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RIP操作機制

2019-11-04 11:17:46
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供稿:網友

如前所述,使用距離-向量路由協議的路由器必須周期性地把路由表的內容發送給它的直接相鄰路由器。路由表中含有路由器與所知目的地之間的距離信息。這些目的地可以是主機、打印機或其他的網絡。

每個接收者給表加上一個距離向量,也就是,它自己的距離“值”,然后把改變了的表轉發給它的直接相鄰路由器。這個過程無方向地在相鄰者之間進行。圖3使用簡單的R I P互聯網絡顯示了直接相鄰者概念。

圖3中有4個路由器。網關路由器和其他每一臺路由器互聯。它必須和這些路

RIP操作機制(圖一)


圖3 每個Rip節點把它的路由表內容

路由器交換路由信息。路由器A、B和C只有一條連接至網關。因此,它們只能和網關直接交換信息。它們可以通過共享網關的信息來學習到其他主機的信息。表1顯示了其他三臺路由器中路由表的簡略內容。這些信息與網關路由器共享。

表1 路由表內容

RIP操作機制(圖二)


網關路由器使用此信息建造自己的路由表。路由表中的簡略內容如表2所示。
表2 網關路由器路由表內容

RIP操作機制(圖三)


表2中的路由信息通過路由信息更新報文和網絡中的其他路由器共享。這些路由器使用這些信息來修正自己的路由表。表3列出了路由器A在和網關共享路由信息之后的路由表內容。

表3 路由器A的路由表內容

RIP操作機制(圖四)


路由器A知道網關有一跳的距離。因此,就知道了1 9 2 . 1 6 8 . 1 2 5 . x和1 9 2 . 6 8 . 2 5 4 . x主機離網關也有一跳距離,把這兩個數加起來,得到每臺機器的距離是兩跳。這個高度簡化的一步步過程導致每個路由器向其他路由器學習到信息并得到關于網絡的累積視圖及源和目的設備之間的距離。

2.1 計算距離向量

距離-向量路由協議使用度量來記錄路由器與所有知道的目的地之間的距離。這個距離信息使路由器能識別至網絡中某個目的地的最有效下一跳。

在RFC 1058 RIP中,有一個單一的距離-向量度量:跳數。R I P中缺省的跳度量為1。因此,對于每一臺接收和轉發報文的路由器而言,R I P報文數量域中的跳數遞增1。這些距離度量用于建造路由表。路由表指明了一個報文以最小耗費到達其目的地的下一跳。

早一些私有的類R I P路由協議使用1作為惟一支持的每一跳耗費。RFC 1058 RIP保留了這個習慣作為缺省的跳數值,但提供給路由器的治理者選擇更大耗費值的能力。這些值對于區分不同性能的鏈路是有好處的。這些值可以是不同網絡鏈路(比如區分5 K b p s線路和T 1私有線路)帶寬或者甚至是新路由器與舊模型之間的性能差異。

典型情況下,耗費1分配給和其他網絡相連的路由器端口。這一點顯然來源于在RFC 1058 之前,每一跳的耗費缺省值為1且不能被改變時的情形。在相對小的由同構傳輸技術組成的網絡中,設置所有的端口耗費為1是合情合理的。圖4顯示了這一點。

路由器治理員可以改變缺省的度量。比如,治理員可以增加到其他路由器的低速鏈路的度量。雖然這樣可以更準確地表示到一個給定目的地的耗費和距離,但并不建議這樣做。設置比1大的度量值使報文到達最大跳數1 6變得更輕易!圖5顯示了增大路由度量會使路由很快變為無效。

圖5對圖4中給出的廣域網進行了一點改動。這個圖為圖4中的拓撲加入了低速冗余鏈路。網絡治理員,為了保證可選路由保持其狀態,把這些可選路由的度量值設為1 0。這些更高的耗費使得路由選擇趨向于更高帶寬的T 1傳輸線路。在其中一條T 1線路發生故障時,互聯網絡能繼續保持工作正常,雖然由于5 6 K b p s備份線路的可用帶寬更低而造成性能降低。圖6給出了當網關與路由器之間的T 1線路發生故障時,互聯網絡如何反應的情況。

