1.1 区分路由协议
动态路由协议在当今的企业网络中扮演着重要的角色。动态路由协议林林总总，每种协议都有其优势及限制。这些协议的工作方式各不相同，需要分别进行描述和比较。影响管理员选用动态路由的重要特性有三种：收敛、是否支持汇总以及是否可以扩展到更大的环境中。
在完成本节内容的学习后，读者应该能够：
了解通用的企业网络基础设施；
描述动态路由协议在企业网络基础设施中的作用；
了解不同路由协议之间的主要区别；
描述IGP和EGP路由协议之间的区别；
描述不同类型的路由协议；
了解收敛的重要性；
描述路由汇总；
描述影响路由协议可扩展性的因素。
注释
术语IP为广义，同时适用于IPv4和IPv6。如有特指，本书会以IPv4和IPv6这两个术语分别代指专门的协议。
1.1.1 企业网络基础设施
介绍当今企业的网络基础设施乍看之下似乎有点复杂。大量的互联设备以及物理拓扑和逻辑拓扑之间的区别是这种复杂性的两个原因。为分析方便起见，我们将大多数这类设备根据其在网络基础设施中的功能，对应到了不同的区域。图1-1所示为一个企业网络基础设施的示例。
为了更好地理解一个高度抽象的典型企业网络拓扑，我们需要将它划分为下面两个主要的区域。
企业园区：企业园区为终端用户和设备提供网络通信服务和资源的接入。这个区域分布在一个地理位置之中，这个位置既可以是一层楼、一栋建筑，也可以是相同位置中的几栋建筑。在单园区的网络中，这部分可以充当网络的核心或骨干层，也负责与整体网络基础设施其他部分之间建立互连。园区通常采用由核心层、分布层和接入层组成的分层模型进行设计，并由此创建出一个可扩展的网络环境。
企业边界：企业边界会为在地理上分隔的远程站点的用户提供与在主站点用户相同的服务。访问服务的能力是由在企业网络边界汇聚来自多种设备和技术的连通性实现的。网络边界汇聚了从服务提供商那里租用的私有WAN链路，同时它也会让用户建立VPN连接。此外，网络边界也会为园区和分支机构的用户提供Internet连通性。
1.1.2 动态路由协议的作用
路由协议在当今的网络中扮演着重要的角色。从企业园区，到分支结构，再到企业边界的所有网络段中，路由协议都得到了广泛的使用。图1-2所示为一个部署动态路由协议角色的示例。
路由协议的基本目标是在路由器之间交换网络可达性信息，并动态地适应网络变化。这些协议使用路由算法来确定网络中不同网络段之间的最优路径，并使用最优路径更新路由表。
如果可行，在整个企业中使用同一种IP路由协议才是最佳做法。但在大多数情况下，读者管理的网络环境中都会有多种路由协议共存。使用多路由协议的一个常见例子是组织机构是多宿主的，也即通过两个或多个Internet服务提供商来提供Internet连通性。在这样的情况下，与服务提供商交换路由信息的协议常用边界网关协议（Border Gateway Protocol，BGP），而在组织内部，则往往会使用开放最短路径优先（Open Shortest Path First，OSPF）协议或增强型内部网关路由协议（Enhanced Interior GatewayRouting Protocol，EIGRP）。在较小规模的网络中，也可以使用RIPv2。在企业连接到一个ISP的单宿主环境中，客户和ISP之间则通常会使用静态路由。
选择哪一款路由协议会影响路由器所选择的路径；例如，不同的管理距离、度量和收敛时间都会让路由器选择不同的路径。
非对称路由或非对称流量是指返回路径和原始路径不同的流量。非对称路由会在许多有冗余路径的网络中出现。非对称绝不是一种负面的特性，不仅如此，它还常常是人们的一种需求，因为它可以更加有效地利用可用带宽，比如在一个Internet连接中，下行流量可能比上行流量要求使用更高的带宽。BGP包含了一组可以在Internet连接双方向上控制流量的工具。但多数路由协议都没有专门的工具来控制流量的方向。
如果要在特定需求下尽量提升网络利用率，设计目标中往往就会包含实现最优路由。这些需求应该放到应用、用户体验和性能参数的大环境中综合进行考虑。
