RFC2333：NHRP Protocol Applicability Statement，April 1998
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版权声明
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梗概
根据路由协议标准 [RFC 1264] 的要求，本备忘录讨论了下一跳解析协议 (Next Hop Resolution Protocol，NHRP) 在非广播多路访问 (Non-Broadcast Multiple Access，NBMA) 网络（例如 ATM、SMDS 和 X.25）上路由 IP 数据报的适用性。
1、 协议文件
NHRP 协议描述在 [1] 中定义。NHRP MIB 描述在 [2] 中定义。
2、 简介
本文档总结了 NHRP 的主要特性，并讨论了该协议非常适合的环境。出于描述的目的，NHRP 可以被认为是[3] 中定义的经典 IP 和 ATM 上的 ARP 以及 [4] 中定义的通过 SMDS 服务传输 IP 数据报的泛化。这种概括发生在两个不同的方向上。
首先，NHRP避免了当Source和Destination属于不同的逻辑互联网子网（Logical Internet Subnets，LIS）时需要经过额外的路由器跳。当然，[3]和[4]规定，当源站和目的站属于不同的LIS时，源站必须将数据包转发到属于多个LIS的路由器，即使源站和目的站可能在相同的逻辑 NBMA 网络。如果源站和目的站属于同一个逻辑 NBMA 网络，NHRP 为源站提供了一种 LIS 间地址解析机制，在这种机制的末端，两个站可以交换数据包，而无需使用中间路由器的服务。此功能也称为“捷径”路由。如果目标站不是逻辑 NBMA 网络的一部分，则 NHRP 向源提供当前出口路由器到目标的 NBMA 地址。
第二个概括是 NHRP 并不特定于特定的 NBMA 技术。当然，[3] 假设一个 ATM 网络，[4] 在它们各自的子网层假设一个 SMDS 网络。
NHRP 被指定用于在大型 NBMA 云中通过 IP 子网解析 IP 数据报的目标 NBMA 地址。NHRP 被设计为可扩展到 IP 以外的网络层协议，可能受制于其他网络层协议的特定添加。
作为 NHRP 的一项重要应用，ATM 论坛的 ATM 多协议 (Multiprotocol Over ATM，MPOA) 工作组决定采用 NHRP 并将其集成到其 MPOA 协议规范中 [5]。因此，NHRP 将用于解析发往子网之外的 MPOA 数据包的 ATM 地址。
3、 主要特点
NHRP 提供了一种机制来获取目的地的 NBMA 网络地址，或者沿着通往目的地的路径的路由器的 NBMA 网络地址。NHRP 不是路由协议，但可以利用路由信息。这将在第 5 节中进一步讨论。
NHRP 最突出的特点是它避免了在具有多个 LIS 的 NBMA 中出现额外的路由器跃点。为此，如果目的地直接连接到 NBMA，NHRP 会向源站提供目的地的 NBMA 地址。如果目标站未连接到 NBMA，则 NHRP 向源站提供与目标站有连接的出口路由器的 NBMA 地址。通常，可能有多个出口路由器连接到目的地。如果 NHRP 使用动态路由算法的服务来实现其功能，这是鲁棒和可扩展操作所必需的，那么由 NHRP 标识的出口路由器反映了网络层动态路由协议所做的选择。一般来说，路由协议所做的选择通常会反映一个期望的属性，例如识别在原始路由路径中引起最少跳数的出口路由器。
NHRP 的定义是为了避免在传送具有单个目的地的 IP 数据包时出现额外的跃点。因此，它不打算直接用于点对多点通信设置。然而，NHRP 的元素可以在某些多播场景中用于提供捷径路由。在[6]中讨论了这样的努力。在这种情况下，NHRP 会避开多播路径中的中间路由器。在多播环境中提供快捷路径的可扩展性是一个悬而未决的问题。
NHRP 可用于主机-主机、主机-路由器和路由器-主机通信。当用于路由器-路由器通信时，如果底层路由协议丢失了对环路抑制至关重要的信息，NHRP（如 [1] 中定义）可以产生持久的路由环路。当跨自治系统边界的路由器度量发生变化时，可能会发生这种情况。用于避免持久转发循环的路由器-路由器通信的 NHRP 将在单独的文档中讨论。
不会发生环路的路由器-路由器通信的一个特殊情况是目标主机直接与出口路由器的非 NBMA 接口相邻。如果认为目的站与出口路由器的邻接是稳定的拓扑配置，那么NHRP可以安全地用于这种路由器-路由器通信场景。如果NHRP Request设置了Q位，表示请求方是路由器，并且如果目的站与出口路由器直接相邻作为稳定的拓扑配置，则出口路由器可以发出相应的NHRP回复。如果目的地与出口路由器不相邻，并且如果在请求中设置了 Q 位，那么出口路由器的安全操作模式将是针对此特定请求发出否定的 NHRP 回复 (NAK)，从而强制执行数据数据包遵循路由路径。
