动态路由协议概述
无线传感器网络的动态路由协议
无线传感器网络的动态路由协议随着技术的不断发展，无线传感器网络已经成为一种广泛应用的技术。
它可以用于环境监测、农业、医疗、智能交通等领域，而动态路由协议则是无线传感器网络中的重要组成部分。
本文将对无线传感器网络的动态路由协议进行简要介绍。
一. 动态路由协议的定义动态路由协议（Dynamic Routing Protocol）是一种通过节点之间的通信建立网络路径的协议。
它是在网络中自动决定路径的一种方法。
与静态路由协议不同的是，动态路由协议可以根据网络中的状态和变化来动态的调整路由。
二. 无线传感器网络通常由大量的低功耗传感器节点组成，这些节点之间通过无线信道进行通信。
在无线传感器网络中，由于节点的位置和状态会发生变化，需要使用动态路由协议来建立网络路径。
常见的无线传感器网络动态路由协议有以下几种：1. AODV协议AODV（Ad-hoc On-demand Distance Vector）协议是一种基于距离向量的无线传感器网络动态路由协议。
它使用了反应式路由的方式，实现了路由的动态计算和修复。
当节点需要发送数据时，在本地查找路由表，如果表中没有路由信息，则发送RREQ（Route Request）数据包以搜索最短路径。
一旦一个节点收到RREQ数据包，它将转发该数据包，同时维护一个临时路由表，用于以后的回复。
如果目的节点收到RREQ数据包，则返回RREP（Route Reply）数据包给源节点。
2. DSR协议DSR（Dynamic Source Routing）协议是一种基于源路由的无线传感器网络动态路由协议。
正如其名字所示，该协议使用源节点来处理整个路由。
当源节点需要向目的节点发送数据时，它会随数据包发送一个路由请求，请求路由到目的节点的路径。
每一个中间节点都会把自己的位置添加到所接收到的路由请求中，并将请求转发出去。
当请求到达目的节点时，目的节点会把整个路径发送回源节点，源节点就得到了一条通往目的节点的路径。
动态路由协议概述
▪ 静态路由还是动态路由？
➢ 根据网络规模进行选择
▪ 距离矢量还是链路状态？
RA RB
RD
➢ 根据网络规模进行选择
➢ 根据网络复杂程度进行选择
RC
▪ 有类路由还是无类路由？
➢ 考虑网络需求 ➢ 考虑可扩展性
路由协议的比较
路由协议 距离矢量 链路状态 有类路由协议 无类路由协议 变长子网掩码 路由自动汇总 路由手动汇总 收敛速度
▪ 管理距离 (AD) ：定义路由来源的可信度
➢ 不同的路由协议生成到相同目标网络的路由条目时，根据管理距离确 定哪个路由协议生成的路由条目显示在路由表中
➢ 管理距离是从 0 到 255 的整数值。值越低表示路由来源越可靠，优 先级别越高。
▪ 常见路由协议的管理距离值
路由来源 直连接口生成的直连路由 使用出站接口配置的静态路由 使用下一跳地址配置的静态路由 OSPF RIP
收敛
• 收敛：使网络中所有路由选择表达到一致状态的过程。 • 收敛时间：从不收敛到收敛所花费的时间。即全网实现信息共
享以及所有路由器计算最优路径所花费的时间的总和。 • 在任何路由选择协议里收敛时间都是一个重要的因素，在拓扑
发生变化之后，一个网络收敛速度越快，说明路由选择协议越 好。
路由协议的选择
1-to-1 Windows 110
链路和接口状态 组播包
触发更新 技术相对复杂 独自计算路径
很多
管理距离 0 0 1
110 120
度量
▪ 度量：是评价一条路由条目的优劣程度
➢ 相同路由协议生成到相同目标网络的路由条目时，根据度量确定哪条 路由条目显示在路由表中
➢ 如果多条路由条目度量相同则启用负载均衡
动态路由协议：RIP与OSPF
动态路由协议：RIP 与OSPF1. 动态路由特点：减少管理任务、增加网络带宽。
2. 动态路由协议概述：路由器之间用来交换信息的语言。
3. 度量值：带宽、跳数、负载、时延、可靠性、成本。
4. 收敛：使所有路由表都达到一致状态的过程动态路由分类：自治系统（AS ）内部网关协议（EIGRP 、RIP 、OSPF 、IGP ）外部网关协议（EGP ）按照路由执行的算法分类：距离矢量路由协议（RIP ）链路状态路由协议（OSPF ）两种结合（EIFRP ）RIP ：RIP 是距离矢量路由协议。
RIP 基本概念：定期更新（30秒）、邻居、广播更新、全路由表更新 RIP 最大跳数为15跳，16跳为不可达RIP 使用水平分割，防止路由环路：从一个接口学习到的路由信息，不再从这个接口发出去RIPv1：有类路由、RIPv2：无类路由OSPF ：OSPF 是链路状态路由协议。
