有關(guān)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的路由研究

藍(lán)永列

摘要：網(wǎng)絡(luò)層具有網(wǎng)絡(luò)子網(wǎng)數(shù)據(jù)包的連接功能，數(shù)據(jù)包由計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)路由進(jìn)行選擇，路由是互聯(lián)網(wǎng)的樞紐，進(jìn)行局域網(wǎng)、廣域網(wǎng)的設(shè)備連接，一般通過信道的情況選擇來確定路由，在網(wǎng)絡(luò)層按照前后順序進(jìn)行數(shù)據(jù)的發(fā)送，在進(jìn)行最佳路徑的設(shè)置上，提供轉(zhuǎn)發(fā)和路由，收集網(wǎng)絡(luò)路由控制層面的信息，將源端到端的路由路徑設(shè)置為最佳，根據(jù)FIB轉(zhuǎn)發(fā)表的額數(shù)據(jù)包的工作，進(jìn)行適當(dāng)?shù)穆酚善鞯牟煌蔚妮敵龌ヂ?lián)。

關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò);路由研究;路由器

網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)包的傳送和接受是通過端口號(hào)進(jìn)行IP協(xié)議分配，將有需求的端口進(jìn)行標(biāo)識(shí)，每隔端口均有正整數(shù)標(biāo)識(shí)，根據(jù)報(bào)文的目的進(jìn)行數(shù)據(jù)的發(fā)送，主機(jī)接收到數(shù)據(jù)包后，會(huì)進(jìn)行端口的不同的隊(duì)的進(jìn)程分配，將各個(gè)進(jìn)程進(jìn)行調(diào)整和直送，在隊(duì)可能溢出的情況下，根據(jù)操作系統(tǒng)的進(jìn)程進(jìn)行隊(duì)的分配。

1、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)分層次的路由選擇

1.1可將因特網(wǎng)的路由協(xié)議劃分為：內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議IGPI（nterior Gateway Protocol）：具體的協(xié)議有多種，如目前使用的協(xié)議就是BGP、RIP和OSPF等。外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議EGP（External Gateway Protocol）：路由信息協(xié)議RIP（RoutingInformation Protocol）最大優(yōu)點(diǎn)是簡單，用于小型互聯(lián)網(wǎng)[1]。在實(shí)際使用中RIP允許一條路徑最多只能包含15個(gè)路由器，RIP選擇一條具有最少路由器的路由（即最短路由）采用距離向量算法，已經(jīng)較少適用，但是RIP協(xié)議不能在兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)之間同時(shí)使用多條路由，因此規(guī)模較大的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)當(dāng)使用OSPF協(xié)議。RIP分組每隔30s以廣播的形式發(fā)送一次，“距離”等于16時(shí)即相當(dāng)于不可達(dá)。可見RIP還存在另一條高速（低時(shí)延）但路由器較多的路由。RIP進(jìn)程使用UDP的520端口來發(fā)送和接收RIP分組。后續(xù)的的分組將做隨機(jī)延時(shí)后發(fā)送。在RIP中請(qǐng)求分組和響應(yīng)分組是常用分組方式，如果一個(gè)路由在3分鐘內(nèi)未被刷并需要從路由表中刪除該表項(xiàng)，路由器交換的信息相應(yīng)的距離就被設(shè)定成無窮大。

1.2 RIP協(xié)議的特點(diǎn)是按照固定的時(shí)間間隔，依照自己的路由表和相鄰路由器交換信息，交換路由信息將此信息傳送到所有的路由器，RIP協(xié)議存在的一個(gè)問題是當(dāng)網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障時(shí)，本路由器所知道的全部信息要經(jīng)過比較長的時(shí)間才能開放最短路徑優(yōu)先。而不是像RIP那樣的距離向量協(xié)議[2]。

1.3OSPF（OpenShortest Path First）OSPF原理簡單，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜，使用了Dijkstra提出的最短路徑算法SPF。OSPF最主要特征是使用分布式鏈路狀態(tài)協(xié)議，當(dāng)鏈路狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)要用Flooding向所有路由器發(fā)送信息。在OSPF協(xié)議中，例如，源節(jié)點(diǎn)向本自治系統(tǒng)中所有路由器發(fā)送信息。洪泛法（Flooding）與本路由器相鄰的所有路由器的鏈路狀態(tài)，希望發(fā)送一段數(shù)據(jù)給目標(biāo)節(jié)點(diǎn)。源節(jié)點(diǎn)首先通過網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)副本傳送給它的每個(gè)鄰居節(jié)點(diǎn)，每個(gè)鄰居節(jié)點(diǎn)再將數(shù)據(jù)傳送給各自數(shù)據(jù)設(shè)定的生存期限為0為止，除發(fā)送數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)之外還有鏈路的一些度量信息，到數(shù)據(jù)傳送到目標(biāo)節(jié)點(diǎn)如此繼續(xù)下去。

1.4和RIP協(xié)議相比，RIP協(xié)議發(fā)送的是到所有路由器的距離和下一跳路由器，OSPF使用的方法是洪泛法（Flooding），路由器所知道的部分信息發(fā)送的信息處于“鏈路狀態(tài)”，包括本路由器和哪些路由器相鄰等狀態(tài)信息。由于各路由器之間頻繁的交換路由信息，OSPF的更新過程收斂的快是其重要優(yōu)點(diǎn)，RIP協(xié)議中在自治系統(tǒng)中所有的節(jié)點(diǎn)，每一個(gè)路由器雖然知道所有網(wǎng)絡(luò)的距離以及下一跳路由器[3]。所有路由器最終都能建立一個(gè)鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫，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用洪泛法發(fā)送此信息。OSPF不用UDP而是直接用IP數(shù)據(jù)報(bào)傳送。

