網(wǎng)絡(luò)路由技術(shù)基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)知識(shí) 電腦資料

網(wǎng)絡(luò)路由技術(shù)基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)知識(shí) 電腦資料 何為路由？ 所謂路由就是指通過(guò)相互連接的 網(wǎng)絡(luò) 把信息從源地點(diǎn)移動(dòng)到目標(biāo)地點(diǎn)的活動(dòng)， 何為路由？ 所謂路由就是指通過(guò)相互連接的網(wǎng)絡(luò)把信息從源地點(diǎn)移動(dòng)到目標(biāo)地點(diǎn)的活動(dòng)。一般來(lái)說(shuō)，在路由過(guò)程中，信息至少會(huì)經(jīng)過(guò)一個(gè)或多個(gè)中間節(jié)點(diǎn)。通常，人們會(huì)把路由和交換進(jìn)行對(duì)比，這主要是因?yàn)樵谄胀ㄓ脩?hù)看來(lái)兩者所實(shí)現(xiàn)的功能是完全一樣的。其實(shí)，路由和交換之間的主要區(qū)別就是交換發(fā)生在OSI參考模型的第二層（數(shù)據(jù)鏈路層），而路由發(fā)生在第三層，即網(wǎng)絡(luò)層。這一區(qū)別決定了路由和交換在移動(dòng)信息的過(guò)程中需要使用不同的控制信息，所以?xún)烧邔?shí)現(xiàn)各自功能的方式是不同的。 早在40多年之間就已經(jīng)出現(xiàn)了對(duì)路由技術(shù)的討論，但是直到80年代路由技術(shù)才逐漸進(jìn)入商業(yè)化的應(yīng)用。路由技術(shù)之所以在問(wèn)世之初沒(méi)有被廣泛使用主要是因?yàn)?0年代之前的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)都非常簡(jiǎn)單，路由技術(shù)沒(méi)有用武之地。直到最近十幾年，大規(guī)模的互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)才逐漸流行起來(lái)，為路由技術(shù)的發(fā)展提供了良好的基礎(chǔ)和平臺(tái)。 路由技術(shù)的構(gòu)成 我們通常所說(shuō)的路由技術(shù)其實(shí)是由兩項(xiàng)最基本的活動(dòng)組成，即決定最優(yōu)路徑和傳輸信息單元（也被稱(chēng)為數(shù)據(jù)包）。其中，數(shù)據(jù)包的傳輸和交換相對(duì)較為簡(jiǎn)單和直接，而路由的確定則更加復(fù)雜一些。 確定路由 度量標(biāo)準(zhǔn)（metric），例如路徑長(zhǎng)度等，是被路由算法用來(lái)計(jì)算和確定到達(dá)目的地的最優(yōu)路徑的標(biāo)準(zhǔn)。為了幫助確定數(shù)據(jù)傳輸?shù)穆窂?，路由算法可以建立和維護(hù)路由表。路由表中包含了各種路由信息。路由信息根據(jù)所使用的路由算法的不同而各異。 路由算法在路由表中寫(xiě)入各種不同的信息，路由器會(huì)根據(jù)數(shù)據(jù)包所要到達(dá)的目的地選擇最佳路徑把數(shù)據(jù)包發(fā)送到可以到達(dá)該目的地的下一臺(tái)路由器處。當(dāng)下一臺(tái)路由器接收到該數(shù)據(jù)包時(shí)，也會(huì)查看其目標(biāo)地址，并使用合適的路徑繼續(xù)傳送給后面的路由器。依次類(lèi)推，直到數(shù)據(jù)包到達(dá)最終目的地。 路由表中還會(huì)包含其它一些對(duì)路由的計(jì)算和選擇有價(jià)值的信息。路由器通過(guò)比較不同路徑的度量值決定最優(yōu)路徑，而具體的度量值則要視所使用的路由算法而定。我們將會(huì)在文章稍后對(duì)一些較為常用的度量標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行詳細(xì)的介紹。 