广泛应用的Internet是由众多个IP子网通过路由器互连构成的国际性网络。这种以路由器为基础的网络,形成了以路由器为节点的“网间网”。在“网间网”中,路由器不仅负责对IP分组的转发,而且还要负责与别的路由器进行联络,共同确定“网间网”的路由选择和维护路由表。 1.路由协议概念: 路由器必须与相邻路由器互通信息以交换路由信息,更新维护动态路由表使之正确反映网络的拓扑结构变化,并由路由器根据量度标准来决定最佳路径,路由协议是路由器之间进行通信而采用的协议,当网络启用了路由协议,网络便具有了能够自动更新路由表的强大功能。在介绍路由协议之前让我们先了解下述概念: (1)自治域(AS,Autonomous System): 由单个实体管理,具有统一管理机构、统一路由策略的网络。在这里单个实体,通常指单独的因特网服务提供者(ISP,Internet Service Provider)。 (2)收敛(Convergence):对于路由协议,网络上的路由器在一条路径不能使用时必须经历决定替代路径的过程,是在最佳路径的判断上所有路由器达到一致的过程。当某个网络事件引起路由可用或不可用时,路由器就发出更新信息。路由更新信息遍及整个网络,引发重新计算最佳路径,最终达到所有路由器一致公认的最佳路径。收敛慢的路由算法会造成路径循环或网络中断。 (3)路由算法:路由算法在路由协议中处于起着至关重要作用的核心地位,它将收集到的不同信息填入路由表中,并最终决定寻径的结果,将目的网络与下一站的关系告诉路由器。 具体在运行过程中,路由器按照某种路由通信协议,查找路由表,路由表中列出整个互联网络中包含的各个节点,以及节点间的路径情况和与它们相联系的传输费用。如果到特定的节点有一条以上路径,则基于预先确定的准则选择最优(最经济)的路径。另外由于各种网络段和其相互连接的情况可能发生变化,因此路由情况的信息需要及时更新,这时由所使用的路由信息协议规定定时更新或者按变化情况更新来完成。网络中的每个路由器按照这一规则动态地更新它所保持的路由表,以便保持有效的路由信息。 采用何种算法往往需要综合考虑以下设计目标: ①.最优化:指路由算法选择最佳路径的能力。 ②.简洁性:算法设计简洁,利用最少的软件和开销,提供最有效的功能。 ③.坚固性:路由算法处于非正常或不可预料的环境时,如硬件故障、负载过高或操作失误时,都能正确运行。由于路由器分布在网络联接点上,所以在它们出故障时会产生严重后果。最好的路由器算法通常能够经受各种变化情况的考验,并在各种网络环境下被证实是可靠的。 ④.快速收敛:收敛是在最佳路径的判断上所有路由器达到一致的过程。当某个网络事件引起路由可用或不可用时,路由器就发出更新信息。路由更新信息遍及整个网络,引发重新计算最佳路径,最终达到所有路由器一致公认的最佳路径。收敛慢的路由算法会造成路径循环或网络中断。 ⑤.灵活性:路由算法可以快速、准确地适应各种网络环境。例如,某个网段发生故障,路由算法要能很快发现故障,并为使用该网段的所有路由选择另一条最佳路径。 路由算法按照种类可分为以下几种:静态和动态、单路和多路、平等和分级、源路由和透明路由、域内和域间、链路状态和距离向量。下面重点介绍链路状态和距离向量算法。 ①.距离向量算法:距离向量算法也称为Bellman-Ford算法,以经过的路由数即跳数(hop)大小,确定最佳路径。要求每个路由器周期性发送其路由表全部或部分信息(仅发送到邻近结点上),来维护路由器路由表。 ②.链路状态算法:链路状态算法也称最短路径算法、接口状态算法,以创建该算法的人来命名,也称为Dijkstra算法,根据路由器接口状态,确定最佳路径。当路由器启动或网络结构发生变化时发送链路状态通告到互联网上所有的结点,一旦路由器收到所有的链路状态通告,每一个路由器将会对区域中的网络拓扑结构有一个完整的观察,以自己为根生成一个树,并且有着到达任一个目的网络或主机的完整道路,一个路由器对拓朴结构的观察将不同于其它的路由器,每个路由器把它自己作为树的根,形成自己的路由表。对于每个路由器,仅发送它的路由表中描述了其自身链路状态的那一部分。 从本质上来说,链路状态算法将少量更新信息发送至网络各处,而距离向量算法发送大量更新信息至邻接路由器。由于链路状态算法收敛更快,它在一定程度上比距离向量算法更不易产生路由循环。但另一方面,链路状态算法要求比距离向量算法有更强的CPU能力和更多的内存空间。 但两种算法可以结合使用,互补不足。 路由算法使用了许多种不同的度量标准去决定最佳路径。复杂的路由算法往往采用多种度量来选择路由,通过的加权运算,合并为单个的复合度量、填入路由表,作为寻径的标准。通常所使用的度量有:路径长度、可靠性、时延、带宽、负载、最大传输单元和通信成本等。 根据是否在一个自治域内部使用,动态路由协议分为内部网关协议(IGP,Internal Gateway Protocol)和外部网关协议(EGP,External Gateway Protocol)。常用路由协议(见表1),下面分别进行简要介绍。
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