路由技术

路由技术

有关路由技术主要是指路由选择算法。因特网的路由选择协议的特点及分类。其中，路由选择算法可以分为静态路由选择算法和动态路由选择算法。因特网的路由选择协议的特点是：属于自适应的选择协议（即动态的）；是分布式路由选择协议；采用分层次的路由选择协议，即分自治系统内部和自治系统外部路由选择协议。因特网的路由选择协议划分为两大类：内部网关协议（IGP,具体的协议有RIP和OSPF等）和外部网关协议（EGP,目前使用最多的是BGP）。

1. 路由选择算法概述

路由选择算法就是路由选择的方法或策略。

1、路由选择算法分类：按照路由选择算法能否随网络的拓扑结构或者通信量自适应地进行调整变化进行分类，路由选择算法可以分为静态路由选择算法和动态路由选择算法。

静态路由选择算法：静态路由选择算法就是非自适应路由选择算法，这是一种不测量、不利用网络状态信息，仅仅按照某种固定规律进行决策得简单得路由选择算法。静态路由选择算法得特点是简单和开销小，但是不能适应网络状态的变化。静态路由选择算法主要包括扩散法和固定路由表法。静态路由是依靠手工输入的信息来配置路由表的方法。静态路由具有以下几个优点：减小了路由器的日常开销。在小型互联网上很容易配置。可以控制路由选择的更新。但是，静态路由在网络变化频繁出现的环境中并不会很好的工作。在大型的和经常变动的互联网，配置静态路由是不现实。

动态路由选择算法：动态路由选择算法就是自适应路由选择算法，是依靠当前网络的状态信息进行决策，从而使路由选择结果在一定程度上适应网络拓扑结构和通信量得变化。动态路由选择算法得特点是能较好的适应网络状态的变化，但是实现起来较为复杂，开销也比较大。动态路由选择算法一般采用路由表法，主要包括分布式路由选择算法和集中式路由选择算法。分布式路由选择算法是每一个节点通过定期得与相邻节点交换路由选择得状态信息来修改各自的路由表，这样使整个网络的路由选择经常处于一种动态变化的状况。集中式路由选择算法是网络中设置一个节点，专门收集各个节点定期发送得状态信息，然后由该节点根据网络状态信息，动态的计算出每一个节点的路由表，再将新的路由表发送给各个节点。

动态路由是指路由协议可以自动根据实际情况生成的路由表的方法。动态路由的主要优点是，如果存在到目的站点的多条路径，运行了路由选择协议（如RIP或IGRP）之后，而正在进行数据传输的一条路径发生了中断的情况下，路由器可以自动的选择另外一条路径传输数据。这对于建立一个大型的网络是一个优点。大多数路由选择协议可分成两种基本路由选择协议：距离矢量路由选择协议（也称Bellman-Ford协议），计算网络中链路的距离矢量，然后根据计算结果进行路由选择。典型的距离向量路由选择协议有IGRP、RIP等。路由器定期向邻居路由器发送消息，消息的内容就是自己的整个路由表，如：1)到达目的网络所经过的距离、2)到达目的网络的下一跳地址运行距离矢量的路由器会根据相邻路由器发送过来的信息，更改自己的路由表。

链路状态路由选择协议：典型的链路状态路由选择协议有OSPF等。链路状态路由选择协议的目的是得到整个网络的拓扑结构。运行链路状态路由协议的每个路由器都要提供链路状态的拓扑结构信息，信息的内容包括：1)路由器所连接的网段链路。2)以及该链路的物理状态。根据返回的信息，路由器根据网络拓扑结构的变化及时修改路由配置，以适应新的路由选择。 2、因特网得路由选择协议：(1)自治系统（AS）：由于因特网规模庞大，为了路由选择的方便和简化，一般将整个因特网划分为许多较小的区域，称为自治系统。每个自治系统内部采用得路由选择协议可以不同，自治系统根据自身得情况有权决定采用哪种路由选择协议。（2）因特网的路由选择协议得特点：因特网的路由选择协议得特点是：属于自适应的选择协议（即动态的）；是分布式路由选择协议；因特网采用分层次的路由选择协议，即分自治系统内部和自治系统外部路由选择协议。（3）因特网得路由选择协议分类：内部网关协议（IGP）：在一个自治系统内部使用得路由选择协议。具体的协议有RIP和OSPF等。外部网关协议（EGP）：两个自治系统之间使用得路由选择协议。目前使用最多的是BGP（即BGP-4）此处的网关指的是路由器。

