第 10-2 章 IP路由（選徑協定簡介） 動態路由 動態路徑（Dynamic Route）－路由權值參數 動態路徑選擇演算法

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1 第 10-2 章 IP路由（選徑協定簡介） 動態路由 動態路徑（Dynamic Route）－路由權值參數 動態路徑選擇演算法
收斂 Routing Loop（路徑選擇迴圈） 可被繞送協定 (Routed Protocol) 、路由協定( Routing Protocol ) 路由協定： 內部閘道路由協定(interior gateway protocol) ：RIP、OSPF 外部閘道路由協定(external gateway protocol) ：BGP 網路自治區（Autonomous System，AS） 路由協定種類（Routing Categories）－以使用的演算法分類 距離向量(Distance Vector) 鏈結狀態(Link State) 平衡混合式 (Hybrid) 常見的路由協定（Routing Protocol） RIP、RIPv2、OSPF、IGRP、EIGRP、IS-IS、BGP 資訊網路 第 10-2 章

2 動態路由 動態路由協定 (Dynamic Routing Protocol) ： 負責建立、維護動態路由表，計算最佳路徑的機制 例：
RIP (Routing Information Protocol，路由資訊協定) 最普遍的動態路由協定 使用的路由演算法是距離向量演算法 (Distance Vector Algorithm) 動態路由網路 (Dynamic Routing Network) ： 採用動態路由建立路由表的網路 資訊網路 第 10-2 章

3 動態路徑（Dynamic Route） 動態路徑運作方式： 首先網路管理員輸入組態命令，開啟動態路徑選擇 從互聯網路收到新的路徑訊息
路由器使用可動態學習的路徑選擇方式來自動更新路由表 可動態學習的路徑選擇方式： 路由器以路由協定（Routing Protocol）彼此交換路由訊息 動態設定路徑選擇，共享路由資訊 路由協定有各自的路徑選擇演算法，來各自解譯判斷何者為最佳資訊 演算法為通過網路之各路徑產生一個數字，稱為權值 權值愈小，路徑愈佳 注意： 如果沒有動態路由協定，網際網路是絕對無法運作的 資訊網路 第 10-2 章

4 動態路徑（Dynamic Route） －路由權值參數
說明 跳越數目 封包在送達目的地前，需經過的路由器數目，越少越好 頻寬 單位時間內傳輸資料量，越大越好 耗時 封包由發送端傳到目的地所需的時間，越短越好 負載量 網路資源的使用量，越小越好 可靠度 通常是指各網路轉送的錯誤率，越低越好 滴答數 IBM PC利用時鐘滴答(約為 55毫秒) 計算傳送資料所需時間，越少越好 成本 網路管理員指定的自定值，通常根據頻寬、金錢開銷、或其他估算而定，越低越好 資訊網路 第 10-2 章

5 動態路徑選擇演算法 － 收斂 收斂： 目標：互連網路已收斂 所有路由器的路由表資料必須確實反映新拓樸連貫一致的觀點，此觀點稱為收斂
當互連網路所有路由器都以相同資料運作，就稱互連網路已收斂 快速收斂是理想網路的特性 資訊網路 第 10-2 章

6 路徑選擇迴圈（ Routing Loop ） 路徑選擇迴圈： 若網路對於新組態的收斂很慢，導致路由項目間的不一致，就可能出現路徑選擇迴圈
Routing Loop範例：開始時路由器R3如果要轉送封包到網路0，選擇經路由器R2經R1到R0的路徑 路徑迴圈 資訊網路 第 10-2 章

7 Routing Loop 範例說明 網路0斷線 : 路由器R0會傳送網路0失效的訊息給路由器R1 路由器R1即不再經此路徑傳送封包給網路0
造成問題： 任何目的地為網路0的封包，就會從路由器 R3到R2到R1到R4再送回R3，形成迴圈 資訊網路 第 10-2 章

8 Routing Loop Solutions－解決方案
定義跳越數目最大值 分割區域 (Split Horizon) 使用保持計時器 (Hold-Down) 毒害反向更新(Poison Reverse Updates) 資訊網路 第 10-2 章

