简介

IGP（内部网关协议）是在一个自治网络内网关（主机和路由器）间交换路由信息的协议。路由信息能用于网间协议（IP）或者其它网络协议来说明路由传送是如何进行的。IGP协议包括RIP、OSPF、IS-IS、IGRP、EIGRP。

域（自治系统）

Internet网被分成多个域或多个自治系统。一个域（domain）是一组主机和使用相同路由选择协议的路由器集合，并由单一机构管理。换言之，一个域可能是由一所大学或其它机构管理的互联网。

内部网关协议

  • 内部网关协议（IGP）在一个域中选择路由。

外部网关协议

  • 外部网关协议（EGP）为两个相邻的位于各自域边界上的路由器提供一种交换消息和信息的方法。
  • BGP是常用的外部网关协议，是不同自治系统的路由器之间交换路由信息的协议。

内部网关协议分类

  • 距离矢量路由协议

距离矢量是指以距离和方向构成的矢量来通告路由信息。距离按跳数等度量来定义，方向则是下一跳的路由器或送出接口。距离矢量协议通常使用贝尔曼-福特 (Bellman-Ford) 算法来确定最佳路径。尽管贝尔曼-福特算法最终可以累积足够的信息来维护可到达网络的数据库，但路由器无法通过该算法了解网际网络的确切拓扑结构。路由器仅了解从邻近路由器接收到的路由信息。
距离矢量协议适用于以下情形：
（1） 网络结构简单、扁平，不需要特殊的分层设计。
（2）管理员没有足够的知识来配置链路状态协议和排查故障。
（3）特定类型的网络拓扑结构，如集中星形（Hub-and-Spoke）网络。
（4）无需关注网络最差情况下的收敛时间。

  • 链路状态路由协议

配置了链路状态路由协议的路由器可以获取所有其它路由器的信息来创建网络的“完整视图”（即拓扑结构）。并在拓扑结构中选择到达所有目的网络的最佳路径（链路状态路由协议是触发更新，就是说有变化时就更新）。
链路状态协议适用于以下情形：
（1）网络进行了分层设计，大型网络通常如此。
（2）管理员对于网络中采用的链路状态路由协议非常熟悉。
（3）网络对收敛速度的要求极高。

RIP协议（路由信息协议）

  • RIP是一种分布式的。基于距离向量的IGP协议。
  • 使用UDP的520端口发送和接收RIP分组。
  • RIP协议要求自治系统内的每一个路由器都要维护从它自己到其他每一个目的网络的距离向量。
  • RIP协议中的“距离”也称为“跳数”，从一个路由器到直接连接的网络的距离定义为1，RIP允许一条路径最多包含15跳，16跳表示网络不可达。
  • RIP不能在两个网络之间同时使用多条路由。
  • 路由交换的信息是当前本路由器所知道的全部信息，即自己的路由表，通常每隔30s交换一次路由信息。
  • RIP采用距离向量路由算法，有可能产生无穷计数问题。但由于RIP协议规定16跳为网络不可达，所以无穷计数问题在一定时间内会被消除。
  • 相关图解与题目

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OSPF（开放最短路径优先协议）

  • “开放”表示OSPF协议不受任何一家商业公司控制，而是公共的。
  • “最短路径优先”是指OSPF使用Dijkstra最短路径算法，是IGP协议。
  • OSPF用于单一系统内决策路由。与RIP相比，OSPF是链路状态路由协议，而RIP是距离向量路由协议。链路是路由器接口的另一个说法，即OSPF也称为接口状态路由协议。
  • OSPF通过路由器之间通告网络接口的状态来建立链路状态数据库，生成最短路径树，每个OSPF路由器使用这些最短路径构造路由。
  • 与大多数路由协议不同（参考BGP和RIP的工作过程），本协议不依赖于传输层协议（如TCP、UDP）提供数据传输、错误检测与恢复服务，数据包直接封装在网际协议（协议号89）内传输。
  • LSA：链路状态广播。
  • 相关图解

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IGRP协议（内部网关路由协议）

IGRP (Interior Gateway Routing Protocol)是一种内部网关路由协议，它由Cisco公司八十年代中期设计。使用组合用户配置尺度，包括延迟、带宽、可靠性和负载。缺省情况下，IGRP每90秒发送一次路由更新广播，在3个更新周期内（即270秒），没有从路由中的第一个路由器接收到更新，则宣布路由不可访问。在7个更新周期即630秒后，Cisco IOS 软件从路由表中清除路由。

