RIP：选路信息协议

本节对RIP进行了描述，这是因为它是最广为使用（也是最受攻击）的选路协议。对于RIP的正式描述文件是RFC 1058 [Hedrick 1988a]，但是该RFC是在该协议实现数年后才出现的。 10.4.1 报文格式     RIP报文包含中在UDP数据报中，如图10-2所示（在第11章中对UDP进行更为详细的描述）。     图1 0 - 3给出了使用I P地址时的RIP报文格式。     命令字段为1表示请求，2表示应答。还有两个舍弃不用的命令（ 3和4），两个非正式的命令：轮询（ 5）和轮询表项（ 6）。请 求表示要求其他系统发送其全部或部分路由表。应答则包含发送者全部或部分路由表。     版本字段通常为1，而第2版RIP（1 0 . 5节）将此字段设置为2。     紧跟在后面的2 0字节指定地址系列（ address family）（对于I P地址来说，其值是2）、I P地址以及相应的度量。在本节的后面可以看出， RIP的度量是以跳计数的。     采用这种2 0字节格式的RIP报文可以通告多达2 5条路由。上限2 5是用来保证RIP报文的总长度为2 0×25 + 4 = 504，小于5 1 2字节。由于每个报文最多携带2 5个路由，因此为了发送整个路由表，经常需要多个报文。 10.4.2 正常运行     让我们来看一下采用RIP协议的routed程序正常运行的结果。RIP常用的U D P端口号是5 2 0。     ? 初始化：在启动一个路由守护程序时，它先判断启动了哪些接口，并在每个接口上发送一个请求报文，要求其他路由器发送完整路由表。在点对点链路中，该请求是发送给其他终点的。如果网络支持广播的话，这种请求是以广播形式发送的。目的U D P端口号是 5 2 0（这是其他路由器的路由守护程序端口号）。     这种请求报文的命令字段为1，但地址系列字段设置为0，而度量字段设置为1 6。这是一种要求另一端完整路由表的特殊请求报文。     ? 接收到请求。如果这个请求是刚才提到的特殊请求，那么路由器就将完整的路由表发送给请求者。否则，就处理请求中的每一个表项：如果有连接到指明地址的路由，则将度量设置成我们的值，否则将度量置为1 6（度量为1 6是一种称为“无穷大”的特殊值，它意味着没有到达目的的路由）。然后发回响应。     ? 接收到响应。使响应生效，可能会更新路由表。可能会增加新表项，对已有的表项进行修改，或是将已有表项删除。     ? 定期选路更新。每过3 0秒，所有或部分路由器会将其完整路由表发送给相邻路由器。发送路由表可以是广播形式的（如在以太网上），或是发送给点对点链路的其他终点的。     ? 触发更新。每当一条路由的度量发生变化时，就对它进行更新。不需要发送完整路由表，而只需要发送那些发生变化的表项。     每条路由都有与之相关的定时器。如果运行RIP的系统发现一条路由在3分钟内未更新，就将该路由的度量设置成无穷大（ 1 6），并标注为删除。这意味着已经在6个3 0秒更新时间里没收到通告该路由的路由器的更新了。再过6 0秒，将从本地路由表中删除该路由，以保证该路由的失效已被传播开。 10.4.3 度量     RIP所使用的度量是以跳( h o p )计算的。所有直接连接接口的跳数为1。考虑图1 0 - 4所示的路由器和网络。画出的4条虚线是广播RIP报文。     路由器R 1通过发送广播到N 1通告它与N 2之间的跳数是1（发送给N 1的广播中通告它与N 1之间的路由是无用的）。同时也通过发送广播给N 2通告它与N 1之间的跳数为1。同样，R 2通告它与N 2的度量为1，与N 3的度量为1。     如果相邻路由器通告它与其他网络路由的跳数为1，那么我们与那个网络的度量就是2，这是因为为了发送报文到该网络，我们必须经过那个路由器。在我们的例子中， R 2到N 1的度量是2，与R 1到N 3的度量一样。     由于每个路由器都发送其路由表给邻站，因此，可以判断在同一个自治系统A S内到每个网络的路由。如果在该A S内从一个路由器到一个网络有多条路由，那么路由器将选择跳数最小的路由，而忽略其他路由。     跳数的最大值是1 5，这意味着RIP只能用在主机间最大跳数值为1 5的A S内。度量为1 6表示到无路由到达该I P地址。 10.4.4 问题     这种方法看起来很简单，但它有一些缺陷。首先， RIP没有子网地址的概念。例如，如果标准的B类地址中16 bit的主机号不为0，那么RIP无法区分非零部分是一个子网号，或者是一个主机地址。有一些实现中通过接收到的RIP信息，来使用接口的网络掩码，而这有可能出错。     其次，在路由器或链路发生故障后，需要很长的一段时间才能稳定下来。这段时间通常需要几分钟。在这段建立时间里，可能会发生路由环路。在实现RIP时，必须采用很多微妙的措施来防止路由环路的出现，并使其尽快建立。RFC 1058 [Hedrick 1988a]中指出了很多实现RIP的细节。     采用跳数作为路由度量忽略了其他一些应该考虑的因素。同时，度量最大值为1 5则限制了可以使用RIP的网络的大小。 