【软考中级网络工程师】知识点之 RIP 协议

目录

• 一、RIP 协议概述
• • 1.1 定义与基本概念
  • 1.2 应用场景
  • 1.3 在软考中的重要性
• 二、RIP 协议工作原理
• • 2.1 距离矢量算法
  • 2.2 路由更新机制
  • • 2.2.1 定期更新
    • 2.2.2 触发更新
  • 2.3 度量值（跳数）
  • 2.4 路由表的维护与构建
  • • 2.4.1 初始路由表
    • 2.4.2 学习与更新
• 三、RIP 协议报文格式与类型
• • 3.1 报文格式
  • 3.2 报文类型
  • • 3.2.1 请求报文
    • 3.2.2 响应报文
• 四、RIP 协议版本对比（RIPv1 与 RIPv2）
• • 4.1 RIPv1 特点
  • 4.2 RIPv2 改进
  • 4.3 对比总结
• 五、RIP 协议计时器
• • 5.1 更新计时器（Update Timer）
  • 5.2 老化计时器（Age Timer）
  • 5.3 垃圾回收计时器（Garbage-Collect Timer）
  • 5.4 计时器对协议运行的影响
• 六、RIP 协议防环机制
• • 6.1 水平分割（Split Horizon）
  • 6.2 路由毒化（Route Poisoning）
  • 6.3 抑制时间（Holddown Time）
  • 6.4 触发更新（Triggered Updates）
• 七、RIP 协议配置示例（以 Cisco 路由器为例）
• • 7.1 启用 RIP 协议
  • 7.2 指定网络
  • 7.3 选择版本
  • 7.4 其他配置（可选）
• 八、RIP 协议优缺点
• • 8.1 优点
  • 8.2 缺点
• 九、总结与展望

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一、RIP 协议概述

1.1 定义与基本概念

RIP（Routing Information Protocol）即路由信息协议 ，是一种内部网关协议（IGP），用于在自治系统（AS）内的网关之间交换路由信息。它基于距离矢量算法，以 "跳数" 作为度量值来衡量到达目标网络的路由距离。简单来说，跳数就是数据包从源网络到达目标网络所经过的路由器数量。例如，从路由器 A 到路由器 B 需要经过 1 个路由器，那么跳数就是 1；如果需要经过 3 个路由器，跳数就是 3。RIP 规定，最大跳数为 15，当跳数达到 16 时，则认为目标网络不可达。这就好比你要去一个地方，规定最多经过 15 个中转站，如果超过 15 个中转站还没到达，就认为这个地方去不了。

在 RIP 中，路由器之间会定期交换路由信息。通常情况下，每隔 30 秒，路由器就会向其相邻的路由器发送自己的路由表。这就像是大家定期分享自己知道的路线信息，让其他路由器也能了解网络的可达情况。同时，RIP 使用 UDP（用户数据报协议）的 520 端口来发送和接收路由更新消息 ，UDP 的简单性使得 RIP 能够快速地进行信息交互。

1.2 应用场景

RIP 协议因其简单易配置的特点，比较适合应用于小型网络环境。在小型网络中，网络拓扑结构相对简单，路由器数量较少，RIP 协议的局限性不会对网络性能产生较大影响。例如，一个小型企业的内部网络，可能只有几台路由器，使用 RIP 协议可以轻松实现路由信息的交换和网络连通。它不需要复杂的配置和高昂的硬件资源，就能满足小型网络的基本需求。

然而，RIP 协议并不适合大型网络。一方面，RIP 协议的最大跳数限制为 15 跳，这在大型网络中可能无法满足需求。随着网络规模的扩大，网络中的路由器数量增多，数据包从源网络到目标网络可能需要经过超过 15 个路由器，此时 RIP 协议就会认为目标网络不可达，从而导致网络通信失败。另一方面，RIP 协议的收敛速度较慢。当网络拓扑结构发生变化时，例如某条链路出现故障或者新增了一台路由器，RIP 协议需要较长时间才能将这些变化反映到所有路由器的路由表中，在这段时间内，可能会出现数据包传输错误或丢失的情况。所以，在大型网络中，通常会选择更适合大规模网络的路由协议，如 OSPF（开放最短路径优先）协议。

1.3 在软考中的重要性

在软考中级网络工程师考试中，RIP 协议是一个非常重要的考点。它涵盖了众多的考试要点，从基本概念到复杂的原理机制，从简单的配置命令到实际应用中的故障排除，都有可能出现在考试题目中。

常见的考点包括：RIP 协议的工作原理，如距离矢量算法的具体实现、路由信息的交换方式和周期；RIP 协议的特点，包括优点（简单易配置、对硬件资源要求低）和缺点（最大跳数限制、收敛速度慢、易产生路由环路）；RIP 协议的版本区别，如 RIPv1 和 RIPv2 在功能、报文格式、子网掩码支持等方面的差异；RIP 协议的配置，涉及在不同厂商路由器上启用 RIP 协议、宣告网络、设置版本等操作；RIP 协议的防环机制，像水平分割、毒性逆转、触发更新、抑制计时器等防止路由环路的方法；以及 RIP 协议在实际网络场景中的应用和问题分析，例如如何根据网络需求选择合适的路由协议，当 RIP 协议出现故障时如何进行排查和解决。掌握 RIP 协议的相关知识，对于顺利通过软考中级网络工程师考试至关重要。

