常用动态路由协议的分析及比较,常用动态路由协议安全性分析及应用

('龙源期刊网http://www.qikan.com.cn常用动态路由协议的分析及比较作者：张海廷来源：《电脑知识与技术》2009年第25期摘要:在Internet中,路由协议的选择直接影响到一个网络的性能。该文主要介绍了几种常用动态路由协议的工作原理,并对动态协议的特点进行了分析、比较,并对选择何种路由协议进行了阐述。关键词:路由协议;动态路由中图分类号:TP393文献标识码:A文章编号:1009-3044(2009)25-7108-02TheAnalysisandAnalogyofCommonPrincipalDynamicRoutingProtocolsZHANGHai-ting(HydrologicalandWaterResourcesSurveyBureauofJining,Jining272019,China)Abstract:Thechoiceofroutingprotocolsisveryessentialininternetnetwork.Thisarticledealswiththeworkingprincipleofdifferentdynamicroutingprotocolsandexpoundshowtoselectroutingthroughanalysisandanalogythefeatureofdynamicprotocols.Keywords:routingprotocol;dynamicrouting路由选择协议[1]是管理路由器之间交换路由信息,建立和维护路由表,从而使路由器知道往何处转发数据包的规则。根据路由选择方式的不同,路由分为静态路由和动态路由。静态路由是由网络管理员采用手工方法在路由器中配置的路由表,除非管理员改动,否则静态路由就不会发生变化。由于静态路由不能适应网络拓扑的动态变化,所以一般用于规模较小,网络拓扑较稳定的网络中。静态路由简单、可靠,可以精确控制路由选择,改进网络性能,减少路由器的开销。在所有路由中,静态路由的优先级最高,即当动态路由与静态路由冲突时,以静态路由为准[2-3]。动态路由是网络中的路由器之间相互交换路由信息来更新路由表的过程。它能灵活地适应网络拓扑的动态变化,自动更新路由信息,其适用于规模较大、拓扑较复杂的网络,但会不同程度地占用网络带宽和CPU资源。在实际应用中,动态路由通常作为静态路由的补充。当一个分组在路由器中寻径时,首先查找静态路由,若存在则根据静态路由转发分组,若静态路由不存在再查找动态路由。动态路由的种类很多,根据自治系统的内外,动态路由选择协议可以分为内部网关协议(IGP)和外部网关协议(EGP),内部网关协议主要用于区域内部的路由选择,常用的是RIP、IGRP、EIGRP、OSPF等;外部网关协议主要用于多个自治区域之间的路由选择,常用的是BGP和BGP-4。根据协议的运行方式,动态路由协议进一步可分为距离向量路由协议、链路状态路由协议和混合型路由选择协议。另外还可以把路由协议分为有类别和无类别路由选择协议。有类别路龙源期刊网http://www.qikan.com.cn由选择协议在路由器之间交换路由更新,不带子网掩码;无类别路由选择协议恰恰相反。下面本文详细阐述几种常见动态路由协议的分析与比较。1常用动态路由协议的分析1.1RIP协议RIP(路由信息协议)是路由器生产商之间使用的第一个开放标准,是最广泛的路由协议,在所有IP路由平台上都可以得到。当使用RIP时,一台Cisco路由器可以与其它厂商的路由器相连接。RIP有两个版本:RIPv1和RIPv2,它们均基于经典的距离向量路由算法,最大跳数为15跳。RIPv1是族类路由协议,因路由上不包括掩码信息,所以网络上的所有设备必须使用相同的子网掩码,不支持VLSM(VariableLengthSubnetMask,可变长子网掩码)。RIPv2可发送子网掩码信息,是非族类路由协议,支持VLSM。RIP使用UDP数据包更新路由信息。