rip协议 路由信息协议（RIP）的学习【丰沃创新】

第一，静态路由和动态路由

巨大的互联网是由许多小网络组成的，它们通过路由器连接在一起。在从源到目的地的通信过程中，数据包可能会通过多个路由器，直到到达连接目的地的网络路由器。

路由器从一个网络接收数据包，然后将它们转发到另一个网络。路由器通常连接到多个网络。当路由器收到数据包时，它应该转发到哪个网络取决于路由表中的信息。

路由表可以是静态的也可以是动态的。静态路由有静态路由表，动态路由有动态路由表。静态路由表的路由信息由管理员设置，并由管理员手动更新。动态路由表的路由信息随着互联网的变化而自动更新。现在，只要互联网有一些变化，路由器就应该尽快更新路由表，所以现在互联网上的大多数路由器都使用动态路由表。例如，如果一条链路不能正常工作，路由器应该找到另一条路由并更新路由表。

因为互联网需要动态路由表的支持，所以出现了很多路由协议。路由协议是一些规则和程序的组合。规则使路由器能够共享关于互联网和它们所知道的相邻站点的信息，而过程用于合并从其他路由器接收的信息。

二、内部和外部路由

当今互联网庞大，仅有一种路由协议无法处理所有路由器的路由表更新任务。因此，互联网被分成几个自治系统(AS)。自治系统是由单一管理组织管辖的一组网络和路由器。自治系统内的路由称为域内路由。自治系统之间的路由称为域间路由。每个自治系统都使用域内路由协议(如RIP或OSPF)来处理自治系统内的路由。对于自治系统之间的路由，“域间路由协议”只能用于路由。如下图所示:

图17-5只包含两列路由表

下图显示了节点a从节点C接收到部分路由表后如何更新路由表..

图17-6距离矢量路由的更新

这里要注意几点。先把一个数加到无穷大，结果是无穷大。第二，修改后的表指明了如何从节点A经由节点C到达节点A，如果节点A需要通过节点C到达自己，那么必须先去节点C再返回，所以代价是4。再次，节点A更新后路由表的最后一项发生了变化。以前节点A不知道怎么去节点E(代价是无限的)；现在它知道到达节点e的代价是6，它必须经过节点c。

每个节点从其相邻节点接收路由表信息，并使用该信息更新自己的路由表。短时间内，如果网络本身不发生变化(如链路故障)，所有节点的路由表都会达到稳定状态，表的内容保持不变。

4.什么时候分享

一个节点定期向其所有相邻节点发送路由表信息。这个周期通常为30秒，具体时间取决于所使用的距离矢量路由协议。

四.RIP协议简介

RIP(路由信息协议)是一种应用较早且广泛的内部网关协议，适用于小型和类似的网络。它是一种典型的距离矢量路由协议。

RIP通过广播UDP协议端口520封装的消息交换路由信息，默认每30秒发送一次路由信息更新消息。RIP提供跳数作为度量路由距离的尺度，路由距离是数据报到达目标设备必须经过的路由器数量。RIP支持的最大跳数为15，即源网络和目的网络之间通过的路由器最大数量为15，跳数为16表示不可达。

RIP协议特点:●只与邻居路由器交换信息。●交换的信息是该路由器目前已知的所有信息，即自己的路由表。●以固定的时间间隔交换路由信息，例如，每30秒交换一次路由信息。五、RIP报文格式

RIP消息的格式如下图所示:

图17-7 RIP消息格式

●命令:该8位字段指示消息类型，1指示请求消息，2指示响应消息。

●版本:这个8位字段定义了版本，其中1表示RIPv1，2表示RIPv2。

●地址系列标识:该16位字段定义了所使用的协议系列。值2表示TCP/IP协议系列。

●网络地址:该字段定义目的网络的地址。RIP为此字段分配了14个字节，可用于任何协议。但是现在IP只用4字节。地址的其余部分应该用0填充。

●距离:这个32位字段定义了从路由器向目的网络发送消息的跳数。

不及物动词IP运营流程(动画演示)

初始化:启动一个路由守护进程时，首先判断启动了哪些接口，并在每个接口上发送一个请求消息，要求其他路由器发送完整的路由表。在点对点链路中，请求被发送到其他端点。如果网络支持广播，这个请求以广播的形式发送。目的UDP端口号为520。该请求消息的命令字段为1，但网络地址字段设置为0，度量字段设置为16。这是一个特殊的请求消息，要求在另一端有一个完整的路由表。

