HCIA项目实践--RIP相关原理知识面试问题总结回答

9.4 RIP

9.4.1 补充概念

什么是邻居？

        邻居指的是在网络拓扑结构中与某一节点（如路由器）直接相连的其他节点。它们之间可以直接进行通信和数据交互，能互相交换路由信息等，以实现网络中的数据转发和路径选择等功能。（上图R1和R2是邻居关系。）

什么是开销值？

        开销值（Cost Value）是衡量数据传输路径代价的一个量化指标。它通常与链路带宽、延迟、可靠性等因素相关，用于评估数据包通过某条链路或路径的代价。开销值越低，路径越优，网络设备会依据开销值来选择最优的数据传输路径，以实现高效的数据传输。

上图中R2想要把信息发给R1时，只需要两个参数

目标网段和开销值（cost）

        Cost (开销值 ) 当到达同一个目标网段存在多条路径时，需要比较开销值，优先选择开销值小的路径。

注意:同一种协议获取到的路由，比较开销值；不同协议获取到的路由，比较优先级。

这里开销值的算法：

COST = 本地路由表中的开销值 + 1

不同动态路由协议的开销值的评判标准是不一样的。

RIP开销值的评判标准 (跳数)

 以跳数作为选路依据，存在不合理性（如果加上传输速率就难说了）。每经过一个路由器跳数加 1，跳数越少开销值越低，通常规定 15 跳为最大有效跳数，16 跳则表示目标网络不可达。

RIP的优先级和工作半径

        RIP（路由信息协议）的默认的优先级设置为 100 ，这意味着在与其他路由协议竞争路由选择时，依据该优先级参与决策。同时，RIP 存在一个工作半径限制，即 15 跳。每经过一个路由器被视作一跳，跳数的增加意味着路径越长，当达到 15 跳时，便认为目标网络已达 “最远可达” 状态，若超过 15 跳，比如达到 16 跳，就会判定目标网络不可达。

Bellman-Ford算法（贝尔曼福特算法）

 1，R2发送2.0网段的路由信息给R1，R1本地的路由表中没有该网段的路由信息，R1将2.0网段的路由信息刷新到本地的路由表中。​2，R2发送2.0网段的路由信息给R1，R1本地的路由表中存在2.0网段的路由信息，并且，下一跳就是R2，R1将R2发来的路由信息刷新到本地的路由表中；（也就是将新的路由信息刷新到路由表中）。​3，R2发送2.0网段的路由信息给R1，R1本地的路由表中存在2.0网段的路由信息，并且，下一跳不是R2，如果发来的路由信息的开销值小于本地路由条目的开销值，则将R2发来的路由信息刷新到本地的路由表中；​4，R2发送2.0网段的路由信息给R1，R1本地的路由表中存在2.0网段的路由信息，并且，下一跳不是R2，如果发来的路由信息的开销值大于本地路由条目的开销值，则不刷新。

9.4.2 RIP的三个版本

RIPV1，RIPV2 --- IPV4

RIPNG --- IPV6

RIPV1和RIPV2的区别

1，RIPV1是有类别的路由协议，RIPV2是无类别的路由协议；

RIPV1在传递路由信息中目标网段时，不携带子网掩码；RIPV2携带子网掩码，路由宣告更灵活。

2，RIPV1不支持手工认证，RIPV2支持手工认证；

RIPV1 无手工认证机制，数据易被篡改；RIPV2 支持手工认证，像对暗号，保障路由信息安全。 手工认证（类似于有人敲门，去开门时对的暗号）。

3，RIPV1使用广播发送信息，RIPV2使用组播发送信息。

RIPV1 广播信息给所有设备，浪费资源；RIPV2 组播信息到指定组，节省带宽。

 #以上图为例，分析数据包#广播过程应用层：RIPV1传输层：UDP SP：520，DP：520 （4层）网络层：SIP：12.0.0.2 DIP：255.255.255.255 （3层）数据链路层：SMAC：自己 DMAC：全F （2层）#组播过程应用层：RIPV2传输层：UDP SP520，DP:520网络层：SIP：12.0.0.2 DIP：224.0.0.9（组播地址，专门为RIPV2准备的地址）数据链路层：SMAC：自己 DMAC：01-00-5e-00-00-09（所有组播地址都是以01-00-5e为开头的）。 

为什么RIP 协议传输层用 UDP 而非 TCP

一是 UDP 开销小，无连接、无拥塞控制与重传机制，能快速传输路由信息，适合 RIP 周期性更新需求。

二是 RIP 信息简单，少量数据传输，UDP 足以保证，无需 TCP 复杂机制。

三是可降低网络负载，提升效率，使网络响应更及时。

9.4.3 RIP的数据包

• 请求数据包RIP-Request：路由器用它来主动获取其他路由器的路由信息。比如新接入网络的路由器，会发送请求包询问周边路由情况。

• 响应数据包RIP-Response ：(真正携带路由信息的数据包),包含路由表项，有目的网络地址、子网掩码、跳数等信息。路由器收到请求包后回应该包，也会定期广播或组播它来更新邻居的路由表。

 #注意RIP在收敛完成后，依然每隔30s会发送一个response报文 （类似于一个负责任的老师，为确保学生听懂，一直讲，直到或期待学生下一次能听懂。）这个行为叫周期更新，为了弥补没有确认机制；弥补没有保活机制。RIP的周期更新一定异步周期更新（类似高峰期需要错峰一样）