Router ID 是OSPF 区域内唯一标识路由器的IP 地址。
Router ID 选取规则：先选取路由器lookback 接口上最高的IP 地址，如果没有lookback 接口，就选取物理接口上的最高IP 地址。
也可以使用Router-id 命令手动指定。
OSPF 有三张表：邻接关系表、链路状态数据库、路由表》》首先建立邻接关系，然后建立链路数据库，最后通过SPF 算法算出最短路径树，最终形成路由表 OSPF 的度量值为COST （代价）：COST=10^8/BW接口类型 代价（108/BW ）Fast Ethernet 1Ethernet 1056K 1785OSPF 和RIP 的比较：OSPF RIP v1 RIP v2链路状态路由协议 距离矢量路由协议没有跳数的限制 RIP 的15跳限制，超过15跳的路由被认为不可达支持可变长子网掩码 （VLSM ） 不支持可变长子网掩码（VLSM ） 支持可变长子网掩码（VLSM ）收敛速度快 收敛速度慢使用组播发送链路状态更新，在链路状态变化时使用触发更新，提高了带宽的利周期性广播整个路由表，在低速链路及广域网中应用将产生很大问题用率OSPF区域：为了适应大型的网络，OSPF在AS内划分多个区域，每个OSPF路由器只维护所在区域的完整链路状态信息。
OSPF_协议的解析及详解
OSPF_协议的解析及详解OSPF协议的解析及详解OSPF（Open Shortest Path First）是一种用于在IP网络中进行路由选择的动态路由协议。
它基于链路状态算法，通过交换链路状态信息来计算最短路径，并维护一个最短路径树，从而实现网络中的路由选择。
一、OSPF协议的概述OSPF是一种开放式协议，它具有以下特点：1. OSPF是基于链路状态的路由协议，每个路由器通过交换链路状态信息来计算最短路径。
2. OSPF支持VLSM（可变长度子网掩码），可以更好地利用IP地址资源。
3. OSPF使用Hello协议来发现邻居路由器，建立邻居关系，并交换链路状态信息。
4. OSPF使用Dijkstra算法计算最短路径，并维护一个最短路径树。
5. OSPF支持分层设计，可以将网络划分为不同的区域，减少链路状态信息的交换量。
6. OSPF支持多种路由类型，如内部路由、外部路由、汇总路由等。
二、OSPF协议的工作原理1. 邻居关系建立OSPF使用Hello协议来发现邻居路由器，并建立邻居关系。
路由器通过发送Hello消息来宣告自己的存在，并等待其他路由器的响应。
当两个路由器之间的Hello消息交换成功时，它们就建立了邻居关系。
2. 链路状态信息交换OSPF邻居路由器之间通过交换链路状态信息（LSA）来了解网络拓扑，并计算最短路径。
每个路由器将自己的链路状态信息发送给邻居路由器，邻居路由器将收到的链路状态信息存储在链路状态数据库（LSDB）中。
3. 最短路径计算OSPF使用Dijkstra算法来计算最短路径。
每个路由器根据收到的链路状态信息，计算出到达目标网络的最短路径，并维护一个最短路径树。
最短路径树由根节点和各个子节点组成，根节点为网络的出口路由器。
4. 路由表生成OSPF根据最短路径树生成路由表，将最短路径信息存储在路由表中。
路由表包含了到达目标网络的下一跳路由器和距离等信息，路由器根据路由表来进行数据转发。
动态路由协议工作原理介绍
动态路由协议工作原理介绍动态路由协议是计算机网络中常用的一种路由协议，它可以自动地更新路由表，实现路由的自适应和动态性。
本文将介绍动态路由协议的工作原理。
一、什么是动态路由协议动态路由协议是一种实现自动学习和更新路由表的协议，它可以根据网络的拓扑结构和链路状态，自动地选择最佳的路由路径，并将这些信息传递给其他路由器，从而构建和更新整个网络的路由表。
二、工作原理1. 链路状态路由协议（Link State Routing Protocol）链路状态路由协议是动态路由协议的一种常见类型，它的工作原理如下：（1）路由器通过交换链路状态信息，了解整个网络的拓扑结构。
（2）路由器收集到链路状态信息后，会计算出到达其他路由器的最佳路径，生成路由表。
（3）当网络发生变化时，路由器会更新链路状态信息，并重新计算路由表。
2. 距离向量路由协议（Distance Vector Routing Protocol）距离向量路由协议是另一种常见的动态路由协议，它的工作原理如下：（1）每个路由器都维护一个距离向量表，记录到达其他路由器的距离。
（2）路由器周期性地向相邻路由器发送距离向量信息，用于更新路由表。
