动态路由协议工作原理介绍(5)

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域边界路由器与区域0相联，这一个区域边界路由器会将其相联接的区域内部结构数据通过Summary Link广播至区域0，也就是广播至所有其它区域的边界路由器。在这时，与区域0相联的边界路由器上有区域0及其它所有区域的链路状态信息，通过这些信息，这些边界路由器能够计算出至相应目的地的路由，并将这些路由信息广播至与其相联接的区域，以便让该区域内部的路由器找到与区域外部通信的最佳路由。

AS外部路由

一个自治域AS的边界路由器会将AS外部路由信息广播至整个AS中除了残域的所有区域。为了使这些AS外部路由信息生效，AS内部的所有的路由器（除残域内的路由器）都必须知道AS边界路由器的位置，该路由信息是由非残域的区域边界路由器对域内广播的，其链路广播数据包的类型为类型4。

1.3.8. OSPF路由协议验证

在OSPF路由协议中，所有的路由信息交换都必须经过验证。在前文所描述的OSPF协议数据包结构中，包含有一个验证域及一个64位长度的验证数据域，用于特定的验证方式的计算。

OSPF数据交换的验证是基于每一个区域来定义的，也就是说，当在某一个区域的一个路由器上定义了一种验证方式时，必须在该区域的所有路由器上定义相同的协议验证方式。另外一些与验证相关的参数也可以基于每一个端口来定义，例如当采用单一口令验证时，我们可以对某一区域内部的每一个网络设置不同的口令字。

在OSPF路由协议的定义中，初始定义了两种协议验证方式，方式0及方式1，分别介绍如下：

验证方式0：采用验证方式0表示OSPF对所交换的路由信息不验证。在OSPF的数据包头内64位的验证数据位可以包含任何数据，OSPF接收到路由数据后对数据包头内的验证数据位不作任何处理。

验证方式1：验证方式1为简单口令字验证。这种验证方式是基于一个区域内的每一个网络来定义的，每一个发送至该网络的数据包的包头内都必须具有相同的64位长度的验证数据位，也就是说验证方式1的口令字长度为64bits，或者为8个字符。

1.3.9. 小结

前文介绍了OSPF路由协议的概念及该协议的工作原理。OSPF路由协议定义于RFC1247及RFC1583，该协议提供了一个不同的网络通过同一种TCP/IP协议交换网络信息的途径。作为一种链路状态的路由协议，OSPF具备许多优点：快速收敛，支持变长网络屏蔽码，支持CIDR以及地址summary，具有层次化的网络结构，支持路由信息验证等。所有这些特点保证了OSPF路由协议能够被应用到大型的、复杂的网络环境中。

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1.4. HELLO协议

HELLO协议提供了一个IGP的例子，它使用的选路度量标准是基于网络时延而不是跳数。虽然现在HELLO已经废弃不用了，但是由于曾经被早期的NSFNET主干网中的模糊球（fuzzball）路由器采纳为IGP，它还是在Internet的发展史上具有非同一般的意义。HELLO对我们有重要意义，因为它提供了一个不使用跳数的矢量距离算法的例子。

HELLO提供两个功能：使许多机器的时钟同步，并且使每个机器都能计算到目的站的最短路径。因此，HELLO报文在带有选路信息的同时，还携带有时间戳信息。HELLO的基本原理很简单：参加HELLO交换的每一个机器，维侍一个对邻站机器时钟的最佳估值的表。在传送一个分组之前，机器把当前时钟值复制到分组中作为它的时间戳。分组到达之后，接收方计算这条链路的当前时延。为了做到这点，它估计出邻站机器的当前时钟值，再减去到达分组的时间戳值。机器周期性地轮询邻站机器，以便重新估计时钟值。

