路由表：

最佳路由：

“最佳”只能是相對于某一種特定要求下得出的較為合理的選擇而已。

路由算法的分類

• 靜態(tài)路由算法（非自適應(yīng)路由算法） 管理員手工配置路由信息。簡便，可靠，在負(fù)荷穩(wěn)定，拓?fù)渥兓淮蟮木W(wǎng)絡(luò)中運(yùn)行效果很好，廣泛用于高度安全性的軍事網(wǎng)絡(luò)和較小的商業(yè)網(wǎng)絡(luò)。但是路由更新慢，不適用大型網(wǎng)絡(luò)。
• 動(dòng)態(tài)路由算法（自適應(yīng)路由算法） 路由器間彼此交換信息，按照路由算法優(yōu)化出路由表項(xiàng)。路由更新快，適用大型網(wǎng)絡(luò)，及時(shí)響應(yīng)鏈路費(fèi)用或網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渥兓５撬惴◤?fù)雜，增加網(wǎng)絡(luò)負(fù)擔(dān)。通常被使用。

動(dòng)態(tài)路由算法分類

• 全局性 鏈路狀態(tài)路由算法 OSPF? 所有路由器掌握完整的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浜玩溌焚M(fèi)用信息。
• 分散性 距離向量路由算法 RIP? 路由器只掌握物理相連的鄰居及鏈路費(fèi)用。

分層次的路由選擇協(xié)議

• 因特網(wǎng)規(guī)模很大
• 很多單位不想讓外界知道自己的路由選擇協(xié)議，但還想連入因特網(wǎng)

自治系統(tǒng)AS：

在單一的技術(shù)管理下的一組路由器，而這些路由器使用一種AS內(nèi)部的路由選擇協(xié)議和共同的度量以確定分組在該AS內(nèi)的路由，同時(shí)還使用一種AS之間的路由協(xié)議以確定在AS之間的路由。

一個(gè)AS內(nèi)的所有網(wǎng)絡(luò)都屬于一個(gè)行政單位來管轄，一個(gè)自治系統(tǒng)的所有路由器在本自治系統(tǒng)內(nèi)都必須連通。

路由選擇協(xié)議

• 內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議IGP? ? ? 一個(gè)AS內(nèi)使用的? ? RIP，OSPF
• 外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議EGP? ? AS之間使用的? ? BGP-4

內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議 --- RIP

RIP是一種分布式的基于距離向量的路由選擇協(xié)議，是因特網(wǎng)的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，最大優(yōu)點(diǎn)是簡單。

RIP協(xié)議要求網(wǎng)絡(luò)中的每一個(gè)路由器都維護(hù)從它自己到其他每一個(gè)目的網(wǎng)絡(luò)的唯一最佳距離記錄（即一組距離，如下圖）。

距離：

通常指“跳數(shù)”，即從源端口到目的端口所經(jīng)過的路由器個(gè)數(shù)，經(jīng)過一個(gè)路由器跳數(shù)+1。特別的，從一個(gè)路由器到直接相連的網(wǎng)絡(luò)距離為1。RIP允許一條路由最多只能包含15個(gè)路由器，因此距離為16表示網(wǎng)絡(luò)不可達(dá)（RIP協(xié)議只適用于小互聯(lián)網(wǎng)）。

信息交換：

• 僅和相鄰路由器交換信息
• 路由器交換的信息是自己的路由表
• 每30秒交換一次路由信息，然后路由器根據(jù)新信息更新路由表。若超過180s沒收到鄰居路由器的通告，則判定鄰居沒了，并更新自己的路由表

路由器剛開始工作時(shí)，只知道直接連接的網(wǎng)絡(luò)的距離（距離為1），接著每一個(gè)路由器也之和數(shù)目非常有限的相鄰路由器交換并更新路由器。

經(jīng)過若干次更新后，所有路由器最終都會(huì)知道到達(dá)本自治系統(tǒng)任何一個(gè)網(wǎng)絡(luò)的最短距離和下一跳路由器的地址，即“收斂”。

距離向量算法

RIP報(bào)文，包含路由表的全部信息。相鄰兩個(gè)路由器交換路由表信息是通過RIP報(bào)文傳遞的。

以下是距離向量算法的過程：

1. 修改相鄰路由器發(fā)來的RIP報(bào)文中所有表項(xiàng)：對地址為X的相鄰路由器發(fā)來的RIP報(bào)文，修改此報(bào)文中的所有項(xiàng)目：把“下一跳”字段中的地址改為X，并把所有的“距離”字段 + 1.