2. 路由协议

内部网关协议：IGP（内部网关协议）是在一个自治网络内网关（主机和路由器）间交换路由信息的协议。路由信息能用于网间协议（IP）或者其它网络协议来说明路由传送是如何进行的。Internet网被分成多个域或多个自治系统。一个域（domain）是一组主机和使用相同路由选择协议的路由器集合，并由单一机构管理。换言之，一个域可能是由一所大学或其它机构管理的互联网。内部网关协议（IGP）在一个域中选择路由。外部网关协议（EGP）为两个相邻的位于各自域边界上的路由器提供一种交换消息和信息的方法。

OSPF(OpenShortestPathFirst)是一个内部网关协议(InteriorGatewayProtocol,简称IGP)，用于在单一自治系统(autonomoussystem,AS)内决策路由。与RIP相对，OSPF是链路状态路由协议，而RIP是距离向量路由协议。链路是路由器接口的另一种说法，因此OSPF也称为接口状态路由协议。OSPF通过路由器之间通告网络接口的状态来建立链路状态数据库，生成最短路径树，每个OSPF路由器使用这些最短路径构造路由内部网关协议用在一个域中交换路由选择信息，如路由选择信息协议(RIP)和优先开放最短路径协议(OSPF)。OSPF是与OSI的IS-IS协议十分相似的内部路由选择协议。在区域的边界，周边路由器将一个域与其它域相连。这些路由器使用外部路由选择协议(ExteriorRoutingProto-cols)交换路由选择。外部网关协议([[ExteriorGatewayProtocol，EGP)为位于自治域边界的两个相邻的周边路由器提供一种交换消息和信息的方法。对于EGP的替代是周边网关协议(BorderGatewayProtocol，BGP)，它被用于提供改进性能，如指定路由选择策略的能力。

内部网关协议用于域内交换路由选择信息。常用的路由选择协议：地址解析协议(ARP)：ARP用于Internet和TCP/IP网，是一种邻居发现协议，它与OSI端系统对中间系统(ES-IS)协议相似。路由器和主机(用户计算机、服务器等)都使用ARP来相互通告。路由器把包含一个IP地址的分组广播出去。网络上有这个IP地址的计算机或设备回送自己的LAN地址。这些地址被存入路由选择表中，以备将来使用。另一个与ARR相似的协议，称为逆ARP(RARP)，执行相反的任务，它根据已知的网络地址获得IP地址。

路由选择信息协议(RIP)：RIP使用距离向量算法(DVA)计算路由选择路径。在DVA中，路由选择的确是基于到一个目的站中最少路由中继(hop)数或到一个相邻路由器路径的费用计算出来的一个总的费用。RIP路由选择表与其它路由器大约每30秒钟交换一次，路由器就是基于新的消息来重新生成它们的路由选择信息表。如果一个路由器连到低吞吐量的WAN链路，那么它在重新生成路由选择表时就会落后。另外，交换路由选择信息表要增加网络额外开销，它会引起许多拥塞，进一步推迟路由选择表的更新。如果一条路由失败了，重新建立路由选择表所需的延迟将会推迟一条新的路由尽快地建立。

优先开放最短路径(OSPF）：OSPF是一个链路状态路由选择算法，它是由开放系统互连(OSI)中间系统对中间系统(IS-IS)域内路由选择协议所做的工作派生出来的。链路状态路由选择与距离向量路由选择相比，需要更强的处理能力，但提供更多路由选择处理控制和更快的变化响应，Dijkstra算法用于计算路由是基于分组必须跳跃(hop)过的路由器数、传输线路的速度、交通拥塞延迟和根据某种度量的路由器费用。OSPF路由选择表只在必要时更新和仅更新有效(变化)的信息。

