王迪

【摘 要】本文主要分析了RIP和OSPF這兩種類(lèi)型的網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議的工作原理，并從不同角度分析了這兩種類(lèi)型的路由協(xié)議的優(yōu)缺點(diǎn)及區(qū)別，總結(jié)出了其各自的特點(diǎn)及適用場(chǎng)景。

【關(guān)鍵詞】距離矢量協(xié)議；鏈路狀態(tài)協(xié)議；RIP；OSPF

在現(xiàn)在的計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)中，當(dāng)兩臺(tái)非直接相連的計(jì)算機(jī)需要通信時(shí)，通常就需要使用到路由器。路由器為我們提供了一種方法來(lái)開(kāi)辟一個(gè)網(wǎng)狀聯(lián)結(jié)的路徑。那么這個(gè)路徑是怎么建立的呢？這時(shí)候就用到了路由選擇協(xié)議。RIP和OSPF作為基于TCP/IP的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中廣泛使用的路由協(xié)議，理解其工作原理對(duì)深入研究計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)有著很好的幫助作用。

一、路由協(xié)議分類(lèi)

每種路由協(xié)議都有自己的算法，路由協(xié)議在共享和傳遞路由更新信息時(shí)，乃至收斂都因?yàn)樗惴ǖ牟煌煌Ｂ酚蓞f(xié)議根據(jù)算法可以分為兩大類(lèi)：距離矢量（Distance Vector）和鏈路狀態(tài)（Link State）。

距離矢量協(xié)議直接傳送各自的路由表信息。網(wǎng)絡(luò)中的路由器從自己的鄰居路由器得到路由信息，并將這些路由信息連同自己的本地路由信息發(fā)送給其他鄰居，這樣一級(jí)一級(jí)的傳遞下去從而達(dá)到全網(wǎng)同步。每個(gè)路由器都不了解整個(gè)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌鼈冎恢琅c自己直接相連的網(wǎng)絡(luò)情況，并根據(jù)從鄰居得到的路由信息來(lái)更新自己的路由。

鏈路狀態(tài)路由協(xié)議并不向鄰居傳遞路由項(xiàng)，而是通告給鄰居一些鏈路的狀態(tài)。與距離矢量路由協(xié)議相比，鏈路狀態(tài)協(xié)議對(duì)路由的計(jì)算方法有本質(zhì)的差別。運(yùn)行該路由協(xié)議的路由器不是簡(jiǎn)單地從相鄰的路由器學(xué)習(xí)路由，而是收集所有的路由器的鏈路狀態(tài)信息，根據(jù)狀態(tài)信息生成網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，然后每一個(gè)路由器再根據(jù)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)計(jì)算出路由。

二、距離矢量協(xié)議的代表：RIP

路由信息協(xié)議（ Routing Information Protocol）簡(jiǎn)稱(chēng)RIP，是使用最為廣泛的一種距離矢量協(xié)議，它是由施樂(lè)（Xerox）在70年代開(kāi)發(fā)的。TCP/IP版本的RIP是施樂(lè)協(xié)議的改進(jìn)版。

1.RIP的工作原理

RIP的實(shí)現(xiàn)是基于距離矢量的算法。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，距離矢量的運(yùn)算引入跳數(shù)值作為一個(gè)度量值。當(dāng)路徑中每通過(guò)一個(gè)路由，路徑中的跳數(shù)值就會(huì)增加1。這就意味著跳數(shù)值越大，路徑中經(jīng)過(guò)的路由器就越多，相對(duì)的路徑也就越長(zhǎng)。而RIP就是通過(guò)路由間的信息交換，找到兩個(gè)目的路由器之間跳數(shù)值最小的路徑。

2.RIP的特點(diǎn)

（1）僅和相鄰路由器交換信息。RIP協(xié)議規(guī)定，不相鄰的路由器不交換信息。

（2）路由器交換的信息是當(dāng)前本路由器所知道的全部信息，即自己的路由表。

（3）按固定的時(shí)間間隔交換路由信息，然后路由器根據(jù)收到的路由信息更新路由表。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浒l(fā)生變化時(shí)，路由器也及時(shí)向相鄰路由器通告拓?fù)渥兓蟮穆酚尚畔ⅰ?/p>

3.RIP的局限

（1）由于跳數(shù)最大值的限制，RIP不適用于較大型的網(wǎng)絡(luò)。因?yàn)槿绻W(wǎng)絡(luò)過(guò)大，跳數(shù)將超過(guò)其極限，路徑被認(rèn)定為無(wú)效，從而使得網(wǎng)絡(luò)無(wú)法正常工作。

（2）由于任何一個(gè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備都可以發(fā)送路由更新信息，RIP的可靠性與安全性將無(wú)法得到保證。

（3）RIP所使用的算法，即距離矢量算法，僅僅考慮了路徑中跳數(shù)值的大小。然而在實(shí)際環(huán)境中，網(wǎng)絡(luò)延時(shí)以及網(wǎng)絡(luò)的可靠性將成為影響網(wǎng)絡(luò)傳輸質(zhì)量的重要指標(biāo)。因此跳數(shù)值無(wú)法完全反映出網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際情況，從而有可能使得路由器在路徑的選擇上出現(xiàn)次優(yōu)。

（4）路由信息的更新時(shí)間較長(zhǎng)，而且由于在更新時(shí)，路由器發(fā)送全部的路由表信息占用了相對(duì)較多的網(wǎng)絡(luò)資源，所以RIP對(duì)于網(wǎng)絡(luò)帶寬的要求更高，將會(huì)增加網(wǎng)絡(luò)開(kāi)銷(xiāo)。