二、RIP 协议工作原理

2.1 距离矢量算法

RIP 协议基于距离矢量算法，路由器通过与相邻路由器交换路由信息来更新自己的路由表。它将从邻居路由器获取的路由信息加上自己到达邻居路由器的距离（跳数），以此来计算到达各个网络的距离。简单来说，路由器会把自己的路由表发送给相邻路由器，同时接收相邻路由器发来的路由表 。当接收到相邻路由器的路由表时，它会检查其中的每一条路由信息。如果发现一条新的路由，即自己的路由表中没有到达该目标网络的路由，那么就将这条路由添加到自己的路由表中，并将下一跳设置为发送该路由信息的邻居路由器，跳数设置为邻居路由器的跳数加 1。如果已经有到达该目标网络的路由，就比较接收到的路由的跳数和自己路由表中该路由的跳数。如果接收到的跳数更小，就更新自己路由表中的路由信息，将下一跳改为发送该路由信息的邻居路由器，跳数更新为接收到的跳数加 1 。

举个例子，假设有三个路由器 R1、R2、R3 依次相连，R1 直接连接网络 A，R2 直接连接网络 B，R3 直接连接网络 C 。一开始，R1 知道到达网络 A 的距离为 0 跳，R2 知道到达网络 B 的距离为 0 跳，R3 知道到达网络 C 的距离为 0 跳。当 R1 向 R2 发送路由信息时，R2 得知通过 R1 可以到达网络 A，距离为 1 跳，于是 R2 将这条路由信息添加到自己的路由表中 。同理，R2 向 R3 发送路由信息，R3 得知通过 R2 可以到达网络 B，距离为 1 跳，通过 R2 再经过 R1 可以到达网络 A，距离为 2 跳，R3 也将这些路由信息添加到自己的路由表中 。以此类推，通过不断地交换路由信息，各个路由器都能构建出包含到达不同网络的路由信息的路由表。

此图展示了三个路由器 R1、R2、R3 之间的连接关系以及它们各自直连网络的路由信息，还有通过相互交换路由信息后学习到的其他网络的路由信息，包括目标网络地址和到达该网络的跳数。

2.2 路由更新机制

2.2.1 定期更新

RIP 协议默认每隔 30 秒，路由器就会向其相邻的路由器发送路由更新消息。在这些更新消息中，包含了路由器自己的全部或部分路由表信息。通过这种定期的更新，路由器能够及时地将自己所知道的网络可达信息传递给相邻路由器，使得整个网络中的路由器能够不断地同步和更新路由信息。例如，在一个小型企业网络中，有多台路由器通过 RIP 协议进行路由信息交换。每隔 30 秒，每台路由器都会把自己的路由表发送给相邻的路由器。如果某台路由器新连接了一个网络，那么在下一次 30 秒的更新周期中，它就会将这条新的路由信息包含在更新消息中发送出去，让其他路由器也能知道这个新网络的存在以及如何到达它。

2.2.2 触发更新

当网络拓扑发生变化时，例如链路故障、路由器故障或者新增了网络连接等情况，RIP 协议会采用触发更新机制。此时，检测到变化的路由器会立即发送更新消息，而不是等待下一个 30 秒的定期更新周期。这种立即发送更新的方式能够快速地将网络拓扑的变化信息传播到整个网络中，从而减少了由于路由信息不一致而导致的路由环路风险，同时也大大提升了网络的收敛速度。比如，在一个网络中，路由器 R1 和 R2 之间的链路突然出现故障。R1 检测到这个故障后，会马上向它的相邻路由器发送触发更新消息，告知它们到 R2 的链路已经不可达。这样，其他路由器就能及时更新自己的路由表，避免将数据包发送到这条故障链路上，从而快速实现网络的收敛，恢复正常的数据传输。

2.3 度量值（跳数）

在 RIP 协议中，度量值指的就是跳数，它代表了数据包从源网络到达目标网络所需要经过的路由器数量。每经过一个路由器，跳数就会增加 1 。例如，从路由器 A 直接连接到路由器 B，那么从路由器 A 到路由器 B 的跳数就是 1；如果数据包需要经过路由器 A、路由器 B，再到达路由器 C，那么从路由器 A 到路由器 C 的跳数就是 2。

RIP 协议规定最大跳数为 15 跳，当跳数达到 16 跳时，则认为目标网络不可达。这是因为随着跳数的增加，数据包传输的延迟和出错的可能性也会增大，而且过多的路由器转发也会消耗大量的网络资源 。例如，在一个网络中，有一台主机要访问另一个网络中的服务器，如果从主机所在的路由器到服务器所在的路由器需要经过 16 个路由器，那么 RIP 协议就会判定这个服务器所在的网络不可达，从而不会尝试将数据包发送过去。

假设存在如下网络拓扑：

此图展示了三个路由器 R1、R2、R3 之间的连接关系以及它们各自直连网络的路由信息，还有通过相互交换路由信息后学习到的其他网络的路由信息，包括目标网络地址和到达该网络的跳数。

路由器 R1 到网络 1 的跳数为 0，因为是直连网络；R1 到网络 2 的跳数为 1，因为需要经过 R2；R1 到网络 3 的跳数为 2，因为需要经过 R2 和 R3 。在选择路由路径时，路由器会优先选择跳数小的路径。比如，当 R1 要向网络 3 发送数据包时，它会根据自己的路由表，选择跳数为 2 的路径，即通过 R2 再到 R3，而不会选择跳数更大的路径。