數(shù)據(jù)包交換 交換算法相對(duì)路由算法來(lái)說(shuō)更加簡(jiǎn)單，而且絕大多數(shù)的路由協(xié)議都可以使用相同的交換技術(shù)。當(dāng)數(shù)據(jù)包的發(fā)送方通過(guò)一定的方式獲取到路由器的地址之后，就會(huì)把數(shù)據(jù)包以該路由器的物理地址（MAC地址）發(fā)送出去，同時(shí)使用網(wǎng)絡(luò)層地址標(biāo)識(shí)數(shù)據(jù)包的最終目的地。 當(dāng)路由器接收到數(shù)據(jù)包后將查看標(biāo)明其目的地的協(xié)議地址，并決定是否按照該地址將數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)到下一臺(tái)路由器。如果路由器不知道如何把數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)到其目的地的話，一般會(huì)丟棄該數(shù)據(jù)包。如果路由器知道數(shù)據(jù)包的轉(zhuǎn)發(fā)路徑，則會(huì)將其中的物理地址改為下一臺(tái)路由器的地址，然后將其發(fā)送出去。以此類(lèi)推，直到數(shù)據(jù)包到達(dá)最終的目的地。在整個(gè)過(guò)程中，數(shù)據(jù)包的物理地址會(huì)隨著移動(dòng)過(guò)程中所經(jīng)過(guò)的不同的路由器而變化，但是代表目的地的協(xié)議地址一直保持不變。具體如圖所示： 路由算法 路由算法主要由幾個(gè)關(guān)鍵因素決定。首先，算法的設(shè)計(jì)意圖對(duì)路由協(xié)議的實(shí)際運(yùn)作具有很大 _。其次，目前存在許多不同類(lèi)型的路由算法，每一種算法對(duì)網(wǎng)絡(luò)和路由器資源都有不同的要求和影響。最后，路由算法使用不同的度量標(biāo)準(zhǔn)，從而使最優(yōu)路徑的計(jì)算結(jié)果不同。 設(shè)計(jì)意圖 通常，一種路由算法可以體現(xiàn)出以下幾方面的設(shè)計(jì)意圖： 最優(yōu)性 簡(jiǎn)單，低開(kāi)銷(xiāo) 健壯，穩(wěn)定 快速聚斂 適用性強(qiáng) 最優(yōu)性是指路由算法選擇最佳路徑的能力，這主要取決于計(jì)算最佳路徑所使用的度量標(biāo)準(zhǔn)， 路由協(xié)議的設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)盡可能的簡(jiǎn)單。換句話說(shuō)，路由算法必須能夠以最有效的方式發(fā)揮其功能，最大程度的降低軟件和使用開(kāi)銷(xiāo)。尤其是當(dāng)實(shí)現(xiàn)路由算法的軟件只能在資源有限的機(jī)器上運(yùn)行時(shí)，有效性就變得更為重要。 路由算法必須具有良好的健壯性，能夠在出現(xiàn)異常或突發(fā)事件（例如硬件損壞，負(fù)載過(guò)高以及執(zhí)行錯(cuò)誤等）時(shí)正常運(yùn)行。因?yàn)槁酚善魍蔷W(wǎng)絡(luò)的連接節(jié)點(diǎn)，所以如果出現(xiàn)問(wèn)題將會(huì)帶來(lái)非常嚴(yán)重的后果。因此，最好的路由算法應(yīng)當(dāng)能夠經(jīng)受時(shí)間的考驗(yàn)，在不同的網(wǎng)絡(luò)條件下都能夠保持穩(wěn)定的運(yùn)行狀態(tài)。 路由算法還應(yīng)當(dāng)能夠快速聚斂。所謂聚斂就是指所有路由器就最優(yōu)路徑重新達(dá)成一致的過(guò)程。當(dāng)因?yàn)槟撤N原因使路由器出現(xiàn)問(wèn)題而無(wú)法繼續(xù)正常使用時(shí)，路由器會(huì)發(fā)出路由更新信息傳遍整個(gè)網(wǎng)絡(luò)，重新計(jì)算最優(yōu)路徑，并最終使所有路由器就新路徑達(dá)成一致。