计算机网络内部网关协议

路由选择协议按运行位置，即是运行在一个自治系统内部还是运行在自治系统之间，可分为内部网关协议和外部网关协议。

内部网关协议（Interior Gateway Protocols，IGP）是用于在自治系统内部变换路由选择信息的路由选择协议，主要用于中、小规模单网络。常用有距离向量协议RIP、IGRP、EIGRP，链路状态协议OSPF。

1.IGRP

虽然RIP在中、小型同类网中很有用，但随着网络发展，其限制凸显，特别是RIP最大跳数限制制约了网络规模，且其单一的跳数在复杂环境中很不灵活。Cisco公司于20世纪80年代中期设计开发出IGRP（Interior Gateway Routing Protocol）解决了这个问题。IGRP是Cisco专用的动态距离向量路由协议，即在使用IGRP的网络中所有路由器都必须是Cisco路由器。Cisco路由器的普及和IGRP的健壮性使许多拥有大型网络的组织用IGRP代替RIP。

（1）IGRP协议特性

IGRP是一种距离向量型的内部网关协议。距离向量路由协议要求每个路由器以规定的时间间隔向其相邻的路由器发送其路由表的全部或部分。随着路由信息在网络上的扩散，路由器就可计算到所有结点的距离。

IGRP使用一组度量（metric）的组合（向量），网络延迟、带宽、可靠性和负载都被用于路由选择，网管员可为每种度量设置权值，用网管员设置的或默认的权值自动计算最佳路由。

IGRP为其度量提供较宽值域。如可靠性和负载可在l～255间取值；带宽值域为1200bit/s～10Gbit/s，延迟可取值l～24。较宽的值域可提供满意的度量设置，更重要的是，度量各组件以用户定义的算法结合，因此，网管员可以用直观的方式影响路由选择。

为提供更多灵活性，IGRP允许多路径路由。两条等带宽线路可以用循环（round-robin）的方式支持一条通信流，当一条线路断掉时自动切换到第二条线路。此外，即使各条路的度量不同也可使用多路径路由。如，若一条路径比另一条好3倍，它将以3倍使用率运行。只有具有一定范围内的最佳路径度量值的路由才用做多路径路由。

（2）IGRP协议的稳定性

IGRP提供许多措施以增强其稳定性，包括抑制、水平分割和毒性逆转。

抑制用于阻止定期更新不适当地发布一条可能失效的路由信息。当一个路由器失效时，相邻路由器通过未收到定期更新消息检测到该情况，这些路由器就计算新的路由并发送路由更新信息，把路由改变通知给它们相邻的路由器。这一举动激发一系列触发更新，这些触发的更新并不能立刻到达每一个网络设备，所以可能发生这样的情况：一个还未收到网络失效信息的设备给一个刚被通知网络失效的设备发送定期更新信息，宣布那条已断掉路由还是好的，这样，后者就会含有（可能发布）错误的路由信息。抑制特性告诉路由器把可能影响路由的改变保持一段时间，抑制时期通常只比整个网络更新某一路由改变所需的时间多一点。

水平分割来源于下列承诺：把路由信息发回到其来源是无意义的。图7-15示意为水平分割。路由器1首先发布到网络A的路由，路由器2没有必要在给Rl的更新信息中含有该路由，因为R1离网络A更近。水平分割规则要求R2在给Rl的更新信息中去掉该路由。水平分割规则可帮助避免路由环。假设Rl到网络A的接口失效了，R2继续通知Rl说它可到达网络A（通过Rl），如Rl不够聪明，就可能用R2的路由取代已失效的直接连接，于是产生路由环。IGRP也实现水平分割，因为它可提供更好的算法稳定性。

图7-15 路由的水平分割

（3）IGRP定时器

维护一组计数器和时间间隔变量，包括更新计时器、失效计时器、保持关闭计时器和刷新计时器。网络拓扑中，抑制特性无实际意义，禁止该特性有助于减少IGRP的收敛时间。

默认的计时器可用命令改变：Timers basic update invalidholddown flush[sleeptime]。除sleeptime选项，这条命令曾在改变RIP协议计时器时使用过。sleeptime是一个周期性毫秒（ms）级计时器，在收到一条触发更新后，用来延迟一个正常的路由更新。

