通信原理之路由和交换：几种常见路由协议详解
通信原理之路由和交换：几种常见路由协议详解
在现代计算机网络中，路由和交换是两个核心概念，它们决定了数据在网络中的传输路径和效率。本文将详细介绍BUB和交换机的工作原理，以及几种常见的路由协议（RIP、OSPF、IS-IS、BGP）的特点和应用场景。
1. BUB和交换机
HUB的工作原理是广播，但是这会造成广播风暴和资源浪费，于是引入了以太网交换机。以太网交换机中有一张MAC表，可以直接传送数据，以太网交换机分为二层交换机和三层交换机。二层交换机处于数据链路层，其不处理任何路由功能，与之相连的设备都需要处于同一个IP网段内；三层交换机工作在网络层，可基于目的IP进行转发。
2. 路由器
路由器是一个信息中转站，任何一种数据格式进入路由器后，路由器打开数据进行分析，告诉该数据包出口路线。每个路由器都有自己的路由表，路由表的生成可以是静态的（即人工配置），也可以是动态的（即路由器自己根据路由协议学习得到），我们常用的路由协议有RIP、RIP2、OSPF、IS-IS、BGP等。
3. 路由协议
距离矢量协议：RIP、BGP
链路状态协议：OSPF、ISIS
内部网关协议（IGP）：RIP、OSPF、ISIS
外部网关协议（EGP）：BGP
3.1 RIP内部网关协议
RIP属于距离矢量协议，协议规则如下：
- 每30秒更新一次路由表
- RIP允许的最大跳数为15，16跳即网络不可达，分组包被丢弃
- 180秒无更新则表示该路由不存在
- 300秒后删除该路由
- 基于UDP 520端口
- RIP有两个版本：RIPv1和RIPv2
RIP防环机制：
- 最大跳数15
- 水平分割：路由不会发给信息来源
- 反向毒化水平分割：从邻居学习的设置成16跳，在发送给该邻居路由器
- 抑制定时器和触发更新
3.2 OSPF协议
OSPF属于链路状态协议，采用SPF算法，计算到达目的地的最短路径，封装在IP报中。cost（消费）=100M/接口带宽（百兆、千兆）。
OSPF区域概念：
- 所有非骨干区域必须与骨干区域相连，骨干区域（Area 0/0.0.0.0）
- OSPF路由器角色：
- 属于一个区域内：Internet Router（区域内路由器）
- 处于两个区域：Area Border Router（区域边界路由器ABR）
- 处于Area 0：Backbone Router（骨干路由器）
- 连接到其他AS：AS Boundary Router（AS边界路由器ASBR）
一个路由器可以同时具有多个角色，点对点每10秒发一个hello，在NBMA每30秒一次，Deadtime为hello时间4倍。
3.3 IS-IS协议
IS-IS属于数据链路协议，也是用hello寻找邻居，工作在链路层。L1（level 1）普通区域，L2（level 2）骨干区（Backbone），L2只能连接L2或者L2/L1，不能直接连L1，一个路由器只能属于一个区域。
3.4 BGP边界网关协议
BGP是一种路径矢量协议，不同的AS之间需要通信，即就需要统一的“语言”，通过TCP 179连接，用open建立邻居关系，keepalive周期性探测邻居存活。
3.5 IP网络检测工具
- ping：检测网络连通性
- traceroute（tracert）：数据包经过的路由器节跳数