周期更新定义

        在计算机网络中，周期更新是指网络设备按照预先设定的固定时间间隔，对特定数据或信息进行刷新操作。例如路由器会周期性地向其他设备通告自己的路由表，以维护网络中路由信息的时效性。

周期更新作用

        周期更新可确保网络设备掌握的信息始终是最新的，有助于及时适应网络拓扑的变化。它能让路由选择更精准，减少数据传输延迟，增强网络的稳定性和可靠性，保障通信的顺畅进行。

9.4.4 RIP的计时器

RIP（路由信息协议）计时器是用于控制RIP运行节奏的机制。主要有更新计时器（定期广播路由信息）、失效计时器（判定路由是否失效）、抑制计时器（防止路由环路）和刷新计时器（决定何时从路由表清除无效路由），确保路由信息准确及时。

更新计时器（Update Timer）

• 定义：该计时器用于设定路由器向相邻路由器广播路由信息的时间间隔，RIP 协议默认更新周期为 30 秒。即每 30 秒，运行 RIP 的路由器就会向相邻路由器发送完整的路由表。

• 作用：定期更新可让各路由器的路由表紧跟网络拓扑变化，保持信息同步，保证数据包能沿最优路径转发。

• 影响：更新周期设置很关键。过短会使网络通信流量大增，加重路由器处理负担；过长则在网络拓扑改变时，路由器难以及时获取新信息，导致数据包转发延迟甚至出错。

失效计时器（Expiration Timer）

• 定义：失效计时器为每个路由条目单独计时，默认时长 180 秒。若在这段时间内，路由器未收到某路由条目的更新信息，该条目的失效计时器就会超时，路由器会将其度量值设为 16 跳（即无穷大），表示该路由不可达。

          时间是180S，当一条路由条目刷新之后开始计时，当180S时间到达后，该路由信息未刷新，则将判定该路由条目失效。首先，会将该路由信息从全局路由表中删除掉，但是，依然保存在缓存中，只是，将它的开销值改为16。在之后的周期更新中，依然会携带该路由信息。（带毒传输）也就是只能告诉我有什么，但是不能告诉我没有什么。

• 作用：它能有效检测网络中路由的有效性。当链路故障或路由器失效时，相关路由条目无法及时更新，失效计时器超时可让路由器迅速标记这些不可用路由。

• 影响：其时长需根据网络稳定性合理调整。设置过短，网络短暂拥塞或延迟时易误判路由失效；设置过长，路由真正失效时路由器反应迟缓，影响网络正常运行。

抑制计时器（Hold - down Timer）

• 定义：当路由器收到某路由条目不可达的消息后，会启动抑制计时器，默认 180 秒。计时期间，即便收到更优的该路由条目信息，路由器也不会立即更新路由表。

• 作用：主要功能是防止路由环路。网络拓扑变化时，路由信息可能不一致、产生振荡，抑制计时器能让网络有时间稳定，避免路由器在不稳定时频繁更新路由表，减少环路发生。

• 影响：设置不当会影响网络收敛速度。过长会使网络拓扑稳定后，路由器仍抑制更新，导致收敛缓慢；过短则难以有效防止路由环路。

刷新计时器（Flush Timer）

• 定义：刷新计时器用于控制从路由表彻底删除失效路由条目的时间。某路由条目失效计时器超时后，刷新计时器开始计时，默认 240 秒，超时后该条目将被删除。

• 作用：定期清理路由表中的无效条目，释放路由器内存资源，提高路由表查询效率。

• 影响：时长设置要恰当。过短可能在网络短暂故障时过早删除可能恢复的条目；过长则会使无效信息长时间占据内存。

9.4.5 RIP的破环机制

（1）15跳的工作半径

   为路由范围划定了明确界限，有效避免了数据包在环路中无休止地循环转发，防止网络资源的浪费和拥塞，保证了路由的基本合理性和有效性。

（2）触发更新 --- 在拓扑结构发生变化时立即更新

   传统路由信息按固定间隔交换，网络拓扑突变，如链路断开、新节点加入时，固定更新难以及时反映，易导致环路。触发更新让路由器检测到变化后，立刻向相邻路由器发送新信息。网络中路由器能迅速获取并调整路由表，避免信息延迟导致的环路，使网络快速适应变化。

（3）水平分割 --- 从哪个接口接受到的信息将不再从这个接口发出

   因为信息从原接口发回，易在相邻路由器间循环形成环路。水平分割避免了不必要的信息往返，减少环路可能，提升信息传递效率。

（4）毒性逆转 --- 从哪个接口接受到的信息，依然可以从这个接口发出，但是要带毒

   是对水平分割的补充。通常水平分割禁止从接收接口再发信息，但特定场景会影响网络收敛。毒性逆转允许从原接口发信息，不过将路由跳数设为 16（即 “带毒”，表示不可达）。当网络变化使路由不可用时，能快速扩散不可达信息，让相邻路由器更新路由表，避免用无效路由，打破潜在环路，加速收敛。

注意：因为水平分割和毒性逆转的做法矛盾，所以，只能开启一个。华为设备默认开启水平分割。