（3）当路由器收到相邻路由器的距离向量信息后，会根据这些信息更新自己的距离向量表，并重新计算最佳路径。
三、常见的动态路由协议1. OSPF（Open Shortest Path First）OSPF是一种链路状态路由协议，它以链路状态更新的方式，通过交换链路状态信息，计算并维护到达目标网络的最佳路径。
OSPF具有快速收敛、可扩展性好等特点，广泛应用于大型企业网络和互联网中。
2. RIP（Routing Information Protocol）RIP是一种距离向量路由协议，以跳数作为距离度量标准，周期性地向相邻路由器发送更新信息，实现路由表的更新。
RIP具有简单、易于实现的特点，适用于小型网络。
3. BGP（Border Gateway Protocol）BGP是一种路径向量路由协议，用于在互联网中交换路由信息。
第4章路由协议动态路由
4
4.3 动态路由
• 动态路由协议分为：
– 内部网关协议(IGP，Interior Gateway Protocol) – 外部网关协议(EGP，Exterior Gateway Protocol)
5
4.3 动态路由
• 4.3.2 距离矢量路由
息到直连的邻居路由器 • 是一种完全更新路由协议
9
4.4 RIP协议
• RIP路由更新
– 通过定时广播或组播实现 – 缺省情况下，路由器每隔30秒向直连的网络广播整个
路由表 – 如果经过180秒，即6个更新周期，某个路由表项没有
收到该路由信息，路由器就认为它已失效。 – 如果经过240秒，即8个更新周期，该路由表项仍没有
– 典型的链路状态路由协议是OSPF(Open Shortest Path First，开放最短路径优先)协议
7
4.3 动态路由
• 链路状态路由工作原理
– 通过Hello数据包发现邻居 – 与邻居路由器相互交换LSA（link-state advertisements，
链路状态通告） – LSA是路由器之间发送路由信息的最小数据包 – 每台路由器将LSP（link-state Packets，链路状态数据包
19
4.4 RIP协议
• 使用子网地址配置RIP v1
– 例：给如图所示的拓扑图配置RIP v1协议，假设 使用192.168.1.0/24地址进行网络地址的分配
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4.4 RIP协议
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4.4 RIP协议
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4.4 RIP协议
• 4.4.3 配置RIP v2协议
– 配置RIP v2后，路由器就能发送和接受RIP v2的 更新消息
OSPF协议概述
OSPF协议概述OSPF（开放最短路径优先）是一种用于路由选择的动态路由协议，它基于链路状态算法，并采用分层结构来实现网络的可扩展性。
OSPF协议由RFC 2328定义，是互联网工程任务组（IETF）的标准协议之一。
1. 引言OSPF协议是一种内部网关协议（IGP），用于在自治系统（AS）内部的路由器之间交换路由信息。
它通过计算最短路径来选择最优的路由，以实现高效的数据传输。
本协议概述将介绍OSPF协议的基本原理、特点和工作过程。
2. OSPF协议的特点- 开放性：OSPF协议是公开的，任何厂商都可以实现该协议。
- 分层结构：OSPF协议使用区域的概念，将网络划分为多个区域，以提高网络的可扩展性。
- 支持VLSM：OSPF协议支持可变长度子网掩码（VLSM），允许更灵活的地址分配。
- 支持多种网络类型：OSPF协议可以在多种网络类型上运行，包括点对点链路、广播网络、NBMA网络和虚拟链路网络等。
- 支持认证：OSPF协议支持对路由器之间的邻居关系进行身份验证，以确保网络的安全性。
3. OSPF协议的工作原理- 链路状态数据库：每个OSPF路由器都维护着一个链路状态数据库（LSDB），其中存储了整个区域内的链路状态信息。
- 链路状态更新：OSPF路由器通过发送链路状态更新（LSU）消息来通知邻居路由器自己的链路状态信息。
- 最短路径计算：OSPF路由器使用Dijkstra算法来计算从自己到其他路由器的最短路径，并更新自己的路由表。
- 路由表更新：OSPF路由器根据最短路径计算的结果更新自己的路由表，并将路由信息传播给其他路由器。
