有關(guān)路由協(xié)議幾個問題初探

摘 要：本文就路由協(xié)議基礎(chǔ)為闡述點，研究了路由的定義、何時需要進行路由、路由表、路由分類以及路由協(xié)議分類等問題。

關(guān)鍵詞：路由表；路由分類；路由協(xié)議

一、路由的定義

路由是指導(dǎo)IP報文發(fā)送的路徑信息。如圖1所示。

二、何時需要進行路由

當(dāng)主機 A 要向另一個主機 B 發(fā)送數(shù)據(jù)報時，先要檢查目的主機 B 是否與源主機 A 連接在同一個網(wǎng)絡(luò)上。如果是，就將數(shù)據(jù)報直接交付給目的主機 B 而不需要通過路由。如果目的主機與源主機 A 不是連接在同一個網(wǎng)絡(luò)上，則將數(shù)據(jù)報發(fā)送給本網(wǎng)絡(luò)上的某個路由器（網(wǎng)關(guān)），由該路由器按照轉(zhuǎn)發(fā)表指出的路由將數(shù)據(jù)報轉(zhuǎn)發(fā)給下一個路由器。

三、路由表

一條路由表中包含了下列關(guān)鍵項：（1）目的地址（Destina

tion）：用來表示IP包的目的地址或目的網(wǎng)絡(luò)。（2）網(wǎng)絡(luò)掩碼（Mask）：與目的地址一起標(biāo)識目的主機或路由器所在的網(wǎng)段。（3）下一跳地址（Nexthop）：說明IP包所經(jīng)由的下一個路由器的接口地址。

四、路由分類

路由的分類：（1）自動發(fā)現(xiàn)的直連路由（Direct）。（2）手工配置的靜態(tài)路由（Static）。靜態(tài)路由如圖2所示。

在路由器中設(shè)定的固定路由表

由管理員手工配置的

單向性

缺乏靈活性

缺省路由是一種特殊的靜態(tài)路由，就是在沒有找到匹配的路由時使用的路由。在路由表中，缺省路由以目的網(wǎng)絡(luò)為0.0.0.0、子網(wǎng)掩碼為0.0.0.0的形式出現(xiàn)。如果數(shù)據(jù)包的目的地址不能與任何路由相匹配，那么系統(tǒng)將使用缺省路由轉(zhuǎn)發(fā)該數(shù)據(jù)包。

當(dāng)路由器在路由表中找不到目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)的路由條目時，路由器把請求轉(zhuǎn)發(fā)到默認路由接口如圖3所示。

（3）動態(tài)路由協(xié)議發(fā)現(xiàn)的動態(tài)路由（RIP、IGRP、EIGRP、OSPF、IS-IS……）。動態(tài)路由是路由器之間相互通信，傳遞路由信息，利用收到的路由信息更新路由器表的過程。實時地適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的變化。適用于網(wǎng)絡(luò)規(guī)模大、網(wǎng)絡(luò)拓撲復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)。

五、路由協(xié)議分類

按照管理范圍分類（AS自治域內(nèi)/外）：IGP：RIP、IGRP、EIGRP、OSPF、IS-IS；EGP：BGP。按照算法分類：距離矢量路由協(xié)議：距離矢量算法（Distance-Vector ，簡稱D-V）；RIP、IGRP、EIGRP、BGP。鏈路狀態(tài)路由協(xié)議：最短路徑優(yōu)先算法（SPF）；OSPF、IS-IS。距離矢量協(xié)議無論是實現(xiàn)還是管理都比較簡單，但是它的收斂速度慢，報文量大，占用較多網(wǎng)絡(luò)開銷，并且為避免路由環(huán)路需要做各種特殊處理。鏈路狀態(tài)復(fù)雜，路由控制能力弱 有全局拓撲，但協(xié)議開銷大。按照路由的尋徑算法和交換路由信息的方式，路由協(xié)議可以分為 距離矢量協(xié)議（Dis

tant-Vector）和鏈路狀態(tài)協(xié)議。距離矢量協(xié)議包括 RIP 和 BGP，鏈路狀態(tài)協(xié)議包括 OSPF、IS-IS。

