RIP 路由报文结构分析.docx
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RIP路由报文结构分析
实验十九RIP路由报文结构分析
【实验目的】
1.掌握动态路由协议RIP的报文结构，工作原理及工作过程；
2.掌握RIP路由协议两个版本的区别。
【实验学时】
2学时
【实验环境】
在本实验中需要3台路由器、1台交换机、1台协议分析仪。
3台路由器运行RIP路由协议，使用协议分析仪采集数据包，对采集到的数据进行分析。
将所有的路由器都接入到交换机上，并在交换机上配置端口映像功能，具体IP分配如下表：
表6-1设备IP地址分配表
设备
接口
IP地址
连接到交换机
RSR-A
FA0/0
192.168.1.1/24
FA0/8
RSR-A
LO0
192.168.10.1/24
--
RSR-B
FA0/0
192.168.1.2/24
FA0/9
RSR-B
FA0/1
192.168.2.1/24
FA0/10
RSR-B
LO0
192.168.20.1/24
--
RSR-C
FA0/0
192.168.2.2/24
FA0/7
RSR-C
LO0
192.168.30.1/24
--
RG-PATS协议分析仪
Eth0
172.16.1.4
FA0/24
设备连接如下图所示：
图6-4实验拓扑图
【实验内容】
1、学习RIP协议的报文格式；
2、掌握RIP协议的工作原理，了解RIP1和RIP2的区别；
3、了解RIP协议的缺陷。
【实验流程】
图6-5实验流程图
【实验原理】
RIP协议简介
RIP路由协议有RIPv1和RIPv2两个版本，RIPv1是有类路由协议，其不支持VLSM，不支持验证，路由更新采用的广播的方式；而RIPv2是无类路由协议，支持VLSM，支持验证，路由更新采用组播的方式。
RIPv2首先在RFC1388“携带额外信息的RIP版本2”中定义，发布于1993年1月。
该RFC在1732中做了修订，最终在1998年11月发布的RFC2453“RIP版本2”中定稿。
为确保RIP今后可以和TCP/IP一起使用，有必要定义一种能和IPv6一起使用的版本，
1997年RFC2080发布了标题为“用于IPv6的RIPng”文档。
RIP路由协议进行路由信息交换是通过发送两种不同类型RIP报文实现的：
RIP请求和
响应，这些报文作为常规TCP/IP报文，使用UDP传输，使用UDP端口520。
该端口按照如下方式使用：
•RIP请求报文发送到UDP目的端口520，这些报文可以使用520作为源端口，也可以使用一个短暂端口号。
•为回答RIP请求面发送的响应报文使用源端口520，其目的端口等于RIP请求报文使用的端口。
•未经请求的RIP响应报文发送时使用的源端口和目的端口均为520。
RIP报文格式
RIP报文包含在UDP数据报中，如下图所示：
图6-6封装在UDP数据报的RIP报文
下图所示为RIP的报文格式：
图6-7RIP消息格式
•命令：
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：
版本字段通常为1，而第2版RIP将此字段设置为2。
•地址族标识：
紧跟在后面的20字节指定地址系列（addressfamily）（对于IP地址来说，其值是2）、IP地址以及相应的度量。
采用这种20字节格式的RIP报文可以通告多达25条路由。
上限25条是用来保证RIP报文的总长度为20×25+4=504，小于512字节。
由于每个报文最多携带25个路由，因此为了发送整个路由表，经常需要多个报文。
如下图是使用RG-PATS网络协议分析仪采集到的RIP报文：
图6-8RG-PATS网络协议分析仪采集RIP消息格式
RIP报文类型
RIP使用两种报文类型：
请求和响应
1、请求报文：
当路由器刚刚接入到网络上，或路由器有一些超时的项目，它就发送请求报文，请求报
文可以询问整个路由表的信息或某个具体的路由信息，如下图所示：
图6-9对于特定的路由表信息的请求
图6-10对于所有的路由表信息的请求
如下图是使用RG-PATS网络协议分析仪采集到的RIP请求报文：
图6-11RG-PATS网络协议分析仪采集RIP请求报文
2、响应报文响应可以是询问的或非询问的，询问的响应仅在回答请求时才发送出来。
它包含了在对
应的请求中指明的终点的信息，而非询问的响应则是定期发送，如每隔30s或当路由表中有变化时，这种响应有时叫做更新分组，如下图所示：
图6-12响应报文
如下图是使用RG-PATS网络协议分析仪采集到的RIP响应报文：
图6-13RG-PATS网络协议分析仪采集RIP响应报文
RIPv2报文格式
设计RIPv2版本是为了克服RIPv1版本的某些缺点，RIPv2的设计者没有增大每一个项目的报文长度，他们只是把RIPv1中的对TCP/IP协议填入0的那些字段改为一些新的字段。
对其基础上增加了一些扩展特性，以适用于现代网络的路由选择环境，这些扩展我包括：
无类别路由协议：
RIPv2的每一个路由条目都携带子网掩码，因此RIPv2支VLSM。
多播方式路由更新：
RIPv1使用广播方式把RIP报文发送给每一个邻居，RIPv2使用