路由器每隔30s更新一次路由信息,如果在180s内没有收到相邻路由器的回应,则认为去往该路由器的路由不可用,该路由器不可到达[3]。如果在240s后仍未收到该路由器的应答,则把有关该路由器的路由信息从路由表中删除。这样要占用大量的网络带宽,而且网络收敛速度慢,容易形成路由环路。为提高性能,防止产生路由环路,RIP支持水平分割、毒性逆转、路由保持以及出发更新等机制,并支持将其它路由协议发现的路由信息引入到路由表中[4]。由于RIP协议算法简单,最大跳数为15,加上收敛时间较长,因此其只适合于网络拓扑结构相对简单且数据链路故障率极低的小型网络中。1.2IGRP协议内部网关路由协议(IGRP)是Cisco公司20世纪80年代开发的一种距离向量协议,是一种动态的、长跨度(最大可支持255跳)的路由协议,使用度量(向量)来确定到达一个网络的最佳路由,由延时、带宽、可靠性和负载等来计算最优路由。CiscoIOS允许路由器管理员对IGRP的网络带宽、延时、可靠性和负载进行权重设置,以影响度量的计算。像RIP一样,IGRP使用UDP发送路由表项。每个路由器每隔90s更新一次路由信息,如果270s内没有收到某路由器的回应,则认为该路由器不可到达;如果630s内仍未收到应答,则IGRP进程将从路由表中删除该路由[3-4]。与RIP相比,IGRP的收敛时间更长,因而传输路由信息所需的带宽将更少。此外,IGRP的分组格式中无空白字节,从而有效提高了IGRP的报文效率。但IGRP为Cisco公司专有,仅限于Cisco产品。1.3EIGRP协议随着网络规模的扩大和用户需求的增长,原来的IGRP已显得力不从心,于是,Cisco公司又开发了增强的IGRP,即EIGRP。EIGRP[5]支持IP、IPX、AppleTalk等多种网络层协议。EIGRP使用与IGRP相同的路由算法,但它集成了链路状态路由协议和距离向量路由协议的长处,同时龙源期刊网http://www.qikan.com.cn加入散播更新算法(DistributedUpdateAlgorithm),适用于大中型网络。EIGRP的实现比IGRP已经有了很大改进,其收敛特性和操作效率比IGRP有了显著提高。EIGRP的收敛特性基于DUAL(DistributedUpdateAlgorithm)算法[6],DUAL算法使得路径在路由计算中无法形成环路。它的收敛时间可以与已存在的其它任何路由协议相匹敌。核心算法DUAL能保证路由总是无环的,DUAL算法分为本地计算和扩散计算两部分,分别对应两个状态:被动状态和主动状态[7]。本地计算是在被动状态下,对新输入的事件做出的反应,对路由进行评估,寻找最佳后继,确定可行条件和可行后继。它可以启动扩散计算,在扩散计算完成后又开始本地计算,它可以改变后继、切换到可行后继。这是在路由器本地进行的,路由保持被动状态。扩散计算是在输入事件后,EIGRP路由器找不到替换路由时,进行扩散计算。扩散计算实际上是一个路由信息查询过程,在路由表中将该路由设置为活动状态,根据邻居表发送查询信息建立应答状态表,启动定时器,跟踪邻居的应答。在收到所有邻居的应答后,将路由状态设置为被动状态,重新进入本地计算。1.4OSPF协议20世纪80年代中期,RIP不能服务于大型、异构网络的缺陷愈发明显。为了解决这个问题,IETF成立了IGP工作组,专门设计用于因特网的基于最短路径优先(SPF)算法的IGP(内部网关协议,InteriorGatewayProtocol),OSPF作为SPF类路由协议中的开放式版本,由于它较好地解决了网络可扩展性及快速收敛的问题,使得OSPF协议迅速成为目前Internet广域网和Intranet企业网采用最多、应用最广泛的动态路由技术[8]。OSPF协议由三个子协议组成:Hello协议、交换协议和扩散协议。其中Hello协议负责检查链路是否可用,并完成指定路由器及备份指定路由器;“”“”交换协议完成主、从路由器的指定并交换各自的路由数据库信息;扩散协议完成各路由器中路由数据库的同步维护。