mininet实验-BGP和OSPF路由协议

('mininet实验-BGP和OSPF路由协议一、自治系统自治系统AS(AutonomousSystem)：自治系统就是几个路由器组成了一个小团体，小团体内部使用专用的协议进行通信，而小团体和小团体之间也使用专用的协议进行通信。就像这样一样：值得一提的是，尽管一个AS内部使用了路由选择协议，但是一个AS对其他AS还是相当于两个普通的路由器在通信。二、路由选择协议互联网中有两大类路由选择协议，他们分别是：1️️⃣️⃣️⃣️⃣️⃣️⃣️⃣️⃣️⃣️⃣️⃣️⃣️⃣️⃣内部网关协议IGP(InteriorGatewayProtocol)2️️⃣️⃣️⃣️⃣️⃣️⃣️⃣️⃣️⃣️⃣️⃣️⃣️⃣️⃣外部网关协议EGP(ExternalGatewayProtocol)其中内部网关协议就是我们之前说的在路由器的小团体之间进行通信所使用的协议，如RIP和OSPF等。而外部网关协议则是小团体与小团体之间交流所使用的协议，目前使用的协议就是BGP。到此为止我们要讲述的猪脚就登场了！自治系统之间的路由选择也叫作域间路由选择(interdomainrouting)，在自治系统内部的路由选择叫作域内路由选择(intradomainrouting)。三、内部网关协议RIP好了，下面我们进入第一块内容RIP协议。1、工作原理全称是路由信息协议RIP(RoutingInformationProtocol)。✅它是一种分布式的、基于距离向量的路由选择协议。✅它要求网络中的每一个路由器都要维护从它自己到其他每一个目的网络的距离记录。关于距离的定义：从一个路由器到直接连接的网络的距离定义为1。从一个路由器到非直接连接的网络的距离定义为所经过的路由器数加1。“距离”也称为“跳数”(hopcount)，因为每经过一个路由器，跳数就加1。这里的“距离”实际上指的是“最短距离”。RIP认为一个好的路由就是它通过的路由器的数目少，即“距离短”。RIP允许一条路径最多只能包含15个路由器。❌这意味着RIP只会选择一个具有最少路由器的路由（即最短路由），哪怕还存在另一条高速(低时延)但路由器较多的路由。RIP协议的三个特点1️️⃣️⃣️⃣️⃣️⃣️⃣️⃣️⃣️⃣️⃣️⃣️⃣️⃣️⃣仅和相邻路由器交换信息。2️️⃣️⃣️⃣️⃣️⃣️⃣️⃣️⃣️⃣️⃣️⃣️⃣️⃣️⃣交换的信息是当前本路由器所知道的全部信息，即自己的路由表。3️️⃣️⃣️⃣️⃣️⃣️⃣️⃣️⃣️⃣️⃣️⃣️⃣️⃣️⃣按固定的时间间隔交换路由信息，例如，每隔30秒。❓那么在小团体（自治系统）之内的路由器是怎么建立路由表的呢？路由器在刚刚开始工作时，只知道到直接连接的网络的距离（此距离定义为1）。它的路由表是空的。以后，每一个路由器也只和数目非常有限的相邻路由器交换并更新路由信息。经过若干次更新后，所有的路由器最终都会知道到达本自治系统中任何一个网络的最短距离和下一跳路由器的地址。RIP协议的收敛(convergence)过程较快。“收敛”就是在自治系统中所有的结点都得到正确的路由选择信息的过程。2、距离向量算法距离向量算法的基础就是Bellman-Ford算法（或Ford-Fulkerson算法）。这是一种贪心算法。该算法可以大致描述如下：设X是结点AAA到BBB的最短路径上的一个结点。若把路径A→BA→BA→B拆成两段路径A→XA→XA→X和X→BX→BX→B，则每一段路径A→XA→XA→X和X→BX→BX→B也都分别是结点AAA到XXX和结点XXX到BBB的最短路径。❓它是用来干什么的呢?是用来更新路由表的，因为RIP本身就是保证每一个路由器到每一个目的网络的路由都是最短的（即跳数最少）。因为每一个路由器的位置不同，所以他们的路由表也不同。下面我们先来简单的描述一下该算法在RIP中的应用，然后举一个栗子理解它。我们假设一个路由器收到相邻路由器（其地址为X）的一个RIP报文：1️️⃣️⃣️⃣️⃣️⃣️⃣️⃣️⃣️⃣️⃣️⃣️⃣️⃣️⃣先修改此RIP报文中的所有项目：把“下一跳”字段中的地址都改为X，并把所有的“距离”字段的值加1。2️️⃣️⃣️⃣️⃣️⃣️⃣️⃣️⃣️⃣️⃣️⃣️⃣️⃣️⃣对修改后的RIP报文中的每一个项目，重复以下步骤：若项目中的目的网络不在路由表中，则把该项目加到路由表中。否则若下一跳字段给出的路由器地址是同样的，则把收到的项目替换原路由表中的项目。