HELLO报文允许参与的机器计算新的路由。这个算法和RIP的很像，只不过是使用时延而不是跳数而已。每个机器周期性地向其邻站机器发送一个到所有其他机器的估计时延。假如机器A向机器B发送一个选路表，指出目的站和时延。B检查表中的各个项目。如果B到一个已知的目的站D的当前时延，比从A到D的时延与从B到A的时延之和还要大，B就更改它的路由，并把流量经A送给D。也即只要经过A的路由的时延较小，B就使通信流量经过A。

和其他选路算法一样，HELLO也不能太频繁地改变路由，否则它就不稳定。选路算法的不稳定性会产生“二阶段振荡”（two—stage oscillation）的效应，即通信流量在两个不同的路由之间来回切换。在第一阶段，机器找到一条轻载路径后突然将流量切换给它，但不料又发现该路径严重超载。第二个阶段，机器将通信流量从这条超载路径切换开，结果又会发现这是负载最轻的路径。这样就形成了振荡。为避免这种现象，HELLO选择的策略是仅在路由的时延差距较大时才进行切换。

图1.6是HELLO的报文格式。这种协议比其报文格式更为复杂，因为它把通过本地网的连接与那些跳数很多的连接区分开来，使选路表中的陈旧项目不再起作用，并且它使用局部标识符而不是完整的IP地址来标识主机。

0 16 24 31 校验和 日期 时间 http://www.2002china.com

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时间戳 时延1 时延2 时延n 时延n 本地项目 主机数 偏移1 偏移2 图1.6 HELLO报文的格式。每个报文携带日

期、时间以及时间戳，以便协议用来估计网络的时候

校验和（CHECKSUM）字段记录了整个报文的校验和，日期（DATE）字段是发送者的当地日期，时间（TIME）字段是按照发送者的时钟记录下的当地时间，时间戳（TIMESTAMP）字段用于计算往返时延。

标有 # HOSTS的字段给出了主机列表中的项目数，本地项目（LOCAL ENTRY）字段标出本地网络使用的项目块。每个项目包括时延（DELAY）字段和偏移（OFFSET）字段，分别给出了到达目的的主机的时延，以及发送方对该主机与自己时钟的偏差的当前估值。

1.5. 将RIP，HELLO和EGP组合起来

我们已经发现，同一个路由器一面在使用IGP来获取本自治系统内部的选路信息，一面又在使用EGP向其他自治系统通告路由信息。在理论上，编制一个软件实现这两种协议，使之具有无需人工干预收集路由和通告路由的能力是很容易的事。但由于技术和政策上的阻碍，实践起来就非常困难。

从技术上说，IGP协议与RIP和HELLO一样都是选路协议。路由器使用这样的协议，请求获得本自治系统内其他路由器的信息以便更新其选路表。与内部路由器协议不同，EGP除通常的选路表之外，还要作其他工作。运行EGP的路由器与其他自治系统之间进行可达信息的通信，是独立于自己的选路表。这样，实现RIP的一个UNIX程序routed，通告从本地选路表得到的信息，并在收到更新信息时更改本地选路表。它信赖运行RIP的机器送来的数据是正确的。相反，实现EGP的程序不通告从本地选路表获得的路由；它为网络的可达信息保留了一个独立的数据库。

运行EGP的路由器在通告可达信息时，必须注意仅能传播那些已被授权通告的路由，否则将会影响互连网络的其他部分。例如，某自治系统中的路由偶尔广播了一条实际上不存在的到珀杜大学的距离为0的路由，RIP协议会使其他路由器认可这条路由并把到珀杜大学的通信流量转给出错的路由器，这样，这些路由器所在的自治系统的通信流量就不能到达珀杜大学。如果EGP把这种错误广播到自治系统之外的机器上，那么互连网络上的某些部分就到达不了珀杜大学了。

gated程序把多种IGP和EGP按照一系列限制对外部路由器广播路由的规则，组合起来形成一个整体。例如，gated可以像routed程序那样接收RIP报文并修改本地机的选路表，它使用EGP通告那些从本自治系统可达的路由。这些规则允

