第六章 RIP 、 IGRP 与 EIGRP

第六章 RIP、IGRP与EIGRP 信息工程系陆玉阳

本章目标 本章主要讲述了RIP、IGRP与EIGRP三种路由选择协议的基本工作原理、选择度量、路由更新、配置。 (1) 掌握两种基本的动态路由选择算法 (2)了解RIP、IGRP、EIGRP基本工作原理 (3)掌握路由选择度量、更新 (4) 学会利用动态路由协议来配置路由表

章节内容 • 6.1 动态路由 • 6.2 RIP • 6.3 IGRP • 6.4 EIGRP • 6.5 实验

6.1 动态路由的探讨 • 动态路由讨论的主要内容： • 动态路由原理 • 动态路由协议的这两种基本算法 • 动态路由表（SPF）的形成 • 常见的动态路由协议

动态路由的探讨 • 动态路由原理： • 动态路由是依托在一个时刻刷新的、动态变化的、路由表上而进行路由的。 • 动态路由表的刷新是按动态路由协议的规范而进行的。 • 动态路由协议主要由内部路由协议和外部路由协议组成。

动态路由的探讨 • 动态路由协议的这两种基本算法： • 动态路由协议的选径的算法基本上都遵循着这两种算法：一种是向量—距离（V-D）算法；另一种是连路—状态（L-S）算法。

动态路由的探讨 • 路由器的路由路径 • 路由的路径是指源网关去目的网络的途径中，首先应把数据包传给哪个相临的网关的入口IP地址；至于相临的网关为传达到目的网络，接着它再把信息包传给哪个下一网关，源网关是不关心的。所以讲一个网关路由表的路径记录信息是局部的，在路由表中并没有记录去一个目的网络中途应经过的所有中间网关，但一个个网关经与所有相邻网关的层层连接，构成一个去所有目的网络的路径拓扑结构图来。

V-D基本算法的探讨 • 向量—距离 V—D（Vector-Distance）算法： • “向量”就是指源路由器去目的网络的路径；这个路径是指源路由器去目的网络途径中首先要经过的第一个路由器的路径，即指的是入相临路由器入口的IP地址，它是路由器发生路由时，首先要选择的路由方向。

V-D基本算法的探讨 • 向量—距离V—D（Vector-Distance）算法： • “距离”是V—D算法中，选择“最佳路径”的一种度量规划，亦称为度量（metrics）。如：有的以“下跳数”作为最佳选径的唯一度量权值；有的还以“时延”作为最佳选径的唯一度量权值；但一般情况下都以多种权值综合作为最佳选径的度量权值，这些综合权值包括：网络的时延、带宽、距离（跳数）、可靠性、吞吐量等。

V-D基本算法的探讨 R3 30.0.0.1 R1 子网 net 4 R4 20.0.0.1 40.0.0.2 20.0.0.3 10.0.0.1 30.0.0.2 子网 Net 1 子网 net 2 子网 net 5 20.0.0.2 子网 net 3 R2 30.0.0.1 网际中在新增一个路由器R4时的事例

V-D基本算法的探讨 • V—D算法新路由表的形成和刷新： • 路由器R4在通电启动后，首先从其各端口获取所连各网络的网络号信息，组成初始的路由表，向相邻网关广播，以后定期向相邻网关广播路由信息（一般RIP路由协议每30秒向邻网关广播一次），相邻的路由器接到广播信息，对照检查自己的路由表，进行按“没有的则增加之，如果旧则修改之，如果多则修改或删除之”的原则进行刷新；同时R4本身在接到其它路由器发来的刷新信息，也按上述原则进行刷新完善。

L-S基本算法的探讨 • 连路—状态 L—S（Link-Status）算法： • “连路—状态”算法，又称“最短路径优先（shortest pathfirst简写成SPF）”算法，“连路”是指由路由器所构成的网际的连接干路；状态是指网际上路由器的工作状态，即是“开通”还是“关闭”的。在L-S算法的情况下，每台路由器也都定期或在事件发生时，面向整个网际上的所有路由器广播“连路—状态”元素广告（LSA），LSA元素广告只包含事件有变化的路由器所接连的信息；每台路由器在接受积累LSA信息后形成自己储存的拓扑结构数据库，它并以自己为源，依次算出该路由器的去各个目的网络的最佳路径来（即SPF路由表）。

L-S基本算法的探讨 • L—S路由表的初始化形成和刷新 1、当新路由器R4工作启动时， R4路由器根据各端口的地址的设置，按SPF算法形成初始化数据库结构即LSA广告元素，向整个“AS”自治系统互联网际中的所有路由器广播，使网际的所有路由器都能及时地刷新自己的拓扑结构数据库；此后该路由器还周期性地（一般30分钟）广播一次，使一些因种种原因没得到刷新的路由器及时地得到刷新，确保证整个网际的拓扑数据库的同步。