下面選取幾種路由協(xié)議進行闡述分析。

自治系統(tǒng)（AS）如圖3所示。由同一機構(gòu)管理的一組路由器的集合，它們共享相似的路由策略。一個AS可以是一些運行單個IGP（內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議）協(xié)議的路由器集合，也可以是一些運行不同路由選擇協(xié)議但都屬于同一個組織機構(gòu)的路由器集合

一個AS是一組共享相似的路由策略并在單一管理域中運行的路由器的集合。一個AS可以是一些運行單個IGP（內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議）協(xié)議的路由器集合，也可以是一些運行不同路由選擇協(xié)議但都屬于同一個組織機構(gòu)的路由器集合。不管是哪種情況，外部世界都將整個AS看作是一個實體。

每個自治系統(tǒng)都有一個唯一的自治系統(tǒng)編號，這個編號是由因特網(wǎng)授權(quán)的管理機構(gòu)IANA分配的。它的基本思想就是希望通過不同的編號來區(qū)分不同的自治系統(tǒng)。這樣，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)管理員不希望自己的通信數(shù)據(jù)通過某個自治系統(tǒng)時，這種編號方式就十分有用了。通過采用路由協(xié)議和自治系統(tǒng)編號，路由器就可以確定彼此間的路徑和路由信息的交換方法。自治系統(tǒng)的編號范圍是1到65535，其中1到65411是注冊的因特網(wǎng)編號，

65412到65535是專用網(wǎng)絡(luò)編號。

按照管理范圍自治系統(tǒng)（AS）如圖4所示。

距離矢量路由協(xié)議基于貝爾曼-福特算法，使用D-V算法的路由器通常以一定的時間間隔向相鄰的路由器發(fā)送他們完整的路由表。接收到路由表的鄰居路由器將收到的路由表和自己的路由表進行比較，新的路由或到已知網(wǎng)絡(luò)但開銷（Metric）更小的路由都被加入到路由表中。相鄰路由器然后再繼續(xù)向外廣播它自己的路由表（包括更新后的路由）。

距離矢量路由協(xié)議的優(yōu)點：配置簡單，占用較少的內(nèi)存和CPU處理時間。缺點：擴展性較差，比如RIP最大跳數(shù)不能超過16 跳。鏈路狀態(tài)路由協(xié)議基于Dijkstra算法，有時被稱為最短路徑優(yōu)先算法。L-S算法提供比RIP等D-V算法更大的擴展性和快速收斂性，但是它的算法耗費更多的路由器內(nèi)存和處理能力。D-V算法關(guān)心網(wǎng)絡(luò)中鏈路或接口的狀態(tài)（up或down、IP地址、掩碼），每個路由器將自己已知的鏈路狀態(tài)向該區(qū)域的其他路由器通告，這些通告稱為鏈路狀態(tài)通告（LSA：Link State

Advitisement）。通過這種方式區(qū)域內(nèi)的每臺路由器都建立了一個本區(qū)域的完整的鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫。然后路由器根據(jù)收集到的鏈路狀態(tài)信息來創(chuàng)建它自己的網(wǎng)絡(luò)拓樸圖，形成一個到各個目的網(wǎng)段的帶權(quán)有向圖。

鏈路狀態(tài)算法使用增量更新的機制，只有當(dāng)鏈路的狀態(tài)發(fā)生了變化時才發(fā)送路由更新信息，這種方式節(jié)省了相鄰路由器之間的鏈路帶寬。部分更新只包含改變了的鏈路狀態(tài)信息，而不是整個的路由表。

參考文獻：

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[2] 蘇剛等.數(shù)據(jù)通信技術(shù)原理教程.北京：電子工業(yè)出版社，2007