这七种常见的路由协议，每一个网络工程师都应该知道！

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路由协议是网络中非常重要的一个概念，它负责将数据包从源节点传递到目的节点。路由协议定义了网络中不同路由器之间的通信规则和数据传输方式，以便有效地将数据包从源地址传输到目标地址。在网络领域中，有许多不同的路由协议可供选择。在本文中，我们将详细介绍七种常见的路由协议：RIP、OSPF、IGRP、EIGRP、EGP、BGP和IS-IS。

在正式介绍这七种路由协议前，瑞哥有必要先详细的介绍一下路由协议的原理、分类标准以及工作原理。

一、路由协议

1.1 什么是路由协议

路由协议（Routing Protocol）是一种计算机网络协议，用于确定数据包在多个网络中的传输路径。它是网络中实现数据包路由的核心机制之一，它不仅仅负责确定数据包传输的路径，还要根据网络的拓扑结构动态地调整数据包传输的路径，以保证数据包能够快速、稳定地传输。

1.2 路由协议的分类

路由协议可以根据不同的分类标准进行分类，如：

1. 按照工作原理分类：距离向量路由协议（Distance Vector Routing Protocol）和链路状态路由协议（Link State Routing Protocol）。
2. 按照路由表的更新方式分类：静态路由协议和动态路由协议。
3. 按照支持的协议类型分类：单播路由协议、多播路由协议和组播路由协议。
4. 按照协议的作用范围分类：内部网关协议（IGP）和外部网关协议（EGP）。

下面瑞哥简单的介绍一下这些分类：

1.2.1 距离向量路由协议

距离向量路由协议（DVRP）也被称为“按跳数计算的路由算法”，其原理是：每个节点都维护到达目的节点所需的距离，每次更新将本节点到所有其他节点的距离向量发送给相邻节点，相邻节点再将其发给相邻节点……直到所有节点的距离向量被更新。最终每个节点都得到了到达目的节点的最短距离。

常见的距离向量路由协议有

• RIP（Routing Information Protocol）
• IGRP（Interior Gateway Routing Protocol）

1.2.2 链路状态路由协议

链路状态路由协议（LSRP）也被称为“基于状态的路由算法”，其原理是每个节点都把自己的链路状态信息发给相邻节点，相邻节点保存下来并传递给其它相邻节点。当所有节点都交换完成链路状态信息之后，每个节点通过计算最短路径算法得到网络的最短路径。

常见的链路状态路由协议有

• OSPF（Open Shortest Path First）
• IS-IS（Intermediate System to Intermediate System）

1.2.3 静态路由协议

在静态路由协议中，网络管理员手动配置路由表，然后路由器依据配置的路由表进行数据包的转发。

静态路由协议的缺点是不灵活，不能及时响应网络拓扑结构的变化。

1.2.4 动态路由协议

动态路由协议可以根据网络拓扑结构的变化自动调整路由表，路由表的计算是通过运行路由协议来完成的。动态路由协议虽然比静态路由协议更复杂，但是具有灵活、自适应、可靠的优点。

常见的动态路由协议有

• BGP
• OSPF
• IS-IS
• RIP
• IGRP
• EIGRP
• OSPFv3

1.2.5 单播路由协议、多播路由协议和组播路由协议

单播路由协议是指进行单播转发的路由协议。多播路由协议是指进行多播转发的路由协议。组播路由协议是一种组播数据包传输的路由协议，与多播路由协议类似。

1.2.6 内部网关协议和外部网关协议

内部网关协议（IGP）是指在一个企业或组织内部部署、用于内部路由器之间通信的协议，如RIP、IGRP、EIGRP、OSPF和IS-IS等。外部网关协议（EGP）是指在不同的自治系统之间进行路由选择的协议，如BGP。

1.3 工作原理

路由协议的工作原理可以分为四个步骤：

• 邻居发现
• 路由表建立
• 路由表维护
• 路由表选择

1.3.1 邻居发现

邻居发现是指路由器互相认识对方的过程。路由器之间在物理连接建立后，会相互交换其信息，如IP地址、MAC地址、路由协议类型等，以便于在以后的路由表建立和更新过程中使用。

1.3.2 路由表建立

路由协议会在自己的路由表中保存到达目的节点的路由信息，常用的路由信息包括目的地址、下一跳地址、距离（或费用）等。路由器之间通过邻居发现后，就可以建立起路由表。路由表有两种：前缀路由表和主机路由表。前缀路由表将表项与前缀匹配，而主机路由表将表项与主机地址匹配。在路由表中选择的路由可能不是最优路由，路由器会根据路由协议定义的选择算法对路由进行选择，选择最优路径。

