內部閘道協定(IGP)

　內部閘道協定(Interior Gateway Protocol, IGP) 是一種用於 同一個自治系統(AS) 內部 的路由協定，它的主要任務是讓同一組網路能夠互相交換路由資訊，例如一間企業、ISP 或資料中心內部的路由器，以便資料封包能在內部網路中找到最有效率的傳輸路徑。

　與之相對的，則是 外部閘道協定(Exterior Gateway Protocol, EGP)，它負責不同自治系統(AS) 之間的路由交換，而早期的 EGP 外部閘道協定，目前已被 邊界閘道協定(Border Gateway Protocol, BGP) 所取代，成為現今全球網際網路間主要使用的外部路由協定。

　IGP 主要用於內部網路自動化路由管理，而 EGP(如 BGP) 則更注重策略與政策控制。

　我們可以做一個簡單的比喻，把整個網際網路想成一張全球地圖，IGP 就像是一個城市裡的「市內交通規劃系統」，決定車子在城市內怎麼走最快，而 BGP(EGP的一種) 則像是「城市之間的高速公路導航系統」，負責跨城市的資料傳輸。

IGP 的工作原理

　內部閘道協定(IGP) 的核心目標，是讓同一個自治系統(AS) 內的所有路由器，能夠彼此交換網路拓樸(Network topology) 資訊，進而自動計算出資料封包到達目的地的最佳路徑。

　簡單來說，內部閘道協定(IGP) 就像一個自動導航系統，當網路拓樸(Network topology) 有變化時，例如某台路由器或連線中斷，內部閘道協定(IGP) 會即時重新計算路線，確保封包仍能順利抵達目的地。其運作流程如下。

1. 鄰居發現(Neighbor Discovery)
   路由器啟動後，會自動尋找同一網段上的其他 IGP 路由器，並建立「鄰居關係(Adjacency)」。




2. 交換路由資訊(Routing Information Exchange)
   建立關係後，路由器之間會互相交換各自知道的路由資訊，例如可達的網路、距離成本等。




3. 建立拓樸資料庫(Topology Database)
   每台路由器根據收到的資訊，建立出整個網路的拓樸圖，了解每個節點之間的連線狀態。




4. 計算最佳路徑(Path Calculation)
   根據拓樸資料與演算法，例如 RIP 的距離向量或 OSPF 的 Dijkstra 演算法，IGP 會選出每個目的網路的最佳路由，並更新至 路由表(Routing Table)。




5. 動態更新(Dynamic Update)
   IGP 收斂時間會影響網路穩定性，收斂慢會導致封包丟失或暫時無法到達；當網路有變化時，例如連線中斷或新增節點，IGP 會自動重新計算，快速收斂(Convergence) 到新的穩定狀態，讓資料封包不會因變動而中斷傳輸。

簡單的工作流程大致是這樣：

1. 各路由器透過 IGP 彼此交換路由資訊。

2. 每台路由器建立網路拓樸圖。

3. 當網路狀態變化時，例如某條連線中斷，協定會重新計算最短成本或最有效率的路徑。

常見的 IGP 協定種類

　內部閘道協定(IGP) 可分為三類，分別是：距離向量路由協定、鏈路狀態路由協定、進階距離向量協定。

距離向量路由協定

距離向量路由協定(Distance Vector Protocol) 的原理在於每台路由器只知道到達目的地的「跳數(Hop Count)」與「下一跳(Next Hop)」，並且會定期將整張路由表廣播給鄰居，依最短跳數選擇最佳路徑。

它的特點在於：

• 設定簡單，適合小型網路

• 收斂速度慢，容易發生路由迴圈

• 跳數限制為 15，超過即視為不可達

其代表協定為「路由資訊協定(RIP)」。

「路由資訊協定(Routing Information Protocol, RIP)」屬於網路層，其主要應用於規模較小的、可靠性要求較低的網路，可以通過不斷的交換資訊讓路由器動態的適應網路連接的變化，這些資訊包括每個路由器可以到達哪些網路，這些網路有多遠等。

資料來源：維基百科｜路由資訊協定

鏈路狀態路由協定

鏈路狀態路由協定(Link State Protocol) 原理在於每台路由器收集全網的鏈路狀態，建立完整的網路拓樸，使用 Dijkstra 最短路徑演算法 計算最佳路徑。