2.4 路由表的维护与构建

2.4.1 初始路由表

当路由器启动 RIP 协议时，其初始路由表非常简单，仅包含直连接口的路由信息。这些直连路由是路由器直接与网络相连的接口所对应的网络，路由器认为到达这些直连网络的距离为 0 跳，因为不需要经过其他路由器就可以直接到达 。例如，路由器有两个接口，分别连接到 192.168.1.0/24 和 192.168.2.0/24 这两个网络，那么在启动 RIP 协议后，它的初始路由表中就会包含这两条直连路由，如下所示：

目的网络         下一跳         跳数
192.168.1.0/24   直接连接      0
192.168.2.0/24   直接连接      0

2.4.2 学习与更新

在路由器运行 RIP 协议的过程中，它会通过接收相邻路由器发送的路由更新消息来学习新的路由信息 。当接收到更新消息后，路由器会根据距离矢量算法和路由更新规则来更新自己的路由表 。如果接收到的路由信息是新的，即路由表中没有到达该目的网络的路由，那么路由器就会将这条路由添加到路由表中，下一跳设置为发送该路由信息的邻居路由器，跳数为邻居路由器的跳数加 1 。如果路由表中已经存在到达该目的网络的路由，就会比较接收到的路由的跳数和路由表中已有路由的跳数 。如果接收到的跳数更小，就更新路由表中的路由信息，将下一跳改为发送该路由信息的邻居路由器，跳数更新为接收到的跳数加 1 。例如，路由器 R1 接收到邻居路由器 R2 发送的路由更新消息，其中包含一条到达 192.168.3.0/24 网络的路由，跳数为 1 。而 R1 的路由表中原本没有到达该网络的路由，于是 R1 就会将这条路由添加到自己的路由表中，下一跳设置为 R2，跳数为 1+1=2 。又比如，R1 已经有一条到达 192.168.3.0/24 网络的路由，下一跳是 R3，跳数为 3 。当它接收到 R2 发送的到达该网络的路由，跳数为 2 时，由于 2 小于 3，R1 就会更新自己的路由表，将下一跳改为 R2，跳数更新为 2 。通过不断地接收和处理相邻路由器的路由更新消息，路由器的路由表会逐渐丰富和完善，能够包含到达网络中各个目标网络的最优路由信息。

三、RIP 协议报文格式与类型

3.1 报文格式

RIP 协议报文采用 UDP 封装，源端口和目的端口均为 520 。其报文主要由首部和路由条目两部分组成。首部包含命令字（Command）、版本（Version）等字段，路由条目则包含地址族标识符（Address Family Identifier，AFI）、IP 地址、度量值（Metric）等字段。在一个 RIP 报文中，最多可以包含 25 个路由条目。下面是绘制的 RIP 报文结构：

下面对各字段进行详细解读：

• 命令字（Command）：1 字节，用于标识 RIP 报文的类型。取值为 1 表示请求（Request）报文，取值为 2 表示响应（Response）报文 。比如，当一台路由器需要获取其他路由器的路由信息时，它会发送命令字为 1 的请求报文；而接收到请求的路由器则会回复命令字为 2 的响应报文，携带对方所需的路由信息。
• 版本（Version）：1 字节，标识 RIP 协议的版本号。RIPv1 中该字段取值为 1，RIPv2 中取值为 2 。不同版本在功能和报文格式上存在一些差异，如 RIPv2 支持可变长子网掩码（VLSM），在报文中增加了子网掩码字段等。
• 地址族标识符（Address Family Identifier，AFI）：2 字节，值为 2 时表示 IP 协议。如果该报文为请求报文并且用于向直连路由设备请求整张路由表，则该字段值被设置为 0，同时这个请求报文中包含且仅包含一个路由条目，该路由的目的网络地址为 0.0.0.0，度量值为 16。
• IP 地址（IP address）：4 字节，用于表示路由的目的网络地址 。例如，192.168.1.0 就表示一个具体的目的网络地址。
• 度量值（Metric）：4 字节，代表该路由的度量值，即到达目标网络的跳数 。最大值为 15，当跳数达到 16 时，则认为目标网络不可达 。比如，从当前路由器到某个目标网络需要经过 3 个路由器，那么该路由的度量值就是 3。
• 路由标记（Route Tag）：2 字节，仅在 RIPv2 中存在，用于为路由设置标记信息，可以在路由策略中根据 Tag 对路由进行灵活的控制。例如，当一条外部路由被引入 RIP 从而形成一条 RIP 路由时，RIP 可以为该路由设置路由标记，当这条路由在整个 RIP 路由域传播时，路由标记不会丢失。
• 子网掩码（Subnet Mask）：4 字节，RIPv2 新增字段，用于存储路由条目的目的网络掩码，使 RIPv2 支持可变长子网掩码（VLSM），支持路由聚合和无类别域间路由（CIDR） 。通过子网掩码，可以确定目标网络的具体范围，比如 255.255.255.0 表示一个 C 类网络的子网掩码。
• 下一跳（Next Hop）：4 字节，RIPv2 新增字段 。如果为 0.0.0.0，则表示发布此条路由信息的路由器地址就是最优下一跳地址，否则表示提供了一个比发布此条路由信息的路由器更优的下一条地址 。在广播网上，这个字段可以帮助选择到最优下一跳地址，避免路由设备在多路访问网络上出现次优路径现象。

