RIP路由协议介绍

RIP是一种基于距离矢量算法计算最佳路由的动态路由协议，以到达目的网络的跳数作为路由选择的度量值，实现原理简单且易维护管理，适用于小型简单的网络。

发布时间：2022-12-20
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1 RIP概述

1.1 RIP定义

RIP协议（Routing Information Protocol，路由信息协议）是一种基于距离矢量的内部网关协议，即根据跳数来度量路由开销，进行路由选择。相比于其它路由协议，如OSPF、ISIS等，RIP协议实现更简单，对带宽、配置和管理等要求也更低，但受到路由跳数和收敛速度的限制，跳数大于15就认为网络不可达，所以无法用在大型复杂网络中。

1.2 RIPv1和RIPv2

RIP有两个版本，分别为RIPv1和RIPv2。

● RIPv1：是一种有类别路由协议，协议报文中不携带掩码信息，只能识别自然网段的路由。RIPv1采用广播的方式发送协议报文，报文格式如下：

图1-1 RIPv1报文格式

● RIPv2：是RIPv1的扩充版本。它是一种无类别路由协议，协议报文中携带掩码信息，能够识别无类路由和超网路由。RIPv2采用组播的方式发送协议报文，报文格式如下：

图1-2 RIPv2报文格式

相比RIPv1，RIPv2有如下增强特性：

● 报文中携带掩码信息，能够识别无类路由，且支持路由聚合；

● 报文中携带下一跳信息，支持在广播网上指定去往目的网络的下一跳；

● 报文中携带路由Tag，支持通过Tag标记路由，对特定路由进行灵活控制。

● 支持协议报文认证，包括明文和MD5认证两种认证类型。

2 RIP工作原理

RIP路由协议的工作流程主要包括路由表生成和路由表更新维护两部分，并基于距离矢量算法计算路由，且遵循度量值越小则越优的路由选取原则。

2.1 路由表生成

设备开启RIP协议后，会自动开始学习并生成路由表。路由表生成过程如下：

(1) 设备启动RIP后，会向相邻设备发送Request请求报文，请求对方的路由表中的全部路由信息。

(2) 相邻设备收到该请求报文后，会返回一个Response响应报文。报文中携带自己的所有路由信息。

(3) 设备收到响应报文后，根据报文中的路由信息更新自己的路由表，同时向邻居发送更新报文。

2.2 路由表更新与维护

2.2.1 RIP定时器

RIP协议的路由表更新维护过程主要通过四个定时器进行控制，进行路由表周期性更新维护。

● 更新定时器（Update timer）：决定发送更新报文的时间间隔。根据定时时间周期性向邻居发送更新报文，请求对方所有路由信息。一般默认设置定时时间为30s。

● 无效计时器（Invalid timer）：决定一条路由信息的有效时长。如果在此定时器到期前没有收到路由更新报文，就认为这条路由已经失效，将其度量值设置为16，并标记这条路由为无效路由。一般来说，无效计时时间应至少为更新计时的3倍，即至少发送3次更新报文确认路由不可达。一般默认设置无效计时器时间为180s。

● 清除计时器（Flush timer）：决定彻底清除无效路由的时间。清除计时器在路由失效时开始计时，如果在定时器到期前没有收到相应邻居的对此路由的更新报文，就从路由表里删除这条路由信息。一般默认设置定时时间为120s。

 抑制计时器（Hold-Down timer）：当收到报文中路由更新为无效状态（度量值为16）时，将这条路由标记为抑制状态，同时抑制定时器开始计时。为了防止路由震荡，在定时时间内，设备不接收邻居发来的对应路由更新，直到计时超时才接收并允许更新这条路由信息。正常情况下，抑制计时时间设置要小于清除计算时间，一般默认设置定时时间为0，即无抑制阶段。

2.2.2 RIP路由表更新与维护实例

图2-1 路由表更新维护过程示意图

在如图2-1所示网络中，192.168.3.0的网络突然出现故障，若Router 2上配置更新定时器、无效定时器和清除计时器的定时时间分别为30s、180s、120s，Router 1上配置抑制定时器定时时间为10s，则对于去往192.168.3.0的路由信息的维护更新过程如下：

(1) Router 2每隔30s向Router 3发送一次更新请求。

(2) 若Router 2在180s内都没有收到Router 3关于192.168.3.0的路由更新，则将这条路由的度量值置为16，标记为无效路由，同时，清除计时器开始计时；若Router 3在180s内回复了路由更新，则Router 2更新本地路由，同时无效计时器复位。

(3) 假设Router 2中去往192.168.3.0的路由已置为无效，Router 1在收到Router 2的路由更新报文后，将对应路由信息标记为抑制状态，在抑制计时器超时（10s）前，Router 1不会再更新这条路由。

