[科普中國]-路由協(xié)議

路由協(xié)議（英語：Routing protocol）是一種指定數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)送方式的網(wǎng)上協(xié)議。Internet網(wǎng)絡(luò)的主要節(jié)點設(shè)備是路由器，路由器通過路由表來轉(zhuǎn)發(fā)接收到的數(shù)據(jù)。轉(zhuǎn)發(fā)策略可以是人工指定的（通過靜態(tài)路由、策略路由等方法）。在具有較小規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)中，人工指定轉(zhuǎn)發(fā)策略沒有任何問題。但是在具有較大規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)中（如跨國企業(yè)網(wǎng)絡(luò)、ISP網(wǎng)絡(luò)），如果通過人工指定轉(zhuǎn)發(fā)策略，將會給網(wǎng)絡(luò)管理員帶來巨大的工作量，并且在管理、維護路由表上也變得十分困難。為了解決這個問題，動態(tài)路由協(xié)議應(yīng)運而生。動態(tài)路由協(xié)議可以讓路由器自動學(xué)習(xí)到其他路由器的網(wǎng)絡(luò)，并且網(wǎng)絡(luò)拓撲發(fā)生改變后自動更新路由表。網(wǎng)絡(luò)管理員只需要配置動態(tài)路由協(xié)議即可，相比人工指定轉(zhuǎn)發(fā)策略，工作量大大減少。

原理路由協(xié)議通過在路由器之間共享路由信息來支持可路由協(xié)議。路由信息在相鄰路由器之間傳遞，確保所有路由器知道到其它路由器的路徑?？傊酚蓞f(xié)議創(chuàng)建了路由表，描述了網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)；路由協(xié)議與路由器協(xié)同工作，執(zhí)行路由選擇和數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)功能。

作用路由協(xié)議主要運行于路由器上，路由協(xié)議是用來確定到達路徑的，它包括RIP，IGRP（Cisco私有協(xié)議），EIGRP（Cisco私有協(xié)議），OSPF，IS-IS，BGP。起到一個地圖導(dǎo)航，負責(zé)找路的作用。它工作在網(wǎng)絡(luò)層。

路由選擇協(xié)議主要是運行在路由器上的協(xié)議，主要用來進行路徑選擇。

路由協(xié)議作為TCP/IP協(xié)議族中重要成員之一，其選路過程實現(xiàn)的好壞會影響整個Internet網(wǎng)絡(luò)的效率。按應(yīng)用范圍的不同，路由協(xié)議可分為兩類：在一個AS（Autonomous System，自治系統(tǒng)，指一個互連網(wǎng)絡(luò)，就是把整個Internet劃分為許多較小的網(wǎng)絡(luò)單位，這些小的網(wǎng)絡(luò)有權(quán)自主地決定在本系統(tǒng)中應(yīng)采用何種路由協(xié)議）內(nèi)的路由協(xié)議稱為內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議（interior gateway protocol），AS之間的路由協(xié)議稱為外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議（exterior gateway protocol）。這里網(wǎng)關(guān)是路由器的舊稱。正在使用的內(nèi)部網(wǎng)關(guān)路由協(xié)議有以下幾種：RIP-1，RIP-2，IGRP，EIGRP，IS-IS和OSPF。其中前3種路由協(xié)議采用的是距離向量算法，IS-IS和OSPF采用的是鏈路狀態(tài)算法,EIGRP是結(jié)合了鏈路狀態(tài)和距離矢量型路由選擇協(xié)議的Cisco私有路由協(xié)議。對于小型網(wǎng)絡(luò)，采用基于距離向量算法的路由協(xié)議易于配置和管理，且應(yīng)用較為廣泛，但在面對大型網(wǎng)絡(luò)時，不但其固有的環(huán)路問題變得更難解決，所占用的帶寬也迅速增長，以至于網(wǎng)絡(luò)無法承受。因此對于大型網(wǎng)絡(luò)，采用鏈路狀態(tài)算法的IS-IS和OSPF較為有效，并且得到了廣泛的應(yīng)用。IS-IS與OSPF在質(zhì)量和性能上的差別并不大，但OSPF更適用于IP，較IS-IS更具有活力。IETF始終在致力于OSPF的改進工作，其修改節(jié)奏要比IS-IS快得多。這使得OSPF正在成為應(yīng)用廣泛的一種路由協(xié)議。不論是傳統(tǒng)的路由器設(shè)計，還是即將成為標(biāo)準(zhǔn)的MPLS（多協(xié)議標(biāo)記交換），均將OSPF視為必不可少的路由協(xié)議。

外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議最初采用的是EGP。EGP是為一個簡單的樹形拓撲結(jié)構(gòu)設(shè)計的，隨著越來越多的用戶和網(wǎng)絡(luò)加入Internet，給EGP帶來了很多的局限性。為了擺脫EGP的局限性，IETF邊界網(wǎng)關(guān)協(xié)議工作組制定了標(biāo)準(zhǔn)的邊界網(wǎng)關(guān)協(xié)議--BGP。1

常見路由協(xié)議常見的路由協(xié)議有RIP、IGRP（Cisco私有協(xié)議）、EIGRP（Cisco私有協(xié)議）、OSPF、IS-IS、BGP等。

RIP、IGRP、EIGRP、OSPF、IS-IS是內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議（IGP），適用于單個ISP的統(tǒng)一路由協(xié)議的運行，一般由一個ISP運營的網(wǎng)絡(luò)位于一個AS（自治系統(tǒng)）內(nèi)，有統(tǒng)一的AS number（自治系統(tǒng)號）。BGP是自治系統(tǒng)間的路由協(xié)議，是一種外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議，多用于不同ISP之間交換路由信息，以及大型企業(yè)、政府等具有較大規(guī)模的私有網(wǎng)絡(luò)。

