【計算機網絡原理·實驗·第六章】搭建動態路由環境-RIP

RIP協議(Router Information Protocol)

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下面來解釋一下RIP協議。RIP協議的標準就是每隔三十秒就會發送廣播通告其他路由器當前的路由表信息,以保障網絡變化時能夠及時反映。路徑選擇的優先級按照下一跳數來決定。最大跳數15跳,超過16跳則不可到達。
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上圖的網絡中,五個路由器必須都執行RIP協議,否則他們無法交換路由信息。

下面是RIP協議通信過程:192.168.10.0網段告訴另一端自己這個網段怎麼走

1.RA發現該網段和自己直連,則自己如果要到這個網段,則下一跳數爲0,將這個信息廣播到其他網段
2.RB/RE收到該廣播,知道自己到這個網段需要的下一跳數爲1,且因爲知道發送端,則接收該次廣播的發送端就是要去這個網段的接收端。所以源/目標端口都知道了。
3.RC/RD收到廣播,更新路由表,RC直連目標,所以總結這一條路徑的下一跳數爲2。
4.RC收到來自另一條路徑廣播,更新路由表,此路徑下一跳數爲3。
5.忽略距離大的路由路徑,當通信時選擇距離小的路徑。

那麼如果這個網絡十年不動,每三十秒路由發一次廣播,是相當佔用帶寬,但是很有必要。如果網絡中某一路由器(網段)消失,則需要臨近的路由器來發廣播告訴網絡中其他路由器,該網段已消失,將路由表中的信息刪掉,不再佔用資源。否則一個不存在的網段佔據網絡中所有路由的資源是非常浪費的。

RIP協議選擇出的最佳路徑指標是跳數,所以可能選擇出的路徑並不是實際上的最佳路徑。同樣是上圖,假設ABC路徑的帶寬是56k而AEDC的路徑是1000M,那麼很顯然,第二條路徑纔是最佳路徑,然而RIP會選擇第一條路徑。也就說RIP在帶寬相同時才能選擇出真正的最佳路徑。

RIP協議有兩個版本:

RIPv1:廣播255.255.255.255 不帶子網掩碼 所以不支持變長子網
RIPv2:多播 224.0.0.9 帶子網掩碼,支持變長子網

實驗環境配置

實驗環境如圖:
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首先我們先來配置實驗環境,對於PC配置IP,路由器配置每個端口的IP以及時鐘頻率並啓用端口。圖中有7個網段,分別進行配置。其中串口地址設置時,最後一部分默認左邊.1右邊.2。PC地址是.2,網關是.1。
PC1配置:
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PC2配置:
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R1:
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R2:

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追加:((R2 S 2/2: clo r 64000))
R3:
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R4:
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R5;
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全部配置完成後,我們需要驗證數據鏈路層連通性:如下圖

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驗證時,我們應該驗證在路由器1和3上驗證數據鏈路層連通性。數據鏈路層不通網絡層是不可能通的。用最少的路由器驗證最多的連通性,根據紅線和綠線ping不同的路由器,如果通說明數據鏈路層沒問題。
R1:
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R3:
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OK。那麼全網連通只差一步,R4和R5之間是否連通,驗證時任取一個ping對面即可。
這裏選R5:
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通。OK,實驗環境配置完成。接下來配置rip協議。
配置命令很簡單

router rip
network (網段)
no network (網段) 刪除路由rip協議
show ip route rip 查看rip協議下的路由連接
show ip route  查看所有路由連接
show ip protocol 顯示所有IP協議配置

這裏網段不用加子網掩碼,RIP協議會根據C類網絡直接判斷子網掩碼是24位。
R1:
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network命令必須包含該路由直連的所有路徑,缺少的路徑將不參與RIP協議的信息互換,既不轉發也不接受因RIP協議而傳遞的信息。
所以我們只需要把其他路由都按照這種方式配置好即可。
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其餘同理,不再截圖。根據與自己直連的網段來配即可。
下一步,我們來觀察配置好協議後的路徑。
命令:show ip route
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解讀其中一行:對於R1路由器,去往192.168.4.0網段,下一跳要給192.168.3.2,通過S2/1接口。我們看圖來驗證,完全一致。其中[120/1]的1是指要過幾個路由器,跳數。
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再來分析這個,R1去192.168.5.0網段,有兩條,也就意味着去這個網段有兩條等價的路徑,下一跳可以給192…168.1.2也可以給192.168.3.2
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到192.168.20.0網段,只有一條,是走1.2,也就說上面這條路徑,下面這條被忽略了,因爲路徑比這一條長。
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網絡也通。