2. 對修改后的RIP報(bào)文中的每一個(gè)項(xiàng)目，進(jìn)行以下步驟：

2.1 如果路由表中沒有RIP報(bào)文中的網(wǎng)絡(luò)，則直接把該項(xiàng)目填入路由表

2.2 如果路由表中有RIP報(bào)文中的網(wǎng)絡(luò)，則查看下一跳路由器地址：

2.2.1 如果下一跳就是發(fā)來RIP報(bào)文的路由器，則用收到的項(xiàng)目替換源路由表中的項(xiàng)目

2.2.2 如果下一跳不是發(fā)來RIP報(bào)文的路由器，原來距離比最新距離遠(yuǎn)則更新，否則不作處理

3. 若180s還沒有收到相鄰路由器的更新路由表，則把該路由器記為不可達(dá)的路由器，則把距離設(shè)置為16

4. 返回

RIP協(xié)議的報(bào)文

格式：

特點(diǎn)：

當(dāng)網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障時(shí)，要經(jīng)過比較長的時(shí)間（例如數(shù)分鐘）才能將此信息傳送到所有的路由器，“慢收斂”

內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議 --- OSPF

開放最短路徑優(yōu)先OSPF協(xié)議：“開放”標(biāo)明OSPF協(xié)議不受某一家廠商控制，而是公開發(fā)表的：“最短路徑優(yōu)先”是因?yàn)槭褂昧薉ijkstra提出的最短路徑算法SPF。

OSPF最主要的特征就是使用分布式的鏈路狀態(tài)協(xié)議。

OSPF的特點(diǎn)：

• 使用洪泛法向自治系統(tǒng)內(nèi)所有路由器發(fā)送信息，即路由器通過輸出端口向所有相鄰的路由器發(fā)送信息，而每一個(gè)相鄰路由器又再次將此信息發(fā)往其所有的相鄰路由器。最終整個(gè)區(qū)域內(nèi)所有路由器都得到了這個(gè)信息的一個(gè)副本。
• 發(fā)送的信息就是與本路由器相鄰的所有路由器的鏈路狀態(tài)（本路由器和哪些路由器相鄰，以及該鏈路的度量/代價(jià) --- 費(fèi)用，距離，時(shí)延，帶寬等）。
• 只有當(dāng)鏈路狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)，路由器才向所有路由器洪泛發(fā)送此信息。

最后，所有路由器都能建立一個(gè)鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫，即全網(wǎng)拓?fù)鋱D。

鏈路狀態(tài)路由算法

每個(gè)路由器發(fā)現(xiàn)它的鄰居結(jié)點(diǎn)HELLO問候分組，并了解鄰居結(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)地址。

設(shè)置到它的每個(gè)鄰居的成本度量metric

構(gòu)造DD數(shù)據(jù)庫描述分組，向鄰站給出自己的鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫中的所有鏈路狀態(tài)項(xiàng)目的摘要信息。

如果DD分組中的摘要自己都有，則鄰站不作處理；如果有沒有的或者是更新的，則發(fā)送LSR鏈路狀態(tài)請求分組，請求自己沒有的和比自己更新的信息。

收到鄰站的LSR分組后，發(fā)送LSU鏈路狀態(tài)更新分組進(jìn)行更新。

更新完畢后，鄰站返回一個(gè)LSAck鏈路狀態(tài)確認(rèn)分組進(jìn)行確認(rèn)。

只要一個(gè)路由器的鏈路狀態(tài)發(fā)生變化：

泛洪發(fā)送LSU鏈路狀態(tài)更新分組進(jìn)行更新。

更新完畢后，其他站返回一個(gè)LSAck鏈路狀態(tài)確認(rèn)分組進(jìn)行確認(rèn)。

使用Dijkstra根據(jù)自己的鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫構(gòu)造到其他結(jié)點(diǎn)間的最短路徑。

OSPF的區(qū)域

為了使OSPF能夠用于規(guī)模很大的網(wǎng)絡(luò)，OSPF將一個(gè)自治系統(tǒng)再劃分為若干個(gè)更小的范圍，叫做區(qū)域。每一個(gè)區(qū)域都有一個(gè)32位的區(qū)域標(biāo)識(shí)符（用點(diǎn)分十進(jìn)制表示）。

