动态路由协议的配置与仿真分析文献综述

 2022-05-30 10:05

开题报告

当俩台非直连的计算机之间需要通过多个网络通信时,会使用到路由器,即用路由器提供一种方式来开辟一条路径来通过网状联结。在俩台主机之间往往会存在一个网状联结,他们一般会提供冗余的路径来调节通信负载或倒行链路,在这网状联结中通常会有一条路径因为费用,速度,不处于拥挤通道等等原因而优于其他路径,这就是路由选择协议的用处,他们的任务就是为路由器提供建立最佳路径所需要的相互共享的路由信息[11]。静态路由协议是需要网络管理员手工配置的路由条目,优点在于对小型网络内可以有很高的安全性,可靠性高,不过因为是手工配置路由条目,所以若是当前网络拓扑出现故障导致down路,需要手工重新配置切换(收敛速度慢),在大型网络中所消耗的人力过于巨大甚至是不可能完成,而动态路由协议就是静态路由的优化和补充,他不需要网路管理员去手工的配置路由条目[1],所以在大型的网络中就可以很轻松的配置出来,而且若是出现某条链路down路,例如OSPF会根据SPF算法自动选择开销最小的路径,以免在关键时间出现失误。再者,因为是由动态配置的路由条目,安全性能极高[6]。

随着网络科技的飞速发展,路由器这个小盒子走进了世界各地,小到个体家庭,大到企业公司都有它的身影,而构成路由器与主机或其他路由器的路由选择,变成节约成本,构成完善拓扑网的重中之重,多年的网络发展,完全只靠人工配置路由信息的静态路由渐渐跟不上时代的需求,而这也是动态路由作为静态路由的补充登场由来。要求学生对各个常见的动态路由协议的特点进行分析,运用所学的基础知识,搭建相关拓扑进行比较分析,独立完成以拓扑图为例进行对比的相关分析。路由器的大范围普及和运用,动态的路由协议自然而然的就有因使用范围大小而存在的不同运用, 主要针对于思科软件公司旗下的动态路由协议进行分析比较,目的是为了以后实践运用能更好的选择使用相关协议,通过学习文献[1-2,4,6,10]可以更好地了解思科旗下路由协议,增强内部网关路由线路协议(EIGRP)是思科私有协议,而通过文献[5,6,8]进行学习路由选择信息协议(RIP)等。

作为动态路由协议的重要技术支撑的几种常见语言指令:Xerox公司早在20世纪70年代便已经开发出IP所使用的第一个路由协议--路由选择信息协议(RIP),全名为Routing Information Protocol,是使用最为广泛的内部网关协议(IGP),它可以通过不断的交换信息让路由器动态的适应网络连接的变化。在IPv4中,RIP主要存在俩种版本,RIPv1和RIPv2,其中RIPv1是有类路由协议只支持广播进行通信,RIPv2是无类路由协议,即在其报文中含有掩码信息,他除支持广播之外同样也支持组播进行通信。RIP是使用UDP的520端口进行RIP进程之间通信,支持默认路由传播,以跳(hop)数作为网络度量值,最大hop数不超过15跳。在IPv6中,存在RIP的第三个版本RIPng ,RIPng被定义在RFC2080主要是针对IPv6做一些延伸的规范。与v2进行对比,RIPng不支持RIP更新认证,也不容许附上arbitraryt的标签。

在此之后思科公司继而研究出增强内部网关路由线路协议(EIGRP),而EIGRP作为思科私有协议,Cisco公司是唯一具备该协议解释权和修改权的公司,其综合了距离矢量和链路状态二者的优点,在路由器之间通信时使用多播和单播的形式,使终端站不受路由更新和查询的影响,支持多种的网络层协议(通过使用协议无关模块)。同时EIGRP采用DUAL技术来实现快速收敛,通过存储了邻居的路由表,使路由器能够快速适应网络中的变化。另外该协议采用发送部分更新的形式,且仅在路由路径或者度量值发生变化是才发送,更新中只含有已变化的链路的信息而不是整张路由表,减少宽带占用,避免不必要的消耗。

一直到开放最短路径优先协议(OSPF)的诞生,国内华为才对此进行了研发,现今国外OSPF的管理距离(AD)值为110,国内华为公司执有的OSPF的AD值为150[1-2,6]。作为一个用于在单一自治系统(AS)内决策路由的内部网关协议,OSPF路由协议是一个典型的链路状态的路由协议。在OSPF协议中会定义出5中网络类型:点到点,广播型,非广播型,点到多和虚连接,并且使用OSPF协议的链路时会产生DR(指定路由)和BDR(备份指定路由),让所有路由器都与DR/BDR建立邻接关系,通过BDR的存在可以将网络的影响降到最低。在如今的动态路由协议领域中OSPF本身具有多重优势[6],首先他适合使用在大范围的网络:对于路由的跳数,OSPF协议是没有限制的,所以 OSPF 协议能用在许多场合,同时也支持更加广泛的网络规模。只要是在组播的网络中,OSPF协议能够支持数十台路由器一起运作;其次组播触发式更新:OSPF 协议在收敛完成后,会以触发方式发送拓扑变化的信息给其他路由器,这样就可以减少网络宽带的利用率;同时,可以减小干扰,特别是在使用组播网络结构,对外发出信息时,它对其他设备不构成其他影响。而且OSPF协议设计的初衷是为了避免路由环路:在使用最短路径的算法下,收到路由中的链路状态,然后生成路径,因此不会产生路由环路,避免不必要的损失。甚至有研究人员指出应用范围上,OSPF未来将能够取代RIP成为应用范围最为广泛的协议。

相对于内部网关协议,在1989年时发布边界网关协议(BGP)和1995新版本的(BGP-4)一直沿用升级至今,他通过维护IP路由表或前缀来实现AS之间的可达性,是互联网上一个核心的去中心化自治路由协议[2]。由于能与不同的AS号相连,在一个AS内部可能存在多个运行BGP的边界路由器。同一个自治系统(AS)中的两个或多个对等实体之间运行的BGP 被称为 IBGP(Internal/Interior BGP)。归属不同的AS的对等实体之间运行的BGP称为EBGP (External/Exterior BGP)。在AS边界上与其他AS交换信息的路由器被称作边界路由器(border/edge router)。在互联网操作系统(Cisco IOS)中,IBGP通告的路由的距离为200,优先级比EBGP和任何内部网关协议(IGP)通告的路由都低。其他的路由器实现中,优先级顺序也是EBGP高于IGP,而IGP又高于IBGP。对于现如今越来越近的“网络距离”BGP就是其中构建路径的语言,他是沟通Internet广域网的主用路由协议,例如不同省份、不同国家之间的路由大多都会使用BGP协议。

虽然国内网络技术起步慢于国外, 但近几年来处于高速发展阶段,通过华为,友讯,普联等大型公司的牵头带领,网络技术在接下来几年中仍旧处于高速发展的阶段。

基于前沿人员的开发设计,我们可以通过使用Cisco packet tracer instructor仿真软件搭建基础拓扑,依次完成RIP,EIGRP,OSPF,BGP等指令的基础搭建,在此基础之上通过使用gns3搭建大型拓扑,在各自不同的AS内部输入不同动态路由协议建立邻居实现全网互通,为了解各个指令之间的区别,需要在全网通的基础上修改指令,通过不同的指令再次实现全网通,邻居down,ping通以及telnet的相互独立,即单项禁止[1-2,7];最后实现数据的处理和分析结果的展示;

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