3.2 报文类型

3.2.1 请求报文

请求（Request）报文用于向邻居请求全部或部分 RIP 路由信息 。当路由器启动 RIP 协议后，它会向相邻路由器发送请求报文，以获取它们的路由表信息 。在请求报文中，命令字段的值为 1 。例如，一台新加入网络的路由器，它不知道网络中其他路由器的路由信息，于是它会向相邻路由器发送请求报文，询问它们到达各个网络的路由信息 。请求报文可以指定请求的具体内容，比如请求特定网络的路由信息，或者请求整个路由表 。如果请求整个路由表，报文中的地址族标识符字段会被设置为 0，并且只包含一个路由条目，目的网络地址为 0.0.0.0，度量值为 16。

3.2.2 响应报文

响应（Response）报文用于发送 RIP 路由更新，在响应报文中携带着路由及路由度量等信息 。当路由器接收到请求报文后，会根据请求内容，将自己的路由表信息或部分路由表信息封装在响应报文中发送给请求方 。在响应报文中，命令字段的值为 2 。例如，路由器 A 收到路由器 B 发送的请求报文，路由器 A 会将自己的路由表中关于各个网络的路由信息，包括目的网络地址、下一跳地址、度量值等，放在响应报文中发送给路由器 B 。这样，路由器 B 就可以根据接收到的响应报文来更新自己的路由表 。同时，路由器也会周期性地发送响应报文，以向邻居路由器通告自己的路由信息，确保整个网络中的路由信息保持一致。

四、RIP 协议版本对比（RIPv1 与 RIPv2）

4.1 RIPv1 特点

RIPv1 作为 RIP 协议的第一个版本，具有一些显著特点。它是一种有类别路由协议，这意味着它在处理路由信息时，依赖于网络地址的类别（A 类、B 类、C 类等），而不支持可变长子网掩码（VLSM）和无类别域间路由（CIDR） 。这就好比在一个图书馆里，所有的书籍只能按照固定的几个大类来分类摆放，不能根据更细致的主题或作者等进行分类。例如，当一个网络中存在不同大小的子网时，RIPv1 无法准确地识别和处理这些子网信息，可能会导致路由错误或网络资源的浪费。

在路由更新方式上，RIPv1 使用广播方式来发送路由更新消息。它会将自己的路由表信息以广播的形式发送给所有相邻的路由器。这种方式虽然简单直接，但存在一些问题。广播消息会占用大量的网络带宽，因为网络中的所有设备都会接收到这些广播消息，即使它们并不需要这些路由信息。而且，广播更新方式也容易导致网络拥塞，影响网络的整体性能。比如，在一个小型办公室网络中，如果有多台路由器使用 RIPv1 协议，每隔 30 秒就进行一次广播更新，那么网络中会频繁出现大量的广播数据包，可能会使网络变得卡顿，影响员工正常的网络使用。

另外，RIPv1 不支持认证功能。这就好像一个没有门卫的小区，任何人都可以随意进入。在网络中，这意味着任何设备都可以发送 RIP 路由更新消息，无论这些消息是合法的还是恶意的 。这就给网络带来了安全风险，可能会被攻击者利用，通过发送虚假的路由更新消息来干扰网络的正常运行，导致网络瘫痪或数据泄露等问题。

4.2 RIPv2 改进

RIPv2 在 RIPv1 的基础上进行了多方面的改进 。它是一种无类别路由协议，支持可变长子网掩码（VLSM）和无类别域间路由（CIDR） 。这使得 RIPv2 能够更灵活地处理网络地址，根据实际需求对网络进行更细致的子网划分 。例如，在一个大型企业网络中，不同部门可能需要不同大小的子网，RIPv2 可以根据各个部门的具体需求，为每个部门分配合适大小的子网，提高了网络地址的利用率，减少了地址浪费。

在路由更新方面，RIPv2 使用组播地址 224.0.0.9 来发送路由更新消息。相比于 RIPv1 的广播更新方式，组播更新只将消息发送给需要这些信息的设备，即运行 RIPv2 协议的路由器。这样大大减少了网络带宽的占用，提高了网络效率。就像在一个会议中，不再是向所有人广播通知，而是只将通知发送给需要参加会议的人，避免了不必要的干扰和资源浪费。

RIPv2 还增加了认证功能，支持明文认证和 MD5 密文认证。通过认证机制，只有经过授权的设备才能发送和接收 RIP 路由更新消息 。这就好比给小区安装了门卫，只有持有有效证件的人才能进入。在网络中，认证功能增强了网络的安全性，防止了非法设备的干扰和攻击，保障了网络的稳定运行 。例如，在一个金融机构的内部网络中，安全性至关重要，使用 RIPv2 的认证功能可以确保只有合法的路由器才能参与路由信息的交换，保护金融数据的安全。

此外，RIPv2 的路由信息更加丰富，它支持携带子网掩码和下一跳信息。携带子网掩码使得路由器能够更准确地识别目标网络的范围，携带下一跳信息则可以优化路由选择，避免次优路径的出现。比如，在一个复杂的网络拓扑中，RIPv2 通过携带下一跳信息，可以让路由器直接将数据包发送到最优的下一跳路由器，减少了数据包的转发次数，提高了数据传输的效率。

4.3 对比总结

为了更直观地对比 RIPv1 和 RIPv2，我们可以通过以下表格来展示它们的主要区别：

比较项目	RIPv1	RIPv2
类别	有类别路由协议	无类别路由协议
子网掩码支持	不支持，只能使用标准类别子网掩码	支持可变长子网掩码（VLSM）和无类别域间路由（CIDR）
路由更新方式	广播更新	组播更新（组播地址 224.0.0.9）
认证功能	不支持	支持明文认证和 MD5 密文认证
路由信息丰富度	不携带子网掩码和下一跳信息	支持携带子网掩码和下一跳信息
最大跳数	15 跳，16 跳表示不可达	15 跳，16 跳表示不可达
自动汇总	自动汇总，无法关闭	默认自动汇总，可手动关闭
手工汇总	不支持	支持
外部路由标记	不支持	支持，可在路由策略中根据 Tag 对路由进行灵活控制

