【计算机网络原理·实验·第六章】搭建动态路由环境-RIP

RIP协议(Router Information Protocol)

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下面来解释一下RIP协议。RIP协议的标准就是每隔三十秒就会发送广播通告其他路由器当前的路由表信息,以保障网络变化时能够及时反映。路径选择的优先级按照下一跳数来决定。最大跳数15跳,超过16跳则不可到达。
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上图的网络中,五个路由器必须都执行RIP协议,否则他们无法交换路由信息。

下面是RIP协议通信过程:192.168.10.0网段告诉另一端自己这个网段怎么走

1.RA发现该网段和自己直连,则自己如果要到这个网段,则下一跳数为0,将这个信息广播到其他网段
2.RB/RE收到该广播,知道自己到这个网段需要的下一跳数为1,且因为知道发送端,则接收该次广播的发送端就是要去这个网段的接收端。所以源/目标端口都知道了。
3.RC/RD收到广播,更新路由表,RC直连目标,所以总结这一条路径的下一跳数为2。
4.RC收到来自另一条路径广播,更新路由表,此路径下一跳数为3。
5.忽略距离大的路由路径,当通信时选择距离小的路径。

那么如果这个网络十年不动,每三十秒路由发一次广播,是相当占用带宽,但是很有必要。如果网络中某一路由器(网段)消失,则需要临近的路由器来发广播告诉网络中其他路由器,该网段已消失,将路由表中的信息删掉,不再占用资源。否则一个不存在的网段占据网络中所有路由的资源是非常浪费的。

RIP协议选择出的最佳路径指标是跳数,所以可能选择出的路径并不是实际上的最佳路径。同样是上图,假设ABC路径的带宽是56k而AEDC的路径是1000M,那么很显然,第二条路径才是最佳路径,然而RIP会选择第一条路径。也就说RIP在带宽相同时才能选择出真正的最佳路径。

RIP协议有两个版本:

RIPv1:广播255.255.255.255 不带子网掩码 所以不支持变长子网
RIPv2:多播 224.0.0.9 带子网掩码,支持变长子网

实验环境配置

实验环境如图:
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首先我们先来配置实验环境,对于PC配置IP,路由器配置每个端口的IP以及时钟频率并启用端口。图中有7个网段,分别进行配置。其中串口地址设置时,最后一部分默认左边.1右边.2。PC地址是.2,网关是.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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全部配置完成后,我们需要验证数据链路层连通性:如下图

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验证时,我们应该验证在路由器1和3上验证数据链路层连通性。数据链路层不通网络层是不可能通的。用最少的路由器验证最多的连通性,根据红线和绿线ping不同的路由器,如果通说明数据链路层没问题。
R1:
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R3:
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OK。那么全网连通只差一步,R4和R5之间是否连通,验证时任取一个ping对面即可。
这里选R5:
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通。OK,实验环境配置完成。接下来配置rip协议。
配置命令很简单

router rip
network (网段)
no network (网段) 删除路由rip协议
show ip route rip 查看rip协议下的路由连接
show ip route  查看所有路由连接
show ip protocol 显示所有IP协议配置

这里网段不用加子网掩码,RIP协议会根据C类网络直接判断子网掩码是24位。
R1:
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network命令必须包含该路由直连的所有路径,缺少的路径将不参与RIP协议的信息互换,既不转发也不接受因RIP协议而传递的信息。
所以我们只需要把其他路由都按照这种方式配置好即可。
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其余同理,不再截图。根据与自己直连的网段来配即可。
下一步,我们来观察配置好协议后的路径。
命令:show ip route
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解读其中一行:对于R1路由器,去往192.168.4.0网段,下一跳要给192.168.3.2,通过S2/1接口。我们看图来验证,完全一致。其中[120/1]的1是指要过几个路由器,跳数。
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再来分析这个,R1去192.168.5.0网段,有两条,也就意味着去这个网段有两条等价的路径,下一跳可以给192…168.1.2也可以给192.168.3.2
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到192.168.20.0网段,只有一条,是走1.2,也就说上面这条路径,下面这条被忽略了,因为路径比这一条长。
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网络也通。