收到的请求:如果这个请求是刚才提到的特殊请求，路由器会将完整的路由表发送给请求者。否则，请求中的每个条目都会被处理。如果有一条路由连接到指示的地址，请将距离设置为一个值，否则将距离设置为16(一个称为“无穷大”的特殊值)，然后发回响应。

收到响应:为了使响应生效，可能会更新路由表。更新路由表包括添加新条目、修改现有条目和删除现有条目。

定期路由更新:每隔30秒，所有或部分路由器都会向相邻路由器发送其完整的路由表。发送路由表可以被广播(如在以太网上)或发送到点对点链路的其他端点。RIP运行时有三个非常重要的定时器:周期定时器、到期定时器和垃圾收集定时器。周期性计时器:周期性计时器用于更新消息的周期性公告。虽然协议指示该定时器应该设置为30秒，但是在实际应用中，该定时器的值是25秒到35秒之间的随机数。这是为了防止互联网上路由器同时更新造成的过载。每台路由器都有一个定期计时器，它被设置为25秒到35秒之间的随机数。它倒计时，到达零时发送更新消息，然后再次随机设置定时器。周期性计时器不受其他计时器的影响。当定期计时器到期时，无论其他计时系统是否发送其他更新消息，都会发送更新消息。截止时间计时器:截止时间计时器用于路由有效性。当路由器收到路由的更新信息时，到期计时器将路由设置为180秒。每当收到此路由的新更新信息时，到期计时器将被重置。在正常情况下，每30秒钟重置一次。但是，如果互联网出现问题，180秒内没有收到更新消息，则认为路由过期，路由的跳数将设置为16，表示目的地不可达。每条路由都有自己的到期计时器。垃圾收集计时器:当一条路由无效时，路由器将该路由的跳数设置为16(而不是立即在路由表中清除该路由)，启动垃圾收集计时器，并将计时器设置为120秒。当计时器到期时，路由器将从路由表中清除。这个定时器使邻近的站知道这个路由是无效的。

七、知识产权的不足和改进

1.1的缺点。RIP协议

(1)收敛慢收敛慢是RIP的缺点之一，也就是说互联网上某个地方发生的变化传播到互联网其他地方的速度非常慢。例如，在下图中，网络1发生了变化，路由器R1立即更新了路由表。但是，由于每台路由器每30秒发送一次定期更新，这意味着此更改到达R2平均需要15秒(0到30秒之间)。R3需要另外平均15秒钟来接收此更改，以此类推。当这些信息最终到达路由器Rn时，已经过去了15×n秒。如果n是20，需要300秒。在300秒内，ATM网络可以发送10亿多比特。如果这些变化影响到这些比特，将会损失10亿比特。

图17-8缓慢收敛

RIP收敛慢的解决方案是将跳数限制在15。这样可以防止数据包无休止地在网络上打转，阻塞互联网。因此，值16被认为是无限的，代表不可到达的网络。如下图所示:

图17-9跳数

(2)RIP不稳定的另一个缺点是不稳定，这意味着运行RIP的互联网中的数据包可能会从一台路由器循环到另一台路由器。将跳数限制在15跳可以提高稳定性，但不能解决所有问题。下图是不稳定的例子。路由器a在其路由表中写入开销为0的Net1。路由器b只能通过路由器a接入Net1，因此其成本为1。现在，假设Net1的连接断开，无法访问Net1。此时，路由器A立即做出响应，将成本从Net1更改为16(无穷大)。但是，它将等待30秒，然后在其更新消息中发送此新信息。此时，路由器b可能会向a发送更新消息..路由器a现在有两个到Net1的条目:来自它自己的路由表的开销是16，来自路由器b的开销是1。于是A被忽悠了，以为会有另一条路通过B到Net1。路由器a将其成本从Net1更改为2 (1+1)，并将此更新发送给B..路由器b到Net1的开销现在是2(来自a)和1(来自它自己的路由表)。路由器b知道只能通过路由器a到达Net1，因此不考虑自身的较低成本，而是将其成本改为3 (2+1)。这种往返更新一直持续到两台路由器都以16的成本到达。此时，两台路由器知道它们无法访问网络Net1。