1.3.3 路由表维护

路由表维护是指路由协议对已建立的路由表进行更新。在网络拓扑结构发生变化时，路由器会发送特定的路由协议报文通知其邻居，告诉它们自己的新路由表的信息，邻居再将该信息传递给其它邻居，并继续更新。由此可见，路由表维护是一个动态不断变化的过程。

1.3.4 路由表选择

路由表选择是指路由器根据选择算法（如最短路径优先）从多个可达路径中选择最优路径。选择过程中路由器需要考虑多个因素，如路由器之间的带宽、距离、延迟等因素。

路由协议介绍就到这边，下面我们介绍一下七种常见的路由协议。

二、常见的路由协议

2.1. RIP

RIP（Routing Information Protocol）是一种距离向量路由协议，使用跳数（hop count）作为衡量指标。

它的工作原理如下：

• 路由器将其路由表中的信息广播给相邻的路由器。
• 相邻路由器收到信息后，根据收到的距离值和自身的路由表进行更新。
• 每个路由器使用距离向量算法计算到达目标网络的最短路径。
• 路由器之间周期性地交换更新信息，以便及时更新路由表。

RIP适用于小型网络，配置简单，但在大型网络中可能存在收敛速度慢和路由环路的问题。

2.2. OSPF

OSPF（Open Shortest Path First）是一种链路状态路由协议，广泛应用于大型企业网络和互联网中。

它的工作原理如下：

• 路由器之间交换链路状态信息（LSA），用于构建网络拓扑图。
• 路由器收集和计算收到的链路状态信息，利用最短路径优先（SPF）算法计算到达目标网络的最短路径。
• OSPF考虑了链路的带宽、延迟、可靠性等因素，以选择最佳路径。
• OSPF支持可变长度子网掩码（VLSM）、路由聚合和区域划分等高级功能。

OSPF适用于大型网络，具有较好的可扩展性、快速收敛和灵活的路由选择。

2.3. IGRP

IGRP（Interior Gateway Routing Protocol）是思科开发的一种距离向量路由协议，用于中等规模的企业网络。

它是RIP的改进版本，具有以下特点：

• IGRP使用跳数和其他指标（如带宽、延迟、可靠性）来评估路由路径的优劣。
• IGRP通过广播路由表信息来进行路由选择。
• 它提供了较RIP更高的灵活性和可配置性。

IGRP适用于中等规模的企业网络，提供了更多的配置选项和灵活性。

2.4. EIGRP

EIGRP（Enhanced Interior Gateway Routing Protocol）是思科系统开发的一种距离矢量和链路状态混合型路由协议，结合了两种算法的优点。

它具有以下特点：

• EIGRP使用带宽、延迟、可靠性和其他指标来评估路由路径的优劣。
• 路由器之间交换路由信息，并使用可靠的传输方式来确保信息的完整性。
• 它采用了DUAL（Diffusing Update Algorithm）算法来计算最佳路径，同时减少网络收敛时间。
• EIGRP支持VLSM、路由聚合和快速收敛等功能。

EIGRP适用于复杂网络环境，具有较高的可扩展性和路由选择的灵活性。

2.5. EGP

EGP（Exterior Gateway Protocol）是一种已过时的外部网关协议，用于连接不同自治系统（AS）之间的路由选择。

它的工作方式如下：

• EGP用于在自治系统之间交换路由信息。
• 它基于路径向量算法，考虑了AS路径和其他因素来选择最佳路径。
• 然而，由于其限制和安全性问题，EGP已经被BGP取代。

在现代网络中，很少使用EGP，而是使用更先进和安全的BGP协议。

2.6. BGP

BGP（Border Gateway Protocol）是当前互联网中最常用的外部网关协议。作为一种路径矢量协议，BGP用于在不同自治系统之间进行路由选择。

它具有以下特点：

• BGP考虑多个因素，如网络策略、AS路径长度和网络前缀的可达性，以确定最佳路径。
• 它具有高度可扩展性和灵活性，可以适应互联网规模的路由选择需求。
• BGP通过对等体之间的会话来交换路由信息，并使用可靠的TCP连接保证数据传输的完整性。
• BGP还支持路由策略和过滤机制，以实现对流量的精细控制。

