5---路由算法详解

计算机网络中的路由算法路由算法在计算机网络中起着关键的作用，它用于确定数据包在网络中的传输路径。

根据不同的网络拓扑和需求，有多种不同的路由算法被应用。

本文将介绍几种常见的路由算法。

1. 距离矢量算法（Distance Vector Algorithm）距离矢量算法是一种分布式的路由算法，每个节点在路由表中记录到达目的节点的距离向量。

节点之间通过交换距离向量信息来更新路由表，并且通过Bellman-Ford算法来计算最短路径。

该算法简单易实现，但是在大型网络中容易产生计数到无穷大的问题，即由于链路故障等原因产生的无限循环。

2. 链路状态算法（Link State Algorithm）链路状态算法是一种集中式的路由算法，每个节点都会收集与自身相连的链路状态信息，并通过最短路径算法（如Dijkstra算法）计算出到达其他节点的最短路径。

然后，每个节点都将自己的链路状态信息广播给所有其他节点，使得每个节点都有完整的网络拓扑和链路状态信息。

该算法需要节点之间频繁的广播和计算，但是能够保证收敛，即要么找到最短路径，要么不进行路由。

3. 路径向量算法（Path Vector Algorithm）路径向量算法可以看作是距离矢量算法和链路状态算法的结合，它通过回退进行路径检测和避免计数到无穷大的问题。

