RIP協(xié)議中路由環(huán)路抑制研究

張國防

摘要：該文論述了RIP協(xié)議路由環(huán)路形成的過程，并提出了解決環(huán)路的幾種方法，并在Cisco Packet Tracer 平臺(tái)上對(duì)水平分割和路由毒化進(jìn)行了驗(yàn)證，解決了在運(yùn)行RIP協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)中的路由環(huán)路問題。

關(guān)鍵詞：RIP；路由環(huán)路；水平分割

中圖分類號(hào)：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2014）30-7048-02

RIP路由協(xié)議作為一種距離矢量路由協(xié)議，由于它自身開銷少、易于管理維護(hù)及配置簡單使它成為使用最多的內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議。但是由于RIP路由協(xié)議采用跳數(shù)來計(jì)算路由開銷，路由器之間在相互學(xué)習(xí)路由時(shí)以學(xué)習(xí)到的容易形成環(huán)路。環(huán)路問題一直是導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量下降甚至癱瘓的主要問題之一，并由此造成的信息不流暢帶給企業(yè)或單位經(jīng)濟(jì)損失。如何解決RIP協(xié)議中的路由環(huán)路成為網(wǎng)絡(luò)管理人員所關(guān)心的問題之一，該文提出了幾種解決路由環(huán)路的機(jī)制，能很好地解決RIP協(xié)議中路由環(huán)路問題。

1 RIP協(xié)議

RIP協(xié)議是最被廣泛使用的內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議之一。RIP衡量一個(gè)路由的好壞是看它包含有多少個(gè)路由跳數(shù)，因此RIP協(xié)議是一種距離矢量路由協(xié)議。RIP允許一個(gè)通路最多由15個(gè)路由跳數(shù)組成，大于15的路由跳數(shù)相當(dāng)于不可到達(dá)[1]?？梢奟IP協(xié)議只適用于中小規(guī)模的互聯(lián)網(wǎng)。

1.1 距離-矢量算法

RIP是V-D算法（距離—矢量算法）在局域網(wǎng)上的直接實(shí)現(xiàn)。V-D算法的思想是這樣的：網(wǎng)關(guān)周期性地向外廣播路徑刷新報(bào)文，主要內(nèi)容是由若干（V，D）序偶組成的序偶表；（V，D）序偶中，V代表“向量”，標(biāo)識(shí)該網(wǎng)關(guān)可以達(dá)到的信宿（網(wǎng)絡(luò)或主機(jī)），D代表距離，指出該網(wǎng)關(guān)去往信宿V的距離；距離D按照路徑上的路由跳數(shù)計(jì)數(shù)。其它網(wǎng)關(guān)收到某網(wǎng)關(guān)（V，D）報(bào)文后，據(jù)此按照最短路徑原則對(duì)各自的路由表進(jìn)行刷新[2]。

1.2 RIP報(bào)文的收發(fā)

RIP將協(xié)議的參加者分為主動(dòng)方和被動(dòng)兩種。主動(dòng)方主動(dòng)地向外廣播路勁刷新報(bào)文，被動(dòng)方被動(dòng)地接受路徑刷新報(bào)文；主動(dòng)方同時(shí)也接受來自其他主動(dòng)方的V-D報(bào)文，并進(jìn)行路徑刷新。一般情況下，網(wǎng)關(guān)作為主動(dòng)方，主機(jī)作為被動(dòng)方，RIP規(guī)定，網(wǎng)關(guān)每30秒鐘向外廣播一個(gè)V-D報(bào)文，報(bào)文信息來自本地路由表。如果3分鐘還沒接受到相鄰相鄰網(wǎng)關(guān)的RIP報(bào)文，就認(rèn)為它不可到達(dá)[3]。

1.3 故障的延遲

RIP協(xié)議存在的一個(gè)問題是當(dāng)網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障時(shí)，要經(jīng)過較長的時(shí)間才能將此信息傳遞到所有的網(wǎng)關(guān)。