计时器默认值应只在网络发生明显问题，并仔细考虑更改计时器所带来的后果才加以改变。

（4）IGRP的路由条目

IGRP更新报文，其路由条目分3类：内部路由（Interior Route）、系统路由（System Route）和外部路由（Exterior Route），每个IGRP路由条目都属于这3种类别中的一个，如图7-16所示。

图7-16 IGRP的路由条目的3种路由

内部路由：是指到达属于某个主网络的子网地址的路径，这里的主网络是指正在广播这条路由更新的数据链路的主网络地址。换言之，作为内部路由被通告的子网对于通告路由器和接收路由器共同相连的主网络来说是“本地”的。

系统路由：是指到达在网络边界路由器上被汇总的网络地址的路径。

外部路由：是到达被标记成默认网络的路径。对于默认网络，路由器将直接发送所有的数据包而不对具体的目的网络进行查找匹配。

（5）IGRP的度量(https://www.xing528.com)

该度量用来选择一个路由的数值标准。度量值越大，该路由越不需要。通过Ford算法可计算出总的度量值。度量=带宽+时延。

通常，IGRP协议选用路由协议的链路带宽和时延作为度量值。链路的另外两个特性——负载和可靠性——只有在路由器进行人工配置后才会被应用。可通过命令show interface观察一个特定接口上相关IGRP的复合度量值大小。

带宽用Kbit/s单位表示，它在计算链路的度量值时仅作为一个静态值，没有必要反映出链路实际使用带宽，即带宽不需要动态度量。例如，不论和串行接口相连的链路是T1还是56kbit/s的，串行接口默认带宽都是1544Kbit/s。该默认带宽值可通过bandwidth命令更改。

IGRP更新报文使用3B表示IGRP带宽。

时延。像带宽一样，也是一个静态特征度量值，不需要动态量度，可通过delay进行更改，并以10μs作为命令配置的最小计量单位。

可靠性。一个动态量度的度量参数，使用一个8位数字来表达，255表示100%的可靠链路，而1表示最低可靠链路。在命令show interface输出中，可靠性被表示成255的分数。如234/255或91.8%。

在IGRP的更新里，负载是一个8位数字，在show interface的输出中表示为一个255的分数。例如，40/255；40表示最小负载链路，255表示100%的负载链路。

跳数。下一跳路由器报告的跳数，仅用来限制网络的规模，默认条件下：最大为100，可通过命令Metric maximum-hops配置成1～255之间数值，如一条路由超过设置的最大跳数，那么其时延将被设置成oxFFFFFF，而变成一条不可达的路由。

（6）IGRP报文格式

IGRP报文格式：如图7-17所示。

图7-17 IGRP报文格式

IGRP报文各字段含义。

version：版本号。该字段值永远是1。

Opcode：类型代码。如为1是请求信息，如为2是Update信息。

Edition：Update版本号。当路由信息发生变化时，Update的发送方就会增大此值，避免再接收到老的Update。

AS Number：AS号。

No.of interior routes：内部路由数。

No.of system routes：系统路由数。

No.of exterior routes：外部路由数。

Checksum：校验位。

Variable：可变部分。

该部分包含了路由条目信息，每条路由的内容包括，①Destination：目的网络。对于内部路由来说，该值只需是地址的后3个字节。比如说，如网络地址10.24.5.0，那么值是24.5.0；而对于系统路由和外部路由来说，由于其路由会在之前汇总过，所以最后1字节一律为0。地址10.24.5.0就会表示为10.24.5；②Delay：时延值。以10μs为基本单位，24bit的数值；③Bandwidth：IGRP带宽，24bit的数值；④MTU：最小传输单元；⑤Reliability：可靠性。表示沿某条路由传输过程中的错误发生率。其值在0x01与0xFF之间。值0xFF代表可靠；⑥Load：负载。反映一条路由上负载程度。取值范围在0x01与0xFF之间，值0xFF代表完全负载；⑦Hop Count：跳数。取值范围在0x00与0xFF之间。

（7）IGRP的配置

配置IGRP命令和配置RIP命令基本相同，但需注意：IGRP使用自治系统号AS ID。process ID的取值范围是1～65535。所有自治系统中路由器必须使用同一个AS ID，否则不会交换信息。