三、鏈路狀態(tài)協(xié)議的代表：OSPF

開(kāi)放式最短路徑優(yōu)先（Open Source Path First）協(xié)議，是鏈路狀態(tài)路由協(xié)議的代表。它是為了克服RIP的缺點(diǎn)于1989年開(kāi)發(fā)出來(lái)的。相較于RIP，OSPF適用網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模更大且范圍更廣。此外，OSPF也擺脫了距離矢量協(xié)議的算法，而是基于由Dijkstra提出的最短路徑算法。同時(shí)，該協(xié)議也能夠支持分層網(wǎng)絡(luò)，這使得OSPF的應(yīng)用更加具有靈活性，廣泛性。這里需要注意的是，OSPF只是一個(gè)協(xié)議的名字，它并不代表其他的路由選擇協(xié)議不是最短的路徑。事實(shí)上，所有的在自治系統(tǒng)內(nèi)部使用的路由協(xié)議的目標(biāo)都是要尋找一條最短的路徑。

1.OSPF的工作原理

在OSPF中引入了鏈路狀態(tài)的概念。所謂鏈路狀態(tài)，其因?yàn)槠浒随溌分懈綄俣丝谝约捌渌慷刃畔?。鏈路狀態(tài)公告（Link-State Advertisement）在更新路由器的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湫畔?kù)時(shí)被廣泛的使用。路由器中的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋽?shù)據(jù)庫(kù)就是對(duì)于同一區(qū)域中所有路由器發(fā)布的鏈路狀態(tài)公告的收集和整理，從而形成的整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖。鏈路狀態(tài)信息庫(kù)信息收集過(guò)程完成之后，路由器會(huì)根據(jù)最短路徑優(yōu)先算法，生成一個(gè)無(wú)環(huán)路的路徑圖。該圖描述了以每個(gè)路由器自身為起始點(diǎn)，到達(dá)所有已知目標(biāo)路由器的最短路徑，即最優(yōu)的路徑。這個(gè)路徑圖被稱(chēng)為最短路徑優(yōu)先樹(shù)。

2.OSPF的特點(diǎn)

（1）向本自治系統(tǒng)中所有路由器發(fā)送信息。這種方式稱(chēng)為洪泛，這就是路由器通過(guò)所有輸出端口向所有相鄰的路由器發(fā)送鏈路狀態(tài)信息。而每個(gè)路由器又再次將此信息發(fā)往其所有的相鄰路由器。這樣，最終整個(gè)區(qū)域中所有的路由器都得到了這個(gè)信息的一個(gè)副本。

（2）發(fā)送的信息就是與本路由器相鄰的所有路由器的鏈路狀態(tài)，但這只是路由器所知道的部分信息。所謂鏈路狀態(tài)其實(shí)就是說(shuō)明本路由器都和哪些路由器相連接，以及該鏈路的度量值。OSPF將這個(gè)度量值用來(lái)表示費(fèi)用、距離、時(shí)延、帶寬，等等。

（3）只有當(dāng)鏈路狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)，路由器才向其他路由器洪泛發(fā)送信息，而不是向RIP那樣，不管網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涫欠癜l(fā)生變化，都要周期的交換路由表信息。

3.OSPF的局限

（1）相較于其他的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議來(lái)說(shuō)，OSPF的工作方式較為復(fù)雜，對(duì)于網(wǎng)絡(luò)配置和維護(hù)人員的要求更高，需要相關(guān)人員在前期對(duì)網(wǎng)絡(luò)有較好的規(guī)劃和設(shè)計(jì)。

（2）OSPF的工作基于最短路徑優(yōu)先算法，而算法較為復(fù)雜，需要使用較多的CPU和內(nèi)存資源，對(duì)于路由器性能有著更高的要求，增加了組網(wǎng)時(shí)的成本。

四、兩種路由協(xié)議的比較及結(jié)論

就復(fù)雜程度而言，RIP 相對(duì)比較簡(jiǎn)單，也便于配置；OSPF則復(fù)雜度較高，配置要求也高，而且需要對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行規(guī)劃及設(shè)計(jì)。由于跳數(shù)的限制，RIP更加適用于較小型的網(wǎng)絡(luò)；而OSPF更加適用于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)、分層網(wǎng)絡(luò)。RIP基于距離矢量算法，而OSPF基于最短路徑優(yōu)先算法。就兩者的收斂時(shí)間而言，RIP的更新時(shí)間相對(duì)更長(zhǎng)一些。由于RIP更新信息需要在網(wǎng)絡(luò)中傳遞，所以其網(wǎng)絡(luò)帶寬占用較多，周期性傳輸路由信息，對(duì)帶寬要求較高；而OSPF發(fā)送鏈路狀態(tài)信息，且更新信息只在相鄰路由器間傳輸。在工作方式方面，RIP 每 30秒發(fā)送一次完整的路由表，路由器如果超過(guò)180秒沒(méi)有發(fā)送更新路由表，那么該路由器將被標(biāo)記為失效，120秒之后該路由器將被標(biāo)記為不存在；而 OSPF 每 10秒發(fā)送一次 Hello 包，如果超過(guò) 40秒不發(fā)送 Hello 包，路由器將會(huì)被認(rèn)定為無(wú)效，每 30分鐘更新一次路由數(shù)據(jù)庫(kù)。

綜上所述，RIP主要適用于小型且機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單的網(wǎng)絡(luò)，利于維護(hù)；而OSPF更適合于在較復(fù)雜的大型網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用。

【參考文獻(xiàn)】

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