由于具有 LIS 间地址解析能力，NHRP 允许通信方通过充分利用 NBMA 网络的特定特性来交换数据包。一个这样的例子是当 NMBA 网络是 ATM 时使用 QoS 保证。
在这里，由于捷径路由，可以实现 ATM 提供的 QoS 保证，而不必处理在每个网络层跃点重新组装和重新分段 IP 数据包的问题。
NHRP 协议可以看作是一种客户端-服务器交互。NHRP 客户端是发出 NHRP 请求的人。NHRP 服务器是对 NHRP 请求发出答复的服务器，或者是将收到的 NHRP 请求转发到另一台服务器的服务器。当然，NHRP 实体既可以充当客户端，也可以充当服务器。
4、 NHRP 的使用
通常，发出NHRP请求是一种依赖于应用程序的操作[7]。对于没有特定QoS要求且在短时间内执行的应用程序，可能不需要NBMA捷径。在存在与NBMA捷径相关的“成本”的情况下，网络层逐跳路由可能更好地服务于此类应用。在这里，“成本”可以在货币背景下理解，或者理解为对实施捷径的设备的额外压力。因此，在快捷路径的“成本”与其对用户的效用之间存在权衡。参考文献[7]建议应在应用程序级别解决这一权衡问题。在由局域网和通过专用链路互连的路由器组成的环境中，基本的路由决策是将数据包转发给路由器，还是在本地进行广播。这种本地与远程的决定是基于目标地址的。当通过NBMA网络路由IP数据包时，其中可能存在具有QoS选项的直接源到目的地连接，本地与远程的决定不再像数据包必须穿过通过专用链路互连的路由器那样重要。因此，在具有QoS选项的NBMA网络中，基本决策变成了捷径与逐跳网络层路由。在这种情况下，相关标准成为应用程序的QoS要求[7]。NHRP特别适用于以下环境：本地与远程路由的决定被短程与逐跳网络层路由的决定所取代。
让我们假设权衡有利于走捷径 NBMA 路线。通常，NHRP 请求可以由各种 NHRP 感知实体发出，包括具有 NBMA 接口的主机和路由器。如果一个 IP 数据包在一条捷径建立之前经过了多跳，那么就有可能形成多条捷径。为了避免这种不良情况，一个有用的操作规则是仅授权以下实体发出 NHRP 请求并执行快捷路由。
1) 发起 IP 数据包的主机，如果该主机具有 NBMA 接口。
2) IP 数据包路由路径上的第一个路由器，这样下一跳可通过该特定路由器的 NBMA 接口到达。
3) NBMA 网络中的策略路由器，IP 数据包必须经过该策略路由器。
5、 协议可扩展性
如前所述，NHRP 被定义用于传送具有单一目的地的 IP 数据包。因此，该讨论仅限于单播设置。NHRP 的可扩展性可以在三个不同的层次上进行分析：
** 客户端级别
** LIS 级别
** 域级别
在客户端级别，NHRP 的可扩展性受到为 NBMA 网络提供接口的 NIC 的处理和内存限制的影响。当 NBMA 网络是面向连接的，例如 ATM 时，NIC 的限制可能会限制 NHRP 在某些应用程序中的可扩展性。例如，使用 ATM 接口每秒处理数百个请求的服务器可能会受到相应 NIC 的性能特征的限制。类似地，当NHRP Client 驻留在路由器的NBMA 接口时，路由器网卡的内存和处理限制可能会限制NHRP 的可扩展性。这是因为路由器通常处理来自多个来源的流量聚合，这反过来又会在路由器的 NBMA 接口之外创建大量潜在的 SVCC。
在 LIS 级别，主要问题是在大型 LIS 中维护和交付大量 NBMA 到网络层地址映射。为此，NHRP 实现可以使用服务器缓存同步协议 (Server Cache Synchronization Protocol，SCSP) [8] 的服务，该协议允许 LIS 内的多个同步 NHS，从而解决相关的可扩展性问题。
在 NHRP 域级别，网络层路由用于解析 LIS 外部目标的 NBMA 地址。因此，NHRP 的可扩展性与 NHRP 使用的网络层路由协议的可扩展性密切相关。动态网络层路由协议被证明可以很好地扩展。因此，当与动态路由算法结合使用时，在 NHRP 域级别，NHRP 应该按照与路由算法相同的顺序进行扩展，前提是路径上的所有路由器都知道 NHRP。如果一个 NHRP 请求被一个没有实现 NHRP 的路由器处理，它将被静默丢弃。然后，无法实现捷径，并且将在逐跳的基础上提供连接。
因此，当 NHRP 与动态网络层路由一起实施时，NHRP 的扩展要求是逻辑 NBMA 网络中的几乎所有路由器都应该知道 NHRP。
也可以将静态路由与 NHRP 结合使用。那么，并不是 NBMA 网络中的所有路由器都需要知道 NHRP。也就是说，由于需要处理 NHRP 控制消息的路由器是由静态路由指定的，因此未包含在手动定义的静态路径中的路由器不必知道 NHRP。当然，静态路由无法扩展，如果目的地不在 NBMA 网络中，那么使用静态路由可能会导致路由始终处于次优状态。使用静态路由也有相当负面的故障模式。