外部网关协议(EGP)：外部网关协议(EGP)提供一种方法，为两个位于它们各自域边界的相邻路由器交换信息和消息。外部网关协议还提供一种方法，为路由器相互交换路由选择信息。每一个域有一个或多个路由器被选作EGP协议路由器。每一个EGP使用内部网关协议和同一域内部的网关交换路由选择信息，以便它知道局域内端系统(主机)的地址。EGP与其它域内的EGP相连和交换有关各自域内端系统的路由选择信息。有了这些信息，网关就知道发送信息到域外其它系统的最佳路径。

EGP的主要功能如下：执行相邻网关连接过程使两个外部网关相连和决定交换信息。通过发送一条消息周期性地核实相邻的路由器和等待一个响应，这将确保一个外部网关仍可采用。周期性地交换路由选择信息。路由器的EGP例行程序能够轮询相邻的路由器以获得更新的信息。通常要维持两张表，用内部协议如RIP和OSPF获得一张内部路由表，用EGP获得一张外部路由表。然而，EGP有下述周边网关协议(BGP)试图解决的缺点。EGP是在Internet组成单个主干网时设计的，它对于今天的多主干网不是有效的。路由器是用显式定义那些路由器能够连接的静态路由选择表设置的，这避免环路和提供安全性，但不支持一个可扩展的网络。

域间策略路由选择协议：几个新的域间路由选择协议被推荐在Internet网上使用。随着Internet网规模的扩大，现行的外部协议不能提供足够的扩展能力。实现基于策略路由选择的新协议比EGP更具有可扩展性(Internet的要求)。基于策略路由选择给管理员更多的网络控制、允许优化交通流量和实现安全特性以及服务收费。

周边网关协议(BGP)：周边网关协议(BorderGatewayProtocol，BGP)作为一种中间解决方法提供了一些有限的策略特性，但它没有解决可扩展的需求。路由器属性如一条路径的费用和安全性也被加入BGP。由于BGP的路由选择信息交换只传送增加的部分而不是整个数据库，所以它所需的带宽降低了。

域间路由选择协议(IDRP)：域间路由选择协议(InterDomainRoutingProtocol，IDRP)是一个类似于In-ternet周边网关协议(BGP)的基于策略路由选择协议。策略路由选择提供了以预定方式路由传输的方法，它是一种距离向量路由选择协议，其中的每一种路由器为一个分组通过网络定义了一条路径。注意，IDRP是一个基于OSI的协议。

域间策略路由选择(IDPR)：域间策略路由选择(InterdomainPolicyRouting，IDPR)是一个在域间实现源路由选择和基于策略的路由选择的链路状态路由选择协议。源路由选择由于分组本身保持路径信息而提供一些有用的增强特性。这对于初始发现路径是很必要的，但后继的分组只是简单地把路径放入自己的头部。

OSPF协议与传统路由协议RIP协议的比较：RIP协议是一种传统的路由协议，适合比较小型的网络，但是当前Internet网络的迅速发展和急剧膨胀使RIP协议无法适应今天的网络。OSPF协议则是在Internet网络急剧膨胀的时候制定出来的，它克服了RIP协议的许多缺陷。1、RIP协议一条路由有15跳（网关或路由器）的限制，如果一个RIP网络路由跨越超过15跳（路由器），则它认为网络不可到达，而OSPF对跨越路由器的个数没有限制。2、OSPF协议支持可变长度子网掩码（VLSM），RIP则不支持，这使得RIP协议对当前IP地址的缺乏和可变长度子网掩码的灵活性缺少支持。3、RIP协议不是针对网络的实际情况而是定期地广播路由表，这对网络的带宽资源是个极大的浪费，特别对大型的广域网。OSPF协议的路由广播更新只发生在路由状态变化的时候，采用IP多路广播来发送链路状态更新信息，这样对带宽是个节约。4、RIP网络是一个平面网络，对网络没有分层。OSPF在网络中建立起层次概念，在自治域中可以划分网络域，使路由的广播限制在一定的范围内，避免链路中继资源的浪费。5、OSPF在路由广播时采用了授权机制，保证了网络安全。上述两者的差异显示了OSPF协议后来居上的特点，其先进性和复杂性使它适应了今天日趋庞大的Internet网，并成为主要的互联网路由协议。