网络层-第六节2：路由信息协议RIP的基本工作原理

Posted 2023-03-08 快乐江湖

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文章目录

• 一：路由信息协议RIP
• • （1）概述
  • （2）RIP所认为好的路由
  • （3）RIP包含的三个要点
• 二：举例
• • （1）RIP的基本工作过程
  • （2）RIP的路由条目更新规则
• 三：RIP协议“坏消息传得慢”问题
• • （1）概述
  • （2）举例
  • （3）解决方法

本节对应视频如下

• 【计算机网络微课堂（有字幕无背景音乐版）】：路由信息协议RIP的基本工作原理
  

一：路由信息协议RIP

（1）概述

路由信息协议RIP：是内部网关协议IGP中最先得到广泛使用的协议之一，其相关标准文档为RFC 1058。RIP要求自治系统AS内的每一个路由器都要维护从它自己到AS内其他每一个网络的距离记录。这是一组距离，称为“距离向量D-V(Distance Vector)”。RIP使用跳数(Hop Count)作为度量(Metric)来衡量到达目的网络的距离

• 路由器到直连网络的距离定义为1：例如图中的路由器R1到其直连网络N1的距离为1
• 路由器到非直连网络的距离定义为所经过的路由器数加1：例如图中的路由器R3到其非直连网络N2的距离为2

RIP允许一条路径最多只能包含15个路由器。“距离” 等于16时相当于不可达。因此，RIP只适用于小型互联网

（2）RIP所认为好的路由

RIP认为好的路由就是“距离短”的路由，也就是所通过路由器数量最少的路由

• 例如下图RIP会认为$R_1\to R_4\to R_5$是好的路由，尽管其带宽很小

当到达同一目的网络有多条“距离相等"的路由时，可以进行等价负载均衡，也就是将通信量均衡地分布到多条等价的路由上

（3）RIP包含的三个要点

①和谁交换信息： 仅和相邻路由器交换信息。例如下图中R1和R2互为相邻路由器，因为它们是直连的，中间没有其他路由器，同理R2和R3也互为相邻路由器，但是R1与R3不是相邻路由器，因为它们之间还存在其他路由器

②交换什么信息： 交换的是路由器自己的路由表。

③何时交换信息： 周期性交换（例如每30s发送一次RIP更新报文）

二：举例

（1）RIP的基本工作过程

RIP的基本工作过程：

• 路由器刚开始工作时，只知道自己到直连网络的距离为1
  

• 每个路由器仅和相邻路由器周期性地交换并更新路由信息
  

• 若干次交换和更新后，每个路由器都知道到达本AS内各网络的最短距离和下一跳地址，称为收敛
  

（2）RIP的路由条目更新规则

如下图，路由器C和D互为相邻路由器，它们之间周期性交换并更新路由信息

• 路由器C的路由表：到达各目的网络的下一跳都记为问号，可以理解为路由器D并不需要关心路由器C的这些内容
• 路由器D的路由表：

假设路由器C的RIP更新报文发送周期到了，则路由器C将自己路由表中相关路由信息封装到RIP更新报文中发送给路由器D。可以简单的理解为路由器C将自己的路由表发送给了路由器D

路由器D在收到后会对其进行改造，将到达各目的网络的下一跳都改为C，距离都增加1。这是因为，路由器C告诉D，它可以到达这些目的网络，那么路由器C作为D的邻居路由器，自然可以借助C来到达这些目的网络，只是比C到达这些目的网络的距离多1

现在，路由器D可以根据改造好的路由表来更新自己先前的路由表了

• 路由器D原来到达网络N的距离为2，下一跳经过路由器C的转发，现在路由器D知道了，到达网络N2仍然经过C的转发，距离变为了5。也就是说，C与N2之间的网络拓扑结构发生了变化，于是将自己这条路由条目中的距离更新为5

• 更新理由为：到达目的网络，相同下一条最新消息，更新
  

• 路由器D原来不知道网络N3的存在，现在路由器D知道了，可以通过路由器C到达网络N3，于是将该路由条目添加到自己的路由表中

• 更新理由为：发现了新的网络，添加
  

• 路由器D原来到达网络N6的距离是8，下一跳经过路由器F的转发，现在路由器知道了，到达网络N6如果通过C来转发则距离可以缩短为5，于是将自己这条路由条目中的距离修改为5，下一跳修改为C

• 更新理由为：到达目的网络，不同下一跳，新路由优势，更新
  

• 路由器D原来到达网络N8的距离是4，下一条经过路由器E的转发，现在路由器D知道了，到达网络N8还可以通过C来转发，距离也为4，于是将该路由条目添加到自己的路由表中

• 更新理由为：到达目的网络，不同的下一跳，但距离相等，进行等价负载均衡
  

• 路由器D原来到达网络N9的距离是4，下一条经过路由器F的转发，现在路由器D知道了，到达网络N9如果通过C来转发则距离扩大为6，于是不使用这条路由条目来更新自己的路由表

• 不更新理由为：到达目的网络，不同下一跳，新路由劣势，不更新
  

三：RIP协议“坏消息传得慢”问题

（1）概述

坏消息传得慢："坏消息传播得慢”又称为路由环路或距离无穷计数问题，这是距离向量算法的一个固有问题

（2）举例

如下图，假设R1到其直连网络N1的链路出现了故障，当R1检测到该故障后，会将到达N1的路由条目中距离修改为16，表示N1不可达，并等待RIP更新周期到时后，发送该路由信息给R2，而此时R2的路由表中关于N1的路由条目仍然是先前通过RIP协议获取到的，也就是到达N1的距离为2，下一跳通过R1转发。假设R2的RIP更新周期先到时，也就是R2的这套路由信息先到达R1，R1的这条路由信息后到达R2

此时它们会被对方误导

• 当R1收到R2的这条路由信息后就会被该谣言误导，认为可以通过R2到达N1，距离为3，并在自己的RIP更新周期到时后将这条路由信息发送给R2
• 当R2收到R1的这条路由信息后就会被该谣言误导，认为可以通过R1到达N1，距离为4，并在自己的RIP更新周期到时后这条路由信息发送给R1
• 当R1收到R2的这条路由信息后就会被该谣言误导，认为可以通过R2到达N1，距离为5，并在自己的RIP更新周期到时后将这条路由信息发送给R2
• …
• …

最后只有当R1和R2的路由表中，到达N1的距离为16时，R1和R2才知道N1不可达。在该过程中R1和R2会出现路由环路，时间长达数分钟

（3）解决方法

解决方法：可以采取多种措施减少出现该问题的概率或减小该问题带来的危害，例如

• 限制最大路径距离为15 (16表示不可达)
• 当路由表发生变化时就立即发送更新报文(即“触发更新”)，而不仅是周期性发送
• 让路由器记录收到某特定路由信息的接口，而不让同一路由信息再通过此接口向反方向传送(即“水平分割”)