L-S基本算法的探讨 • L—S路由表的初始化形成和刷新 2、R4路由器然后向相邻的路由器发问候包（hello）（亦称：监视问候包），相邻路由器也向该路由器发问候包（hello），用于相互监视各路由器的状态的变化，如果发现有路由器出现状态变化时，它马上向AS自治系统的所有路由器发送该变化路由器的LSA元素包文（亦称：事件驱动包），使整个网际及时地更改他们的拓扑结构数据库；该问候（hello）包，时刻处于激活状态，以便处于相互了解和及时掌握相邻路由器的状态情况，及时通报整个网际的所有路由器。

L-S基本算法的探讨 • L—S路由表的初始化形成和刷新 3、在正常工作时，问候包（hello）是时刻处于激活状态的，这样可及时地掌握相邻路由器的状态变化情况，如果发现相临路由器有状态变化，马上把相邻路由器的连路状态发送至整个AS自治系统网际；如果相邻的路由器状态不发生变化，则它们不进行发送相邻路由器的LSA元素信息包文。 R4路由器也和其它路由器一样，在接收到其它路由器发来它们本身的LSA元素信息包文和监视相临状态变化路由器的连路状态包文后，也在不断地、逐渐地完善刷新自己的拓扑结构数据库，使其和他路由器保持一致。

L-S基本算法的探讨 1、L—S 的LSA广告说明： • 连路状态广告（Link Status Advertisements简写LSA）也称事件驱动包；因为只有当发现相邻的路由器连路状态发生变化时，该路由器才向整个互联网际中所有的路由器广播该状态变化路由器的事件驱动包文，该包文只包含事件路由器最基本的网络拓扑结构元素信息。

L-S基本算法的探讨 2、L-S拓扑结构数据库的说明： • 连路状态的拓扑结构数据库反映整个互联网际的拓扑结构图，在互联网际中所有路由器中的“拓扑结构数据库“都是一样的；但每一个路由器都是以它自己为源路由器，进行计算处理从而得出它自己的路由表，因此讲：“网际上的各个路由器所形成的路由表是各不相同的，但拓扑结构状态数据库是一致的，该数据库反映了整个自治系统AS网际内的互联网际的结构；它也为路由器形成（SPF）路由表打下了基础”。

两种基本算法的探讨 • L-S算法与V-D算法的比较 1、V-D算法是定期（30秒）将路由表的全部信息发送给相邻的路由路由器，而且其中大部分信息不是刷新所需要的信息，这样从而增加了网际的传送负担；而 L-S算法是定期（30分钟）或只是在事件发生时才发送LSA包文，而且包文只是路由器小局部的连路状态变化信息，所以说：“ L-S算法与网际大小无关， L-S算法比V-D算法更适宜较大规模的网际和激烈变化的网际使用”。

两种基本算法的探讨 • L-S算法与V-D算法的比较 2、V-D算法将路由表的全部信息只发送给相邻的路由器，而在相邻的路由器更新路由表后，再传给相邻的路由器，这种层层涌动式的传播刷新过程是相当慢的，这样容易造成近远路由器，路径不一致导致整个网际慢收敛；而 L-S算法的LSA包文是精短有用的、一次性的、无修改地全网际广播，这样保证了这个网际所有路由器的“网络拓扑结构数据库”的一致性。而且 L-S算法路由器的最佳（SPF）路由表是在路由时，以该路由器本身作为路径树根独立计算出的。

动态路由表（SPF）的形成 • 动态路由表（SPF）的形成 R4 40.0.0.1 R1 子网 net 4 cost=20 R3 20.0.0.1 40.0.0.2 20.0.0.3 10.0.0.1 cost=20 cost=20 30.0.0.2 子网 Net 1 子网 net 2 20.0.0.2 子网 net 3 R2 30.0.0.1 cost=20 互联网际事例

动态路由表（SPF）的形成 Net 1 Net 2 Net 3 Net 2 10.0.0.1 20.0.0.1 30.0.0.2 20.0.0.3 R1 R2 R3 R4 20.0.0.1 30.0.0.1 40.0.0.2 40.0.0.1 Net 2 Net 3 Net 4 Net 4 cost=20 cost=20 cost=20 cost=20 R1 LSA元素 R2 LSA元素 R3 LSA元素 R4 LSA元素互联网际的拓扑结构数据库由LSA元素广告组成