  • 内部网关路由协议（IGRP）是一种在自治系统AS中提供路由选择功能的思科专有路由协议,是一种距离向量的IGP协议。在上世纪80年代中期，最常用的内部路由协议是路由信息协议（RIP）。尽管 RIP 对于实现小型或中型同机种互联网络的路由选择是非常有用的，但是随着网络的不断发展，其受到的限制也越加明显。思科路由器的实用性和 IGRP 的强大功能性，使得众多小型互联网络组织采用 IGRP 取代了 RIP。

EIGRP（增强内部网关路由协议）

EIGRP（Enhanced Interior Gateway Routing Protocol）即增强内部网关路由协议。也翻译为加强型内部网关路由协议。 EIGRP是Cisco公司的私有协议（2013年已经公有化）。

  • EIGRP结合了链路状态和距离矢量型路由选择协议的Cisco专用协议。
  • 采用弥散修正算法（DUAL）来实现快速收敛。EIGRP采用DUAL来实现快速收敛。运行EIGRP的路由器存储了邻居的路由表，因此能够快速适应网络中的变化。如果本地路由表中没用合适的路由且拓扑表中没用合适的备用路由，EIGRP将查询邻居以发现替代路由。查询将不断传播，直到找到替代路由或确定不存在替代路由
  • 可以不发送定期的路由更新信息以减少带宽的占用。EIGRP发送部分更新而不是定期更新，且仅在路由路径或者度量值发生变化时才发送。更新中只包含已变化的链路的信息，而不是整个路由表，可以减少带宽的占用。此外，还自动限制这些部分更新的传播，只将其传递给需要的路由器，因此EIGRP消耗的带宽比IGRP少很多。这种行为也不同于链路状态路由协议，后者将更新发送给区域内的所有路由器。支持Appletalk、IP、Novell和NetWare等多种网络层协议。
  • EIGRP在路由器之间通信时使用多播和单播而不是广播。
  • 特点

（1） 通过发送和接收Hello包来建立和维持邻居关系，并交换路由信息；
（2）采用组播（224.0.0.10）或单播进行路由更新；
（3）EIGRP的管理距离为90或170；
（4）采用增量更新，减少带宽占用；
（5）支持可变长子网掩码（VLSM），默认开启自动汇总功能；
（6）支持IP、IPX和AppleTalk等多种网络层协议；
（7）对每一种网络协议，EIGRP都维持独立的邻居表、拓扑表和路由表；
（8）EIGRP使用Diffusing Update算法（DUAL）来实现快速收敛并确保没有路由环路；
（9）存储整个网络拓扑结构的信息，以便快速适应网络变化；
（10）支持等价和非等价的负载均衡；
（11）使用可靠传输协议（RTP）保证路由信息传输的可靠性。
（12）无缝连接数据链路层协议和拓扑结构，EIGRP不要求对OSI参考模型的2层协议进行特别的配置。

IS-IS协议（中间系统到中间系统路由协议）

IS-IS属于内部网关路由协议，用于自治系统内部。IS-IS是一种链路状态协议，与TCP/IP网络中的OSPF协议非常相似，使用最短路径优先算法进行路由计算。

  • IS-IS区域

为了支持大规模的路由网络，IS-IS在路由域内采用两级的分层结构。一个大的路由域被分成一个或多个区域（Areas）。并定义了路由器的三种角色：Level-1、Level-2、Level-1-2。区域内的路由通过Level-1路由器管理，区域间的路由通过Level-2路由器管理。下面简要说明一下这三类路由器角色：
（1）Level-1路由器负责区域内的路由，它只与属于同一区域的Level-1和Level-1-2路由器形成邻居关系，维护一个Level-1的链路状态数据库，该链路状态数据库包含本区域的路由信息，到区域外的报文转发给最近的Level-1-2路由器。
（2）Level-2路由器负责区域间的路由，可以与同一区域或者其它区域的Level-2和Level-1-2路由器形成邻居关系，维护一个Level-2的链路状态数据库，该链路状态数据库包含区域间的路由信息。所有Level-2路由器和Level-1-2路由器组成路由域的骨干网，负责在不同区域间通信，路由域中的Level-2路由器必须是物理连续的，以保证骨干网的连续性。
（3）同时属于Level-1和Level-2的路由器称为Level-1-2路由器，可以与同一区域的Level-1和Level-1-2路由器形成Level-1邻居关系，也可以与同一区域或者其他区域的Level-2和Level-1-2路由器形成Level-2的邻居关系。Level-1路由器必须通过Level-1-2路由器才能连接至其他区域。Level-1-2路由器维护两个链路状态数据库，Level-1的链路状态数据库用于区域内路由，Level-2的链路状态数据库用于区域间路由。

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