OSPF基于链路状态的路由协议[9],它克服了RIP的许多缺陷:第一、OSPF不再采用跳数的概念,而是根据接口的吞吐率、拥塞状况、往返时间、可靠性等实际链路的负载能力定出路由的代价,同时选择最短、最优路由并允许保持到达同一目标地址的多条路由,从而平衡网络负荷;第二、OSPF支持不同服务类型的不同代价,从而实现不同QoS(服务质量)的路由服务;第三、OSPF路由器不再交换路由表,而是同步各路由器对网络状态的认识,即链路状态数据库,然后通过Dijkstra最短路径算法计算出网络中各目的地址的最优路由。这样OSPF路由器间不需要定期地交换大量数据,而只是保持着一种连接,一旦有链路状态发生变化时,才通过组播方式对这一变化做出反应,这样不但减轻了不参与系统的负荷而且达到了对网络拓扑的快速收敛。1.5BGP协议BGP(边界网关协议)是一种外部的路由协议,其可认为是一种高级的距离向量路由协议。在BGP网络中,可以将一个网络分成多个自治系统。自治系统间使用eBGP广播路由,自治系统内使用iBGP在自己的网络内广播路由。Internet由多个互相连接的商业网络组成。每个企业网络或ISP必须定义一个自治系统号(ASN)。这些自治系统号由IANA(InternetAssignedNumbers龙源期刊网http://www.qikan.com.cnAuthority)分配。共有65535个可用的自治系统号,其中65512——65535为私用保留。当共享路由信息时,这个号码也允许以层的方式进行维护。BGP运行于可靠的传输协议之上,采用传输控制协议(TCP)作为其底层协议,这样便无需显式地进行分片、重传、确认和排序。由于BGP使用了TCP的传输方式,它就会使BGP引起不少关于TCP方面的问题,如普遍的SYNFlood攻击,序列号预测,一般拒绝服务攻击等。BGP没有使用它们自身的序列而依靠TCP的序列号来代替。因此,如果设备采用了可预测序列号方案的话,就存在这种类型的攻击[10]。2几种常见动态路由协议的比较几种常见动态路由协议的比较如表1所示。组建网络要考虑的一个决策是如何在路由器之间共享信息,这个问题取决于网络的规模以及网络的稳定度。由表1可知,如果网络规模很小,如只有15个或者更少的路由器,手工配置路由器就可以了;否则,可以考虑RIP或IGRP。对中等规模的网络,或者需更好的提高网络的服务质量,使用IGRP会更好些。对大型网络,则需要考虑OSPF。3结束语该文对当今互联网常用的动态路由协议的研究现状进行了综述。在计算机网络中,路由协议的选择至关重要,它直接影响到一个网络的性能,同时路由协议的选择又比较复杂。因此,深入理解各个路由协议的工作原理和特点,对构建网络系统有较好的指导意义。参考文献:[1]王渊明,张长伟.路由协议简介[J].中国数据通信,2005,(6):51-53.[2]邵明珠,卓伟,赵开新.常用路由协议分析及比较[J].河南机电高等专科学校学报,2006,14(2):25-27.[3]周德仿.几种主要的动态路由协议的分析与比较[J].湖北师范学院学报,2004,24(2):30-32.[4]刘惠山,徐明伟,徐恪,等.因特网路由协议研究综述[J].电信科学,2003,10:28-32.[5]郭丽春,黄金波.IP网络中配置EIGRP的研究[J].内蒙古科技与经济,2006,4:144-145.[6]李彦华,黄华,王玉.EIGRP与OSPF两种动态路由协议的分析比较[J].计算机技术与发展,2006,16(10):34-36.[7]李中年.EIGRP路由协议分析研究[J].中国数据通信,2005,(6):95-98.[8]朱元忠,尹燕功.OSPF动态路由技术的研究与实现[J].煤炭工程,2006,6:102-103.龙源期刊网http://www.qikan.com.cn[9]严斌宇,芦苇,黄锐.OSPF路由选择协议的研究[J].四川大学学报,2002,39(3):460-464.[10]王佳坤,张连芳,孟昭鹏.关于边界网关协议的综述[J].微处理机,2006,3:28-31.',)