绘制一个简单的对比图如下：

从上述对比可以看出，RIPv2 在功能和性能上都比 RIPv1 有了显著的提升。RIPv2 更适合应用于网络规模较大、对网络安全性和路由灵活性要求较高的网络环境。然而，在一些简单的小型网络中，RIPv1 因其简单易配置的特点，仍然可能被使用。在实际的网络规划和部署中，需要根据网络的具体需求、规模以及预算等因素，综合考虑选择合适的 RIP 协议版本。

五、RIP 协议计时器

5.1 更新计时器（Update Timer）

更新计时器用于控制路由器发送路由更新消息的周期，默认情况下，RIP 协议的更新计时器设置为 30 秒 。这意味着每 30 秒，运行 RIP 协议的路由器就会向其相邻的路由器发送包含自己路由表信息的更新报文 。这个周期的设置是经过考量的，30 秒的时间既不会过于频繁导致网络带宽被大量占用，也不会间隔太长使得路由信息更新不及时，影响网络的正常通信。

如果将更新计时器的时间设置得较短，比如 10 秒，那么路由器会更频繁地发送路由更新消息 。这样做的好处是，当网络拓扑发生变化时，例如某条链路出现故障或者新增了一个网络，路由器能够更快地将这些变化信息传播到整个网络中，从而加快网络的收敛速度 。然而，频繁的更新也会带来一些问题，它会占用更多的网络带宽，增加网络流量，可能会导致网络拥塞。在一个网络带宽有限的环境中，过多的路由更新消息可能会使正常的数据传输受到影响，导致数据传输延迟增加、丢包率上升等。

相反，如果将更新计时器的时间设置得较长，比如 60 秒。这样可以减少网络带宽的占用，降低网络流量，对于网络带宽比较紧张的情况，这是一个不错的选择。但是，较长的更新周期也会带来一些弊端，当网络拓扑发生变化时，路由器不能及时将这些变化信息传播出去，其他路由器可能需要等待较长时间才能更新自己的路由表 。在这段时间内，可能会出现数据包传输错误的情况，因为路由器的路由表中仍然保存着旧的路由信息，导致数据包被发送到错误的路径上。例如，在一个网络中，路由器 A 和路由器 B 之间的链路出现故障，如果更新计时器设置为 60 秒，那么路由器 B 可能需要等待 60 秒才能收到路由器 A 发送的关于链路故障的更新消息，在这 60 秒内，路由器 B 可能会继续将数据包发送到这条已经故障的链路上，导致数据包丢失。

5.2 老化计时器（Age Timer）

老化计时器，也被称为失效计时器（Invalid Timer），其缺省时间为 180 秒。当一条路由被学习并加载到路由表中时，路由器会立即为该路由启动老化计时器。此后，每当更新周期来临，路由器再次收到该路由的更新时，老化计时器就会被重置并重新开始计时 。这就好比一个倒计时器，每次收到更新就重新开始倒计时。

如果在 180 秒内，路由器没有收到关于该路由的更新信息，那么老化计时器就会超时 。一旦超时，路由器就会认为该路由不可达，并将其度量值设置为 16（在 RIP 协议中，16 表示目标网络不可达） 。例如，在一个网络中，路由器 R1 通过 RIP 协议学习到了到达网络 192.168.1.0 的路由，并且将其加入到自己的路由表中，同时启动了老化计时器 。如果在接下来的 180 秒内，R1 没有收到任何关于到达 192.168.1.0 网络的路由更新信息，那么老化计时器超时，R1 就会将这条路由标记为不可达，不再使用这条路由来转发数据包。

老化计时器超时后，虽然该路由会被标记为不可达，但它并不会立即从路由表中删除，而是仍然保留在路由表中，直到垃圾回收计时器超时。这是因为在某些情况下，该路由可能会在短时间内恢复可用，如果立即删除，当路由恢复时，路由器又需要重新学习该路由，增加了网络的负担。

5.3 垃圾回收计时器（Garbage-Collect Timer）

垃圾回收计时器的缺省时间为 120 秒 。当老化计时器超时，路由被标记为不可达后，垃圾回收计时器就会启动 。在这 120 秒内，路由器在发送路由更新消息时，会将该不可达路由的度量值设置为 16，向其他路由器通告该网络不可达的情况。这就像是在告诉其他路由器："这个网络我现在去不了了，你们也别往那里发数据包了"。

如果在垃圾回收计时器超时后，路由器仍然没有收到关于该路由的有效更新信息，那么这条路由就会从路由表中被彻底删除 。例如，前面提到的路由器 R1 将到达 192.168.1.0 网络的路由标记为不可达并启动垃圾回收计时器后，如果在接下来的 120 秒内，R1 还是没有收到任何关于该路由的有效更新，那么 120 秒后，这条路由就会从 R1 的路由表中消失 。这样可以确保路由表中只保留有效的路由信息，避免路由表过于臃肿，影响路由器的性能。