否则若收到项目中的距离小于路由表中的距离，则进行更新否则，什么也不做。3️️⃣️⃣️⃣️⃣️⃣️⃣️⃣️⃣️⃣️⃣️⃣️⃣️⃣️⃣若3分钟还没有收到相邻路由器的更新路由表，则把此相邻路由器记为不可达路由器，即将距离置为16（表示不可达）。4️️⃣️⃣️⃣️⃣️⃣️⃣️⃣️⃣️⃣️⃣️⃣️⃣️⃣️⃣返回。可能大家只记住了什么也不做，下面我们来看一个栗子。??总之就是要一直维持距离始终是最小的。3、RIP2协议的报文格式要点：RIP2✅报文由首部和路由部分组成。RIP2✅报文中的路由部分由若干个路由信息组成。✅地址族标识符（又称为地址类别）字段用来标志所使用的地址协议。✅路由标记填入自治系统的号码，这是考虑使RIP有可能收到本自治系统以外的路由选择信息。✅再后面指出某个网络地址、该网络的子网掩码、下一跳路由器地址以及到此网络的距离。一个RIP报文最多可包括25个路由，因而RIP报文的最大长度是4+20×25=5044+20\\times25=5044+20×25=504字节。如超过，必须再用一个RIP报文来传送。RIP2具有简单的鉴别功能若使用鉴别功能，则将原来写入第一个路由信息（20字节）的位置用作鉴别。在鉴别数据之后才写入路由信息，但这时最多只能再放入24个路由信息。对于RIP来说，好消息传播得快，而坏消息传播得慢。即网络出故障的传播时间往往需要较长的时间(例如数分钟)。这是RIP的一个主要缺点。四、内部网关协议OSPF开放最短路径优先OSPF(OpenShortestPathFirst)是为克服RIP的缺点在1989年开发出来的。OSPF的原理很简单，但实现起来却较复杂。1、OSPF协议的基本特点“开放”表明OSPF协议不是受某一家厂商控制，而是公开发表的。“最短路径优先”是因为使用了Dijkstra提出的最短路径算法SPFOSPF的区域(area)：为了使OSPF能够用于规模很大的网络，OSPF将一个自治系统再划分为若干个更小的范围，叫作区域。每一个区域都有一个32位的区域标识符（用点分十进制表示）。OSPF使用层次结构的区域划分。在上层的区域叫作主干区域(backbonearea)。主干区域的标识符规定为0.0.0.0。主干区域的作用是用来连通其他在下层的区域。OSPF直接用IP数据报传送：OSPF✅不用UDP而是直接用IP数据报传送。OSPF✅构成的数据报很短。好处是可以不必将长的数据报分片传送。✅支持可变长度的子网划分和无分类编址CIDR。2、OSPF分组OSPF的五种分组类型1️️⃣️⃣️⃣️⃣️⃣️⃣️⃣️⃣️⃣️⃣️⃣️⃣️⃣️⃣类型1：问候(Hello)分组。2️️⃣️⃣️⃣️⃣️⃣️⃣️⃣️⃣️⃣️⃣️⃣️⃣️⃣️⃣类型2：数据库描述(DatabaseDescription)分组。3️️⃣️⃣️⃣️⃣️⃣️⃣️⃣️⃣️⃣️⃣️⃣️⃣️⃣️⃣类型3：链路状态请求(LinkStateRequest)分组。4️️⃣️⃣️⃣️⃣️⃣️⃣️⃣️⃣️⃣️⃣️⃣️⃣️⃣️⃣类型4：链路状态更新(LinkStateUpdate)分组，用洪泛法对全网更新链路状态。5️️⃣️⃣️⃣️⃣️⃣️⃣️⃣️⃣️⃣️⃣️⃣️⃣️⃣️⃣类型5：链路状态确认(LinkStateAcknowledgment)分组。五、外部网关协议BGP最后我们来看一下BGP协议。BGP是不同自治系统的路由器之间交换路由信息的协议。还记得BGP协议是用来干什么的吗?他是用于在小团体和小团体之间进行通信的。一个BGP发言人与其他自治系统中的BGP发言人要交换路由信息，就要先建立TCP连接，然后在此连接上交换BGP报文以建立BGP会话(session)，利用BGP会话交换路由信息。BGP-4共使用四种报文1️️⃣️⃣️⃣️⃣️⃣️⃣️⃣️⃣️⃣️⃣️⃣️⃣️⃣️⃣打开(OPEN)报文：用来与相邻的另一个BGP发言人建立关系。2️️⃣️⃣️⃣️⃣️⃣️⃣️⃣️⃣️⃣️⃣️⃣️⃣️⃣️⃣更新(UPDATE)报文：用来发送某一路由的信息，以及列出要撤消的多条路由。3️️⃣️⃣️⃣️⃣️⃣️⃣️⃣️⃣️⃣️⃣️⃣️⃣️⃣️⃣保活(KEEPALIVE)报文：用来确认打开报文和周期性地证实邻站关系。4️️⃣️⃣️⃣️⃣️⃣️⃣️⃣️⃣️⃣️⃣️⃣️⃣️⃣️⃣通知(NOTIFICATION)报文：用来发送检测到的差错。',)