每个节点在路由表中记录到达目的节点的路径和向量信息，通过交换路径向量信息来更新路由表。

在计算最短路径时，路径向量算法使用类似链路状态算法的Dijkstra算法，但是在寻找路径时，会检查前面的节点是否已经在路径中出现，以避免产生环路。

4. 队列距离矢量算法（Queue Distance Vector Algorithm）队列距离矢量算法是距离矢量算法的一种改进算法，主要解决计数到无穷大问题。

该算法引入了队列和计数器，通过计数器和链路状态信息来确定数据包是否进入队列。

每个节点在路由表中记录到达目的节点的距离向量和队列的长度。

第6章路由算法总结路由算法是网络中的核心算法之一，它决定了数据包在网络中的传输路径。

路由算法的设计和优化对于网络的性能和稳定性具有重要影响。

在本章中，我们将总结一些常见的路由算法，并介绍它们的优缺点。

1.静态路由算法：静态路由算法是最简单的路由算法，它通过人工配置将目的地和下一跳地址映射起来。

静态路由算法的优点是简单、易于实现和维护，适用于小型网络。

然而，静态路由算法的缺点是无法适应网络拓扑的变化，对于大型和复杂网络不可行。

2.距离向量路由算法：距离向量路由算法是一种基于邻居节点交换信息的分布式算法。

每个节点维护一个路由表，其中包含到达各个目的地的距离和下一跳节点信息。

节点周期性地将路由表广播给邻居节点，并根据收到的更新信息更新自身路由表。

距离向量路由算法的优点是简单、分布式，适用于小型网络。

然而，它的缺点是收敛速度慢和计算复杂度高，容易出现路由环路和计数问题。

3.链路状态路由算法：链路状态路由算法是一种基于全局网络状态信息的算法。

每个节点通过发送链路状态信息到整个网络，使得每个节点都具有完整的网络拓扑信息。

节点根据收到的链路状态信息计算最短路径，并构建路由表。

链路状态路由算法的优点是收敛速度快、计算复杂度低和稳定性好。

然而，它的缺点是需要消耗大量的带宽和存储资源，并且对于网络规模较大的情况下，算法的效率会下降。

4.链路状态路由算法的改进算法：为了优化链路状态路由算法，人们提出了一些改进算法，如OSPF （开放式最短路径优先）、IS-IS（中间系统间路由）等。

这些算法使用了一些技术，如分层、区域划分和链路优化等，以提高算法的性能和可扩展性。

5.BGP（边界网关协议）：BGP是用于互联网的一种路径向量路由协议。

它是一种自治系统之间的路由协议，用于实现互联网的路由选择。

BGP通过交换路由信息和策略来确定数据包的最佳路径。

BGP的优点是具有高度的灵活性和可配置性，可以根据策略调整路由。

然而，BGP的缺点是配置复杂和收敛速度较慢。

常见的路由算法常见的路由算法路由算法是指为了用于在互联网之类的分组通讯网络中的数据包进行寻址所使用的一种算法。

其目的是为了能够掌握网络拓扑结构，更有效的使用网络资源，提供更好的服务质量，在众多的路由算法中，下面列出了一些常见的。

1. 链路状态路由协议（Link State Routing Protocol）链路状态路由协议是一种以网络中所有的节点为基础的路由协议，它的特点是在所有节点之间建立并保持一个网络状态数据库，每个节点首先会发出一个链路状态数据包来描述自己知道的其他节点的相关信息，并通过该信息计算出一张最短路径树。

LSRP一般都有洪泛问题，产生洪泛的原因在于每个节点的发出的链路状态数据包要发到整个网络中，所以数据包会不断传播，产生大量网络流量。

常见的LSRP有OSPF等。

2. 距离向量路由协议（Distance Vector Routing Protocol）距离向量路由协议是一种以自身节点所连接的邻居节点的路由信息为基础的协议，每个节点只知道自己所连接的邻居节点的路由信息，而不知道整张网络的拓扑结构。

DVRP算法通过递归与相邻节点交换距离向量信息来分配最短路径，因此它能够在网络中改变路由波动时使整个路由表保持一致。

常见的DVRP有RIP等。

3. 混合路由协议（Hybrid Routing Protocol）混合路由协议是链路状态和距离向量路由协议的混合体，它采用链路状态路由协议的优点，建立了一张网络拓扑地图；同时又采用距离向量路由协议的算法对网络进行遍历，它使用距离向量路由协议的性质表明每个路由器只需要与它的成邻接的路由器通信，这样可以大大减小链路状态路由协议产生的洪泛问题。

4. 路由发现协议（Route Discovery Protocol）路由发现协议通常是物理网络发挥作用的协议。

当网路中有一个新的路由器被连接时，路由器会通过路由发现协议来发现新路由器，这样数据就可以经过新路由器并到达目的地。

无论是电路开通还是业务恢复，均需使用链路权重Link Cost和共享风险链路组SRLG。

所以在ASON网络一开始就要由操作者配置Link Cost和SRLG。

1，电路开通电路开通有三种方式：松散路由约束，半松散路由约束，和严格路由约束。

下面逐一说明。

松散路由约束：操作者只需指定电路的源和宿，路由选择完全由控制平面完成。

选路算法如下：a)在所有可选路径中选择路由经过的链路Link Cost之和最小的路径；b)如果有多条路径满足Link Cost之和最小，从中选择跳数（经过的节点数）最小的路径；c)如果仍有多条路径符合要求，从中选择网络碎片最少的路径。

（所谓碎片，即链路中不连续被使用的时隙（time slot）。

在其他因素相同的情况下，系统内部会根据链路的时隙使用情况来进行相应的碎片整理以避免网络碎片更多，即新建电路和恢复电路会选择碎片最大的路由，留下较大的管道给其他大颗粒电路使用。

例如对两条10G链路，一个10G中占用了一个时隙，另外一条10G链路中占用了2个时隙，如果后者的10G链路的时隙是连续的如时隙1和2，这时恢复时系统是不会区分这两条10G链路那个负载更多一些，而如果后者的10G链路的时隙是分离的如1和5，这时恢复时就会优先选用该条链路，因为它碎片程度更严重。