5.4 计时器对协议运行的影响

合理设置 RIP 协议的计时器对于网络的稳定性和收敛速度有着至关重要的影响。如果更新计时器设置得过短，频繁的路由更新会占用大量的网络带宽，可能导致网络拥塞，影响正常的数据传输 。而且，过多的更新也会增加路由器的处理负担，降低路由器的性能 。相反，如果更新计时器设置得过长，当网络拓扑发生变化时，路由信息不能及时更新，可能会导致数据包传输错误，增加网络的延迟和丢包率。

老化计时器和垃圾回收计时器的设置也同样重要。如果老化计时器设置得过短，可能会导致一些正常的路由因为暂时没有收到更新而被误判为不可达，影响网络的连通性 。而如果设置得过长，当路由出现故障时，不能及时将其从路由表中移除，会导致数据包继续被发送到故障路径上，浪费网络资源 。垃圾回收计时器如果设置得过短，可能会在路由还可能恢复的情况下就将其从路由表中删除，增加了重新学习路由的成本 。如果设置得过长，会使无效的路由长时间占用路由表空间，影响路由表的管理和查询效率。

在实际的网络环境中，需要根据网络的规模、拓扑结构、带宽等因素，综合考虑来合理设置 RIP 协议的计时器 。对于小型网络，由于网络拓扑相对简单，路由器数量较少，可以适当延长更新计时器的时间，减少网络带宽的占用 。而对于大型网络，为了保证网络的收敛速度，可能需要适当缩短更新计时器的时间，但同时要注意网络带宽的承受能力。通过合理调整计时器的值，可以使 RIP 协议在网络中更加稳定、高效地运行。

六、RIP 协议防环机制

6.1 水平分割（Split Horizon）

水平分割是 RIP 协议中一种重要的防环机制。其原理非常简单直接，就是路由器不会将从某个接口学到的路由信息再通过该接口通告出去。这就好比你从朋友那里得知了一条去某个地方的路线，你不会再把这条路线告诉给这个朋友，因为朋友本身就已经知道了。在网络中，这样做可以有效避免路由信息在两个路由器之间来回循环传递，从而防止路由环路的产生。

假设存在如下网络拓扑：

路由器 R1 直接连接网络 A，路由器 R2 直接连接网络 B，R1 和 R2 相互连接。当 R1 通过与 R2 相连的接口学习到到达网络 B 的路由后，按照水平分割的原则，R1 不会再通过这个接口向 R2 通告到达网络 B 的路由。因为如果 R1 再向 R2 通告这条路由，而 R2 又将其作为新的路由信息反馈给 R1，就可能会导致路由环路 。例如，当网络 B 出现故障时，如果没有水平分割机制，R1 可能会从 R2 那里收到关于网络 B 的错误路由信息，然后又将这个错误路由信息通告给 R2，R2 再通告回 R1，如此循环，就会形成路由环路 。而有了水平分割机制，就可以避免这种情况的发生 。水平分割不仅能够防止路由环路，还能减少网络带宽的浪费，因为它减少了不必要的路由更新信息的传输。

6.2 路由毒化（Route Poisoning）

路由毒化，也被称为路由中毒，是 RIP 协议防止路由环路的另一种有效机制。当一个网络变得不可达时，比如连接该网络的链路出现故障或者路由器故障等情况，发现这个变化的路由器会将到达该网络的路由度量值设置为 16（在 RIP 协议中，16 表示目标网络不可达） ，并将这个毒化的路由信息通告给它的邻居路由器。这就像是给这条路由打上了一个 "此路不通" 的标记，然后告诉其他路由器不要尝试通过这条路由去访问目标网络。

例如，在一个网络中有路由器 R1、R2 和 R3，R1 连接网络 A，R2 连接网络 B，R3 连接网络 C，且 R1、R2、R3 依次相连 。假设网络 A 出现故障，R1 检测到这个故障后，会立即将到达网络 A 的路由度量值设置为 16，并向 R2 通告这个毒化的路由信息 。R2 收到后，也会将该路由的度量值更新为 16，并继续向 R3 通告。这样，网络中的其他路由器都能及时得知网络 A 不可达的信息，从而避免将数据包发送到这条不可达的路径上，有效防止了路由环路的产生。通过路由毒化，能够快速地将网络拓扑的变化信息传播到整个网络中，使各个路由器能够及时更新自己的路由表，保证网络的正常通信。

6.3 抑制时间（Holddown Time）

抑制时间，也称为抑制定时器（Holddown Timer）。当路由器从邻居接收到以前能够访问的网络现在不能访问的更新后，就将该路由标记为不可访问，并启动一个抑制计时器。在抑制计时器的时间内，路由器对于该路由相关的更新会进行特殊处理。如果收到具有可到达的度量值的路由，就标记其为可以访问，并取消抑制计时器；否则，将忽略对应更新。这就好比在网络中，当一条道路被宣布暂时无法通行时，在一段时间内，即使有人说这条道路又可以通行了，你也不会马上相信，而是会等待更确切的消息。

抑制时间通常比更新信息发送到整个网络的时间要长。例如，在一个网络中，路由器 R1 通过 RIP 协议与其他路由器交换路由信息。当 R1 收到邻居路由器发送的关于某个网络不可达的更新消息后，它会将该网络的路由标记为不可达，并启动抑制计时器 。在抑制计时器超时之前，如果 R1 又收到了关于该网络可达的更新消息，而且这个消息是来自同一个邻居路由器，R1 会忽略这个更新，因为它认为在这么短的时间内，网络状态不太可能发生如此快速的变化。只有当抑制计时器超时后，R1 才会重新允许接受对端发送的路由更新报文。抑制时间的设置可以防止网络中由于路由信息的不稳定而导致的路由频繁抖动，确保网络拓扑在发生变化时能够平稳地收敛。