它的特點在於：

• 收斂速度快、效率高

• 僅在變化時交換更新

• 支援分層設計與多維度成本度量

• 適合大型企業與 ISP 網路

其代表協定為「開放式最短路徑優先協定(OSPF)」與「中間系統到中間系統路由交換協定(IS-IS)」。

「開放式最短路徑優先協定(Open Shortest Path First, OSPF)」是廣泛使用的一種路由協定，它屬於鏈路狀態路由協定，具有路由變化收斂速度快、無路由環路、支援變長子網路遮罩(VLSM) 和匯總、層次區域劃分等優點。

「中間系統到中間系統路由交換協定(Intermediate System to Intermediate System, IS-IS)」是電信業者普遍採用的內部網路關協定之一，主要用於電信骨幹網路，並支援 IPv6。

資料來源：
維基百科｜開放式最短路徑優先
維基百科｜中間系統到中間系統

進階距離向量協定

進階距離向量協定(Advanced Distance Vector Protocol) 是由 Cisco思科系統 所開發的混合型協定，結合了距離向量與鏈路狀態的優點。它使用 DUAL(Diffusing Update Algorithm) 演算法來計算最佳路徑，並僅在拓樸變化時更新路由，減少頻寬消耗。

特點在於：

• 收斂速度接近鏈路狀態協定

• 支援多種度量 (延遲、頻寬、可靠度、負載等)

• 僅與鄰居交換部分更新(Partial Update)，非整張路由表

• 原為 Cisco思科系統 專有協定，後來開放部分標準化

其代表協定為「增強型內部網路關路由協定(EIGRP)」。

「增強型內部網路關路由協定(Enhanced Interior Gateway Routing Protocol, EIGRP)」又稱「加強型閘道間選徑協定」，是 Cisco 思科系統公司開發的進階距離向量協定，結合距離向量與鏈路狀態優點，原基於 IGRP，且並於2013年將此標準公開，不再是私有的路由協定。

資料來源：維基百科｜加強型閘道間選徑協定

IGP 的應用場景

　內部閘道協定(IGP) 主要用於 同一自治系統(AS) 內的路由管理，隨著現代企業與資料中心網路規模不斷擴張，內部閘道協定(IGP) 的應用場景也越來越廣泛，主要包括以下。

【企業內部網路】

• 大中型企業通常有多個分公司或樓層，需要內部網路互聯。

• IGP 可讓所有路由器自動交換路由資訊，保證資料封包在公司內部能找到最有效路徑。

• 常用協定：OSPF、EIGRP(Cisco 環境)

案例：一間跨國公司總部與多個分支辦公室之間的內部網路，使用 OSPF 分區(Area) 管理，提高收斂效率。

【資料中心網路】

• 資料中心內部有大量伺服器與交換器，需要高效的路由與負載分擔。

• IGP 負責內部路由計算，確保封包低延遲、高可靠性地在伺服器之間傳輸。

• 常用協定：OSPF、IS-IS

特色在於 支援大型拓樸、分層設計(Core、Aggregation、Access)，快速收斂防止服務中斷。

【ISP 內部網路】

• ISP 內部的路由器組成一個自治系統，需要快速、可靠地交換路由資訊。

• IGP 用於 ISP 的核心網路與邊緣網路，確保用戶流量在內部網路中選擇最佳路徑。

• 常用協定：IS-IS(大型 ISP 核心網路)、OSPF(部分區域網路)

案例：ISP 的骨幹網路使用 IS-IS 管理數百台路由器，支援大規模 IPv4/IPv6 路由。

總結

　內部閘道協定(IGP) 是現代網路中不可或缺的核心技術，專門用於 同一自治系統(AS) 內部的路由管理。它透過自動交換路由資訊、建立網路拓樸圖，並計算最佳傳輸路徑，確保資料封包在企業網路、資料中心或 ISP 內部能高效、穩定地傳輸。

　內部閘道協定(IGP) 主要協定包括

• 距離向量型：如 RIP，簡單易用，適合小型網路

• 鏈路狀態型：如 OSPF、IS-IS，收斂快速、適合大型網路

• 進階距離向量型(混合型)：如 EIGRP，結合兩者優點，兼顧效率與收斂速度

　在現代應用中，IGP 不僅保障企業內部網路的高可用性，也支援資料中心與 ISP 核心網路的規模化運作，IGP 主要解決自治系統內部路由自動化、收斂速度與可靠性問題，是現代網路高可用性的基礎。