RIP 原理与报文 — 路由信息协议

RIP 距离矢量选路、RIPv2 报文头与路由表项 RTE 字段、30s 更新时序、防环机制与计时器

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先建立直觉

RIP 就是一群"只跟隔壁邻居唠嗑"的路由器。

每台路由器手里只有一张小本子，记着"去某个地方，要走几步，从哪个邻居走"。它定期把整本子念给邻居听，邻居听完在每个数字上加个 1，再跟自己本子上的对比——谁给的步数少，就听谁的。

没有人拥有全局视野，也没人算过全网地图。整张网就靠这种"口口相传"，一轮一轮地把消息传开，最后大家的小本子慢慢就对上了。

它解决什么问题

如果没有它，网络里每一条通往远处的路线都得管理员一条条手写。网络小的时候还行，一旦某条线路断了，你得半夜爬起来手动改所有相关设备的路线表——改漏一台，流量就掉进黑洞。

RIP 让路由器自己商量着办：线路通了自动学到，线路断了自动扩散"此路不通"。它不追求最优，也不追求快，只追求"简单到几乎不会配错"，所以在小网络和教学场景里一直有它的位置。

工作流程（简化版）

  1. 路由器一启动，先冲邻居喊一嗓子：“把你的路由表给我看看。"（Request）
  2. 邻居把自己整张表回给它。（Response）
  3. 收到表后，对每条路线把步数加 1，跟自己表里的比一比，更近的就采纳，并记下"从这个邻居走”。
  4. 之后每隔一段时间就把自己的整张表念给所有邻居听，如此循环，全网信息慢慢一致。
  5. 一旦某条路走不通了，就把它的步数标成"无穷大"，让这个坏消息沿着同样的方式扩散出去。

1. 工作原理

RIP 用 Bellman-Ford（分布式）：每个路由器维护"目的网—距离—下一跳"表。收到邻居通告后，对每条路由执行：

1
2
3

新距离 = 邻居到该网距离 + 1（到邻居的跳数）
若 新距离 < 现有距离 或 来源即原下一跳 → 更新（距离、下一跳、重置超时计时器）
若 新距离 ≥ 16 → 标记为不可达

跳数最小者入选；16 = 无穷大（不可达）。

报文 / 头部长什么样

看这张表前先记住：RIP 报文的结构非常朴素——前 4 字节是"信封抬头"（这是请求还是回复、什么版本），后面全是一条条 20 字节的路由记录（RTE）堆在一起，一个包最多堆 25 条。真正的信息量全在 RTE 里。

RIPv2 报文（UDP 520，组播 224.0.0.9）：

字段中文全称对照：Command = 命令类型、Version = 版本号、Route Domain = 路由域、RTE = Route Table Entry（路由表项）、AFI = Address Family Identifier（地址族标识）、Route Tag = 路由标记、Subnet Mask = 子网掩码、Next Hop = 下一跳、Metric = 度量值（此处即跳数）。

字段字节说明
Command11=Request（要表），2=Response（给表）
Version12（v2）
Reserved / Route Domain2保留 / 路由域
RTE × N（每条 20 字节）20N路由表项，最多 25 条/包
每个 RTE：
Address Family Id20xFFFF=认证项，否则=2(IPv4)
Route Tag2外部路由标记（重分发用）
IP Address4目的网络
Subnet Mask4子网掩码（v2 才带，支持 VLSM）
Next Hop4下一跳（0.0.0.0=发此包的邻居）
Metric (跳数)41–16，16=不可达

一个 512 字节 UDP 包约可装 25 条 RTE；超出的路由分多个包发送。

交互时序

一句话看懂这张图：开机先要一次全表，之后就进入"每 30 秒互念一遍路由表"的循环，出事了就把那条路由标成 16 传出去。

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sequenceDiagram
    participant A as 路由器 A
    participant B as 路由器 B
    Note over A,B: 启动时发 Request
    A->>B: RIP Request (Command=1)
    B-->>A: RIP Response (全表, Command=2)
    loop 每 30s / 触发更新
        A->>B: Response(路由表, 经水平分割/毒性反转处理)
        B->>A: Response(路由表)
    end
    Note over A,B: 链路故障时该路由 metric=16 扩散

关键机制 / 变体

这四个计时器决定了"多久说一次话、多久判定一条路死了、多久彻底忘掉它"：

计时器默认作用
Update（周期）30s发全表
Invalid（失效）180s路由 180s 未刷新 → 标不可达
Holddown（抑制）180s怀疑期内忽略更优更新，防环路
Flush（刷新）240s从表中删除
  • 水平分割 —— 这是防止"把邻居教我的东西又教回给他"：不从学到路由的接口回发该路由。
  • 毒性反转 —— 这是把"沉默"升级成"明说不通"：回发时把跳数置 16（明确"不可达"）。
  • 触发更新 —— 这是给坏消息开快车道：度量变化时立即发送，不等 30s。
  • 认证 —— 这是防止别人冒充邻居塞假路由：RIPv2 支持明文/MD5（RTE 中 AFI=0xFFFF）。

常见误区

  1. “跳数最多能到 16” —— 错。有效跳数是 1–15，16 专门表示无穷大/不可达，不是一个可用距离。
  2. “RIP 走 UDP，所以丢包了路由就错了” —— 不是。RIP 本来就靠每 30s 全表刷新达成最终一致，单包丢失下一轮补齐，不需要逐包可靠。
  3. “水平分割和毒性反转是一回事” —— 不是。水平分割是不回发这条路由；毒性反转是照样回发但把跳数写成 16，后者能更快地把坏消息通知出去。
  4. “路由学到就立刻会被更好的替换” —— 不一定。抑制计时器（Holddown，180s）期间会故意忽略更优的更新，这是防环的代价，也是 RIP 收敛慢的原因之一。

速记口诀

  • “跳数 15 到头，16 就是没有。”
  • “三十报一次，一百八判死，再一百八别信新，两百四彻底清。”（Update 30 / Invalid 180 / Holddown 180 / Flush 240）
  • “来路不回发（水平分割），要回发就报死（毒性反转），有变化不等钟（触发更新）。”

知识框架

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mindmap
  root((RIP))
    度量
      跳数
      1-15有效
      16无穷大
    报文
      Request
      Response
      RTE 20B
    防环
      水平分割
      毒性反转
      触发更新
      抑制计时器
    计时器
      30 180 180 240