动态路由表（SPF）的形成 R1 CCC 保留最短路径优先

动态路由表（SPF）的形成 • 动态路由表（SPF）的形成 R4 40.0.0.1 R1 子网 net 4 cost=20 R3 20.0.0.1 40.0.0.2 20.0.0.3 10.0.0.1 cost=20 cost=20 30.0.0.2 子网 Net 1 子网 net 2 20.0.0.2 子网 net 3 R2 30.0.0.1 cost=20 互联网际事例

动态路由表（SPF）的形成 R3 形成的SPF路由表，每条线路开销按cost=20定位并列保留最短路径优先

动态路由表（SPF）的形成 • 连路—状态的最短路径优先的选择树径 R1 Cost=20 R2 R4 Cost=20 Net 1 Cost=10 Net 2 R3 Cost=20 Net 3 Net 4 R1为源形成的最短路树径

动态路由表（SPF）的形成 • 连路—状态的最短路径优先的选择树径 R2 Cost=20 R1 R4 Cost=20 Net 3 Cost=10 Net 2 R3 Cost=20 Net 1 Net 4 R2为源形成的最短路树径

L-S基本算法的探讨 R3 40.0.0.1 R1 子网 net 4 20.0.0.3 R4 20.0.0.1 10.0.0.1 40.0.0.2 50.0.0.1 30.0.0.2 子网 Net 1 子网 net 2 子网 net 5 子网 net 3 20.0.0.2 R2 30.0.0.1 互联网际在新增一个路由器R4的事例

6.2 路由信息协议（RIP） 6.2.1 RIP概述 6.2.2 RIP配置实例 6.2.3 详细故障查找办法

RIP协议使用非常广泛，它简单、可靠，便于配置并经受了长期的实际运行考研，在网络界已被广为使用。RIP在那些没有冗余路由器的网络中的确是一种非常适合的路由协议。但是RIP只适用于小型的同构网络，因为它允许的最大站点数为15，任何超过15个站点的目的地均被标记为不可达。而且RIP每隔30s一次的路由信息广播也是造成网络的广播风暴的重要原因之一RIP协议使用非常广泛，它简单、可靠，便于配置并经受了长期的实际运行考研，在网络界已被广为使用。RIP在那些没有冗余路由器的网络中的确是一种非常适合的路由协议。但是RIP只适用于小型的同构网络，因为它允许的最大站点数为15，任何超过15个站点的目的地均被标记为不可达。而且RIP每隔30s一次的路由信息广播也是造成网络的广播风暴的重要原因之一路由信息协议（RIP）

RIP概述 一般路由协议的基本功能有两个，一个是交换路由；另一个是维护一份路由表以提供给其他通信协议调用每个有R I P功能的路由器每隔3 0秒用UDP 520端口给与之直接相连的机器广播更新信息。更新信息反映了该路由器所有的路由选择信息数据库。路由选择信息数据库的每个条目由两部分组成：局域网上能达到的I P地址和与该网络的距离。RIP路由表中的每一项都包含了最终目的地址、到目的节点的路径中的下一跳节点(nexthop)等信息。

RIP使用一些时钟以保证它所维持的路由的有效性与及时性。但是对于RIP协议来说，一个不理想之处在于它需要相对较长的时间才能确认一个路由是否失效。RIP至少需要经过3分钟的延迟才能启动备份路由。这个时间对于大多数应用程序来说都会出现超时错误，用户能明显地感觉出来系统出现了短暂的故障。RIP使用一些时钟以保证它所维持的路由的有效性与及时性。但是对于RIP协议来说，一个不理想之处在于它需要相对较长的时间才能确认一个路由是否失效。RIP至少需要经过3分钟的延迟才能启动备份路由。这个时间对于大多数应用程序来说都会出现超时错误，用户能明显地感觉出来系统出现了短暂的故障。

老版本的RIP不支持VLSM，使得用户不能通 过划分更小网络地址的方法来更高效地使用有限的IP地址空间。在RIP2版本中对此做了改进，在每一条路由信息中加入了子网掩码。由于老版本的RIP路由信息中不采用子网掩码，所以RIP1没有办法来传达不同网络中变长子网掩码的详细信息。

RIP协议是一个国际标准，所有的路由器厂 商都支持它，而且RIP在各种操作系统中都能很容易地进行配置和故障排除。在那些没有冗余链路的网络中RIP能很好地进行工作，但RIP的最大毛病在于它无法在具有冗余链路的网络中有效地运用。所以对于大网络或需要具备冗余链路的网络，就必须考虑采用其他路由协议了。

RIP配置实例 在RIP配置中最常用到的命令有： clear ip route network{network-number} router rip timers basic{update invalid holdown flush} show ip protocol show ip route rip

