RIP协议的研究与仿真

宁博

（西安邮电大学 国有资产管理处，陕西 西安 710121）

RIP协议的研究与仿真

宁博

（西安邮电大学 国有资产管理处，陕西 西安 710121）

为了解决小型网络中自治系统内部路由信息的传递，采用了基于距离向量的路由选择协议RIP。通过对RIP协议的特点、工作原理、报文格式等内容进行深入研究，充分对比了RIPv1、RIPv2的异同，提出了一种典型的实验网络模型。在GNS3平台上，搭建了仿真的网络环境，配置了路由器和计算机，对设计的网络模型成功实现了仿真。仿真结果验证了RIP协议的实现方法，为RIP协议在实际网络中的正确部署提供了参考。

路由信息协议；内部网关协议；度量；GNS3；仿真

路由信息协议（Routing Information Protocol，RIP）是一种分布式的基于距离向量的路由选择协议。它属于内部网关协议（Interior Gateway Protocol，IGP），适用于小型自治系统（AS）内的路由信息的传递[1]。RIP协议使用较早，技术较为成熟，所占带宽开销小，易于配置、管理和实现，广泛应用于中小型网络中。

在对RIP协议分析研究的基础上，设计了一种实验网络模型，并用GNS3软件进行了仿真，比较了RIPv1、RIPv2的不同。

1 RIP协议

1.1 概 述

RIP协议比较简单，容易实现，在网络拓扑比较稳定时，其工作特性比较理想。其缺点是，网络拓扑变化时，收敛较慢，可能出现路由不一致现象，从而引起数据包转发混乱，另外链路度量方式比较简单，不适宜在大规模的网络中运行。

RIP只使用“跳数”来决定到达远程网络的最佳方式，并规定源站和目的站之间经过的路由器最多为15个，如果路由器收到了路由更新信息，且把距离加1后等于16（意为无穷大），就认为该目的网络不可达。在小型网络中，RIP会运行良好，但是对于使用慢速WAN链接的大型网络或者对于安装有大量路由器的网络来说，它的效率很低。

1.2 分 类

RIP协议分为RIPv1和RIPv2两个版本，二者具有很多相同的功能。它们的区别在于：RIPv1是有类路由协议，该网络中的所有设备必须使用相同的子网掩码，RIPv1不发送带有子网掩码信息的更新数据，而RIPv2是无类路由协议，RIPv2在路由更新时携带子网信息；RIPv1不支持VLSM（Variable Length Subnet Mask，可变长子网掩码）和CIDR（Classless Inter-Domain Routing， 无 类 别 域 间 路 由）[2]，而RIPv2支持VLSM和CIDR；RIPv1采用广播更新，而RIPv2采用组播更新；RIPv1不提供认证，而RIPv2提供认证。

1.3 工作原理

RIP协议每30秒向相邻路由器发送一次路由更新信息，同时监听来自网络中的相邻路由器的路由更新信息，从而实现对本地路由表的动态维护，以确保IP层发送数据时选择正确的路由。针对路由表中某一条路由信息，如果180秒内没有接收到新的关于它的路由更新信息，则将其标记为失效，即跳数值标记为16；再经过120秒后，如果仍然没有收到更新信息，则将该条失效信息删除[3]。

RIP协议中对“距离”的定义为：从一个路由器到直接连接的网络的距离定义为1，从一个路由器到非直接连接的网络的距离定义为所经过的路由器数目加1。因此，这里的“距离”也称为“跳数”，因为每经过一个路由器，跳数就加1。

依据距离向量算法[4]，当网络中的路由器收到相邻路由器的一个RIP报文后，执行如下操作：

1）先修改RIP报文中的所有条目，将“下一跳”字段中的地址都改为发出该RIP报文的路由器的地址，并将所有的“距离”字段的值加1。

2）对修改后的RIP报文中的每一个条目，重复以下步骤：若条目中的目的网络不在路由表中，则将该条目添加到路由表中。

否则，若“下一跳”字段给出的路由器地址是相同的，则用收到的条目替换原路由表中的条目。

否则，若收到的条目中的距离小于路由表中条目的距离，则进行更新。

否则，什么都不做。

3）若超过3分钟还没有收到相邻路由器更新路由表的信息，则将此相邻路由器记为不可达的路由器，即将距离置为16（距离16表示不可达）。

1.4 报文格式

RIP协议运行于应用层，实现时RIP将作为一个系统长驻进程存在于路由器中，通过UDP协议520端口来进行数据包交换。RIPv1和RIPv2都使用相同的报文结构，不同的是RIPv2对其中的保留字段做了新的定义。RIP的报文结构，如图 1 所示， 包含 Command、Version、Routing Domain、Address Family Identifier、Route Tag、IP Address、SubnetMask、Next Hop、Metric等字段。