RIP操作機制(圖五)


圖4 具有相同耗費的同構網絡

RIP操作機制(圖六)


圖5 改變跳數以區分基本路由和可選路由圖6 跳數很快地加起來,但是網絡仍保持工作

RIP操作機制(圖七)


圖6 跳數很快的地加起來,但是網絡仍保持工作

可選的5 6 K b p s傳輸線路成為路由器A與其他網絡部分進行通信的惟一路徑。路由器A的路由表,在網絡收斂于新的拓撲之后,其內容匯總在表4中。

表4 具有鏈路故障的路由器A的路由表內容

RIP操作機制(圖八)


雖然更大的路由耗費能更準確地反映這些可選路由提供的低帶寬,但它會引入不必要的路由問題。在圖7中,兩條T 1線路發生故障,因此,使得兩條可選路由同時變為活躍。

由于兩條可選鏈路具有耗費1 0,它們同時活躍導致一條路由耗費大于1 6。有效的R I P跳數范圍是從0到1 6,1 6代表不可達路由。因此,假如一條路由的度量(或耗費)超過1 6,路由就被公布為無效,一個通知報文(觸發更新)就會發送給所有直接相鄰的路由器。

顯然,這個問題可以讓缺省耗費等于1來避免。假如絕對需要增加一個給定跳的耗費度量,就應該很小心地選擇新的耗費值。網絡中任何給定源和目的對之間的路由耗費總和不應超過1 5。表5顯示了又一條鏈路故障對路由器A的路由表的影響。

RIP操作機制(圖九)


圖7 跳數會很快加到16

表5 具有兩條鏈路故障的路由器A的路由表內容

RIP操作機制(圖十)


從表5中很明顯地看出,路由器A和C之間的路由耗費超過1 6,所有的表項聲明為無效。路由器A仍能和路由器B通信,因為那條路由的總耗費僅為11。



2.2 更新路由表

R I P為每個目的地只記錄一條路由的事實要求R I P積極地維護路由表的完整性。通過要求所有活躍的R I P路由器在固定時間間隔廣播其路由表內容至相鄰的R I P路由器來做到這一點,所有收到的更新自動代替已經存儲在路由表中的信息。R I P依靠3個計時器來維護路由表:

? 更新計時器

? 路由超時計時器



? 路由刷新計時器更新計時器用于在節點一級初始化路由表更新。每個R I P節點只使用一個更新計時器。相反的,路由超時計時器和路由刷新計時器為每一個路由維護一個。

如此看來,不同的超時和路由刷新計時器可以在每個路由表項中結合在一起。這些計時器一起能使R I P節點維護路由的完整性并且通過基于時間的觸發行為使網絡從故障中得到恢復。

1. 初始化表更新R I P路由器每隔3 0秒觸發一次表更新。更新計時器用于記錄時間量。一旦時間到,R I P節點就會產生一系列包含自身全部路由表的報文。這些報文廣播到每一個相鄰節點。因此,每一個R I P路由器大約每隔3 0秒鐘應收到從每個

相鄰R I P節點發來的更新。注重在更大的基于R I P的自治系統中,這些周期性的更新會產生不能接受的流量。因此,一個節點一個節點地交錯進行更新更理想一些。R I P自動完成更新,每一次更新計時器會被復位,一個小的、任意的時間值加到時鐘上。

假如更新并沒有如所希望的一樣出現,說明互聯網絡中的某個地方發生了故障或錯誤。故障可能是簡單的如把包含更新內容的報文丟掉了。故障也可能是嚴重的如路由器故障,或者是介于這兩個極端之間的情況。顯然,采取合適的措施會因不同的故障而有很大區別。由于更新報文丟失而作廢一系列路由是不明智的(記住,R I P更新報文使用不可靠的傳輸協議以最小化開銷)。因此,當一個更新丟失時,不采取更正行為是合理的。為了幫助區別故障和錯誤的重要程度,R I P使用多個計時器來標識無效路由。