各个命令的定义如下： clear ip route：这个执行命令用于从路由表中除去一条或多条路径。这个命令可以指定一条路径，也可以用（*）代表除去所有路径（图6.1、6.2）； net work：这个路由器配置命令指定接收和发送 RIP更新信息的接口。这个命令还指定向哪个网络发送更新信心。如果某个网络未被指定，那么将不会向它发送更新信息； router rip：这个全局配置命令打开路由器的RIP 路由选择处理进程； timer basic：这个路由器配置命令使用户能设置RIP处理的更新定时器、无效定时器、保持定时器、刷新定时器的值（图6.5）。一下使对这些定时器的解释：

update（更新定时器）：更新定时器（以秒为单位）update（更新定时器）：更新定时器（以秒为单位）设置路由器发送更新信息的速度。默认值30秒； invalid（无效定时器）：无效定时器（以秒为单位）设置路径被认为无效的时间间隔。如果某条路径在常规更新信息中不出现，就启动该定时器。默认值是180秒； holddown（保持定时器）：保持定时器（以秒为单位）设置拒绝号的路由信息的间隔时间。它的思想是保证每个路由器都收到了路径不可达的信息，而且没有路由器的发出无效路径信息。默认值是180秒； flush（刷新定时器）：刷新定时器（以秒为单位）设置路径从路由表中删除必须等待的时间。默认值是240秒； show ip protocal：这个执行命令用于显示激活路由选择进程的当前状态；

show ip route rip：这个执行命令用于显示所有 RIP学到的路径。一下是一些简单举例，更多的应用我们将在实验中说明： 1. 清除所有RIP路由 RouterA# clear ip route * RouterA# 2. 清除某一条RIP路由 RouterA# clear ip route 10.0.0.0

图6.3 启用RIP命令

4. 指定RIP路由关联网络 Router A(config-router)#network ? A.B.C.D Network number

5. 计时器设置 RouterA(config-router)#timer basic ? <0-4294967295> Interval between updates

6. 显示激活路由选择进程的当前状态

7. 显示RIP学到的路径

6.2.3 详细故障查找办法 Cisco IOS 提供许多用于路由选择协议查错的工具。下面给出一些帮助R I P查错的关键命令： debug ip rip这个执行命令用于显示R I P路由选择操作的信息。输出包括路由器是否正在发送或接收更新信息、更新信息中包含的网络以及各网络的距离度量或跳数。

8. debug ip rip应用举例

debug ip routing这个执行命令用于显示路由表更新情况。输出显示哪条路径被加入或删除，对距离向量路由选择协议，还有哪条路径处于保持状态。图6.9 debug ip routing 应用举例

show ip protocol这个执行命令用于显示当前激路由选择协议进程的参数和状态。输出包括使用的路由选择协议、定时器信息、输入和输出过滤器信息、重分布（Redistributed）协议和协议作用于哪个网络。这个命令在查找发送错误路由更新信息的路由器时特别有用。

图6.10 show ip protocols 应用举例

show ip route rip这个执行命令用于快速显示所有 通过R I P学到的路径。这是一个检查路由器接收到更新信息的快速方法。图6.11 show ip route rip应用举例

6.3内部网关路由协议（IGRP） IGRP(Interior Gateway Routing Protocol)是八十年代中期由Cisco公司开发的路由协议， Cisco创建IGRP的主要目的是为AS内的路由提供一种健壮的协议。　　八十年代中期，最流行的AS内的路由协议是RIP。虽然RIP对于在小到中型的同类网中非常有用，但随着网络的发展，其限制越来越显著，特别是RIP很小的跳数限制(16)制约了网络的规模，且其单一的metric （跳数）在复杂的环境中很不灵活。Cisco路由器的普及和IGRP的健壮性使许多拥有大型网络的组织用IGRP 代替RIP。 Cisco最初的IGRP实现工作在IP网络上，IGRP 是设计以运行于任何网络环境中的，Cisco很快就把它移植以运行于OSI的CLNP(Conne

IGRP协议的稳定性 IGRP提供许多特性以增强其稳定性，包括hold-down、split horizon和poison-reverse。 Split horizon来源于下列承诺：把路由信息发回到其来源是无意义 split-horizon规则。路由器1（R1）首先发布到网络A的路由，路由器2（R2）没有必要在给R1的更新信息中含有该路由，因为R1离网络A更近。split-horizon规则要求R2在给R1的更新信息中去掉该路由。 split-horizon规则可以帮助避免路由环。例如，假设R1到网络A的接口失效了，R2继续通知R1说它可以到达网络A（通过R1），如果R1不够聪明，就可能用R2的路由取代已失效的直接连接，于是就产生了路由环。虽然Hold-down应该防止这类情况，IGRP也实现了split-horizon，因为它可提供更好的算法稳定性。

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