图17-10不稳定性

2.2的改进。RIP协议(1)触发更新触发更新可以提高稳定性。如果网络没有变化，路由器每隔30秒发送一次更新信息。但是，如果网络发生变化，路由器将立即发送其更新信息。这个过程叫做触发更新。每台路由器在收到更改后的更新信息时都会立即发出新信息，这比平均15秒要快得多。虽然触发更新可以极大地改善路由，但并不能解决所有的路由问题。例如，这种方法不能处理路由器故障的问题。(2)水平分区水平分区还可以提高稳定性，增加发送路由消息时的选择性，路由器必须区分不同的接口。如果路由器从某个接口接收到路由更新信息，相同的更新信息将不再通过该接口发回。如果接口为路由器传递更新的信息，更新的信息就不能被发回，这是已知的，因此是不必要的。(3)毒化反转路由毒化是指当路由表中的路由信息失效时，度量值先变为无穷大，而不是立即从路由表中删除该路由信息。毒物逆转的概念与途径中毒的概念不同。是指接收到路由中毒消息的路由器不遵循水平分割原则，而是将中毒消息转发给所有邻居路由器，包括发送中毒消息的源路由器，即通知邻居路由器该路由消息已经失败。毒性逆转的主要目的是加速收敛。八、知识产权限制

RIP虽然历史悠久，但仍有其局限性。非常适合计算早期网络互联的路由。然而，现代技术进步极大地改变了互联网的建设和使用方式。因此，RIP越来越不能满足当今互联网的需求。RIP的一些限制是:●不能支持大于15跳的路径:RIP是为相对较小的自治系统设计的。这样，它严格限制了15跳。当路由设备转发消息时，它们的跳数会增加要转发的链路的成本。如果在跳数达到15后，消息没有到达其寻址的目的地，则该目的地被认为是不可到达的，并且该消息被丢弃。●路由的计算依赖于固定的度量:跳数的讨论为研究RIP的下一个基本限制——固定成本度量——铺平了道路。尽管管理员可以配置成本指标，但它们本质上是静态的。RIP无法实时更新它们以适应网络中遇到的变化。由管理员定义的成本指标在手动更新之前保持不变。这意味着RIP尤其不适合高度动态的网络，在这种网络中，必须实时计算路由以反映网络条件的变化。●路由更新消耗的资源太多:RIP节点每30秒就会广播一次自己的路由表。在有许多节点的大型网络中，这将消耗大量带宽。●相对慢收敛:从人的角度来说，等30秒更新也不算不方便。然而，路由器和计算机比人跑得快得多。更新要等30秒会有明显的不良后果。比仅仅等待30秒钟更新更具破坏性的是，它必须等待180秒钟才能使路由无效。而这只是路由器开始收敛所需的时间。根据互连路由器的数量及其拓扑结构，可能需要重复更新才能完全收敛到新拓扑。RIP路由器收敛速度慢，会造成很多无效路由被误广播为有效路由的机会。显然，这会降低网络性能。●缺乏对动态负载均衡的支持:由于RIP本身的特点，缺乏对动态负载均衡的支持，如下图所示:

图17-11 RIP缺乏动态负载平衡支持

[实验步骤]

练习1静态路由和路由表

每台主机在工具区打开“拓扑验证工具”，选择相应的网络结构，配置网卡，进行拓扑验证。如果拓扑验证通过，关闭工具继续实验。如果失败，请检查网络连接。在本练习中，主持人a、b、c、d、e和f作为一组进行实验。1.主机a、b、c、d、e和f在命令行运行“route print”命令，检查路由表，并回答以下问题:

●路由表由哪几项组成？2.从主机A依次ping主机B(192.168.0.2)、主机C、主机E(192.168.0.1)和主机E(172.16.1.1)，观察现象并记录结果。通过在命令行下运行route print命令，查看主机B和主机E的路由表，用路由信息回答问题:●主机A的默认网关在本练习中起什么作用？●记录并分析实验结果，简述产生此类结果的原因。

表17-1实验结果

3.主机B和主机E开始静态路由。(1)主机b和主机e在命令行使用“static route _ config”/>

4.在主机B上，在命令行下运行路由删除命令(“路由删除172 . 16 . 1 . 0”)；在主机e上，运行路由删除命令(“路由删除172.16.0.0”)删除手动添加的静态路由条目。●简述静态路由的特点以及路由表在路由过程中的作用。