設(shè)四個(gè)網(wǎng)絡(luò)由兩個(gè)網(wǎng)關(guān)互連在一起，它們的連接和路由表的內(nèi)容如圖所示?，F(xiàn)在假設(shè)網(wǎng)絡(luò)4出現(xiàn)了故障，因此R3的路由表中，網(wǎng)絡(luò)4是不可達(dá)的。但是R2收到R1發(fā)過來的廣播路由表可經(jīng)過2跳到達(dá)網(wǎng)絡(luò)4，于是R2認(rèn)為：R2到達(dá)網(wǎng)絡(luò)4的距離=R2到R1的距離+R1到達(dá)網(wǎng)絡(luò)4的距離=1+2=3，而R3發(fā)現(xiàn)R2廣播過來路由表可經(jīng)過3跳到達(dá)網(wǎng)絡(luò)4，于是R3認(rèn)為：R3到網(wǎng)絡(luò)4的距離=R3到R2的距離+R2到網(wǎng)絡(luò)4的距離=3+1=4。因此R3用此數(shù)據(jù)更新路由表。更新后的路由表通過網(wǎng)絡(luò)3傳遞到R2，使R2也更新路由表，把到網(wǎng)絡(luò)4的距離改為5。R2又將路由表廣播給R1，把到網(wǎng)絡(luò)4的距離改為6。這樣經(jīng)過一段時(shí)間后，R1、R2和R3的路由表中到達(dá)網(wǎng)絡(luò)4的距離最終會(huì)超過15，即“網(wǎng)絡(luò)4不可達(dá)”。像這種網(wǎng)絡(luò)故障的傳播往往需要較長的時(shí)間。在這期間路由表形成路由環(huán)路，由于環(huán)路的存在造成網(wǎng)絡(luò)癱瘓。

2 路由環(huán)路

RIP協(xié)議默認(rèn)情況下每30秒發(fā)送一次路由廣播包，這種長時(shí)間間隔發(fā)送路由廣播包的機(jī)制雖然節(jié)約了路由器資源和網(wǎng)絡(luò)帶寬，但是由此也造成了路由更新延遲，容易形成環(huán)路。例如，當(dāng)路由器R1連接網(wǎng)絡(luò)A和網(wǎng)絡(luò)B網(wǎng)絡(luò)，并且R1和R2、R3、R4全連接，如果網(wǎng)絡(luò)A突然出現(xiàn)了故障，此時(shí)R1最先知道這一信息，此時(shí)R1做的工作是立即將自己路由表中到達(dá)網(wǎng)絡(luò)A這一網(wǎng)絡(luò)的路由條目的跳數(shù)改為16，即意味著此網(wǎng)絡(luò)路由不可達(dá)，同時(shí)將這一信息引發(fā)R1觸發(fā)路由更新，形成路由更新廣播包發(fā)送給其的鄰居，當(dāng)R2在收到R1發(fā)過來的廣播包之前的時(shí)刻，R2剛剛接受鄰居R3的路由廣播包，其中到達(dá)網(wǎng)絡(luò)A的路由條目是1，也即是R2認(rèn)為經(jīng)過2跳可以到達(dá)網(wǎng)絡(luò)A，由于R1發(fā)過來的路由更新包中包含到達(dá)網(wǎng)絡(luò)A條目為16，R2將忽略次路由更新包。同時(shí)R1也收到了R2發(fā)過來的路由廣播包，里面含有到達(dá)網(wǎng)絡(luò)A的路由條目為2，根據(jù)最優(yōu)路徑優(yōu)先原理，此時(shí)R1將接受R2廣播包的路由更新條目，將到達(dá)網(wǎng)絡(luò)A網(wǎng)絡(luò)的路由跳數(shù)改寫為3，即R1認(rèn)為經(jīng)過R2可以到達(dá)網(wǎng)絡(luò)A，但事實(shí)上網(wǎng)絡(luò)A已經(jīng)變得不可達(dá)了，此時(shí)在網(wǎng)絡(luò)中便形成了路由環(huán)路。路由環(huán)路一旦形成，數(shù)據(jù)包在環(huán)路上兜圈子，網(wǎng)絡(luò)性能嚴(yán)重下降。

