RIP協(xié)議與OSPF協(xié)議工作原理分析及應(yīng)用場景分析

王迪

【摘 要】本文主要分析了RIP和OSPF這兩種類型的網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議的工作原理，并從不同角度分析了這兩種類型的路由協(xié)議的優(yōu)缺點及區(qū)別，總結(jié)出了其各自的特點及適用場景。

【關(guān)鍵詞】距離矢量協(xié)議；鏈路狀態(tài)協(xié)議；RIP；OSPF

在現(xiàn)在的計算機通信網(wǎng)絡(luò)中，當兩臺非直接相連的計算機需要通信時，通常就需要使用到路由器。路由器為我們提供了一種方法來開辟一個網(wǎng)狀聯(lián)結(jié)的路徑。那么這個路徑是怎么建立的呢？這時候就用到了路由選擇協(xié)議。RIP和OSPF作為基于TCP/IP的計算機網(wǎng)絡(luò)中廣泛使用的路由協(xié)議，理解其工作原理對深入研究計算機網(wǎng)絡(luò)有著很好的幫助作用。

一、路由協(xié)議分類

每種路由協(xié)議都有自己的算法，路由協(xié)議在共享和傳遞路由更新信息時，乃至收斂都因為算法的不同而不同。路由協(xié)議根據(jù)算法可以分為兩大類：距離矢量（Distance Vector）和鏈路狀態(tài)（Link State）。

距離矢量協(xié)議直接傳送各自的路由表信息。網(wǎng)絡(luò)中的路由器從自己的鄰居路由器得到路由信息，并將這些路由信息連同自己的本地路由信息發(fā)送給其他鄰居，這樣一級一級的傳遞下去從而達到全網(wǎng)同步。每個路由器都不了解整個網(wǎng)絡(luò)拓撲，它們只知道與自己直接相連的網(wǎng)絡(luò)情況，并根據(jù)從鄰居得到的路由信息來更新自己的路由。

鏈路狀態(tài)路由協(xié)議并不向鄰居傳遞路由項，而是通告給鄰居一些鏈路的狀態(tài)。與距離矢量路由協(xié)議相比，鏈路狀態(tài)協(xié)議對路由的計算方法有本質(zhì)的差別。運行該路由協(xié)議的路由器不是簡單地從相鄰的路由器學(xué)習路由，而是收集所有的路由器的鏈路狀態(tài)信息，根據(jù)狀態(tài)信息生成網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)，然后每一個路由器再根據(jù)拓撲結(jié)構(gòu)計算出路由。

二、距離矢量協(xié)議的代表：RIP

路由信息協(xié)議（ Routing Information Protocol）簡稱RIP，是使用最為廣泛的一種距離矢量協(xié)議，它是由施樂（Xerox）在70年代開發(fā)的。TCP/IP版本的RIP是施樂協(xié)議的改進版。

1.RIP的工作原理

RIP的實現(xiàn)是基于距離矢量的算法。簡單來說，距離矢量的運算引入跳數(shù)值作為一個度量值。當路徑中每通過一個路由，路徑中的跳數(shù)值就會增加1。這就意味著跳數(shù)值越大，路徑中經(jīng)過的路由器就越多，相對的路徑也就越長。而RIP就是通過路由間的信息交換，找到兩個目的路由器之間跳數(shù)值最小的路徑。

2.RIP的特點

（1）僅和相鄰路由器交換信息。RIP協(xié)議規(guī)定，不相鄰的路由器不交換信息。

（2）路由器交換的信息是當前本路由器所知道的全部信息，即自己的路由表。

（3）按固定的時間間隔交換路由信息，然后路由器根據(jù)收到的路由信息更新路由表。當網(wǎng)絡(luò)拓撲發(fā)生變化時，路由器也及時向相鄰路由器通告拓撲變化后的路由信息。

3.RIP的局限

（1）由于跳數(shù)最大值的限制，RIP不適用于較大型的網(wǎng)絡(luò)。因為如果網(wǎng)絡(luò)過大，跳數(shù)將超過其極限，路徑被認定為無效，從而使得網(wǎng)絡(luò)無法正常工作。

（2）由于任何一個網(wǎng)絡(luò)設(shè)備都可以發(fā)送路由更新信息，RIP的可靠性與安全性將無法得到保證。

（3）RIP所使用的算法，即距離矢量算法，僅僅考慮了路徑中跳數(shù)值的大小。然而在實際環(huán)境中，網(wǎng)絡(luò)延時以及網(wǎng)絡(luò)的可靠性將成為影響網(wǎng)絡(luò)傳輸質(zhì)量的重要指標。因此跳數(shù)值無法完全反映出網(wǎng)絡(luò)的實際情況，從而有可能使得路由器在路徑的選擇上出現(xiàn)次優(yōu)。

（4）路由信息的更新時間較長，而且由于在更新時，路由器發(fā)送全部的路由表信息占用了相對較多的網(wǎng)絡(luò)資源，所以RIP對于網(wǎng)絡(luò)帶寬的要求更高，將會增加網(wǎng)絡(luò)開銷。