2. 標識無效路由

有兩種方式使路由變為無效:

? 路由終止。

? 路由器從其他路由器處學習到路由不可用。在任何一種情形下,R I P路由器需要改變路由表以反映給定路由已不可達。一個路由假如在一個給定時間之內沒有收到更新就中止。比如,路由超時計時器通常設為1 8 0秒。當路由變為活躍或被更新時,這個時鐘被初始化。

1 8 0秒是大致估計的時間,這個時間足以令一臺路由器從它的相鄰路由器處收到6個路由表更新報文(假設它們每隔3 0秒發送一次路由更新),假如1 8 0秒消逝之后,R I P路由器沒收到關于那條路由的更新,R I P路由器就認為那個目的I P地址不再是可達的。因此,路由器就會把那條路由表項標記為無效。通過設置它的路由度量值為1 6來實現,并且要設置路由變化標志。這個信息可以通過周期性的路由表更新來與其相鄰路由器交流。

注重對于R I P節點而言,1 6等于無窮。因此,簡單的設置耗費度量值為1 6能作廢一條

路由。

接到路由新的無效狀態通知的相鄰節點使用此信息來更新它們自己的路由表。這是路由變為無效的第二種方式。

無效項在路由表中存在很短時間,路由器決定是否應該刪除它。即使表項保持在路由表中,報文也不能發送到那個表項的目的地址:R I P不能把報文轉發至無效的目的地。



3. 刪除無效路由

一旦路由器熟悉到路由已無效,它會初始化一個秒計時器:路由刷新計時器。因此,在最后一次超時計時器初始化后1 8 0秒,路由刷新計時器被初始化。這個計時器通常設為9 0秒。

假如路由更新在2 7 0秒之后仍未收到( 1 8 0秒超時加上9 0秒路由刷新時間),就從路由表中移去此路由(也就是刷新)。而為了路由刷新遞減計數的計時器稱為路由刷新計時器。這個計時器對于R I P從網絡故障中恢復的能力絕對必要。

主動和被動站點

注重到為了使R I P互聯網絡正常工作,網絡中的每一個網關必須參與進去這一點很重要。參與可以是主動參與也可以是被動參與,但所有的網關必須參與。主動節點是那些主動地進行共享路由信息的節點。它們從相鄰者處接收更新,并且轉發它們的路由表項拷貝至那些相鄰節點。

被動站點從相鄰者處接收更新,并且使用那些更新來維護它們的路由表。然而被動節點不主動地發布它們自己路由表項的拷貝。被動維護路由表的能力在硬件路由器出現之前的日子里是非凡有用的特性,那時路由是一個運行在U N I X處理器下的后臺程序,這樣會使U N I X主機上的路由開銷達到最小。

2.3 尋址問題

I E T F確保R I P完全向后兼容于所有知道的R I P和路由變體。考慮到這些協議都是高度個體化的,所以開放式的標準R I P沒有規定地址類型是必要的。R I P報文中的地址標識域可以包含:

? 主機地址。

? 子網號。

? 網絡號。

? 0,指示缺省路由。



這個靈活性暗示了如下事實,R I P答應計算至單獨主機的路由,也答應計算至包含大量主機的網絡的路由。為了適應這一操作中的地址靈活性,R I P節點當轉發報文時使用最非凡的可用信息。比如,當R I P路由器收到一個I P報文時,必須查看目的地址。它試圖把這個地址與路由表中的目的地址作匹配。假如它不能找到那個目的地主機地址,就會檢查目的地址是否能和一個已知的子網或網絡號進行匹配。假如在這一級也不能進行匹配,R I P路由器會使用缺省路由來轉發報文。

1. 路由至網關

到本章的這時為止,R I P路由表中的項一直假設為至個別主機的路由。這個簡單的假設可以更好地描述路由原本的工作方式。現在,網絡已變得太大,網絡內有很多主機,記錄到主機的路由是不現實的。基于主機的路由不必要地擴大了路由表,并且減慢了路由表中的路由速度。