3 環(huán)路的解決方法

在三層路由RIP協(xié)議中，解決路由環(huán)路問題有六種方法。

3.1 定義最大跳數(shù)

RIP允許的最大跳計(jì)數(shù)為15，任何需要經(jīng)過16跳到達(dá)的網(wǎng)絡(luò)都被認(rèn)為是不可達(dá)的。不管網(wǎng)絡(luò)有沒有出現(xiàn)環(huán)路，都認(rèn)為路由不可達(dá)，將不再接受來自訪問該網(wǎng)絡(luò)的任何路由更新信息。

3.2 水平分割

水平分割采用路由信息不能在路由器之間進(jìn)行往返發(fā)送的原理解決環(huán)路路由問題。B路由器從A路由器學(xué)習(xí)到的路由信息后，添加到自己的路由表里，在B路由器向外廣播自己的路由信息時(shí)，B路由器不能將從A路由器那里學(xué)習(xí)的路由信息再發(fā)送給A路由器，同樣道理，A路由器也不能將從B路由器那里學(xué)習(xí)到的路由信息再發(fā)送給B路由器。

3.3 路由中毒

路由中毒通過將故障網(wǎng)絡(luò)設(shè)置成最大跳數(shù)加1來暗示網(wǎng)絡(luò)不可達(dá)，比如網(wǎng)絡(luò)1連接A路由器，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)1出現(xiàn)故障時(shí)，A路由器通過將去往網(wǎng)絡(luò)1的跳數(shù)設(shè)置為16跳，暗示網(wǎng)絡(luò)1不可達(dá)，A路由器再將這個(gè)路由信息發(fā)給B路由器，這樣B路由器就知道了網(wǎng)絡(luò)1不可達(dá)。

3.4 毒性反轉(zhuǎn)endprint

毒性反轉(zhuǎn)是避免環(huán)路的另一種方法，當(dāng)A路由器學(xué)習(xí)到B路由器發(fā)過來的網(wǎng)絡(luò)2不可達(dá)的路由信息，首先它將網(wǎng)絡(luò)2的跳數(shù)改為16跳，并根據(jù)毒性反轉(zhuǎn)，它將向B路由器送回一條網(wǎng)絡(luò)2不可達(dá)的路由更新。此時(shí)，水平分割對(duì)毒化路由是不起作用的。

3.5 觸發(fā)更新

正常情況下，路由器會(huì)定期將路由表發(fā)送給鄰居路由器。作為一種動(dòng)態(tài)路由協(xié)議，RIP協(xié)議是周期性發(fā)送路由更新的，默認(rèn)是每隔30秒發(fā)送一次路由更新，不管網(wǎng)絡(luò)是否發(fā)生變化。而觸發(fā)更新就是立刻發(fā)送路由更新，以響應(yīng)某些變化，RIP協(xié)議采用觸發(fā)更新機(jī)制實(shí)時(shí)對(duì)全網(wǎng)路由器路由信息進(jìn)行管理，一旦發(fā)生網(wǎng)絡(luò)變化，不等呼叫，立即發(fā)送更新信息，迅速通知相鄰路由器，防止誤傳。

3.6 抑制定時(shí)器

路由器的抑制時(shí)間又稱為是死亡時(shí)間，當(dāng)路由器R1通過接口S1/0連接R2，而R2通過S1/1連接R3，當(dāng)R1的接口S1/0發(fā)生了故

障，R2與R1相連的接口收不到R1發(fā)送過來的路由，處于Invalid狀態(tài)，在R2路由表中前往R1的路由條目被標(biāo)記為失效狀態(tài)，經(jīng)過180秒之后進(jìn)入抑制狀態(tài)，此時(shí)R3發(fā)過來的從R2學(xué)習(xí)過來的前往R1的路由被忽略，由于RIP的廣播包的周期是30秒，在抑制期間，R3路由表中的前往R1的路由條目已經(jīng)失效，因此，R3就不會(huì)廣播前往R1的路由了，阻止了路由環(huán)路的形成。