多播的方式向其他使用RIPv2的路由器发出更新报文，使用的多播地址是224.0.0.9，采用多播方式的好处在于，本地网络上和RIP路由选择无关的设备不需要花费时间解析路由器广播的更新报文。
与RIPv1一样，RIPv2操作使用的端口号为UDP520，并且数据报文最大不超过512
字节。
图6-14RIPv2报文格式
•命令（Command）——只取值1或2，1表示该消息是请求消息，2表示该消息是响应消息。
其他的取值都不被使用或保留用作私有用途。
•版本号（Version）——对于RIPv2，该字段的值设为2，如果设置为0或者虽设置为1但消息是无效的RIPv1格式，那么这个消息将被丢弃。
RIPv2处理无效的RIPv1消息。
•地址族标识（AddressFamilyIdentifier,AFI）------对于IP该项设置为2。
只有一个例外的情况，该消息是路由器（或主机）整个路由选择表的请求。
•路由标记（RouteTag）——提供这个字段用来标记外部外部路由或重分配到RIPv2协议中的路由。
默认的情况是使用这个16位的字段来携带从外部路由选择协议注入到RIP中的路由的自治系统号。
虽然RIP协议自己并不使用这个字段，但是再多个地点和某个RIP域相连的外部路由，可能需要使用这个路由标记字段通过RIP域来交换路由信息。
这个字段也可以用来把外部路由编成“组”，以便在RIP域中更容易的控制这些路由。
•IP地址（IPAddress）——路由的目的地址。
这一项可以是主网络地址，子网地址或者主机路由地址。
•子网掩码（SubnetMask）——是一个确认IP地址的网络和子网部分的32位的掩码。
•下一跳（NextHop）——如果存在的话，它标识一个比通告路由器的地址更好的下一跳地址。
换句话说，它指出的下一跳地址，其度量值比在同一个子网上的通告路由器更靠近目的地。
如果这个字段设置位全0（0.0.0.0），说明通告路由器的地址是最好的下一跳地址。
•度量（Metric）——Metric在RIP里面指的就是跳数。
该字段的取值范围是1~16
之间。
如下图是使用RG-PATS网络协议分析仪采集到的RIPv2报文：
图6-15RG-PATS网络协议分析仪采集RIPv2报文
RIP协议工作原理
每一个路由器定期（每隔30s）向邻居路由器广播自己的路由表，邻居路由器就是指与其直接相连的所有路由器，如下图所示：
路由器R1邻居为路由器R2和R4，路由器R2的邻居为路由器R1和R3，而路由器R1和R3不是邻居。
RIP让网络中所有的路由器与其邻居路由器不断交换距离信息，并不断更新路由表。
图6-16运行RIP协议的网络拓扑
1、初始化路由表当路由器加入到网络时，首先进行路由表初始化，初始状态下，在路由表中只有直连连
接的网络，度量值设置为0，下一跳字段空，下图给出了上图中网络拓扑结构中各个路由器的初始路由表。
图6-17初始状态路由表
2、路由表的更新
下图表示了RIP路由算法的流程，根据RIP路由更新算法，以路由器R2为例，路由器R2收到从邻居路由器R1和路由器R3发来的路由表，这些路由表列出了一些目的网络及相应的跳数。
根据RIP路由更新算法，首先把邻居站路由表中的跳数增加1，这是因为，如果路由器R1中的路由表项为（192.168.4.0/24），则意味着从路由器R1到网络192.168.4.0需要1跳的距离，那从路由器R2经过路由器R1到网络192.168.4.0，就要增加1跳的距离。
然后根据RIP路由更新算法，把邻居路由表中的每一个表项与路由器R2中旧的路由表项进行比较，得到路由器R2的新路由表。
图6-18RIP路由更新算法
3、定期选路更新
每过30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。
RIP优点及缺陷
由于RIP路由协议算法简单，所以RIP具有操作直接、易于实现且对路由器的处理能力要求很低等优点，这使它对于小型自治系统（AS）特别适合。
然而，协议的简单性也导致了一些重大的缺陷。
对于数据报的发送而言，跳数经常不是用于选择路由的最佳度量，此外算法本身也存在很多问题，包括收敛（使所有路由器对同一选路信息达成一致所经过的时间）速度慢，以及选路环路、计数到无穷等。
RIP包含了几个专门的特性用来解决其中部分问题，但其他问题则属于协议固有缺陷。
RIP协议也采用很多特定特性来解决RIP的算法问题，比如水平分割、具有毒性逆转的水平分割、触发更新、抑制等特性。
【实验步骤】
步骤一：
设定RIPv1路由协议实验环境
1、配置端口映射S3750#
S3750#configureterminal
S3750（config）#monitorsession1destinationinterfaceFastEthernet0/24S3750（config）#monitorsession1sourceinterfaceFastEthernet0/1–10both
2、在路由器上配置RIPv1路由协议
RA#configureterminal
RA（config）#interfaceFastEthernet0/0
RA（config-if）#ipaddress192.168.1.1255.255.255.0RA（config）#interfaceLoopback0