练习2了解动态路由协议RIPv2

在本练习中，主持人a、b、c、d、e和f作为一组进行实验。

1.在主机a、b、c、d、e和f上启动协议分析器，设置过滤条件(提取RIP和IGMP)，并开始捕获数据。

2.主机B和主机E启动RIP协议并添加新接口:(1)启动主机B上的RIP协议:在命令行输入“rip_config”。(2)在主机e上启动RIP协议:在命令行输入“rip_config”。(3)添加主机B的接口:①添加IP为172.16.0.1的接口:在命令行输入“rip _ config”B1“enable”。②添加一个IP为192.168.0.2的接口:命令行模式下输入“rip _ config”B2“enable”。(4)添加主机E的接口:①添加IP为192.168.0.1的接口:命令行模式下输入“rip _ config”E2“enable”。②添加一个IP为172.16.1.1的接口:在命令行输入“rip _ config”E1“enable”。3.主机B在命令行模式下输入“rip_config showneighbor”查看其邻居信息。在命令行上，主机e输入“rip_config showneighbor”查看其邻居信息。4.所有主机人员通过协议分析器观察消息交互，直到两台主机的路由表达到稳定状态。●如何确定路由表已经达到稳定状态？●使用主机b和e上的“netsh路由ip show rtmroutes”查看路由表，记录处于稳定状态的主机b和e的路由表条目。5.主机B和主机E在命令行输入命令“recover_config”停止RIP协议。观察协议分析器消息交互，回答问题:●IGMP消息在RIP交互中的作用是什么？●通过以上5个步骤绘制主机b和主机e的RIP交互图(包括IGMP报文)。

练习rip定时器

在本练习中，主持人a、b、c、d、e和f作为一组进行实验。1.在主机a、b、c、d、e和f上重新启动协议分析器，设置过滤条件(提取RIP)，并开始捕获数据。2.主机B和主机E重新启动RIP协议并添加新接口(与练习2的步骤2相同)，同时将“周期性通告间隔”设置为20秒。(1)在主机b的命令行模式下，输入“rip _ config”B1“updatetime 20”和“rip _ config”B2“updatetime 20”。(2)在主机e的命令行模式下，输入“rip _ config”E2“updatetime 20”和“rip _ config”E1“updatetime 20”。(3)所有主持人员使用协议分析器查看消息序列，并回答问题:●将“周期性公告间隔”设置为0秒可以吗？为什么操作系统对周期公告间隔有时间上限和时间下限？上限和下限的作用是什么？●通过协议分析器，比较相邻两条通告消息的时间差，是20秒吗？如果不是全部，为什么？3.将“路由到期前的时间”设置为30秒。(1)在主机B的命令行模式下，输入“rip _ config”B1“expi time 30”和“rip _ config”B2“expi time 30”..(2)在主机e的命令行输入“rip _ config”e2“expire time 30”和“rip _ config”E1“expire time 30”。(3)禁用主机e的E2的网络连接，观察主机B的路由条目在30秒内的变化，并回答问题:●路由到期定时器的作用是什么？4.恢复主机E5的e2的网络连接。主机B和主机E在命令行输入命令“recover_config”停止RIP协议。

练习4 RIP稳定性

在本练习中，主持人a、b、c、d、e和f作为一组进行实验。1.重新启动协议分析器以捕获主机a、b、c、d、e和f上的数据，并设置过滤条件(提取RIP)。2.主机B和主机E重启RIP协议并添加新接口(与练习2的步骤2相同)，并删除“启用水平分段处理”和“启用毒性反转”选项。(1)主机b在命令行输入“rip _ config”B1“水平分割禁用”和“rip _ config”B2“水平分割禁用”。(2)主机E在命令行输入“rip _ config”E2“水平分割禁用”和“rip _ config”E1“水平分割禁用”。(3)等待一段时间，直到主机B和主机E的路由表达到稳定状态。3.主机B和主机E使用“netsh路由ip show rtmroutes”在命令行检查路由表，回答问题:●记录主机B和主机E此时的路由表条目。●与练习2中记录的路由表条目进行比较，并简要描述变化的原因。4.检查毒性逆转未启用的影响。(1)拔下连接在主机e和主机f之间的网络电缆。( 2)主机a和主机c检查协议分析器捕获的数据。●主机是否收到度量为16的RIP消息？●主机c是否收到度量为16的RIP消息？5.主机B和主机E在命令行输入“recover_config”停止RIP协议。

[思考问题]

1.RIP使用UDP。这有什么好处？2.跳数限制如何缓解RIP问题？3.尽量列出RIP的缺点和相应的补救措施。