4 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

為分析驗(yàn)證理論，該文中實(shí)驗(yàn)在Packet Tracer模擬器上進(jìn)行。Packet Tracer是由Cisco公司發(fā)布的一個(gè)輔助學(xué)習(xí)工具，為學(xué)習(xí)Cisco網(wǎng)絡(luò)課程的人員提供了設(shè)計(jì)、配置、排除網(wǎng)絡(luò)故障提供了網(wǎng)絡(luò)模擬環(huán)境。用戶可以在軟件的圖形用戶界面上直接使用拖拽的方法建立網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌⒖商峁?shù)據(jù)包在網(wǎng)絡(luò)中行進(jìn)的詳細(xì)處理過程，觀察網(wǎng)絡(luò)實(shí)際運(yùn)行情況。該文實(shí)驗(yàn)采用3臺(tái)2811路由器連接4個(gè)子網(wǎng)：Vlan1、Vlan2、Vlan3和Vlan4.整個(gè)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行RIP路由協(xié)議，切在R1、R2和R3上關(guān)閉水平分割，關(guān)閉毒化路由，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)達(dá)到收斂之后，Vlan4突然發(fā)生故障，R1繼續(xù)向R2轉(zhuǎn)發(fā)到達(dá)Vlan4的路由，R2向R3轉(zhuǎn)發(fā)到達(dá)Vlan4的路由， 在R1、R2和R3之間形成環(huán)路。之后一次打開水平分割和毒化路由功能，路由環(huán)路得到抑制。

5 結(jié)束語

RIP協(xié)議是基于D-V算法的內(nèi)部動(dòng)態(tài)路由協(xié)議。它是第一個(gè)為所有廠商支持的標(biāo)準(zhǔn)IP選路協(xié)議，RIP協(xié)議以自身的優(yōu)勢：所占帶寬比較小，容易配置、管理和實(shí)現(xiàn)，所以大多數(shù)的校園網(wǎng)和速率變化不大的連續(xù)的地區(qū)性網(wǎng)絡(luò)使用RIP路由協(xié)議。針對(duì)RIP路由協(xié)議中產(chǎn)生環(huán)路的機(jī)制，在RIP協(xié)議采用開啟水平分割、路由毒化功能的打開，解決了由于環(huán)路造成的網(wǎng)絡(luò)擁擠問題。

參考文獻(xiàn)：

[1] RIP協(xié)議詳解[DB/OL.]http：//wenku.baidu.com/view/fa518773f242336c1eb95e7f.html？re=view.

[2] 孫硯峰，李成忠，RIP協(xié)議的應(yīng)用[J].計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用，1999（4）.endprint

毒性反轉(zhuǎn)是避免環(huán)路的另一種方法，當(dāng)A路由器學(xué)習(xí)到B路由器發(fā)過來的網(wǎng)絡(luò)2不可達(dá)的路由信息，首先它將網(wǎng)絡(luò)2的跳數(shù)改為16跳，并根據(jù)毒性反轉(zhuǎn)，它將向B路由器送回一條網(wǎng)絡(luò)2不可達(dá)的路由更新。此時(shí)，水平分割對(duì)毒化路由是不起作用的。

3.5 觸發(fā)更新

正常情況下，路由器會(huì)定期將路由表發(fā)送給鄰居路由器。作為一種動(dòng)態(tài)路由協(xié)議，RIP協(xié)議是周期性發(fā)送路由更新的，默認(rèn)是每隔30秒發(fā)送一次路由更新，不管網(wǎng)絡(luò)是否發(fā)生變化。而觸發(fā)更新就是立刻發(fā)送路由更新，以響應(yīng)某些變化，RIP協(xié)議采用觸發(fā)更新機(jī)制實(shí)時(shí)對(duì)全網(wǎng)路由器路由信息進(jìn)行管理，一旦發(fā)生網(wǎng)絡(luò)變化，不等呼叫，立即發(fā)送更新信息，迅速通知相鄰路由器，防止誤傳。

3.6 抑制定時(shí)器

路由器的抑制時(shí)間又稱為是死亡時(shí)間，當(dāng)路由器R1通過接口S1/0連接R2，而R2通過S1/1連接R3，當(dāng)R1的接口S1/0發(fā)生了故