6、 讨论
NHRP 不会取代现有的路由协议。通常，路由协议用于确定从源主机或路由器或中间路由器到特定目的地的正确路径。如果路由协议指示正确的路径是通过一个接口到 NBMA 网络，则 NHRP 可以在 NBMA 接口处用于将目的 IP 地址解析为相应的 NBMA 地址。当然，NHRP 的使用取决于第 4 节中讨论的注意事项。
假设 NHRP 适用且目标地址已解析，则使用底层 NBMA 网络的特定数据转发和路径确定机制转发数据包。这里，事件的顺序使得路由确定由IP路由执行，独立于NHRP。然后，NHRP 用于在 IP 路由协议确定的路径上创建一条捷径。因此，NHRP“缩短”了路由路径。如果底层路由协议丢失了对环路抑制至关重要的信息，则 NHRP（如 [1] 中定义）不足以抑制持续转发环路用于路由器-路由器通信时 [9]。正在开展工作 [10] 以增强 NHRP，以使其能够用于路由器-路由器通信，而无需持续的转发循环。
当路由路径在某个相对较短的时间尺度上（例如秒）不断变化时，这种情况会对NHRP的运行产生影响。在某些路由器-路由器操作中，路由路径的变化可能会产生持久的路由循环。在主机-路由器或路由器-主机通信中，路由路径的频繁更改可能导致效率低下，例如频繁创建寿命短的捷径。
7. 安全考虑
NHRP是地址解析协议，SCSP是数据库同步协议。因此，它们可能会受到服务器（对于 NHRP）或对等点（对于 SCSP）的欺骗和拒绝服务攻击。它们都提供了身份验证机制，以允许它们在涉及欺骗的环境中使用。详细信息可在 [1] 中的第 5.3.4 节和 [8] 中的 B.3.1 节中找到。本文档中没有在引用的章节中讨论过的其他安全限制或问题。
参考
[1] Luciani, J., Katz, D., Piscitello, D., Cole, B., and N. Doraswamy, "NMBA Next Hop Resolution Protocol (NHRP)", RFC 2332, April 1998. [2] Greene, M., and J. Luciani, "NHRP Management Information Base", Work in Progress. [3] Laubach, M., and J. Halpern, "Classical IP and ARP over ATM", RFC 2225, April 1998. [4] Lawrance, J., and D. Piscitello, "The Transmission of IP datagrams over the SMDS service", RFC 1209, March 1991. [5] Multiprotocol Over ATM Version 1.0, ATM Forum Document af-mpoa-0087.000 [6] Rekhter, Y., and D. Farinacci, "Support for Sparse Mode PIM over ATM", Work in Progress. [7] Rekhter, Y., and D. Kandlur, "Local/Remote" Forwarding Decision in Switched Data Link Subnetworks", RFC 1937, May 1996. [8] Luciani, J., Armitage, G., Halpern, J., and N. Doraswamy, "Server Cache Synchronization Protocol (SCSP) - NBMA", RFC 2334, April 1998. [9] Cole, R., Shur, D., and C. Villamizar, "IP over ATM: A Framework Document", RFC 1932, April 1996. [10] Rekhter, Y., "NHRP for Destinations off the NBMA Subnetwork", Work in Progress.
致谢
作者感谢 ION 工作组的许多参与者的宝贵贡献和评论，特别是 Newbridge Networks 的 Joel Halpern、信息技术研究中心的 David Horton、Nexion 的 Andy Malis、Cisco Systems 的 Yakov Rekhter 和 George Swallow 以及 Curtis Villamizar ANS 的。
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