RIP主條目：路由信息協(xié)議

RIP很早就被用在Internet上，是最簡單的路由協(xié)議。它是“路由信息協(xié)議（Route Information Protocol）”的簡寫，主要傳遞路由信息，通過每隔30秒廣播一次路由表，維護相鄰路由器的位置關(guān)系，同時根據(jù)收到的路由表信息計算自己的路由表信息。RIP是一個距離矢量路由協(xié)議，最大跳數(shù)為15跳，超過15跳的網(wǎng)絡(luò)則認為目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)不可達。此協(xié)議通常用在網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)較為簡單的小型網(wǎng)絡(luò)環(huán)境?，F(xiàn)在分為RIPv1和RIPv2兩個版本，后者支持VLSM技術(shù)以及一系列技術(shù)上的改進。RIP的收斂速度較慢。

OSPF主條目：開放式最短路徑優(yōu)先

OSPF協(xié)議是“開放式最短路徑優(yōu)先（Open Shortest Path First）”的縮寫，屬于鏈路狀態(tài)路由協(xié)議。OSPF提出了“區(qū)域（area）”的概念，每個區(qū)域中所有路由器維護著一個相同的鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫（LSDB）。區(qū)域又分為骨干區(qū)域（骨干區(qū)域的編號必須為0）和非骨干區(qū)域（非0編號區(qū)域），如果一個運行OSPF的網(wǎng)絡(luò)只存在單一區(qū)域，則該區(qū)域可以是骨干區(qū)域或者非骨干區(qū)域。如果該網(wǎng)絡(luò)存在多個區(qū)域，那么必須存在骨干區(qū)域，并且所有非骨干區(qū)域必須和骨干區(qū)域直接相連。OSPF利用所維護的鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫，通過最短路徑優(yōu)先算法（SPF算法）計算得到路由表。OSPF的收斂速度較快。由于其特有的開放性以及良好的擴展性，目前OSPF協(xié)議在各種網(wǎng)絡(luò)中廣泛部署。

IS-IS主條目：中間系統(tǒng)到中間系統(tǒng)

IS-IS協(xié)議是Intermediate system to intermediate system（中間系統(tǒng)到中間系統(tǒng)）的縮寫，屬于鏈路狀態(tài)路由協(xié)議。標(biāo)準(zhǔn)IS-IS協(xié)議是由國際標(biāo)準(zhǔn)化組織制定的ISO/IEC 10589:2002所定義的，標(biāo)準(zhǔn)IS-IS不適合用于IP網(wǎng)絡(luò)，因此IETF制定了適用于IP網(wǎng)絡(luò)的集成化IS-IS協(xié)議（Integrated IS-IS）。和OSPF相同，IS-IS也使用了“區(qū)域”的概念，同樣也維護著一份鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫，通過最短生成樹算法（SPF）計算出最佳路徑。IS-IS的收斂速度較快。集成化IS-IS協(xié)議是ISP骨干網(wǎng)上最常用的IGP協(xié)議。

IGRP主條目：內(nèi)部網(wǎng)關(guān)路由協(xié)議

IGRP協(xié)議是“內(nèi)部網(wǎng)關(guān)路由協(xié)議（Interior Gateway Routing Protocol）”的縮寫，由Cisco于二十世紀(jì)八十年代獨立開發(fā)，屬于Cisco私有協(xié)議。IGRP和RIP一樣，同屬距離矢量路由協(xié)議，因此在諸多方面有著相似點，如IGRP也是周期性的廣播路由表，也存在最大跳數(shù)（默認為100跳，達到或超過100跳則認為目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)不可達）。IGRP最大的特點是使用了混合度量值，同時考慮了鏈路的帶寬、延遲、負載、MTU、可靠性5個方面來計算路由的度量值，而不像其他IGP協(xié)議單純的考慮某一個方面來計算度量值。目前IGRP已經(jīng)被Cisco獨立開發(fā)的EIGRP協(xié)議所取代，版本號為12.3及其以上的Cisco IOS（Internetwork Operating System）已經(jīng)不支持該協(xié)議，現(xiàn)在已經(jīng)罕有運行IGRP協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)。

EIGRP主條目：增強型內(nèi)部網(wǎng)關(guān)路由協(xié)議

由于IGRP協(xié)議的種種缺陷以及不足，Cisco開發(fā)了EIGRP協(xié)議（增強型內(nèi)部網(wǎng)關(guān)路由協(xié)議）來取代IGRP協(xié)議。EIGRP屬于高級距離矢量路由協(xié)議（又稱混合型路由協(xié)議），繼承了IGRP的混合度量值，最大特點在于引入了非等價負載均衡技術(shù)，并擁有極快的收斂速度。EIGRP協(xié)議在Cisco設(shè)備網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中廣泛部署。

BGP主條目：邊界網(wǎng)關(guān)協(xié)議

為了維護各個ISP的獨立利益，標(biāo)準(zhǔn)化組織制定了ISP間的路由協(xié)議BGP。BGP是“邊界網(wǎng)關(guān)協(xié)議（Border Gateway Protocol）”的縮寫，處理各ISP之間的路由傳遞。但是BGP運行在相對核心的地位，需要用戶對網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)有相當(dāng)?shù)牧私?，否則可能會造成較大損失。1

本詞條內(nèi)容貢獻者為:

孔祥杰 - 副教授 - 大連理工大學(xué)軟件學(xué)院