(4) 在路由失效后120s内，如果Router 2都没有收到Router 3的路由更新，就清除去往192.168.3.0的路由，如果在120s内收到了更新回复，Router 2就更新对应路由。

2.3 路由计算

在RIP路由表生成和更新维护过程中，都是基于距离矢量算法进行路由计算。

在距离矢量算法中，一条路由信息可以用本端指向目的网络的矢量表示，路由的度量值由本端到目的网络的转发跳数决定。对于直连网络，转发跳数为0，所以度量值也为0；对于非直连网络，通过叠加的方式获得对应的度量值。为了加快路由收敛，RIP中对转发跳数进行了限制，当跳数大于15时，则默认网络不可达。基于距离矢量的路由计算示例如下图所示：

图2-2 距离矢量算法示例图

在上图所示网络中，假设Router 2和Router 3中均没有去往192.168.0.0的路由，则路由学习过程为：当Router 2收到来自Route 1的更新报文时，学习报文中自己未知的网络192.168.0.0的路由，并在原路由距离的基础上加1；当Router 3收到来自Router 2的更新报文时，同样也会学习未知网络192.168.0.0的路由，并在原路由距离基础上加1，即距离为2。

3 RIP防环机制

3.1 什么是路由环路

路由环路是指网络中产生矛盾的路由条目，导致数据包在网络中不断地循环传输，始终到达不了目的地的现象。在RIP协议中，路由环路产生过程如下例所示。

假设存在如图3-1所示网络，当192.168.3.0网络突然出现故障时，Router 3中对应的路由信息被删除，Router 2需要等待定时器超时才会删除该路由，在定时超时前，Router 2仍认为192.168.3.0可达。此时，若Router 2先向Router 3发送更新信息，则情况如下：

图3-1 RIP路由环路产生示意图

(1) Router 2向Router 3发送更新报文，报文中包含目的网络为192.168.3.0的路由信息；

(2) Router 3收到更新报文，学习其中192.168.3.0网络的路由，认为通过Router 2可以到达192.168.3.0；

(3) 此时，Router 2中去往192.168.3.0的下一跳为Router 3，Router 3中去往192.168.3.0的下一跳为Router 2，形成路由环路。

3.2 RIP防环机制

对于路由环路问题，RIP中存在3种解决方案，分别为水平分割、毒性逆转和触发更新。

3.2.1 水平分割

水平分割在不同网络中的实现不同，包括按接口和按邻居水平分割两种：

● 在广播型网络、点到点网络（P2P）和点到多点网络（P2MP）中，从哪个接口学习到的RIP路由信息，就禁止从该接口发送出去。

● 在非广播多路访问网络（NBMA）中，不允许将从某一邻居学习到的路由信息再发送回该邻居。

例如，在如图3-2所示网络中，Router 1通过G1/1接口学习了到去往192.168.2.0的路由信息。当192.1682.0网络出现故障时，Router 2删除对应路由信息，此时，若开启了水平分割功能，Router 1通过G1/1接口向Router 2发送更新报文时，报文中不会携带此接口学习到的路由，即可避免Router2学习到错误的路由，避免产生路由环路。

图3-2 水平分割原理示意图

3.2.2 毒性逆转

毒性逆转方法防止环路的原理为：对于从某一接口学习到的路由信息，当从该接口发出去时将该路由的度量值置为16（即路由不可达）。

例如，在如图3-3所示网络中，Router 1通过G1/1接口学习了到去往192.168.2.0的路由信息。当192.168.2.0网络突然发生故障，此时，如果开启了毒性逆转功能，Router 1在向Router 2发送更新报文时，会将去往192.168.2.0网络的路由度量值置为16，避免Router 2从Router 1学习到错误的可达路由，从而避免产生路由环路。

图3-3 毒性逆转原理示意图

3.2.3 触发更新

触发更新机制防止环路的原理为：当路由信息发生变化时，路由器会立即向邻居发送更新报文（不再等待定时器超时），向邻居同步路由变化信息，避免从邻居学习到错误的路由从而引发路由环路问题。开启触发更新功能后，定时更新会自动关闭。

4 总结

RIP是一种出现比较早的路由协议，通过简单的距离矢量算法来计算到达目的网络的最佳路径，实现和维护起来都比较容易，能够满足早期小型简单网络的需求，但RIP的扩展性受到转发跳数的限制，且RIP每次进行路由更新都会占用大量带宽，链路故障后需要花费较长时间才能实现收敛，所以相比于后面出现的OSPF等路由协议，在路由收敛速度上存在明显不足，无法用在一些现代的大型复杂网络中。

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