6.4 触发更新（Triggered Updates）

触发更新是指当路由器检测到网络拓扑发生变化时，例如链路故障、新增网络等情况，它会立即发送路由更新消息，而不是等待下一个定期更新周期。这种机制能够快速地将网络变化的信息传播到整个网络中，减少了由于路由信息不一致而导致的路由环路风险，大大加快了网络的收敛速度。

比如，在一个网络中，路由器 R1 和 R2 通过 RIP 协议交换路由信息 。当 R1 与某个网络之间的链路突然出现故障时，R1 会立刻感知到这个变化，然后马上向 R2 发送触发更新消息，告知 R2 该网络已经不可达 。R2 收到这个触发更新后，也会立即更新自己的路由表，并向其他相邻路由器转发这个更新消息 。这样，整个网络中的路由器能够在最短的时间内得知网络拓扑的变化，及时调整自己的路由表，避免将数据包发送到错误的路径上，从而有效防止了路由环路的形成 。触发更新就像是网络中的 "紧急通知"，当出现重要变化时，能够迅速传达给所有相关路由器，保证网络的高效运行。

七、RIP 协议配置示例（以 Cisco 路由器为例）

7.1 启用 RIP 协议

在 Cisco 路由器上，启用 RIP 协议非常简单，只需进入全局配置模式，然后使用router rip命令即可。例如：

Router>enable
Router#configure terminal
Router(config)#router rip

执行上述命令后，路由器就进入了 RIP 协议配置模式，准备进行后续的 RIP 相关配置 。此时，路由器已经启动了 RIP 协议进程，等待进一步的配置指令来定义参与 RIP 的网络、选择 RIP 版本等。

7.2 指定网络

启用 RIP 协议后，需要指定参与 RIP 的网络。使用network命令来宣告直连网络，语法为network network-address，其中network-address是有类网络地址，即主网号。例如，如果路由器有接口连接到 192.168.1.0/24 和 192.168.2.0/24 这两个网络，那么在 RIP 配置模式下，需要分别宣告这两个网络：

Router(config-router)#network 192.168.1.0

Router(config-router)#network 192.168.2.0

通过宣告这些网络，路由器会将这些网络的路由信息包含在 RIP 更新消息中，发送给相邻的路由器。同时，路由器也会接收来自其他路由器关于这些网络以及其他网络的路由更新信息。这样，通过相互交换路由信息，各个路由器就能够学习到到达不同网络的路由。

7.3 选择版本

默认情况下，Cisco 路由器的 RIP 协议同时支持 RIPv1 和 RIPv2 。如果需要明确启用 RIPv2，可以在 RIP 配置模式下使用version 2命令 。例如：

Router(config-router)#version 2

启用 RIPv2 后，路由器将按照 RIPv2 的特性来运行 。它会使用组播地址 224.0.0.9 来发送路由更新消息，支持可变长子网掩码（VLSM）和无类别域间路由（CIDR），并且可以配置认证功能来增强网络安全性。在一个需要灵活子网划分和更高安全性的网络中，启用 RIPv2 能够更好地满足网络需求。

7.4 其他配置（可选）

除了上述基本配置外，还有一些可选的配置可以根据网络需求进行设置。

• 关闭自动汇总 ：RIPv2 默认会进行自动汇总，将子网路由汇总成主类网络路由。在一些情况下，可能需要关闭自动汇总，以实现更精确的路由控制。使用no auto-summary命令可以关闭自动汇总 。例如：
  Router(config-router)#no auto-summary

关闭自动汇总后，路由器会发送和接收更详细的子网路由信息，而不是将子网汇总成主类网络。这在非连续子网的网络环境中非常有用，可以避免路由错误。

• 配置被动接口：有时，我们不希望某个接口发送 RIP 更新消息，但仍然希望它能够接收 RIP 更新。这时，可以将该接口配置为被动接口。使用passive-interface interface-type interface-number命令来配置被动接口 。例如，将 FastEthernet0/0 接口配置为被动接口：

Router(config-router)#passive-interface FastEthernet0/0

配置为被动接口后，该接口将不再发送 RIP 更新消息，但仍然可以接收来自其他路由器的 RIP 更新，从而学习到路由信息。

• 设置计时器：如前文所述，RIP 协议有更新计时器、老化计时器、垃圾回收计时器等 。在某些特殊情况下，可以根据网络的实际需求调整这些计时器的值。使用timers basic update invalid holddown flush命令来设置计时器，其中update是更新计时器时间，invalid是老化计时器时间，holddown是抑制时间，flush是垃圾回收计时器时间 。例如，将更新计时器设置为 40 秒，老化计时器设置为 200 秒，抑制时间设置为 200 秒，垃圾回收计时器设置为 150 秒：

Router(config-router)#timers basic 40 200 200 150

通过合理调整计时器的值，可以优化 RIP 协议在网络中的运行性能，提高网络的稳定性和收敛速度 。但需要注意的是，随意调整计时器可能会对网络产生负面影响，在调整之前需要充分评估网络的情况。

