過不同的編號來區分不同的自治系統。

這個編號是由因特網授權的管理機構IANA分配的，自治系統的編號范圍是 1～65535，其中 1～64511 是注冊的因特網編號，64512～65535是專用網絡編號

按照協議算法分類

目前有這三種協議：

距離矢量協議、鏈路狀態協議、路徑矢量

距離矢量

（Distance-Vector，D-V）泛指RIP，度量值是跳數，基于貝爾曼-福特算法，只關心到目的網段的距離和方向

鏈路狀態

（Link-State）度量值是開銷，基于 Dijkstra 算法，又叫最短路徑優先算法，擁有更強的擴展性和更快的收斂速度，但系統資源占用較高，他關心網絡中鏈路或接口的狀態（up/down IP地址、子網掩碼）

路徑矢量

路徑矢量（本質上其實也是距離矢量），但他引入了更強的算法，采用增量更新機制來發送路由更新，只有路由表變化時才發送路由變更，節省了鄰居路由之間的帶寬

距離矢量路由協議特點

PS：泛指RIP

• 周期性、廣播形式發送路由更新
• 路由更新中攜帶全部的路由表，接受方根據此路由表更新自己的路由表
• 超過一定時間接受不到路由更新(180S)，則認定該條路由失效。
• 以到目的地的距離[跳數，RIP最大跳數16跳[不可達]15[可達]]作為度量值。
• 拓撲變化以逐跳的方式散開。
• 路由收斂速度慢。
• 采用距離矢量算法，可能導致路由環路

鏈路狀態路由協議特點

PS：泛指OSPF

• 通過Hello報文來發現鄰居
• 建立好鄰接關系后，只發送鏈路狀態公告LSA
• 根據自己鏈路狀態信息數據庫LSDB來計算路由
• 以到目的地的開銷cost作為度量
• 鏈路狀態發送變化時，馬上發送LSA到區域內所有路由器
• 路由收斂速度快
• 采用SPF算法，無路由自環

路徑矢量路由協議特點

PS：泛指BGP

• 僅在鄰居剛建立時發送全部路由表
• 鄰居檢錄后發送增量路由
• 如果鄰居失效(180S)，則認為該條路由失效
• 豐富的路由屬性作為度量值
• 拓撲變化以逐跳的方式擴散
• 采用機制防止路由環路(本質和RIP一樣，直接傳路由，會產生路由環路)