9 Routing Loop Solutions－解決方案（1）
定義跳越數目最大值： 距離向量協定： 定義一個最大跳越計數值 當跳越數目超過最大值，該網路即被視為無法到達 例如： RIP :最大跳越數為15 IGRP :最大跳越數為255，預設值為100，網管人員常將它設為50 資訊網路 第 10-2 章

10 Routing Loop Solutions－解決方案（2）
分割區域 (Split Horizon) ： 規定網路0的相關路徑選擇更新路徑只能由路由器 R1送出 則路由器 R2 與 R4 就無法將網路0的相關資訊再傳回路由器R1 資訊網路 第 10-2 章 10

11 Routing Loop Solutions－解決方案（3）
使用保持計時器 (Hold-Down) ： 當路由器由鄰點接到更新資訊，指出先前有效的網路，現在無法使用，路由器就標示該網路為無效，啟動保持計時器 在保持計時器過期前的任何時間： 接到由相同的鄰點所發出的更新資訊 指出該網路可再度使用，路由器就將網路標示為可用狀態，且移除保持計時器 若由不同的相鄰路由器傳來更新資訊 權值比網路的原先記錄更好，路由器就將網路標示為可用，然後移除保持計時器 權值較差，不理會這個更新資訊 好處： 在保持計時器時效範圍內，不理會權值較差的更新資訊 可以有更多時間將網路失效的資訊傳播到整個網路 超過保持計時器時間：表示有迴圈產生 資訊網路 第 10-2 章

12 Routing Loop Solutions－解決方案（3）續
使用保持計時器 (Hold-Down) 總結： 計時器時間內 計時器過期 相同的鄰點 不同的相鄰路由器 不要 可用 權值等於或較好 權值較差 資訊網路 第 10-2 章

13 Routing Loop Solutions－解決方案（4）
毒害反向更新(Poison Reverse Updates) ： 路由器傳送含跳越數目超過最大值的更新訊息，到最先將失效路徑廣播到網路的路由器，來毒害此路徑 當路由權值增加到相當大，通常已發生路由迴圈 路由器傳送毒害反向更新訊息以移除此路徑，並將其放置在保持計時器，可加快收斂速度 資訊網路 第 10-2 章

14 分割法與毒害反向更新的比較 分割法： 避免在鄰接的路由器之間發生路由迴圈 毒害反向更新: 可避免路由迴圈擴大 資訊網路 第 10-2 章

15 兩種有關路由的協定 可被繞送協定 （ Routed Protocol或 Routable Protocol ）: IP：32位元
定義：用戶端用以準備封包（格式），以便在網路傳輸中被路由 主要的功能：封裝封包來攜帶資料 不同協定有不同格式的封包，及不同的定址法，共有四種： IP：32位元 IPX（Novell 的 Netware使用）：80位元 AppleTalk DecNET 路由協定（ Routing Protocol ） 資訊網路 第 10-2 章

16 Routing Protocol（路由協定）
定義：網路中途的路由器彼此藉以溝通訊息，來為封包選擇較佳的路徑 主要功能：選擇最佳路徑來轉送封包 運作方式： 路由器透過使用路由協定(Routing Protocol)來交換路由表，動態設定路徑選擇，共享路由資訊 類似：郵件可選空運、船運、用公路或鐵路等方式遞送 不同的協定就像不同的遞送服務公司ㄧ樣 有郵局、UPS、DHL、新竹貨運等 資訊網路 第 10-2 章

17 路由協定分類 路由協定分為兩種： 內部閘道路由協定(interior gateway protocol)
RIP、OSPF、IGRP、EIGRP、IS-IS 外部閘道路由協定(external gateway protocol) BGP 資訊網路 第 10-2 章

18 網路自治區（Autonomous System，AS）
又稱自主系統 位於同一自治號碼的所有網路，稱為內部網路，使用內部閘道路由協定 跨越自治區的網路，稱為外部網路，使用外部閘道路由協定 例如： TANET：台灣學術網路內各學校與研究機構所有網路，使用同一個自治號碼（1659），屬於同一自治區（TANET）的內部網路 HiNet：中華電信的網路用戶，使用同一個自治號碼（3462），屬於同一自治區（HiNet）的內部網路 Seednet：數位聯合的網路用戶，使用同一個自治號碼（4780），屬於同一自治區（Seednet）的內部網路 邊界閘道器： 在每個自治區網路的邊界處，都有一個路由器代表各自治區網路對外聯絡，這個路由器就稱為【邊界閘道器】 邊界閘道器通常使用邊界閘道器協定（Border Gateway Protocol ，BGP） BGP是一種外部閘道路由協定 資訊網路 第 10-2 章