RIP協議的健壯性

如果此時網絡環境發生了變化:即將去除4.0網段。
PC1pingR5,最佳路徑是R1-R4-R5,當最佳路徑斷路,則此時RIP協議應該會選擇一個非最佳路徑的備用路徑讓網絡繼續連通。路徑是R1-R2-R3-R5。

當某條最佳路徑因某些原因不可使用後,路由器們需要一定時間(幾分鐘)來處理並找到一條備用路徑。但是當最佳路徑一旦恢復,則迅速可以切換到最佳路徑中(幾秒不到),這就是RIP協議的健壯性。
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網絡是連通的,並沒有因此斷路。延遲誤差比想象的大,所以速度不直觀,這裏只要明白即可。

追蹤路徑

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現在將最佳路徑斷路,再追蹤路徑。斷路後尋找備用路徑的過程如下:不斷的追蹤,消耗了幾分鐘才找到了備用路徑。
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然後我們給他接上原來的線,看看多久能恢復最佳路徑。

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如圖,耗時比斷路找備用路徑花的時間短。親自試驗就知道了,這裏內容多是因爲不斷重新這個命令是很簡單很快速的過程,而上面斷路後追蹤路由每個**都是花了一些時間才輸出到界面的。


那麼如果多加一網段呢?
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這個網段我們配置成6.0。上端口6.1下端口6.2。不再截圖,命令重複。確認連通後。給R6配置一個RIP協議。然後看R6和R1的路由表。
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此基礎上,如下圖操作:

因爲所有已知路由器均已連通RIP協議,所以我可以推想並驗證自己的想法。
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這樣操作後,R1到5.0網段的路徑應該從原來的等價2條變成只有1條,且刪除關於4.0網段的信息。當某一接口shut down或線路斷路等問題發生,180s後纔會從路由表中刪除這個網段的信息,並不是立刻刪除。
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show ip protocol

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Send:發送的RIP協議是Version1.第一版,沒有子網掩碼信息。
Recv:能夠接收且看懂的版本是1和2版
Maxinum path:最大等價路徑數。如果有超過4條的等價最佳路徑數,只保留四個。
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上圖中,如果R1刪除了對1.0網段的RIP協議,則不會再將1.0網段的信息通報給R2,則對於其他路由器而言,該處就像是斷路一樣。
對於R3,它選擇了走下面這一條路,經過3個路由。
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對於R2,則選擇繞遠路,過4個路由。
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網絡類別對network命令的影響

network 後加網段,因爲1版不加子網掩碼,也就說通過看前面部分來確認網絡類型的。
那麼假設路由R連接了三臺設備。對應的network寫法也不同

A:192.169.4.0/24
B:172.168.4.0/24
C:172.168.3.0/24
----------------
net 172.168.0.0
net 192.169.0.0
A:10.168.4.0/24
B:10.168.4.0/24
C:10.168.3.0/24
----------------
net 10.0.0.0

上面的例子是想說明:network後加的是網段,而不是子網。對於172開頭的網絡,是B類網絡,子網掩碼只有16位,那麼24位的網段是劃分後的,對於版本1的RIP就將這幾個相同的B類網絡合並起來添加network命令,就可以一次給這幾個網段添加RIP協議。

RIP協議幀格式

如果想要看RIP協議的去向,可以使用抓包工具,也可以使用一跳命令 debug ip rip(使用後命令欄將把RIP協議數據包展現出來。

debug ip rip  展現網絡層協議
undebug all  關閉持續彈出的信息

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意思是正在發送第一版的更新信息到廣播頻道,通過接口2/1.該數據包包含了4個地址的信息以及路徑內過路由器數等信息。
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另外,當出現任何問題導致路徑不可用時,會發送廣播或者多播給其他路由器,該路徑跳數爲16(大於15則不可到達)
接下來我們嘗試一下第二版的RIP協議
命令也很簡單

router rip
version 2

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這時候就不再是廣播,而是多播地址。而且這些數據包裏都包含着子網掩碼的信息而第一版是沒有子網掩碼信息的。。
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RIP協議是網絡層的協議,如果它想要承載數據包來告知其他路由路徑怎麼走,它要使用UDP協議。
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首部的命令分爲兩種
1.表示請求路由信息 :在剛接入網絡時,自主學習的過程。讓其他路由器告訴自己怎麼走向其他路徑。
2.對請求路由的響應/被請求而發出的路由更新:這兩種是一種比特格式。用來響應路由請求。
後面0部分是爲了保證首部字節爲4。
這樣的RIP報文整體是20字節,一個UDP包最多包含25個RIP報文。再多就需要分多個包去發送了。
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這是一個響應的數據包,Response(2)。如果不是響應那麼括號裏就是1,是請求。
有子網掩碼,下一跳0.0.0.0會自動轉換給發給自身的路由的IP地址,以便於屆時信息交互。路徑上的路由數量1.

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