1）Command：命令字段，用来指定报文用途，有五种命令，常用的有Request（请求）和Response（响应）两种。其中，请求信息用来向邻居请求发送一个更新；响应信息是对请求信息的回应，也可以是主动发送的更新。请求报文只包含一个路由表项，响应报文最多可以重复承载25个路由表项。

2）Version：版本字段，表示生成RIP报文时所使用的RIP协议的版本，即RIPv1或RIPv2。

3）Routing Domain：路由选择域字段，路由程序依据该字段来决定路由更新信息归属哪个域。管理员利用这个域可以使用简单的策略来实现多个并行的RIP实例。

4）Address Family Identifier：地址族标识字段，用于指明报文中所携带地址的类型。

5）Route Tag：路由标记字段，用来标记外部路由或重分配到RIPv2协议中的路由。

6）IP Address：IP地址字段，即路由表项中的目的地址，可以是网络地址或主机地址。

7）Subnet Mask：子网掩码字段。

8）Next Hop：下一跳字段，标识一个比发出该报文的路由器端口地址更近的下一跳地址。如果该字段置为全0，说明发出该报文的路由器端口地址即为最近的下一跳地址。

9）Metric：度量值字段，取值范围为 1～16。

图1 RIP报文结构Fig.1 Structure of RIP message

2 GNS3仿真软件

GNS3（Graphical Network Simulator）是一款可以仿真复杂网络的图形化的网络设备仿真软件，允许在Windows、Linux和Mac OS X等系统上仿真Cisco的IOS，其支持的路由器平台（1700/2600/3600/3700/7200）、防火墙平台（PIX、ASA）、入侵检测系统（IDS）的类型非常丰富，甚至还可以模拟Juniper公司的JunOS平台[5]。通过在路由器插槽中配置NM-16ESW模块后，GNS3还可以模拟出该模块所支持的交换机命令[6]。

在GNS3中，所运行的是真实的IOS，能够使用IOS所支持的所有命令和参数。它提供的虚拟环境较接近于真实的路由交换设备，不仅可以被网络技术初学者用于体验Cisco设备的配置方法，也为网络技术人员提供一个网络设计、规划、配置、调试的验证环境。

GNS3是基于Dynamips的开源免费软件，完整版（GNS3 v0.8.5 all-in-one）中集成了多个组件：GNS3主程序、Dynamips（0.2.10）、模拟 Cisco 路由器；Qemu（0.11.0）、Pemu、Putty（v1.4.0.4 Beta）、VPCS（0.4b2）、WinPcap（4.1.3）、Wireshark（1.10.1）等。

3 RIP协议的仿真实现

在仿真软件GNS3中搭建如图2所示网络，其中路由器R1～R3型号均为c3640，加载的IOS文件为C3640-IK.BIN。

图2 网络连接图Fig.2 Network connection diagram

3.1 路由器和PC机的基本配置

1）按照表1，分别配置路由器R1～R3各端口的IP地址、子网掩码等参数[7]。

表1 路由器网络连接参数Tab.1 Network connection parameters of routers

2）按照表 2，分别配置 PC1～PC5的 IP地址、子网掩码、默认网关等参数。

表2 PC机网络连接参数Tab.2 Network connection parameters of PCs

3.2 RIPv1配置

1）路由器R1配置[8]