1.1.3 选择一个动态路由协议
在为一个组织机构选择最优的路由协议时，存在几种不同的可能性。对于何者才是最优的选择，并没有一个放之四海而皆准的回答，所以理解每种协议的优势和缺陷是非常重要的。以下是用于选择动态路由协议的需求和协议特性列表。
需求：
网络规模；
支持多供应商；
对该协议的了解程度。
协议特性：
路由算法类型；
收敛速度；
可扩展性。
以上列出了各个机构常见的输入需求。读者可能需要根据自己的需求来考虑网路规模，如是否使用了多供应商的服务，对该协议的了解程度等。此外，管理员可能也需要考虑各个路由协议特定的普遍协议特征。
除了不同组织在路由协议方面需求迥异之外，网络的不同部分也存在着不同的需求。在企业园区网中，路由协议必须满足高可用性需求，同时能够提供非常快速的收敛。在中心和分支机构地区之间的企业边界，路由协议不仅需要判断最优路径，有时支持同时使用多个不等价WAN链路是非常重要的。若小型办公室是通过3G或4G移动网络进行连接的，此时交换的数据量就是收费的，因此路由协议增加的负载也就应该尽可能低。
1.1.4 IGP与EGP
在分析单个路由协议的行为之前，可将类似的协议分组在一起。路由协议可按照几种不同的方式进行分类。一种方式是各协议在自治系统内还是在自治系统间进行操作来进行分类。一个自治系统（Autonomous System，AS）表示在一个共同管理员管控下的网络设备集合。一家企业的内部网络或一个ISP的网络基础设施都属于典型的AS。
路由协议可基于其在 AS 内交换路由还是在不同的自治系统之间交换路由分为下面两类。
内部网关协议（IGP）：用于组织机构内部，在AS内交换路由。这类协议可以支持小型、中型和大型组织机构，但其扩展性存在限制。这些协议可提供非常快速的收敛，且基本功能性配置起来不复杂。企业中最常用的IGP是增强型内部网关路由协议（EIGRP）和开放最短路径优先（OSPF）以及路由信息协议（RIP）（较少使用）。在服务提供商的内部网络中，名为中间系统到中间系统（Intermediate System-to-Intermediate System，IS-IS）的路由协议最为常用。
外部网关协议（EGP）：此类协议用于在不同的自治系统之间交换路由。边界网关协议（BGP）是现今唯一在用的EGP。BGP的主要功能是在Internet这个最大网络中所包含的不同自治系统之间，交换大量路由。
图1-3说明了IGP和EGP的区别。
距离矢量协议：距离矢量路由方式会确定到网络中任意链路的方向（矢量）和距离（如链路开销或跳数）。距离矢量协议会将路由器作为去往最终目的路径上的路标。这样的标志只能标志出方向和距离，但不对链路的具体情况进行描述。对路由器而言，其掌握的远程网络信息仅包括到达网络的距离或度量，以及使用哪个路径或接口到达该网络。距离矢量路由协议并没有实际的网络拓扑图。早期的距离矢量协议，如RIPv1和IGRP，针对拓扑改变只能进行周期性的路由信息交换。这些距离矢量协议的后期版本（EIGRP和RIPv2）实现了触发更新机制来应对拓扑的变化。
链路状态协议：链路状态型协议会使用最短路径优先（SPF）算法创建整个网络的拓扑或至少是区域内网络的拓扑。一个链路状态路由协议就像拥有完整的网络拓扑图。路由器会使用这个拓扑图而不是路标来确定到达目的的最优路径。设备不需要拥有从源到目的路径上的路标，因为所有的链路状态路由器都会共享相同的网络“地图”。链路状态路由器使用链路状态信息来创建拓扑图，并选择到达拓扑中所有目的网络的最优路径。OSFP和IS-IS协议属于典型的链路状态型路由协议。
路径矢量协议：路径矢量路由协议不仅交换目的网络的存在信息，也交换如何到达相应目的的路径信息。路由器会使用路径信息来判断最优路径并防止出现路由环路。路径矢量协议与距离矢量协议类似，它也没有网络拓扑的抽象描述信息。路径矢量协议会使用路标来标示出目的网络的方向和距离，但其中也会包含有关目的位置特定路径的额外信息。唯一广泛使用的路径矢量协议是BGP。