）半松散路由约束：操作者除了指定电路的源和宿，还指定希望经过的节点或链路，或不希望经过的节点和链路。

在路由选择中，在多条可选路径里，首先排除使用了不希望经过的节点和链路的路径，或保留使用了希望经过的节点和链路的路径。

然后按照松散路由的选路算法（如上a）到c))选择最优路径。

严格路由约束：操作者严格指定电路的源和宿，中间经过的节点、链路和时隙。

需要注意的是，如果建立PRC、SNCP和GR电路，则会涉及到主备两条路径。

以上选路算法适用于主用路径（工作路径），备用路径（保护路径）则选择尽量和主用路径SRLG（链路和节点）分离的路由。

运营商操作者需要在ASON网络启用初期，在网管上完成如下设置：将端口及相对应的链路资源加到ASON域；将多个属性相同的物理链路绑定为一个TE Link，如相邻节点间同方向的多个速率相同的物理链路可以设置绑定关系，本步骤不是必须的；为每个TE Link设置链路权重Link Cost；设置TE Link之间的风险共享关系SRLG。

第5.6章路由算法教学导入：TCP/IP网络中路由器的基本工作原理,介绍了IP路由器的几大功能,给出了静态路由协议和动态路由协议,以及内部网关协议和外部网关协议的概念,同时简要介绍了目前最常见的RIP、OSPF、BGP和BGP-4这几种路由协议。

教学内容：1距离向量算法2 链路状态算法3平衡混合路由算法一距离向量法(Distance Vector Routing)在距离向量法中，相邻路由器之间周期性地相互交换各自的路由表备份。

当网络拓扑结构发生变化时，路由器之间也将及时地相互通知有关变更信息。

在图1中，每一个路由器从与之直接相邻的路由器处获得对方的路由表。

例如，路由器B从路由器A和C获得路由信息后，对自己的路由表进行加工，加工后的路由表再传送给路由器A和C。

路由器通过这种方法不断地积累路由信息，直到最终收敛为止。

图1 路由表传递示意1. 路由表的建立与更新在图2中，有三个路由器：A、B和C。

路由器A的两个网络接口E0和S0分别连接在10.1.0.0和10.2.0.0网段上；路由器B的两个网络接口S0和S1分别连接在10.2.0.0和10.3.0.0网段上；路由器C的网络接口S0和E0分别连接在10.3.0.0和10.4.0.0网段上。

图2 路由表内容列表如图2中各路由器路由表的前两行所示，通过路由器的网络接口到与之直接相连的网段的网络连接，其向量距离设置为0。

这即是最初的路由表。

当路由器B和A以及B和C之间相互交换路由信息后，它们会更新各自的路由表。

例如，路由器B通过网络端口S1收到路由器C的路由信息（10.3.0.0,S0,0）和（10.4.0.0,E0,0）后，在自己的路由表中增加一条（10.4.0.0,S1,1）路由信息。