三、鏈路狀態(tài)協(xié)議的代表：OSPF

開放式最短路徑優(yōu)先（Open Source Path First）協(xié)議，是鏈路狀態(tài)路由協(xié)議的代表。它是為了克服RIP的缺點于1989年開發(fā)出來的。相較于RIP，OSPF適用網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模更大且范圍更廣。此外，OSPF也擺脫了距離矢量協(xié)議的算法，而是基于由Dijkstra提出的最短路徑算法。同時，該協(xié)議也能夠支持分層網(wǎng)絡(luò)，這使得OSPF的應(yīng)用更加具有靈活性，廣泛性。這里需要注意的是，OSPF只是一個協(xié)議的名字，它并不代表其他的路由選擇協(xié)議不是最短的路徑。事實上，所有的在自治系統(tǒng)內(nèi)部使用的路由協(xié)議的目標都是要尋找一條最短的路徑。

1.OSPF的工作原理

在OSPF中引入了鏈路狀態(tài)的概念。所謂鏈路狀態(tài)，其因為其包含了鏈路中附屬端口以及其他量度信息。鏈路狀態(tài)公告（Link-State Advertisement）在更新路由器的網(wǎng)絡(luò)拓撲信息庫時被廣泛的使用。路由器中的網(wǎng)絡(luò)拓撲數(shù)據(jù)庫就是對于同一區(qū)域中所有路由器發(fā)布的鏈路狀態(tài)公告的收集和整理，從而形成的整個網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu)圖。鏈路狀態(tài)信息庫信息收集過程完成之后，路由器會根據(jù)最短路徑優(yōu)先算法，生成一個無環(huán)路的路徑圖。該圖描述了以每個路由器自身為起始點，到達所有已知目標路由器的最短路徑，即最優(yōu)的路徑。這個路徑圖被稱為最短路徑優(yōu)先樹。

2.OSPF的特點

（1）向本自治系統(tǒng)中所有路由器發(fā)送信息。這種方式稱為洪泛，這就是路由器通過所有輸出端口向所有相鄰的路由器發(fā)送鏈路狀態(tài)信息。而每個路由器又再次將此信息發(fā)往其所有的相鄰路由器。這樣，最終整個區(qū)域中所有的路由器都得到了這個信息的一個副本。

（2）發(fā)送的信息就是與本路由器相鄰的所有路由器的鏈路狀態(tài)，但這只是路由器所知道的部分信息。所謂鏈路狀態(tài)其實就是說明本路由器都和哪些路由器相連接，以及該鏈路的度量值。OSPF將這個度量值用來表示費用、距離、時延、帶寬，等等。

（3）只有當鏈路狀態(tài)發(fā)生變化時，路由器才向其他路由器洪泛發(fā)送信息，而不是向RIP那樣，不管網(wǎng)絡(luò)拓撲是否發(fā)生變化，都要周期的交換路由表信息。

3.OSPF的局限

（1）相較于其他的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議來說，OSPF的工作方式較為復(fù)雜，對于網(wǎng)絡(luò)配置和維護人員的要求更高，需要相關(guān)人員在前期對網(wǎng)絡(luò)有較好的規(guī)劃和設(shè)計。

（2）OSPF的工作基于最短路徑優(yōu)先算法，而算法較為復(fù)雜，需要使用較多的CPU和內(nèi)存資源，對于路由器性能有著更高的要求，增加了組網(wǎng)時的成本。

四、兩種路由協(xié)議的比較及結(jié)論

就復(fù)雜程度而言，RIP 相對比較簡單，也便于配置；OSPF則復(fù)雜度較高，配置要求也高，而且需要對網(wǎng)絡(luò)進行規(guī)劃及設(shè)計。由于跳數(shù)的限制，RIP更加適用于較小型的網(wǎng)絡(luò)；而OSPF更加適用于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)、分層網(wǎng)絡(luò)。RIP基于距離矢量算法，而OSPF基于最短路徑優(yōu)先算法。就兩者的收斂時間而言，RIP的更新時間相對更長一些。由于RIP更新信息需要在網(wǎng)絡(luò)中傳遞，所以其網(wǎng)絡(luò)帶寬占用較多，周期性傳輸路由信息，對帶寬要求較高；而OSPF發(fā)送鏈路狀態(tài)信息，且更新信息只在相鄰路由器間傳輸。在工作方式方面，RIP 每 30秒發(fā)送一次完整的路由表，路由器如果超過180秒沒有發(fā)送更新路由表，那么該路由器將被標記為失效，120秒之后該路由器將被標記為不存在；而 OSPF 每 10秒發(fā)送一次 Hello 包，如果超過 40秒不發(fā)送 Hello 包，路由器將會被認定為無效，每 30分鐘更新一次路由數(shù)據(jù)庫。

綜上所述，RIP主要適用于小型且機構(gòu)簡單的網(wǎng)絡(luò)，利于維護；而OSPF更適合于在較復(fù)雜的大型網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用。

【參考文獻】

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