内部网关协议

内部网关协议（interior routing protocol）是在一个自治系统（autonomous system，AS）内部用来交换路由信息的协议，也称内部路由协议。相对于自治系统之间采用的外部路由协议而言，内部路由协议的目的是发现路由的存在，并不操纵这些路由。内部路由协议主要包含两类算法：距离向量路由算法和链路状态路由算法。^[1]

概述

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（IGP）在一个域中选择路由。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。

分类

内部网关协议主要包含两类算法：距离向量路由算法和链路状态路由算法。

距离向量路由算法也叫Bellman-Ford算法或Foed-Fulkerson算法。使用距离向量路由算法的每个路由器并不知道全局的拓扑信息，而是仅向邻居路由器通告自己已知的到达其他路由器的最短距离 (向量)。每个路由器利用这些路由通告更新自己的路由表，并继续向邻居路由器通告新的路由信息。路由信息定期通告。距离向量路由算法存在慢收敛的问题。使用距离向量路由算法的典型协议有路由信息协议(RIP)、内部网关路由协议(IGRP)和增强内部网关路由协议(ETGRP)^[1]。

距离向量算法适用于以下情形：

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。

链路状态路由算法：在链路状态路由算法中，每个路由器都拥有完整的网络拓扑信息，这些拓扑信息由链路状态信息组成，保存在每个路由器各自的链路状态数据库中。每个路由器通过发现与它相连链路上的网络前缀来构建链路状态信息，所有路由器通过交换链路状态信息来构建一致的链路状态数据库。根据该数据库，每个路由器独立计算到达每一个目的地的最短路径。使用链路状态路由算法的典型协议包括开放最短路径优先(OSPF)协议和中间系统到中间系统 (IS-IS)协议^[1]。

链路状态算法适用于以下情形：

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。

OSPF

OSPF开放最短路径优先(Open Shortest Path First)，是一个内部网关协议(Interior Gateway Protocol,简称IGP)，用于在单一自治系统(autonomous system,AS)内决策路由。与RIP相对，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种说法，因此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。最主要的特点是使用分布式的链路状态协议，而不是像RIP那样的距离向量协议。三个要点：（1）向本自治系统中所有路由器发送信息。（2）发送的信息就是与本路由器相邻的所有路由器的链路状态，但这只是路由器所知道的部分信息。（3）只有在链路状态发生变化时，路由器才向所有路由器用洪泛法发送此信息。

RIP

RIP（Routing Information Protocol），路由信息协议，是内部网关协议中应用最广泛的一种协议，它是一种分布式的，基于距离向量的路由选择协议，其特点是协议简单。适用于相对较小的自治系统，它们的直径“跳数”一般小于15。 RIP协议特点是：（1）仅和相邻路由交换信息。（2）路由器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。也就是说，交换的信息是：“我到本自治系统中所有网络的（最短）距离，以及到那个网络应经过的下一跳路由器。”（3）按固定时间间隔交换路由信息，例如，每隔30秒。然后路由器根据收到的路由信息更新路由表。

参考资料

[1] 张效祥 . 计算机科学技术百科全书 : 清华大学出版社 ，2018-05 . 635 .