RA（config-if）#ipaddress192.168.10.1255.255.255.0RA#configureterminal
RA（config）#routerrip
RA（config-router）#network192.168.1.0
RA（config-router）#network192.168.10.0RB#configureterminal
RB（config）#interfaceFastEthernet0/0
RB（config-if）#ipaddress192.168.1.2255.255.255.0RB（config）#interfaceLoopback0
RB（config-if）#ipaddress192.168.20.1255.255.255.0RB#configureterminal
RB（config）#interfaceFastEthernet0/1
RB（config-if）#ipaddress192.168.2.1255.255.255.0RB#configureterminal
RB（config）#routerrip
RB（config-router）#network192.168.1.0
RB（config-router）#network192.168.2.0
RB（config-router）#network192.168.20.0RC#configureterminal
RC（config）#interfaceFastEthernet0/0
RC（config-if）#ipaddress192.168.2.2255.255.255.0RC（config）#interfaceLoopback0
RC（config-if）#ipaddress192.168.30.1255.255.255.0RC#configureterminal
RC（config）#routerrip
RC（config-router）#network192.168.2.0
RC（config-router）#network192.168.30.0
步骤二：
使用RG-PATS网络协议分析仪采集RIPv1数据包
当拓扑中的所有路由器启动了RIP路由进程，这时所有路由器都会以广播的方式通过其接口发送一个请求信息，请求其邻居所有的路由表信息，如下图所示，因为在此拓扑中，路由器RA和路由器RB是通过192.168.1.0网段相连，路由器B与路由器C是通过192.168.2.0网络相连，所以其向外发送请求时是通过192.168.1.1、192.168.1.2、
192.168.2.1、192.168.2.2接口发送出去的。
其使用的UDP协议的520端口与邻居进行交换信息的；在RIPv1数据包中其使用的命令为1，说明其是一个请求报文；版本信息为1，这说明其运行的RIPv1；目标地址全为0，这是路由器请求邻居的所有路由表信息；其它字段全为0；
图6-19RG-PATS网络协议分析仪采集RIPv1报文
当路由器收到请求信息后，路由器会将其路由表发送给其邻居，如下图所示：
图6-20RG-PATS网络协议分析仪采集RIPv1报文
路由器RB接收到RA的请求报文后，并以响应报文发送给路由器RA，响应报文中包含了所有的路由表信息，上图中公布了目标网络192.168.2.0、192.168.30.0、192.168.20.0信息，并将其度量也公布给邻居路由器RA；响应报文的命令为2，则此报文为响应报文；地址系列为2，由此报文为IP报文；目标网络、度量值则为路由表信息；但在此更新报文中没有目标为192.168.1.0的路由信息，因为RIP路由协议为了防止环路，采用了水平分割的技术。
步骤三：
使用RG-PATS协议数据发生器发送RIPv1数据包
把路由器RA关掉，把RG-PATS协议仪连接到网络中，使用RG-PATS协议仪的协议数据发生器编辑一个数据包，模拟路由器A发送路由更新信息。
在RG-PATS协议仪上打开数据包发生器，编辑一个RIPv1数据包。
首先点击菜单栏“添加”，如下图所示：
图6-21添加报文
添加一个RIPv1协议模板，点击确认添加，如下图所示：
图6-22添加RIPV1协议模板
修改协议模板的每个值：
EthernetII封装：
•目标物理地址设置为广播地址FF-FF-FF-FF-FF-FF
•原物理地址设置为路由器RA的fa0/0接口MAC地址
•类型：
0800IP封装：
•版本信息：
4
•IP头长度：
5
•服务类型：
C0
•总长度：
52
•标识：
0
•标志：
2
•生存时间：
64
•协议类型：
17
•发送IP地址：
192.168.1.1
•目标IP地址：
255.255.255.255
UDP封装：
•源端口号：
520
•目标端口号：
520
•UDP长度：
32RIPv1封装：
•命令：
2
•版本信息：
1
•地址系列：
2
•目标网络：
192.168.10.0
•度量值：
1编辑完成数据包后，需要点击菜单栏的校验和，进行数据检验，如下图所示：
图6-23校验和计算
下图是编辑完成并经过校验的数据包：
图6-24编辑完成的RIPV1报文
数据包编辑完成之后，首先在路由器RB使用showiproute命令查看路由器RA没有关闭前的路由表，如下图所示：