4. OSPF协议的消息类型- Hello消息：用于建立和维护邻居关系，包括邻居路由器的IP地址、接口类型和优先级等信息。
- LSU消息：用于传输链路状态信息，包括路由器的ID、邻居路由器的ID和链路状态类型等。
- LSR消息：用于请求邻居路由器的链路状态信息。
- LSAck消息：用于确认接收到的LSU消息。
OSPF协议概述
OSPF协议概述概述：OSPF（开放最短路径优先）是一种动态路由协议，用于在大型IP网络中选择最佳路径。
它是一个开放的标准协议，由RFC 2328定义，并属于链路状态路由协议之一。
OSPF使用Dijkstra算法计算最短路径，并通过链路状态数据库（LSDB）来维护网络拓扑信息。
它支持可扩展性、快速收敛和高度灵活的路由策略。
OSPF协议的特点：1. 基于链路状态：OSPF通过交换链路状态信息来构建网络拓扑图，每个路由器都维护一个链路状态数据库（LSDB），其中包含了整个网络的拓扑信息。
2. 分层设计：OSPF将网络划分为不同的区域，每个区域内部运行独立的OSPF进程，减少了链路状态信息的传播范围，提高了网络的可扩展性。
3. 支持VLSM：OSPF支持可变长度子网掩码（VLSM），可以更有效地利用IP地址空间。
4. 支持路由聚合：OSPF可以将多个子网聚合成一个较大的网络，减少路由表的规模，提高路由器的性能。
5. 支持多路径：OSPF可以同时使用多条路径传输数据，提高网络的可靠性和负载均衡能力。
6. 快速收敛：OSPF采用了快速收敛机制，当网络拓扑发生变化时，只需更新受影响的路由器，而不是整个网络。
7. 安全性：OSPF支持认证机制，确保路由器之间的通信是安全可靠的。
OSPF协议的工作原理：1. 邻居发现：OSPF路由器通过发送Hello报文来发现相邻路由器，并建立邻居关系。
2. 链路状态广播：每个OSPF路由器将链路状态信息广播给相邻的路由器，以更新LSDB。
3. 最短路径计算：OSPF使用Dijkstra算法计算最短路径树，选取最佳路径，并更新路由表。
4. 路由表更新：每个OSPF路由器根据LSDB和最短路径树更新自己的路由表。
5. 路由信息交换：OSPF路由器之间周期性地交换路由信息，以保持网络拓扑的一致性。
OSPF协议的应用场景：1. 大型企业网络：OSPF适用于大型企业网络，可以提供高度可靠的路由选择和快速收敛能力。
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常用的：RIP、OSPF、ISIS、BGP
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动态路由协议在协议栈中的位置
ＢＧＰ ＴＣＰ ＩＰ
ＲＩＰ ＵＤＰ
ＯＳＰＦ
Ｒａｗ ＩＰ 链路层 物理层
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什么是自治系统（AS）？
一组路由器的集合（同一技术管理机构+同一组路由策略） 唯一的自治系统编号 自治系统的编号范围是1~65535，65412~65535专用组
状态信息（例如可用的端口，可达的邻居以及相邻的网段等）
链路状态算法（续）
每一个路由器都通过收集其它路由器发布的链路状态通告
以及自身生成的本地链路状态通告，形成一个链路状态数据库 （LSDB）。LSDB描述了路由域内详细的网络拓扑图。
10M RTA RTC 2.048M RTB
LSDB
RTA生成的LSA
Distance Vector（D-V）算法的数学模型：
如果i，j两个节点是直连的，定义d(i,j)表示i到j之 间的距离。
定义d(i,j)表示非直连的两个节点i和j之间的最短距
离，则d(i,j) = min {d(i,k)+d(k,j)} 其中k表示所有的与节点i直接相连的节点
i
k
。。。
K+N
RTB生成的LSA
泛洪LSA
RTC生成的LSA RTD生成的LSA
RTD
链路状态算法（续）
LSDB通过描述一个带权的有向图来描述网络拓扑结构； 有向图中的端点由路由器和网段组成，有向线段的权表示
链路开销（是路由器相关端口的出端口开销）。
LSDB RTA生成的LSA RTB生成的LSA RTC生成的LSA RTD生成的LSA
A 1
10
1 C 48 D
B
等同于
链路状态算法（续）
通过LSDB，每个路由器使用最短路径优先算法计算出以自
己为根、有向图中其它端点为叶子的最短路径树。 最短路径树给出了到自治系统中每一个目的地的路由。
A 1
10
B
A 1 C
B
1
C 48 D
1
最短路径树算法
48 D
