1.网络层：路由选择协议

笔记来源：
湖科大教书匠：路由选择协议概述
湖科大教书匠：路由信息协议RIP的基本工作原理
湖科大教书匠：开放最短路径优先OSPF的基本工作原理
湖科大教书匠：边界网关协议（BGP）的基本工作原理

声明：该学习笔记来自湖科大教书匠，笔记仅做学习参考

1.1 路由选择协议概述

静态路由选择
由人工配置的网络路由、默认路由、特定主机路由、黑洞路由等都属于静态路由。
动态路由选择
路由器通过路由选择协议自动获取路由信息。

路由选择协议的主要特点

因特网采用分层次的路由选择协议
路由选择协议分为内部和外部路由协议
外部网关协议EGP / 外部路由协议ERP（路由选择的分类名称，不是具体的路由选择协议）
内部网关协议IGP / 内部路由协议IRP（路由选择的分类名称，不是具体的路由选择协议）

EGP（分类名称）采用的具体协议为：边界网关协议（BGP）
IGP（分类名称）采用的具体协议为：路由信息协议（RIP）、开放式最短路径优先（OSPF）

常见路由选择协议

路由器基本结构
路由选择部分：路由选择处理机
分组转发部分：一组输入端口、交换结构、一组输出端口

若路由器交换机构收到的分组为普通数据分组，则其处理过程如下图

若路由器交换机构收到的分组为路由报文，则其处理过程如下图

1.2 路由信息协议（RIP）的基本工作原理

RIP（属于内部网关协议这个分类）要求自治系统AS内每一个路由器都维护自身到AS内其他所有网络的距离记录，即距离向量D-V，使用跳数（Hop Count）作为度量来衡量到达目的网络的距离

注意：距离为16时相当于不可达，Hop $\leq$ 15
路由器到非直连网络的距离 = 所经过的路由器数 +1，为什么要+1？例：N1是R1的直连网络，则R2到达非直连网络N1需要2段路，也就是经过的路由器数+1

好路由被认为是所通过路由器数量最少的路由

RIP三个要点

RIP基本工作过程

RIP的路由条目的更新规则
RC给RD发送给自己的路由表，RD对该路由表进行改造，所有距离+1，下一跳改为RC，改造完成后对比RD自己的路由表进行更新，将改造后的C路由表中距离和下一跳替换D中路由表相应内容。若改造后的C路由表中有的而在D中没有，则在D中添加这个条目，由此D完成路由表的更新

例子：

RIP存在“坏消息传播得慢”的问题

R1与直连网络N1间存在故障，R2将到达N1的路由条目距离更改为16（N1不可达），等待RIP发送信息给R2。在发送信息前，R2的路由条目仍然是可通过R1到达N1，若R2的这个路由条目先到达R1，R1收到这个条目后误认为可以通过R2经过2跳到达N1

R1更新自己的条目，由R2经过3跳可到达N1，更新后的条目发送给R2，R2认为通过R1经过4条可达N1，如此循环，直到跳数到达16（表示不可达）

坏消息传的慢又称路由环路或距离无穷计数问题，这是距离向量算法的固有问题

可以采取的措施来减小发生问题的概率

1.3 开放最短路径优先（OSPF）的基本工作原理

开放：公开发表、最短路径：Dijkstra最短路径算法
链路状态：本路由器与哪些路由器相邻，以及链路代价
代价表示费用、距离、时延、带宽等

OSPF相邻路由器之间通过交互问候(Hello)分组，建立和维护邻居关系

使用OSPF的每个路由器都会产生链路状态通告LSA：直连网络的链路状态信息、邻居路由器的链路状态信息

OSPF五种分组类型

OSPF基本工作过程

OSPF在多点接入网络中路由器邻居关系的建立
相邻路由器太多时，使得发送的问候分组过多，为减少发送问候分组的数量，采用选举指定路由器DR和备用指定路由器BDR，所有的非DR/BDR只与DR/BDR建立邻居关系，非DR/BDR之间并不能直接交换信息，必须通过DR/BDR交换信息

为了使OSPF能够用于规模很大的网络，OSPF把一个自治系统再划分为若干个更小的范围，叫做区域。