1.1.6 收敛
收敛描述的是路由器在注意到网络中发生变化时，交换有关变化的信息，执行必要的计算以重新评估最优路由的过程。
一个收敛的网络，指的是一种所有路由器都拥有相同网络拓扑视图的状态。收敛是网络的正常状态，也是我们所预期的状态，当参与路由协议的路由器之间交换完成所有路由信息之时，收敛即告实现。网络中的任何拓扑变化都会暂时打破收敛的状态，直到变化被传播到所有路由器上，同时最优路径也被重新计算出来为止。
如图1-4所示，连接分支B的主通道断开引发了拓扑变化，并因此打破了网络的收敛状态。当有关这条WAN链路不可用的信息被传播到路由器上时，路由协议就会开始判断到达受影响目的网络的新最优路径。
收敛时间描述了在拓扑变化之后，网络设备需要多久才能到达收敛状态。业务连续性要求网络服务具有高可用性。为了最小化停机时间并快速响应网络变化，人们期望收敛时间越短越好。然而，收敛的速度会受到几种因素的影响。一个决定性因素是管理员选择的路由协议。每种协议都使用不同的机制来交换信息、触发更新并计算最优路径。IGP使用默认设置就能让收敛时间保持在一个可接受的水平上，而作为EGP的BGP响应网络变化的默认方式却很缓慢。
有几种可以影响路由协议收敛时间的方式。第一种常用的方式是微调该路由协议使用的计时器。管理员可以通过调整计时器来命令路由协议更加频繁地交换信息。使用更快的计时器，网络变化时也会更快被检测出来，有关变化的信息也会更快地得到发送。不过，把计时器调整得更快同时也会增加协议的开销，或者在性能较弱的平台上产生更高的使用率，这一点读者也要铭记在心。
第二种常用的影响收敛时间的方式是配置路由汇总。路由汇总减少了需要在路由器之间交换的信息量，并降低了需要接收拓扑变化信息的路由器数量。无论使用何种路由协议，以上两种方法都有助于减少收敛所需的时间。
1.1.7 路由汇总
通过对路由进行汇总，管理员得以减少路由器维护并交换的路由信息量，并由此减少路由开销，提升了路由的稳定性和扩展性。这可以缩小路由器的路由表规模，并提升网络的收敛速度。
路由汇总的目的是将几个子网汇聚成一个能描述这些子网的聚合条目。如图 1-5 所示，路由汇总减少了路由表的大小，因为路由器B只收到一条汇总路由，而不是8条明细路由。
此外，路由汇总也减少了需要在两路由器之间交换的更新信息数量。例如，如果网络10.12.6.0/24变为不可达，网络就会发生一些变化。路由器A不需要向邻居通告有关不可达网络的前缀，因为汇总路由并不会因网络变化而受到影响。
路由汇总可以让更新的频率更低，需要更新的信息数量也更小，还可以降低收敛时间。为此，路由汇总技术广泛地应用在规模较大的网络中，因为在这样的网络中，收敛时间可能会成为今后网络增长的限制性因素。
不同的路由协议支持不同的路由汇总方式。一些距离矢量协议支持在每个出向接口上配置路由汇总，而链路状态协议仅支持在区域边界执行路由汇总。
切记，在规划路由汇总时，为了有效地实施路由汇总，网络中的IP地址必须以连续地址块的方式，分层进行分配。
1.1.8 路由协议扩展性
随着网络规模的拓展，路由协议不稳定的风险也会增加，同时收敛时间也可能延长。而扩展性描述的就是路由协议用以支持网络进一步扩展的功能。
扩展性因素包括：
路由数量；
邻接邻居的数量；
网路中路由器的数量；
网络设计；
变化频率；
可用资源（CPU和内存）。
扩展网络的能力依赖于整体网络结构和编址机制。邻接邻居的数量、路由条目的数量、路由器的数量及其利用率，以及网络变化频率是最能影响协议扩展性的几大因素。
无论路由协议类型如何，层级型的编址、结构化的地址分配以及路由汇总都能提升整体的扩展性。
每种路由协议也都拥有一些其他的协议相关的特性，以便提升这个协议整体的扩展性。例如，OSPF支持使用分层的区域，将一个大网络划分为几个子域。而EIGRP支持配置末节路由器来优化信息交换过程并提升扩展性。
路由协议的扩展性以及这个协议用于支持更大网络的配置方式，在评估使用何种路由协议时，可能扮演着重要的角色。