该信息表示: 通过路由器B的网络接口S1可以访问到10.4.0.0网段，其向量距离为1，该向量距离是在路由器C的基础上加1获得的。

同样的道理，路由器B还会产生一条（10.1.0.0,S0,1）路由，这条路由是通过网络端口S0从路由器A获得的。

计算机网络的路由算法在计算机网络中，路由算法是用来确定数据包从源节点到目标节点的路径的一种算法。

它是实现网络通信的重要组成部分，承担着决定数据传输路线的关键任务。

本文将介绍几种常见的路由算法。

一、最短路径算法最短路径算法是一种常见且重要的路由算法。

它的目标是找到节点之间的最短路径，以最快速度将数据包从源节点发送到目标节点。

其中，迪杰斯特拉算法和贝尔曼-福特算法是两种常见的最短路径算法。

迪杰斯特拉算法（Dijkstra Algorithm）是一种广泛应用于计算机网络中的最短路径算法。

它通过计算从源节点到其他节点的最短路径，并记录路径上的节点和距离，最终找到从源节点到目标节点的最短路径。

该算法具有高效性和准确性，很好地满足了网络数据传输的需求。

贝尔曼-福特算法（Bellman-Ford Algorithm）是另一种常用的最短路径算法。

与迪杰斯特拉算法不同的是，贝尔曼-福特算法可以处理包含负权边的图。

它通过迭代地更新节点之间的距离，直到收敛为止，找到最短路径。

虽然贝尔曼-福特算法的效率较低，但其对于具有复杂网络结构的情况仍然具有重要的应用价值。

二、最优路径算法除了最短路径算法，最优路径算法也是计算机网络中常用的路由算法之一。

最优路径算法旨在找到包括最少跳数、最小延迟或最大带宽等特定需求的路径，以满足网络通信的性能要求。

例如，最小跳数算法（Minimum Hop Routing）是一种常见的最优路径算法，它通过选择路径上的最少跳数来实现数据传输。

这在实时性要求较高的应用场景中非常有用，如语音通话和视频会议等。

另外，最小延迟算法（Minimum Delay Routing）和最大带宽算法（Maximum Bandwidth Routing）也是常用的最优路径算法。

前者通过选择具有最小传输延迟的路径来实现数据传输，适用于对实时性要求较高的应用。

而后者则通过选择具有最大传输带宽的路径来实现数据传输，适用于对吞吐量要求较高的应用。

路由器原理及常用的路由协议、 路由算法大家好，今天瑞哥给大家分享路由器原理及常用的路由协议、路由算法。

•1网络互连•1.1网桥互连的网络•1.2路由器互连网络•2路由原理•3路由协议• 3.1R IP路由协议• 3.2OSPF路由协议•33 B GP和BGP-4路由协议• 3.4路由表项的优先问题•4路由算法•5新一代路由器路由器工作在OSI模型中的第三层，即网络层。

路由器利用网络层定义的“逻辑“上的网络地址（即IP地址）来区别不同的网络，实现网络的互连和隔离，保持各个网络的独立性。

路由器不转发广播消息……近十年来，随着计算机网络规模的不断扩大，大型互联网络（如Internet)的迅猛发展，路由技术在网络技术中已逐渐成为关键部分，路由器也随之成为最重要的网络设备。

用户的需求推动着路由技术的发展和路由器的普及，人们已经不满足千仅在本地网络上共享信息，而希望最大限度地利用全球各个地区、各种类型的网络资源。

而在目前的情况下，任何一个有一定规模的计算机网络（如企业网、校园网、智能大厦等），无论采用的路由器的分组转发的设计与实现均基于软件，在转发过程中对分组的处理要经过许多环节，转发过程复杂，使得分组转发的速率较慢。

另外，由千路由器是网络互连的关键设备，是网络与其它网络进行通信的一个“关口”，对其安全性有很高的要求，因此路由器中各种附加的安全措施增加了CPU的负担，这样就使得路由器成为整个互联网上的瓶颈”。

传统的路由器在转发每一个分组时，都要进行一系列的复杂操作，包括路由查找、访问控制表匹配、地址解析、优先级管理以及其它的附加操作。

这一系列的操作大大影响了路由器的性能与效率，降低了分组转发速率和转发的吞吐量，增加了CPU的负担。

而经过路由器的前后分组间的相关性很大，具有相同目的地址和源地址的分组往往连续到达，这为分组的快速转发提供了实现的可能与依据。

新一代路由器，如IP Switch、Tag Switch等，就是采用这一设计思想用硬件来实现快速转发，大大提高了路由器的性能与效率。

路由算法及比较丁杰 08211057 通信0801路由算法是网络层的核心问题，其主要功能：第一是为不同的原节点和目的节点对(SD)选择一条传输路径；第二是在路由选择好以后，将用户消息正确地送到目的节点。