路由协议之间的互操作
每种路由协议只能发布和学习自己协议已知的路由
AS 200
B
C
D
AS 100
F
A
AS 300
E
ＩＧＰ＆ＥＧＰ
外部网关协议（ＥＧＰ）
ＡＳ１００
SPF
IS-IS 、、、
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RIP
按寻径算法划分
距离矢量协议
RIP BGP
链路状态协议
OSPF IS-IS
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距离矢量协议
关注 路由更新 距离（metric）、方向
我们的问题
路由是如何计算出来的？ 计算路由的方法有哪些？ 动态路由协议能解决什么问题？ IP RAN中用到哪些动态路由协议？
课程目标
了解动态路由协议原理
了解AS、IGP、EGP的概念
了解距离矢量路由协议
了解链路状态路由协议
课程目录
动态路由协议原理
IGP、EGP
自己已知的路由是指在某个接口上运行了该种路由协议，或者 在路由表中的本路由协议发现的路由。
如果需要知道其它的路由，需要进行引入（ import-
route ）操作
最经常使用的是引入静态路由和直接路由。有时也需要引入其 它路由协议的路由。 引入路由的含义是指：在本路由器的路由表中查询，如果发现 要引入的路由（如static），则作为自己已知的路由发布出去 。
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衡量路由协议的一些性能指标
正确性
能够正确找到最优的路由，且无自环。
快收敛
当网络的拓朴结构发生变化之后，能够迅速在自治系统中作相应的 路由改变。
低开销
协议自身的开销（内存、CPU、网络带宽）最小。
安全性
协议自身不易受攻击，有安全机制。
普适性
适应各种拓朴结构和规模的网络。
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现有路由协议的性能比较
综合性能
BGP
IS-IS OSPF
RIP2 RIP1
有路由环路问题
无路由环路问题
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练习
RIP
距离矢量协议
IGP OSPF
链路状态协议
EGP
ISIS
BGP
小结
路由协议原理 IGP、EGP 距离矢量协议 最短路径协议
11.4.0.0
目标网络
11.3.0.0 11.4.0.0
接口
S0/0 E1/0
权值
0 2
11.2.0.0
11.1.0.0
S0/0
S0/0
1
2
链路状态算法
链路状态算法区别于早先的路由协议使用的距离矢量算法。 链路状态算法计算路由是以本路由器周边网络的拓扑结构为
基础的，每台路由器将自己周边的网络拓扑描述出来，传递给其 它所有的路由器。 每个路由器通过泛洪链路状态通告（LSA）向外发布本地链路
距离矢量路由协议
链路状态路由协议
路由协议的基本原理
动态路由协议是做什么的？
计算路由。计算本地路由器到网络中其它网段的路由。
如何做到这一点？
每台路由器将自己已知的路由相关信息发给相邻的路由器，由 于大家都这样做，最终每台路由器都会收到网络中所有的路由 信息，然后运行某种算法，计算出最终的路由。（实际上需要 计算的是该条路由的下一跳和花费）。
j
距离矢量协议拓扑变化
向RTA 传送更 新的路 由表 拓扑变 化引起 路由表 的更新
RTA
RTB
更新路由表 更新路由表
距离矢量路由示例
11.1.0.0
Routing Table
E1/0
权值
0 0 1 4
目标网络
11.1.0.0 11.2.0.0 11.3.0.0 11.4.0.0
接口
E1/0 S0/0 S0/0 S0/0
链路状态协议（最短路 径优先算法）
链路的状态（LSA）
一定的时间间隔、完整的路由 增量更新 表 更大的扩展性和快速收敛性， 配置简单，占用较少的内存和 节省相邻路由器之间的链路 CPU处理时间 带宽
优点
缺点
扩展性较差，如RIP最大跳数 耗费更多的路由器内存和处 不能超过16跳 理能力
距离矢量路由算法
11.2.0.0
S0/0
RTB
Routing Table
目标网络 11.2.0.0 接口 S0/0 权值 0
S0/0
RTA RTC
E1/0
S0/0
S1/0
11.3.0.0
11.3.0.0
11.4.0.0 11.1.0.0
S1/0
S1/0 S0/0
0
3 1
Routing Table
11.4.0.0
权值1