八、RIP 协议优缺点

8.1 优点

• 简单易懂：RIP 协议基于距离矢量算法，以跳数作为度量值，概念清晰，易于理解。对于初学者和网络规模较小的场景，其原理和配置都相对简单。例如，在一个小型办公室网络中，技术人员可以轻松理解和配置 RIP 协议，实现网络的基本连通。
• 配置方便：在路由器上配置 RIP 协议的步骤相对较少。只需启用 RIP 协议，宣告参与 RIP 的网络，以及根据需要选择 RIP 版本等简单操作，即可完成基本配置 。以 Cisco 路由器为例，使用router rip命令启用 RIP，network命令宣告网络，version 2命令选择 RIPv2 版本，这些命令简洁明了，方便网络管理员进行配置。
• 对硬件资源要求低：RIP 协议在运行过程中对路由器的硬件资源要求不高 。它不需要大量的内存来存储复杂的路由信息，也不需要高性能的处理器来进行复杂的路由计算 。这使得在一些硬件配置较低的路由器上，RIP 协议也能稳定运行 。在一些预算有限的小型网络中，可以使用配置较低的路由器并搭配 RIP 协议，降低网络建设成本。
• 广泛支持：由于 RIP 协议出现较早，几乎所有的路由器和网络设备都支持 RIP 协议。这使得在不同厂商设备混合的网络环境中，使用 RIP 协议进行路由信息交换变得非常方便 。例如，在一个既有华为设备又有 Cisco 设备的网络中，通过配置 RIP 协议，不同设备之间可以顺利地进行路由信息的交互。

8.2 缺点

• 收敛速度慢：RIP 协议默认每隔 30 秒才进行一次路由更新 。当网络拓扑发生变化时，比如链路故障或新增网络，路由器需要等待下一个更新周期才能将这些变化信息传播出去 。而且，由于 RIP 是基于距离矢量算法，当网络拓扑发生变化时，可能需要经过多个路由器的多次更新才能使整个网络的路由表达到一致，这就导致了 RIP 协议的收敛速度较慢 。在一个网络中，路由器 A 和路由器 B 之间的链路出现故障，如果使用 RIP 协议，可能需要经过多次 30 秒的更新周期，网络中的其他路由器才能得知这个故障信息，并更新自己的路由表 。在这段时间内，可能会出现数据包传输错误的情况，因为部分路由器的路由表中仍然保存着旧的路由信息。
• 不支持大型网络：RIP 协议规定最大跳数为 15 跳，当跳数达到 16 跳时，则认为目标网络不可达 。这就限制了 RIP 协议只能应用于小型网络 。随着网络规模的扩大，网络中的路由器数量增多，数据包从源网络到目标网络可能需要经过超过 15 个路由器，此时 RIP 协议就无法正常工作了。在一个跨国企业的大型网络中，由于网络覆盖范围广，路由器数量众多，RIP 协议的最大跳数限制无法满足网络需求 。
• 存在路由环路问题：尽管 RIP 协议采用了水平分割、路由毒化、抑制时间和触发更新等防环机制，但在某些复杂情况下，仍然可能出现路由环路。例如，当网络拓扑发生快速变化时，防环机制可能无法及时有效地发挥作用，导致数据包在网络中不断循环转发，消耗大量的网络资源。假设在一个网络中，路由器 R1 和 R2 之间的链路故障后又快速恢复，在这个过程中，由于 RIP 协议的更新延迟和防环机制的局限性，可能会导致路由环路的产生，使数据包在 R1 和 R2 之间来回转发，无法到达目的地。
• 路径选择不智能：RIP 协议仅以跳数作为度量值来选择路由路径 ，它不考虑链路的带宽、延迟、可靠性等实际链路性能因素。这就可能导致选择的路由路径并不是最优的。例如，有两条到达目标网络的路径，一条路径虽然跳数较少，但链路带宽很窄，延迟很大；另一条路径跳数稍多，但链路带宽充足，延迟很小 。RIP 协议会优先选择跳数少的路径，而忽略了实际的链路性能，从而可能导致数据传输效率低下。
• 广播开销大：RIPv1 使用广播方式发送路由更新消息，RIPv2 虽然使用组播方式，但在某些情况下也可能会产生较大的网络开销 。随着网络规模的扩大，路由器数量增多，路由更新消息的广播或组播会占用大量的网络带宽。在一个网络中，如果有多台路由器同时进行 RIP 路由更新，大量的更新消息会充斥在网络中，导致网络带宽被大量占用，影响正常的数据传输。

九、总结与展望

RIP 协议作为一种经典的内部网关协议，基于距离矢量算法，以跳数作为度量值，通过定期更新和触发更新的方式来维护路由表。它有 RIPv1 和 RIPv2 两个版本，RIPv2 在 RIPv1 的基础上进行了多方面的改进，如支持 VLSM 和 CIDR、使用组播更新、增加认证功能等。在配置 RIP 协议时，需要启用 RIP 协议、指定参与 RIP 的网络、选择版本等操作。

RIP 协议具有简单易懂、配置方便、对硬件资源要求低、广泛支持等优点，适合应用于小型网络环境 。然而，它也存在收敛速度慢、不支持大型网络、存在路由环路问题、路径选择不智能、广播开销大等缺点。

随着网络技术的不断发展，在大型网络中，RIP 协议逐渐被更先进的路由协议如 OSPF、BGP 等所替代。但在一些简单的小型网络场景中，由于其简单易配置的特性，RIP 协议仍有一定的应用空间 。未来，随着网络规模的持续扩大和网络需求的日益复杂，RIP 协议的应用范围可能会进一步缩小。但对于学习网络知识和理解路由协议的基本原理来说，RIP 协议仍然是一个重要的研究和学习对象，它为我们深入理解网络路由机制奠定了基础。