一、路由算法的设计目标路由算法通常具有下列设计目标的一个或多个：(1) 正确性：算法必须是正确的。

即沿着各节点（交换机或路由器）中路由表所指引的路由，分组一定能够最终达到目的节点（交换机或路由器）。

并且，分组到达目的节点后不会再向其他节点转发该分组。

(2) 简洁性：算法设计简洁，路由协议必须高效地提供其功能，尽量减少软件和应用的开销。

实现路由算法的软件必须运行在物理资源有限的计算机上时高效尤其重要。

(3) 自适应性：又可称为“稳定性”或“鲁棒性”（robustness）。

即算法能够适应网络业务量的拓扑的变化。

当网络的总业务量发生变化时，算法能自适应地改变路由。

当节点链路出现故障或修复后重新开始工作时，算法应能及时找到一条替换路径。

(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) 公平性：算法对所有用户必须是等同的。

例如，仅考虑使某一对用户的端到端时延为最小，它们就可能占用相对较多的网络资源，这样就明显不符合公平性的要求。

(6) 最优性：路由选择算法应该能提供最佳路由，从而使平均分组时延最小、吞吐量最大或可靠性最高。

这里“最佳”可以是有多个因素决定的，如链路长度、数据率、链路容量、传输时延、节点缓冲区被占用的程度、链路的差错率、分组的丢失率等。

一个路由算法应当在高的业务负荷的情况下，在保证相同的实验条件下，可以增加网络的通过量；在轻负荷和中等负荷情况下，可以减少每一个分组的平均时延。

在实际中，其实是没有完全符合以上所有目标的路由算法的，也正是因为如此，在设计路由算法的时候，选择其中的最重要的几个目标来设计路由算法，以尽可能达到最好的效果。

因特网的路由选择算法摘要:路由选择协议是路由器用来完成路由表建立和路由信息更新的通信协议。

路由算法在路由协议中起着至关重要的作用,采用何种算法往往决定了最终寻径结果。

本文主要讨论设计路由算法应具有的原则以及第一个得到广泛使用的路由算法RIP和最短路径Dijkstra算法。

1 路由算法概述1.1 路由算法的特点路由选择协议的核心就是路由算法,即需要何种算法来获得路由表中的个项目。

一个理想的路由算法应该具有如下特点。

(1)算法必须是正确的和完整的。

这里,“正确”的含义是指沿着各路由表所指引的路由,分组一定能够最终到达目的网络和目的主机。

(2)算法在计算上应简单。

路由选择的计算不应使网络通信量增加太多的额外开销。

(3)算法应能适应通信量和网络拓扑的变化,这就是说要有自适应性。

当网络中的通信量发生变化时,算法能自适应的改变路由以均衡个链路的负载。

等某个或某些节点、链路发生故障不能工作,或者修理好了再投入运行时,算法也能及时的改变路由。

有时称这种自适应性为“稳健性”(robustness)。

(4)算法应具有稳定性。

在网络通信量和网络拓扑结构相对稳定的情况下,路由算法应收敛于一个可以接受的解,而不应使得出的路由不停的变化。

(5)算法应是公平的。

路由选择算法应对所有用户(除了少数优先级高的用户)都是平等的。

例如,若仅仅使某一对用户的端到端时延为最小,但却不考虑其他的广大用户,这就明显的不符合公平性的要求。

(6)算法应是最佳的。

路由选择算法应当能够找出最好的路由,使得分组平均延时最小而网络的吞吐量最大。

我们希望得到“最佳”的算法,但这并不是最重要的。

对于某些网络,网络的可靠性有时要比最小的分组平均延时或最大吞吐量更加重要。

因此,所谓“最佳”只能是相对于某一种特定要求下得出的较为合理的选择而已。

一个实际的路由选择算法,应该尽可能接近于理想的算法。

在不同的应用条件下,对以上提出的六个方面也可有不同的侧重。

1.2 路由算法的分类路由选择算法是个非常复杂的问题,因为它是网络中的所有节点共同协调工作的结果。

计算机网络的拓扑结构和路由选择算法计算机网络是由一些以各种不同方式连接的计算机组成的系统，它们可以共享资源和信息。