RIP协议的健壮性

如果此时网络环境发生了变化:即将去除4.0网段。
PC1pingR5,最佳路径是R1-R4-R5,当最佳路径断路,则此时RIP协议应该会选择一个非最佳路径的备用路径让网络继续连通。路径是R1-R2-R3-R5。

当某条最佳路径因某些原因不可使用后,路由器们需要一定时间(几分钟)来处理并找到一条备用路径。但是当最佳路径一旦恢复,则迅速可以切换到最佳路径中(几秒不到),这就是RIP协议的健壮性。
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网络是连通的,并没有因此断路。延迟误差比想象的大,所以速度不直观,这里只要明白即可。

追踪路径

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现在将最佳路径断路,再追踪路径。断路后寻找备用路径的过程如下:不断的追踪,消耗了几分钟才找到了备用路径。
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然后我们给他接上原来的线,看看多久能恢复最佳路径。

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如图,耗时比断路找备用路径花的时间短。亲自试验就知道了,这里内容多是因为不断重新这个命令是很简单很快速的过程,而上面断路后追踪路由每个**都是花了一些时间才输出到界面的。


那么如果多加一网段呢?
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这个网段我们配置成6.0。上端口6.1下端口6.2。不再截图,命令重复。确认连通后。给R6配置一个RIP协议。然后看R6和R1的路由表。
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此基础上,如下图操作:

因为所有已知路由器均已连通RIP协议,所以我可以推想并验证自己的想法。
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这样操作后,R1到5.0网段的路径应该从原来的等价2条变成只有1条,且删除关于4.0网段的信息。当某一接口shut down或线路断路等问题发生,180s后才会从路由表中删除这个网段的信息,并不是立刻删除。
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show ip protocol

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Send:发送的RIP协议是Version1.第一版,没有子网掩码信息。
Recv:能够接收且看懂的版本是1和2版
Maxinum path:最大等价路径数。如果有超过4条的等价最佳路径数,只保留四个。
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上图中,如果R1删除了对1.0网段的RIP协议,则不会再将1.0网段的信息通报给R2,则对于其他路由器而言,该处就像是断路一样。
对于R3,它选择了走下面这一条路,经过3个路由。
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对于R2,则选择绕远路,过4个路由。
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网络类别对network命令的影响

network 后加网段,因为1版不加子网掩码,也就说通过看前面部分来确认网络类型的。
那么假设路由R连接了三台设备。对应的network写法也不同

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

上面的例子是想说明:network后加的是网段,而不是子网。对于172开头的网络,是B类网络,子网掩码只有16位,那么24位的网段是划分后的,对于版本1的RIP就将这几个相同的B类网络合并起来添加network命令,就可以一次给这几个网段添加RIP协议。

RIP协议帧格式

如果想要看RIP协议的去向,可以使用抓包工具,也可以使用一跳命令 debug ip rip(使用后命令栏将把RIP协议数据包展现出来。

debug ip rip  展现网络层协议
undebug all  关闭持续弹出的信息

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意思是正在发送第一版的更新信息到广播频道,通过接口2/1.该数据包包含了4个地址的信息以及路径内过路由器数等信息。
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另外,当出现任何问题导致路径不可用时,会发送广播或者多播给其他路由器,该路径跳数为16(大于15则不可到达)
接下来我们尝试一下第二版的RIP协议
命令也很简单

router rip
version 2

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这时候就不再是广播,而是多播地址。而且这些数据包里都包含着子网掩码的信息而第一版是没有子网掩码信息的。。
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RIP协议是网络层的协议,如果它想要承载数据包来告知其他路由路径怎么走,它要使用UDP协议。
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首部的命令分为两种
1.表示请求路由信息 :在刚接入网络时,自主学习的过程。让其他路由器告诉自己怎么走向其他路径。
2.对请求路由的响应/被请求而发出的路由更新:这两种是一种比特格式。用来响应路由请求。
后面0部分是为了保证首部字节为4。
这样的RIP报文整体是20字节,一个UDP包最多包含25个RIP报文。再多就需要分多个包去发送了。
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这是一个响应的数据包,Response(2)。如果不是响应那么括号里就是1,是请求。
有子网掩码,下一跳0.0.0.0会自动转换给发给自身的路由的IP地址,以便于届时信息交互。路径上的路由数量1.

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