障，R2與R1相連的接口收不到R1發(fā)送過來的路由，處于Invalid狀態(tài)，在R2路由表中前往R1的路由條目被標(biāo)記為失效狀態(tài)，經(jīng)過180秒之后進(jìn)入抑制狀態(tài)，此時(shí)R3發(fā)過來的從R2學(xué)習(xí)過來的前往R1的路由被忽略，由于RIP的廣播包的周期是30秒，在抑制期間，R3路由表中的前往R1的路由條目已經(jīng)失效，因此，R3就不會(huì)廣播前往R1的路由了，阻止了路由環(huán)路的形成。

4 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

為分析驗(yàn)證理論，該文中實(shí)驗(yàn)在Packet Tracer模擬器上進(jìn)行。Packet Tracer是由Cisco公司發(fā)布的一個(gè)輔助學(xué)習(xí)工具，為學(xué)習(xí)Cisco網(wǎng)絡(luò)課程的人員提供了設(shè)計(jì)、配置、排除網(wǎng)絡(luò)故障提供了網(wǎng)絡(luò)模擬環(huán)境。用戶可以在軟件的圖形用戶界面上直接使用拖拽的方法建立網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?，并可提供?shù)據(jù)包在網(wǎng)絡(luò)中行進(jìn)的詳細(xì)處理過程，觀察網(wǎng)絡(luò)實(shí)際運(yùn)行情況。該文實(shí)驗(yàn)采用3臺(tái)2811路由器連接4個(gè)子網(wǎng)：Vlan1、Vlan2、Vlan3和Vlan4.整個(gè)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行RIP路由協(xié)議，切在R1、R2和R3上關(guān)閉水平分割，關(guān)閉毒化路由，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)達(dá)到收斂之后，Vlan4突然發(fā)生故障，R1繼續(xù)向R2轉(zhuǎn)發(fā)到達(dá)Vlan4的路由，R2向R3轉(zhuǎn)發(fā)到達(dá)Vlan4的路由， 在R1、R2和R3之間形成環(huán)路。之后一次打開水平分割和毒化路由功能，路由環(huán)路得到抑制。

5 結(jié)束語

RIP協(xié)議是基于D-V算法的內(nèi)部動(dòng)態(tài)路由協(xié)議。它是第一個(gè)為所有廠商支持的標(biāo)準(zhǔn)IP選路協(xié)議，RIP協(xié)議以自身的優(yōu)勢：所占帶寬比較小，容易配置、管理和實(shí)現(xiàn)，所以大多數(shù)的校園網(wǎng)和速率變化不大的連續(xù)的地區(qū)性網(wǎng)絡(luò)使用RIP路由協(xié)議。針對(duì)RIP路由協(xié)議中產(chǎn)生環(huán)路的機(jī)制，在RIP協(xié)議采用開啟水平分割、路由毒化功能的打開，解決了由于環(huán)路造成的網(wǎng)絡(luò)擁擠問題。

參考文獻(xiàn)：

[1] RIP協(xié)議詳解[DB/OL.]http：//wenku.baidu.com/view/fa518773f242336c1eb95e7f.html？re=view.

[2] 孫硯峰，李成忠，RIP協(xié)議的應(yīng)用[J].計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用，1999（4）.endprint

毒性反轉(zhuǎn)是避免環(huán)路的另一種方法，當(dāng)A路由器學(xué)習(xí)到B路由器發(fā)過來的網(wǎng)絡(luò)2不可達(dá)的路由信息，首先它將網(wǎng)絡(luò)2的跳數(shù)改為16跳，并根據(jù)毒性反轉(zhuǎn)，它將向B路由器送回一條網(wǎng)絡(luò)2不可達(dá)的路由更新。此時(shí)，水平分割對(duì)毒化路由是不起作用的。