图6-25查看路由表
然后关闭路由器RA，等一会之后，再用showiproute命令查看路由器RB的路由表，这时去住192.168.10.0网络的路由信息不存在了，如下图所示：
图6-26查看路由表
这时，在路由器RB上使用debugiprippacket命令，找开debug信息测试，再使用RG-PATS协议仪的协议数据发生器发送刚编辑好的数据包，点击协议数据发器的菜单栏的“发送”键，如下图所示：
图6-27数据包发送数量
选择循环发送，发送次数为10，点击“开始”按键开始发送。
这时路由器RB上显示
如下信息：
图6-28debug命令测试
在路由器RB上使用命令showiproute查看是否学习到192.168.10.0网络的路由，如下图所示：
图6-29查看路由表
通过上图的显示，路由器RB学习到了关于192.168.10.0网络的路由信息。
也可以使用协议数据发生器再编辑一个关于192.168.50.0网络的路由信息，开销设置为3，如下图是经过编辑并校验完成的数据包：
图6-30编辑完成的数据包
编辑完成后，点击发送，在路由器RB上使用showiproute命令查看，学习到关于去住192.168.50.0网络的路由信息。
如下图所示：
图6-31查看路由表
步骤四：
设定RIPv2路由协议实验环境
RA#configureterminal
RA（config）#interfaceFastEthernet0/0
RA（config-if）#ipaddress192.168.1.1255.255.255.0RA（config）#interfaceLoopback0
RA（config-if）#ipaddress192.168.10.1255.255.255.0RA#configureterminal
RA（config）#routerrip
RA（config-router）#network192.168.1.0
RA（config-router）#network192.168.10.0
RA（config-router）#version2
RA（config-router）#noauto-summary
RB#configureterminal
RB（config）#interfaceFastEthernet0/0
RB（config-if）#ipaddress192.168.1.2255.255.255.0RB（config）#interfaceLoopback0
RB（config-if）#ipaddress192.168.20.1255.255.255.0RB#configureterminal
RB（config）#interfaceFastEthernet0/1
RB（config-if）#ipaddress192.168.2.1255.255.255.0RB#configureterminal
RB（config）#routerrip
RB（config-router）#network192.168.1.0
RB（config-router）#network192.168.2.0
RB（config-router）#network192.168.20.0
RB（config-router）#version2RB（config-router）#noauto-summary
RC#configureterminal
RC（config）#interfaceFastEthernet0/0
RC（config-if）#ipaddress192.168.2.2255.255.255.0RC（config）#interfaceLoopback0
RC（config-if）#ipaddress192.168.30.1255.255.255.0RC#configureterminal
RC（config）#routerrip
RC（config-router）#network192.168.2.0
RC（config-router）#network192.168.30.0
RC（config-router）#version2RC（config-router）#noauto-summary
步骤五、使用RG-PATS网络协议分析仪采集RIPv2数据包
当拓扑中的所有路由器启动了RIPv2路由进程，这时所有路由器都会以组播的方式通过其接口发送路由更新信息，采用的组播地址为224.0.0.9，其使用的UDP协议的520端口与邻居进行交换信息的；在RIPv2数据包中其使用的命令为2，说明其是一个响应报文；版本信息为2，这说明其运行的RIPv2；报文中还有关于目标网络、子网信息、下一跳、度量值等信息；因为RIPv2是无类的路由协议，支持VLSM，所以在其发送路由信息的时候需求携带子网信息的。
如下图所示：
图6-32RG-PATS网络协议分析仪采集RIPv2报文
如上图所示，路由器RB发送路由信息给路由器RA，其报文中包含去往目标网络192.168.2.0、192.168.20.0、192.168.30.0三个网络的路由信息，并且去往目
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