在计算机网络中，拓扑结构和路由选择算法是两个重要的概念。

本文将详细介绍计算机网络的拓扑结构和路由选择算法，并分别列出它们的步骤。

一、计算机网络的拓扑结构1. 星型拓扑结构- 特点：所有设备都连接到一个中央设备（如交换机或路由器）。

- 优点：易于管理和维护。

- 缺点：当中央设备出现故障时，整个网络将无法工作。

2. 总线型拓扑结构- 特点：所有设备都连接到一个共享的传输媒介。

- 优点：成本低廉，易于扩展。

- 缺点：当传输媒介出现故障时，整个网络将无法工作，并且网络性能受到设备数量的影响。

3. 环型拓扑结构- 特点：每个设备都连接到相邻设备，形成一个封闭的环。

- 优点：数据传输无需传递中继设备，因此具有较低的延迟。

- 缺点：当一个设备出现故障时，整个网络将无法工作。

4. 树型拓扑结构- 特点：设备以层级结构连接，形成一个树状网络。

- 优点：易于扩展，具有较强的容错能力。

- 缺点：当根节点出现故障时，整个网络将无法工作。

5. 网状拓扑结构- 特点：设备之间可以直接连接，形成一个网状结构。

- 优点：具有较高的容错能力和可扩展性。

- 缺点：成本较高，管理和维护复杂。

二、路由选择算法1. 静态路由选择算法- 步骤：a. 配置每个设备的路由表，包括目的地址和下一跳地址。

b. 根据路由表进行数据包转发。

- 优点：简单、稳定，适用于小型网络。

- 缺点：无法适应网络拓扑的动态变化。

2. 动态路由选择算法- 步骤：a. 设备之间通过路由协议交换路由信息。

b. 根据收到的路由信息更新路由表。

c. 根据路由表进行数据包转发。

- 优点：适应网络拓扑的动态变化，具有较好的容错能力。

- 缺点：复杂、可能导致路由环路。

3. 距离矢量路由选择算法- 步骤：a. 设备通过周期性地广播路由信息来更新路由表。

b. 路由器使用距离和方向来选择最佳路径。

计算机⽹络-⽹络层-路由算法计算机⽹络-⽹络层-路由算法最优化原则1.最佳路径的每⼀部分也是最佳路径如果路由器J在从路由器I到K的最优路径上，那么从J到K的最优路径必定沿着同样的路由路径2.通往路由器的所有最佳路径的并集是⼀棵称为汇集树3.路由算法的⽬的为所有路由器找出并使⽤汇集树最短路径路由Dijkstra算法1.每个节点⽤从源节点沿已知最佳路径到该节点的距离来标注，标注分为临时性标注和永久性标注2.初始时，所有节点都为临时性标注，标注为⽆穷⼤3.将源节点标注为0，且为永久性标注，并令其为⼯作节点4.检查与⼯作节点相邻的临时性节点，若该节点到⼯作节点的距离与⼯作节点的标注之和⼩于该节点的标注，则⽤新计算得到的和重新标注该节点5.在整个图中查找具有最⼩值的临时性标注节点，将其变为永久性节点，并成为下⼀轮检查的⼯作节点6.重复第四、五步，直到⽬的节点成为⼯作节点泛洪算法描述⼀种将数据包发送到所有⽹络节点的简单⽅法,每个节点通过将其发送到所有其他链接之外来泛洪在传⼊链接上接收到的新数据包，它属于静态算法问题重复的数据包，由于循环可能会⽆限多节点需要跟踪已泛洪的数据包以阻⽌洪泛即使在跳数上使⽤限制也会成倍爆炸两种解决措施每个数据包的头中包含⼀个跳计数器，每经过⼀跳后该计数器减1，为0时则丢弃该数据包记录哪些数据包已经被扩散了，从⽽避免再次发送这些数据包。

⽅法：1.每个数据包头⼀个序号，每次发送新数据包时加12.每个路由器记录下它所看到的所有(源路由器，序号)对3.当⼀个数据包到达时，路由器检查这个数据包，若是重复的，就不再扩散了选择性扩散它是⼀种泛洪⽅法的⼀种改进，将进来的每个数据包仅发送到与正确⽅向接近的线路上扩散法应⽤情况扩散法的⾼度健壮性，可⽤于军事应⽤分布式数据库应⽤中，可⽤于同时更新所有的数据库可⽤于⽆线⽹络中扩散法作为衡量标准，⽤来⽐较其它的路由算法距离⽮量算法描述距离向量是⼀种分布式路由算法，最短路径计算跨节点分配，属于动态算法，被⽤于RIP协议。