19 網路自治區、內部閘道路由協定、外部閘道路由協定－圖示
內部閘道路由協定： RIP、OSPF AS R AS R R R R AS switch R R Hub R R AS Internet： 網（AS）與網（AS）連接起來 外部閘道路由協定： BGP 資訊網路 第 10-2 章

20 路由協定種類（Routing Categories） －以使用的演算法分類
距離向量(Distance Vector) ： 路由器間定期的傳送路由表，且由鄰近的路由器接收路由表 演算法會取得累積的網路距離，來維護網路拓樸資訊的資料庫 例：RIP、RIPv2、 Cisco的 IGRP 鏈結狀態(Link State) ： 鏈結狀態演算法根據鏈結狀態來選擇路徑 也稱最短路徑優先演算法（Shortest Path First，SPF） 保持一份拓樸資訊的複雜資料庫，知道遠端路由器的完整資訊及其互連網路的運作方式 觸發：當鏈結狀態拓樸改變時，第一個知道的路由器就會傳送訊息給其他路由器，或其他路由器都能取用指定路由器的更新資訊 例：OSPF （Open Shortest Path First）、IS-IS 平衡混合式 (Hybrid) ： 使用更精確的權值距離向量 但在拓樸改變時，才觸發更新路徑選擇的資料庫 與鏈結狀態協定一樣可以迅速收斂，且比較不佔用頻寬、記憶體及處理器資源，例：EIGRP 資訊網路 第 10-2 章

21 距離向量與鏈結狀態比較表 距離向量 鏈結狀態 1 只知道鄰近點的網路資訊 互連網路上所有的路由器有整個互連網路一致的觀點 2
路由器逐一增加距離權值 計算出到其他各路由器的最短路徑 3 定期的更新路由資訊，收斂較緩慢 事件觸發即更新路由資訊，收斂較快速 4 傳送路由表副本給鄰近的路由器 傳送鏈結狀態路徑更新的訊息給互連網路上所有的路由器 5 較不需要高速的處理器與大量記憶體 需要較快的處理器與較大的記憶體 （以便根據各種權值，計算出到其他各路由器的最短路徑） 6 通常不管網路頻寬 需較大的頻寬，幫助更新路由資訊與快速收斂 資訊網路 第 10-2 章

22 距離向量－RIP 常見的路由協定（Routing Protocol）：
RIP、RIPv2、OSPF、IGRP、EIGRP、IS-IS、BGP RIP (Routing Information Protocol，路由資訊協定) : 屬於內部閘道路由協定(interior gateway protocol) 使用距離向量計算到目的地主機距離 以封包經過多少個路由器來計算，稱做跳越數目 跳越數目最少的路徑，便是 RIP 認為的最佳路徑 缺點： 使用RIP的路由器會定期每隔30秒與鄰近的路由器連線，以更新路由表，造成大量網路流量 問題： 由於RIP跳越上限為15，當目的地很遠，資料便無法送達 資訊網路 第 10-2 章

23 追蹤電腦到目的地經過哪些路由器 C:\Documents and Settings\Administrator > tracert tw.yahoo.com Tracing route to tw.yahoo5.akadns.net [ ] over a maximum of 30 hops: ms ms ms ms <1 ms <1 ms ms <1 ms ms ms ms ms ms ms ms ms ms ms ms ms ms ms ms ms ms ms ms ms ms ms ms ms ms ms ms ms vip1.tw.tpe.yahoo.com [ ] Trace complete. 資訊網路 第 10-2 章