4）用ping命令测试PC之间的连通性，结果表明不能保证任意两台PC之间的稳定连通。

5）可以用“show ip route”查看各路由器的路由表。

3.3 RIPv2配置

1）路由器R1配置

R1（config）#router rip

R1（config-router）#version 2

R1 （config-router）#no auto-summary //禁止自动汇总功能

R1（config-router）#exit

2）按照同样的方法，分别在路由器R2、R3上启用RIPv2，同时禁止自动汇总功能。

3）用ping命令测试PC之间的连通性，可以看出任两台PC之间可以保持稳定的连通。

4 结 论

正确连接网络并完成路由器（R1～R3）、PC 机（PC1～PC5）的基本配置后，由于路由器上没有启用路由协议，无法实现任意两台PC之间的连通。

为路由器（R1～R3）分别配置RIPv1后，测试结果表明，仍然无法实现任意两台PC机之间的稳定连通。用 “show ip route”命令查看各路由器的路由表，同时利用“debug ip rip”命令调试，可以发现如下问题：①R1、R3的路由表中均不包含到达网络“192.168.0.0/16”的表项。因为RIPv1是有类路由协议，发送更新时不包含子网掩码信息，并不将无类地址“192.168.0.0/16”表示的网络广播出去。②R2中存在两条等价的到达“172.18.0.0/16”网络的路由表项。因为R1发送更新时已经自动将172.18.1.0和172.18.2.0汇总为172.18.0.0；R3发送更新时已经自动将172.18.3.0和172.18.4.0汇总为172.18.0.0。

在路由器（R1～R3）上分别启用无类路由协议 RIPv2，同时禁止自动汇总功能，此时能够保证任意两台PC机之间的稳定连通。

以上测试过程充分对比了RIPv1、RIPv2两个版本的异同，加深了对RIP协议的理解。搭建的网络拓扑及配置过程比较简单，但是对于RIP协议在实际网络中的部署具有一定的现实指导意义。

[1]Zaheer Aziz，Johnson Liu，Abe Martey， 等.IP路由协议疑难解析[M].孙余强，译.北京：人民邮电出版社，2013.

[2]Andrew S.Tanenbaum，David J.Wetherall，等.计算机网络[M].5版.严伟，潘爱民，译.北京：清华大学出版社，2012.

[3]任琦，周雯.借助软件GNS3实现RIP计时器原理模拟[J].电脑知识与技术，2012，8（6）：1336-1338，1343.

REN Qi，ZHOU Wen.The simulation of RIP Timer’s principle by software GNS3[J].Computer Knowledge and Technology，2012，8（6）:1336-1338，1343.

[4]李厚民.RIP路由协议原理及改进设想[J].电脑知识与技术，2011，7（2）：508-510.LIHou-min.TheprincipleofRIP and proposalsfor improving[J].Computer Knowledge and Technology，2011，7（2）:508-510.

[5]吴许俊，朱长水，王巍.IPv6网络OSPFv3路由协议的研究与仿真[J].电子设计工程，2012，20（13）：71-75.WU Xu-jun，ZHU Changs-hui，WANG Wei.A Research on OSPFv3 based on IPv6 network and simulation[J].Electronic Design Engineering，2012，20（13）:71-75.

[6]马素刚.VLAN技术的研究与仿真[J].制造业自动化，2011，33（11）：78-80，99.MA Su-gang.Research and Simulation of VLAN Technology[J].Manufacturing Automation，2011，33（11）:78-80，99.

[7]姜丹丹.路由与交换技术实战入门与提高[M].北京：科学出版社，2012.

[8]王宣政，赵婧如，刘瑛，等.计算机组网实验教程[M].西安：西安电子科技大学出版社，2005.

Research and simulation of RIP protocol

NING Bo
（State-owned Asset Management Department， Xi’an University of Posts and Telecommunications， Xi’an 710121， China）

In order to solve the routing information transmission in autonomous system of small network，we adopt Routing Information Protocol （RIP） based on distance vector Algorithms.In the basis of the research of the characteristics， working principles and the message format of RIP etc.， and full comparison between RIPv1 and RIPv2， a typical experiment network model is raised.On the platform of GNS3， we build a simulation network environment，and configure the routers and computers.The designed network model has been successfully simulated.The result of the simulation suggests how to implement RIP，and provides a reference for the proper RIP deployment in the actual network.

routing information protocol； interior gateway protocol； metric； GNS3； simulation

TN915.81

A

1674-6236（2014）15-0050-03

2014-02-24 稿件编号：201402167

陕西省重大科技创新专项（2010ZKC02-08）

宁 博（1980—），男，陕西咸阳人，硕士，工程师。研究方向：计算机网络技术。