3.5 觸發(fā)更新

正常情況下，路由器會(huì)定期將路由表發(fā)送給鄰居路由器。作為一種動(dòng)態(tài)路由協(xié)議，RIP協(xié)議是周期性發(fā)送路由更新的，默認(rèn)是每隔30秒發(fā)送一次路由更新，不管網(wǎng)絡(luò)是否發(fā)生變化。而觸發(fā)更新就是立刻發(fā)送路由更新，以響應(yīng)某些變化，RIP協(xié)議采用觸發(fā)更新機(jī)制實(shí)時(shí)對(duì)全網(wǎng)路由器路由信息進(jìn)行管理，一旦發(fā)生網(wǎng)絡(luò)變化，不等呼叫，立即發(fā)送更新信息，迅速通知相鄰路由器，防止誤傳。

3.6 抑制定時(shí)器

路由器的抑制時(shí)間又稱為是死亡時(shí)間，當(dāng)路由器R1通過接口S1/0連接R2，而R2通過S1/1連接R3，當(dāng)R1的接口S1/0發(fā)生了故

障，R2與R1相連的接口收不到R1發(fā)送過來的路由，處于Invalid狀態(tài)，在R2路由表中前往R1的路由條目被標(biāo)記為失效狀態(tài)，經(jīng)過180秒之后進(jìn)入抑制狀態(tài)，此時(shí)R3發(fā)過來的從R2學(xué)習(xí)過來的前往R1的路由被忽略，由于RIP的廣播包的周期是30秒，在抑制期間，R3路由表中的前往R1的路由條目已經(jīng)失效，因此，R3就不會(huì)廣播前往R1的路由了，阻止了路由環(huán)路的形成。

4 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

為分析驗(yàn)證理論，該文中實(shí)驗(yàn)在Packet Tracer模擬器上進(jìn)行。Packet Tracer是由Cisco公司發(fā)布的一個(gè)輔助學(xué)習(xí)工具，為學(xué)習(xí)Cisco網(wǎng)絡(luò)課程的人員提供了設(shè)計(jì)、配置、排除網(wǎng)絡(luò)故障提供了網(wǎng)絡(luò)模擬環(huán)境。用戶可以在軟件的圖形用戶界面上直接使用拖拽的方法建立網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌⒖商峁?shù)據(jù)包在網(wǎng)絡(luò)中行進(jìn)的詳細(xì)處理過程，觀察網(wǎng)絡(luò)實(shí)際運(yùn)行情況。該文實(shí)驗(yàn)采用3臺(tái)2811路由器連接4個(gè)子網(wǎng)：Vlan1、Vlan2、Vlan3和Vlan4.整個(gè)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行RIP路由協(xié)議，切在R1、R2和R3上關(guān)閉水平分割，關(guān)閉毒化路由，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)達(dá)到收斂之后，Vlan4突然發(fā)生故障，R1繼續(xù)向R2轉(zhuǎn)發(fā)到達(dá)Vlan4的路由，R2向R3轉(zhuǎn)發(fā)到達(dá)Vlan4的路由， 在R1、R2和R3之間形成環(huán)路。之后一次打開水平分割和毒化路由功能，路由環(huán)路得到抑制。

5 結(jié)束語

RIP協(xié)議是基于D-V算法的內(nèi)部動(dòng)態(tài)路由協(xié)議。它是第一個(gè)為所有廠商支持的標(biāo)準(zhǔn)IP選路協(xié)議，RIP協(xié)議以自身的優(yōu)勢：所占帶寬比較小，容易配置、管理和實(shí)現(xiàn)，所以大多數(shù)的校園網(wǎng)和速率變化不大的連續(xù)的地區(qū)性網(wǎng)絡(luò)使用RIP路由協(xié)議。針對(duì)RIP路由協(xié)議中產(chǎn)生環(huán)路的機(jī)制，在RIP協(xié)議采用開啟水平分割、路由毒化功能的打開，解決了由于環(huán)路造成的網(wǎng)絡(luò)擁擠問題。

參考文獻(xiàn)：

[1] RIP協(xié)議詳解[DB/OL.]http：//wenku.baidu.com/view/fa518773f242336c1eb95e7f.html？re=view.

[2] 孫硯峰，李成忠，RIP協(xié)議的應(yīng)用[J].計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用，1999（4）.endprint