聚斂速度慢的路由算法可能會(huì)導(dǎo)致路由回路的出現(xiàn)。 在下圖所示的路由回路中，一個(gè)數(shù)據(jù)包在時(shí)間t1到達(dá)路由器1。因?yàn)槁酚善?中的信息已經(jīng)被更新，所以該路由器知道到達(dá)數(shù)據(jù)包目的地的最優(yōu)路徑應(yīng)當(dāng)通過(guò)路由器2。因此，路由器1把數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)到路由器2。但是路由器2中的信息沒(méi)有被更新，所以仍然認(rèn)為最優(yōu)路徑應(yīng)當(dāng)通過(guò)路由器1，并因此把數(shù)據(jù)包又轉(zhuǎn)發(fā)回路由器1。這樣，數(shù)據(jù)包只能在兩臺(tái)路由器之間來(lái)回傳遞，直到路由器2接收到了路由更新信息或者數(shù)據(jù)包超出了最大存活時(shí)間。 路由算法還應(yīng)當(dāng)具有非常好的適應(yīng)性，能夠快速準(zhǔn)確的適應(yīng)不同的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。例如，假設(shè)某一個(gè)網(wǎng)段出現(xiàn)問(wèn)題，許多路由協(xié)議都可以快速的選擇新的最佳路徑替代已經(jīng)無(wú)法使用的原由路徑。路由算法應(yīng)當(dāng)能夠通過(guò)編程，適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)帶寬，網(wǎng)絡(luò)時(shí)延等參數(shù)變量的變化。 算法類(lèi)型 路由算法可以被劃分成許多不同的類(lèi)型。主要的分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)如下： 靜態(tài)vs動(dòng)態(tài) 單路徑vs多路徑 單層結(jié)構(gòu)vs分層結(jié)構(gòu) 主機(jī)智能vs路由器智能 域間vs域內(nèi) 鏈路狀態(tài)vs距離向量 靜態(tài)vs動(dòng)態(tài) 靜態(tài)路由算法并不是一種真正意義上的路由算法，而只是由網(wǎng)絡(luò)管理員在啟動(dòng)網(wǎng)絡(luò)路由功能之前預(yù)先建立起來(lái)的路由映射表。除非管理員人為修改，否則映射表的內(nèi)容不會(huì)發(fā)生任何變化。使用靜態(tài)路由的算法在設(shè)計(jì)上非常簡(jiǎn)單，主要適合在那些數(shù)據(jù)流量的可預(yù)測(cè)性強(qiáng)，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單的環(huán)境中使用。 因?yàn)殪o態(tài)路由系統(tǒng)無(wú)法對(duì)網(wǎng)絡(luò)變化作出響應(yīng)，所以對(duì)今天的大型，動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)來(lái)說(shuō)并不適用。目前所使用的絕大多數(shù)的主流路由算法都是動(dòng)態(tài)路由算法，可以通過(guò)分析接收到的路由更新信息針對(duì)變化的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境作出相應(yīng)的調(diào)整。如果網(wǎng)絡(luò)發(fā)生變化，路由軟件就會(huì)重新計(jì)算新路由，并將新的路由更新信息發(fā)送出去。更新信息可以傳遍整個(gè)網(wǎng)絡(luò)，所有接收到該信息的路由器都會(huì)重新執(zhí)行各自的路由算法，對(duì)路由表作出相應(yīng)的修改。 靜態(tài)路由和動(dòng)態(tài)路由并不是完全對(duì)立的，在適當(dāng)?shù)沫h(huán)