在現實世界中,路由計算的是到網絡的地址而非到主機的地址。比如,任一網絡(子網)上的每一臺主機可以通過相同的網關訪問,路由表能簡單地把網關定義為目的I P地址。所有尋址到那個網絡或子網的報文可以轉發至網關。之后網關承擔把報文轉發至最終目的地的責任。圖8顯示了這一點:它保留了前面一些圖的拓撲結構,但使用了更常規的I P地址。

RIP操作機制(圖十)


圖8 RIP節點能把報文發送至網關

在圖8中,主機1 7 2 . 3 1 . 2 5 4 . 5要傳輸一個I P報文至主機1 9 2 . 1 6 8 . 1 2 5 . 1 0。這個地址對路由器C 而言是不可知的。路由器檢查子網掩碼2 5 5 . 2 5 5 . 2 5 5 . 0 。通過子網掩碼路由器得出1 9 2 . 1 6 8 . 1 2 5是一個子網號。更重要的是,路由器C知道一條到那個子網的路由。路由器C認為子網上的網關路由器知道如何到達那個主機。因此,路由器C把報文轉發至網關。這種方法要求主機只被與其最近的路由器所知,而不需要使整個網絡中的路由器都知道。圖8中的虛線顯示了I P報文行程的兩部分:從路由器C到路由器A,再從路由器A到主機1 9 2 . 1 6 8 . 1 2 5 . 1 0。

注重RIP不支持可變長子網掩碼(VLSM)。因此每個網絡只能有一個掩碼。一個網絡包括多個子網是非常可能的,并且每個網絡有自己的子網地址,這些子網地址使用相同長度的掩碼。RIP也被稱為“有類的”路由協議,因為它只支持基于有類的IPv4地址。

2. 網關之間的路由

在前一節所述的情況下,存在潛在的路由問題。假如路由器C不知道目的I P地址的子網掩碼,并且地址的主機部分不為0,它就不能確定地址是子網地址還是主機地址,因此報文被認為不可轉發而丟棄。

為了避免模糊性,至子網的路由不被廣播到包括子網的網絡之外。這個子網邊界上的路由器作為網關;它把每個子網看作單獨的網絡。R I P更新在子網內彼此直接相鄰的路由器之間進行,但是網絡的網關只把網絡地址廣播給位于其他網絡中的相鄰網關。

這樣做的實際含義是邊界網關會向它的相鄰者發送不同的信息。子網化網絡內的相鄰路由器會收到包含與發送者網關直接相連的子網列表的更新報文,路由項會列出每個子網的號。

網絡之外的直接相鄰者會收到只包含一個路由項的更新報文,那一項壓縮包含了網絡內所有子網的每一臺主機。傳輸的度量耗費和到達網絡的耗費相聯系,而不包括網絡內的跳數耗費。以這種方式,遠端的R I P路由器會認為尋址到那個子網內任何主機的報文可以通過網絡的邊界網關路由器到達。

3. 缺省路由

I P地址0 . 0 . 0 . 0用于描述缺省路由。非常類似于子網可以匯聚為至網關路由的方式,缺省路由用于路由至多個沒有明確定義和描述的網絡。惟一的要求是在這些網絡之間必須有一個網關知道如何處理這些產生的報文。

創建缺省路由,R I P需為地址0 . 0 . 0 . 0創建一項。這個非凡地址被看作任何其他的目的I P地址。下一跳應該為相鄰網關路由器的I P地址,這個路由項的使用同其他項的使用一樣,但有一個重要的例外:在報文的目的地址不能和路由表中任何其他項匹配時才使用缺省路由。

表6顯示了帶有缺省路由的路由器A中路由表的簡略內容。在這個表中,只明確標識有一臺主機。任何其他局部產生的傳輸請求被自動轉發至網關路由器。

表6 帶缺省路由的路由器A的路由表內容

RIP操作機制(圖十二)


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