區(qū)域也不能太大，在一個(gè)區(qū)域內(nèi)的路由器最好不超過200個(gè)。

OSPF分組

與RIP分組不同（RIP使用UDP發(fā)送），OSPF分組用IP數(shù)據(jù)報(bào)傳送。

OSPF協(xié)議其他特點(diǎn)

• 每個(gè)30min，要刷新一次數(shù)據(jù)庫中的鏈路狀態(tài)。
• 由于一個(gè)路由器的鏈路狀態(tài)只涉及到與相鄰路由器的連通狀態(tài)，因而與整個(gè)互聯(lián)網(wǎng)的規(guī)模并無直接關(guān)系。因此當(dāng)互聯(lián)網(wǎng)規(guī)模很大時(shí)，OSPF協(xié)議要比距離向量協(xié)議RIP好很多。
• OSPF不存在壞消息傳的慢的問題（對比RIP），它的收斂速度很快。

外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議 --- BGP

與其它AS的鄰站BGP發(fā)言人交換信息。

交換的網(wǎng)絡(luò)可達(dá)性的信息，即要到達(dá)某個(gè)網(wǎng)絡(luò)所要經(jīng)過的一系列AS。

發(fā)生變化時(shí)更新有變化的部分。

BGP協(xié)議交換信息的過程

BGP所交換的網(wǎng)絡(luò)可達(dá)性的信息就是要到達(dá)某個(gè)網(wǎng)絡(luò)索要經(jīng)過的一系列AS。當(dāng)BGP發(fā)言人互相交換了網(wǎng)絡(luò)可達(dá)性的信息后，各BGP發(fā)言人就根據(jù)所采用的策略從收到的路由信息中找出到達(dá)各AS的較好路由。

BGP協(xié)議報(bào)文格式

一個(gè)BGP發(fā)言人與其他自治系統(tǒng)中的BGP發(fā)言人要交換路由信息，就要先建立TCP連接，即通過TCP傳送，然后在此連接上交換BGP報(bào)文以建立BGP會(huì)話，利用BGP會(huì)話交換路由信息。

BGP協(xié)議特點(diǎn)

• BGP支持CIDR，因此BGP的路由表也就應(yīng)當(dāng)包括目的網(wǎng)絡(luò)前綴，下一跳路由器，以及到達(dá)該目的網(wǎng)絡(luò)所要經(jīng)過的各個(gè)自治系統(tǒng)序列。
• 在BGP剛剛運(yùn)行時(shí)，BGP的鄰站時(shí)交換整個(gè)的BGP路由表。但以后只需要在發(fā)生變化時(shí)更新有變化的部分。這樣做對節(jié)省網(wǎng)絡(luò)帶寬和減少路由器的處理開銷都有好處。

BGP-4的四種報(bào)文

• OPEN（打開）報(bào)文：用來與相鄰的另一個(gè)BGP發(fā)言人建立關(guān)系，并認(rèn)證發(fā)送方。
• UPDATE（更新）報(bào)文：通告新路徑或撤銷源路徑。
• KEEPALIVE（保活）報(bào)文：在無UPDATE時(shí)，周期性證實(shí)鄰站的連通性，也作為OPEN的確認(rèn)。
• NOTIFICATION（通知）報(bào)文：報(bào)告先前報(bào)文的差錯(cuò)，也被用于關(guān)閉連接。

內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議RIP，OSPF與外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議BGP對比

RIP是一種分布式的基于距離向量的內(nèi)部網(wǎng)關(guān)路由協(xié)議，通過廣播UDP報(bào)文來交換路由信息。

OSPF是一個(gè)內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議，要交換的信息量較大，應(yīng)使報(bào)文的長度盡量短，所以不適用傳輸層協(xié)議（如UDP或TCP），而是直接采用IP。

BGP是一個(gè)外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議，在不同的自治系統(tǒng)之間交換路由信息，由于網(wǎng)絡(luò)環(huán)境復(fù)雜，需要保證可靠傳輸，所以采用TCP。

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的计算机网络 --- 网络层路由算法与路由协议的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

如果覺得生活随笔網(wǎng)站內(nèi)容還不錯(cuò)，歡迎將生活随笔推薦給好友。