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许管理人员明确指定那些网络可以通告，那些不行，该如何通告到达该网络的距离。因此，尽管gated程序不是IGP协议族的一员，它在选路过程中仍起了重要的作用，它说明了建立自动机制来链接IGP和EGP而不牺牲安全性能是可行的。

Gated程序的另一个性能就是实现了距离度量标准的转换。具体地说，在自治系统内部的路由器通告路由时使用的距离值在固定的限度（如128）之下。而外部路由器在通告跨越自治系统而尚未超出自治系统联盟的路由时所使用的距离度量，要转换到较高的范围（即128到191），这样的转换机制人为地提高了到自治系统外部的路由的费用，从而使得流量尽量在自治系统内部流动。最后，对于那些超出自治系统联盟的路由，其距离值被转换到更高的范围（即192到254）以便尽量使得流量在自治系统联盟内流动。由于gated程序提供了自治系统之间的接口，可以容易地实现这样的转换操作。

1.6. 边界网关协议第4版（BGP4）

外部选路协议的创建是为了控制路由表的扩展以及通过把路由域划分成独立的管理区以便为因特网提供更加结构化的模式，这些具有自己独立的选路策略的管理区称为自治系统（AS）。

早期的因特网，使用了一个叫做EGP[3]（不要与通常所说的外部网关协议混淆）的外部网关协议。NSFNET使用EGP在骨干网和区域网间交换可达性信息。尽管EGP使用很广泛，但是在处理选路循环和设置选路策略时，它的拓扑限制和低效率导致了对一种新的更先进的协议的需求。当前，BGP4[4]是因特网选路的实际标准；它是一种先进的外部协议，能为因特网提供一种可控制的无循环的拓扑。

BGP经历了不同的阶段，从1989年的最早版本BGP1，发展到了1993年开始开发的最新版本BGP4。BGP4是第一个能处理聚合（CIDR）和超级网的版本。

BGP没有对基础因特网拓扑施加任何限制。它假定自治系统内部的选路已经通过自治系统内的选路协议完成了（为了本书的目的，内是指在一个实体内部选路，外是指在实体之间）。基于在BGP相邻体之间交换的信息，BGP构造了一个自治系统图。这个导引的图形环境有时叫做树。就BGP而论，这个因特网就是一个AS图，每个AS用AS号码来识别。两个AS之间的连接形成一个路径，路径信息的汇集成到达特定目的地的路由。BGP确保无循环域间选路。图2.1表示了这个一般的路径树概念。 AS1 AS1 http://www.2002china.com AS1 AS-路径树 http://www.2002china.com

图2.1 AS _路径树的例子

BGP是怎样工作的

BGP是用来在自治系统之间传递选路信息的路径向量协议。术语路径向量来自这一事实，即BGP选路信息带有一个AS号码的序列，它指出一个路由已通过的路径。BGP把TCP当做它的传送协议（端口179）。这就保证了所有的传送可靠性，诸如再传输可以由TCP管理，而不需要由BGP自己来实现。

两个BGP路由器相互间构成传送协议的连接。这两个路由器就称为相邻体或对等体。图2.2说明了这种关系。对等路由器交换多种报文以开放并确认连接参数，例如两个对等体间的运行的BGP的版本（举例来说，BGP3就是第3版，BGP4就是第4版）。如果对等体之间有什么一致，就会有差错通知发送，这个对等体连接就不会建立。

N1 N3 2.2.2.2 1.1.1.1

N2 N4

与1.1.1.1建立相邻体对话 与2.2.2.2建立相邻体对话

图2.2 BGP路由器成为相邻体

最初，所有候选BGP路由都被交换，如图2.3所示。当网络信息改变时，就发

送增量的更新。就CPU开销以及带宽分配与前面协议（如EGP）使用的完整的定期更新相比较而言，增量更新的方法体现了巨大的改进。 N1 N3, N4 N3 2.2.2.2 1.1.1.1 N2 N4 http://www.2002china.com N1, N2 N3N4 N1 N2

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