BGP在连接互联网服务提供商（ISP）之间的边界路由器上广泛使用，用于自治系统之间的路由选择。

2.7. IS-IS

IS-IS（Intermediate System to Intermediate System）是一种内部网关协议，主要用于大型企业网络和ISP网络中。它基于链路状态的概念，使用SPF（最短路径优先）算法来计算最佳路径。

IS-IS具有以下特点：

• IS-IS将网络划分为区域，每个区域内使用相同的链路状态数据库。
• 路由器之间通过交换链路状态信息（LSA）来构建网络拓扑图和计算最短路径。
• IS-IS支持快速收敛，能够迅速适应网络变化。
• 它具有高度可扩展性，适用于大型网络环境。

IS-IS在大型企业网络和ISP网络中被广泛采用，特别适用于需要快速收敛和高度可扩展性的场景。

三、路由协议的比较

为了更好地理解这些路由协议之间的区别和优劣，以下是它们在几个方面的比较：

1.路由算法类型：

• RIP和IGRP是距离向量路由协议，使用跳数作为度量标准。
• OSPF、EIGRP和IS-IS是链路状态路由协议，考虑多种指标来选择最佳路径。
• EGP已经过时，被BGP取代。

2.适用范围：

• RIP适用于小型网络，因为它的收敛速度较慢，且不适合复杂网络拓扑。
• OSPF、EIGRP和IS-IS适用于大型网络，具有更好的可扩展性和收敛速度。
• BGP适用于连接不同自治系统（AS）之间的路由选择。

3.性能和效率：

• 距离向量协议（如RIP和IGRP）具有较低的计算复杂性，但可能导致路由环路和较慢的收敛。
• 链路状态协议（如OSPF、EIGRP和IS-IS）具有更快的收敛和更好的路径选择能力，但需要更多的计算和存储资源。

4.可扩展性：

• RIP在较大的网络中可扩展性有限，因为路由信息会被广播到整个网络。
• OSPF、EIGRP和IS-IS采用分层的设计，可以更好地处理大型网络，减少资源消耗。
• BGP作为互联网的主要路由协议，具有高度的可扩展性。

5.配置和管理：

• RIP和IGRP的配置相对简单，适合较小的网络。
• OSPF、EIGRP和IS-IS的配置复杂一些，需要更多的网络知识和经验。
• BGP的配置和管理相对复杂，因为它涉及到互联网上的大规模路由交换。

在选择适合特定网络环境的路由协议时，需要综合考虑网络规模、复杂性、性能需求和管理能力。通常，大型企业网络和互联网使用链路状态协议（如OSPF和IS-IS），而小型网络可能会选择距离向量协议（如RIP）。同时，BGP在连接自治系统之间的路由选择方面具有广泛的应用。

请注意，每种协议都有其特定的配置和优化要求，以确保网络的最佳性能。在实际应用中，网络管理员和工程师需要深入了解这些协议，并根据具体情况进行相应的配置和调优。这包括定义网络拓扑、配置路由器之间的邻居关系、设置路由策略和过滤规则等。

总结起来，以下是每种路由协议的主要特点和适用场景：

• RIP：适用于小型网络，配置简单，但可扩展性较差，收敛速度较慢。
• OSPF：适用于大型企业网络和互联网，具有较好的可扩展性、快速收敛和灵活的路由选择。
• IGRP：适用于中等规模的企业网络，比RIP提供更高的灵活性和可配置性。
• EIGRP：思科专有协议，结合了距离向量和链路状态协议的优点，适用于复杂网络环境。
• EGP：已被BGP取代，用于不同自治系统之间的路由选择。
• BGP：用于连接自治系统之间的路由选择，在互联网中广泛使用。
• IS-IS：适用于大型企业网络和ISP网络，具有快速收敛和高度可扩展的特性。

四、总结

综上所述，这七种常见的路由协议在网络中发挥着重要的作用。它们在路由算法、适用范围、性能效率、可扩展性和配置管理等方面存在差异。选择合适的路由协议应考虑网络规模、复杂性、性能需求和管理能力。RIP适用于小型网络，OSPF、EIGRP和IS-IS适用于大型网络，BGP适用于自治系统之间的路由选择。深入了解每种协议的特点和配置要求，将有助于网络管理员和工程师在实际应用中做出明智的决策，并构建高效、稳定的网络基础架构。

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