10.4.5 举例     我们将使用r i p q u e r y程序来查询一些路由器中的路由表，该程序可以从g a t e d中得到。r i p q u e r y程序通过发送一个非正式请求（图1 0 - 3中命令字段为5的“p o l l”）给路由器，要求得到其完整的路由表。如果在5秒内未收到响应，则发送标准的RIP请求（c o m m a n d字段为1）（前面提到过的，将地址系列字段置为0，度量字段置为1 6的请求，要求其他路由器发送其完整路由表）。     图1 0 - 5给出了将从s u n 主机上查询其路由表的两个路由器。如果在主机s u n 上执行r i p q u e r y程序，以得到其下一站路由器n e t b的选路信息，那么可以得到下面的结果：     正如我们所猜想的那样， n e t b告诉我们子网的度量为1。另外，与n e t b相连的位于机端的以太网（ 1 4 0 . 2 5 2 . 1 . 0）的m e t r i c也是1（-n参数表示直接打印I P地址而不需要去查看其域名）。在本例中，将n e t b配置成认为所有位于1 4 0 . 2 5 2 . 1 3子网的主机都与其直接相连— 即， n e t b 并不知道哪些主机真正与1 4 0 . 2 5 2 . 1 3子网相连。由于与1 4 0 . 2 5 2 . 1 3子网只有一个连接点，因此，通告每个主机的度量实际上没有太大意义。     图1 0 - 6给出了使用t c p d u m p交换的报文。采用- i s 1 0选项指定S L I P接口。     第1个请求发出一个RIP轮询命令（第1行）。这个请求在5秒后超时，发出一个常规的RIP请求（第2行）。第1行和第2行最后的2 4表示请求报文的长度： 4个字节的RIP首部（包括命令和版本），然后是单个2 0字节的地址和度量。     第3行是第一个应答报文。该行最后的2 5表示包含了2 5个地址和度量对，我们在前面已经计算过，其字节数为5 0 4。这是上面的r i p q u e r y程序所打印出来的结果。我们为t c p d u m p程序指定- s 6 0 0选项，以让它从网络中读取6 0 0个字节。这样，它可以接收整个U D P数据报（而不是报文的前半部），然后打印出RIP响应的内容。该输出结果省略了。     第4行是来自路由器的第二个响应报文，它包含后面的1 2个地址和度量对。可以计算出该报文的长度为1 2×20 + 4=244，这正是r i p q u e r y程序所打印出来的结果。     如果越过n e t b路由器，到g a t e w a y，那么可以预测到我们子网（ 1 4 0 . 2 5 2 . 1 3 . 0）的度量为2。可以运行下面的命令来进行验证： 10.4.6 另一个例子     现在察看以太网上所有非主动请求的RIP更新，以看一看RIP定期给其邻站发送的信息。图1 0 - 7是n o a o . e d u网络的多种排列情况。为了简化，我们不用本文其他地方所采用的路由器表示方式，而以R n来代表路由器，其中n是子网号。以虚线表示点对点链路，并给出了这些链路对端的I P地址。     在主机s o l a r i s上运行Solaris 2.x的s n o o p程序，它与t c p d u m p相类似。我们可以在不需要超用户权限的条件下运行该程序，但它只捕获广播报文、多播报文以及发送给主机的报文。图1 0 - 8给出了在6 0秒内所捕获的报文。在这里，我们将大部分正式的主机名以Rn来表示。     -P标志以非混杂模式捕获报文，- t r打印出相应的时戳，而u d p p o r t 5 2 0 只捕获信源或信宿端口号为5 2 0的U D P数据报。     来自R 6、R 4、R 2、R 7、R 8和R 3的前6个报文，每个报文只通告一个网络。查看这些报文，可以发现R 2通告前往1 4 0 . 2 5 2 . 6 . 0的跳数为1的一条路由， R 4通告前往1 4 0 . 2 5 2 . 4 . 0的跳数为1的一条路由，等等。     但是，g a t e w a y路由器却通告了1 5条路由。我们可以通过运行s n o o p程序时加上-v参数来查看RIP报文的全部内容（这个标志输出全部报文的全部内容：以太网首部、I P首部、U D P首部以及RIP报文。我们只保留了RIP信息而删除了其他信息）。图1 0 - 9给出了输出结果。     把这些子网1 4 0 . 2 5 2 . 1上通告报文经过的路由与图1 0 - 7中的拓扑结构进行比较。     使人迷惑不解的一个问题是为什么图1 0 - 8输出结果中， R 1 0通告其有4个网络而在图1 0 - 7中显示的只有3个。如果查看带s n o o p的RIP报文，就会得到以下通告路由：     前往B类网络1 4 0 . 2 5 1的路由是假的，不应该通告它（它属于其他机构而不是n o a o . e d u）。     图10 - 8中，对于R10发送的RIP报文，snoop输出“BROADCAST”符号，它表示目的I P地址是有限的广播地址255.255.255.255（1 2 . 2节），而不是其他路由器用来指向子网的广播地址（140.252.1.255）。