24 距離向量－IGRP IGRP （Interior Gateway Routing Protocol）：
為改善RIP缺點而開發，適合在大型網路選擇路徑 使用距離向量判斷最佳路徑時，除考慮跳越數目，亦會考慮頻寬、負載、延遲和可靠性 優點：提供權值寬廣的設定範圍，滿足網路各種不同的效能特性 網管員可自由地設定各種權值來左右路徑的選擇 例如： 可靠度與負載允許的設定值為1~255 頻寬值為傳輸速度1200bps至10Gbps 所有預設值相關影響中，以頻寬最為重要 這也是IGRP優於RIP最主要的原因 RIP只使用一種權值，不需要設定權值比重 資訊網路 第 10-2 章

25 IGRP的路由器的處理方式 IGRP 的路由器的處理方式： IGRP以下列方式增快路由協定的收斂速度
某ㄧ路徑在 3 次更新時段內（270秒），未收到此路徑第一部路由器發送的更新訊息時，此路徑即為暫時停用狀態 在 7 次更新時段（630秒）後，路由器即將此路徑從路由表移除 IGRP以下列方式增快路由協定的收斂速度 快速（觸發）更新相較於定期更新更快（RIP為定期方式） 毒害反向 保持計時器 資訊網路 第 10-2 章

26 IGRP如何設定最大跳越數目 IGRP最大跳越數目為255，預設值 100，設定最大跳越數目方式：
一般將最大跳越數目設為低於預設值，除非是大網路，否則最大跳越數目不應設太大 最大跳越數目至少要跟封包傳送路徑必須經過網路的路由器之總數一樣大 若要與外部網路來交換 IGRP 路由資訊 跳越數目必須包括路由器所在的網路，再加上外部網路 資訊網路 第 10-2 章

27 Timers Basics（預設計時權值 ）
RIP 與 IGRP 的預設計時權值 ：（數字單位為秒） RIP IGRP Update（更新資訊） 30 90 Invalid（暫時停用狀態） 180 Update x 3 = 270 Hold-Down (使用保持計時器 ) Update x = =280 Flush（從路由表移除） 240  Update x 7 =90 x 7=630 資訊網路 第 10-2 章

28 鏈結狀態型協定－OSPF OSPF （ Open Shortest Path First ，開放式最短路徑優先）： 注意：
屬於內部閘道路由協定(interior gateway protocol) 又稱最佳路徑選擇協定 內部閘道器協定在判斷到達目的地的路徑，使用了好幾個條件：包含頻寬、流量、可靠性和安全性等因素 OSPF 屬鏈結狀態型協定 當網路拓樸有改變時，才觸發更新訊息，收斂迅速，但也有可能不收斂 注意： OSPF 比 RIP 需更多資源來運作 資訊網路 第 10-2 章

29 平衡混合式 －EIGRP EIGRP （Enhanced Interior Gateway Routing Protocol）：
結合鏈結狀態協定與距離向量協定 為Cisco路由器專屬的路由協定 資訊網路 第 10-2 章

30 Default Distances（預設距離權值）
各種路徑選擇方式的預設距離權值： Route Source Default Distance Directly Connected Interface Static Route 1 Enhanced IGRP Summary Route 5 External BGP 20 Internal Enhanced IGRP 90 IGRP 100 OSPF 110 IS-IS（Intermediate system to intermediate system，中間系統到中間系統） 115 RIP 120 EGP（exterior gateway protocol） 140 Internal BGP 200 資訊網路 第 10-2 章

31 常見協定一覽表 協定 路由種類 內部或 外部閘道協定 RIP 距離向量（定期更新、跳越數目） 內部 IGRP
距離向量（定期更新、頻寬、負載） OSPF 鏈結狀態（觸發） IS-IS EIGRP Hybrid（距離向量＋鏈結狀態） BGP 外部 資訊網路 第 10-2 章

32 Summary 路徑選擇迴圈： 當一個路由器同時啟用不同路由協定，且有很多不同的路徑可到達同一個目的地網路
若網路對於新組態的收斂速度很慢，導致路由項目之間不一致，就可能會出現路徑選擇迴圈 不是每種路由協定，都使用所有路徑迴圈解決方案 當一個路由器同時啟用不同路由協定，且有很多不同的路徑可到達同一個目的地網路 路由器會選用預設距離最短的路由協定所提供的路徑，請參考預設權值表 資訊網路 第 10-2 章