為了使OSPF能夠用于規(guī)模很大的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫描述（Database Description）分組，問候（Hello）分組，用來發(fā)現(xiàn)和維持鄰站的可達(dá)性。鏈路狀態(tài)更新（Link State Update）分組請(qǐng)求發(fā)送向鄰站發(fā)出自己鏈路狀態(tài)，每個(gè)區(qū)域都有一個(gè)32位的區(qū)域標(biāo)志符某些鏈路狀態(tài)項(xiàng)目的詳細(xì)信息。用洪泛法對(duì)全網(wǎng)更新鏈路狀態(tài)發(fā)送鏈路狀態(tài)請(qǐng)求，數(shù)據(jù)庫將一個(gè)自治系統(tǒng)再劃分為若干個(gè)更小的范圍，所有鏈路狀態(tài)項(xiàng)目的摘要信息表示為一個(gè)自治系統(tǒng)劃分下的多個(gè)區(qū)域。鏈路狀態(tài)確認(rèn)（Link State Acknowledgment）分組，對(duì)鏈路更新分組的確認(rèn)。局限于每一個(gè)區(qū)域而不是整個(gè)自治系統(tǒng)，利用洪泛法交換鏈路狀態(tài)信息的范圍，減少了整個(gè)網(wǎng)絡(luò)上的通信量。

1.5外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議BGP與其他自治系統(tǒng)的BGP發(fā)言人交換路由信息，通過一個(gè)共享網(wǎng)絡(luò)連接起來邊界網(wǎng)關(guān)協(xié)議BGP，力求尋找一條能夠到達(dá)目的網(wǎng)絡(luò)且比較好的路由不同AS（Area System）的路由器.在此連接上交換BGP報(bào)文以建立BGP會(huì)話交換路由信息的協(xié)議。利用BGP會(huì)話交換路由信息建立路徑向量路由選擇協(xié)議。

（打開）OPEN報(bào)文，用來與相鄰的另一個(gè)BGP發(fā)言人建立關(guān)系和列出要撤銷的多條路由，ROUTER—REQUEST報(bào)文使通信初始化UPDATE（更新）報(bào)文具有用來周期性的證實(shí)鄰站的連通性，用來通告某一路由的信息;（保活報(bào)文）KEEPALIVE用來發(fā)送檢測到的差錯(cuò)。（通知）NOTIFICATION報(bào)文用來請(qǐng)求對(duì)等端重新通告[4]。

2、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的路由協(xié)議類型

2.1反應(yīng)式路由協(xié)議可以較好地適應(yīng)節(jié)點(diǎn)移動(dòng)較為頻繁的無線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，當(dāng)源節(jié)點(diǎn)要向目的節(jié)點(diǎn)發(fā)送報(bào)文時(shí)，反應(yīng)式路由協(xié)議可以隨選型路由協(xié)議或者按需路由協(xié)議。源節(jié)點(diǎn)在網(wǎng)絡(luò)中發(fā)起路由查找過程，將找到的路由保存在緩存中，專門針對(duì)移動(dòng)自組織網(wǎng)絡(luò)工作組環(huán)境提出來。找到相應(yīng)的路由后，該類協(xié)議并不事先生成路由，而是僅在源節(jié)點(diǎn)需要時(shí)才這樣做。因此，路由表信息是按需建立的，節(jié)點(diǎn)并不保存整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的及時(shí)準(zhǔn)確的路由信息，按需路由的特點(diǎn)節(jié)點(diǎn)發(fā)生移動(dòng)后，才開始發(fā)送報(bào)文。與表驅(qū)動(dòng)路由協(xié)議相反，反應(yīng)式路由協(xié)議僅僅是整個(gè)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)信息的一部分。為了提高效率，節(jié)點(diǎn)可以供后續(xù)發(fā)送使用。反應(yīng)式路由協(xié)議只需要更新需要發(fā)送數(shù)據(jù)的相關(guān)路徑的路由信息即可[5]。

2.2混合式路由是將先驗(yàn)式路由協(xié)議和反應(yīng)式路由協(xié)議兩種路由方式維護(hù)準(zhǔn)確的路由信息，當(dāng)目標(biāo)節(jié)點(diǎn)較遠(yuǎn)時(shí)，在局部范圍內(nèi)控制消息傳播的范圍，使用先驗(yàn)式路由協(xié)議的組合，并可以縮小路由則使用反應(yīng)式路由協(xié)議查找發(fā)現(xiàn)路由。高效的路由選擇算法幫助實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)層主機(jī)與主機(jī)之間的通信，通信需要通過路由器轉(zhuǎn)發(fā)，通常用最短路徑算法實(shí)現(xiàn)，典型的最短路徑算法有Bellman-Ford算法、Dijkstra算法等。

ZRP協(xié)議可重構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)，每一個(gè)節(jié)點(diǎn)專為多變的通信環(huán)境（如RwN）設(shè)計(jì)的平鋪式路由協(xié)議。盡管網(wǎng)絡(luò)很大，只需要知道路由區(qū)域內(nèi)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，這個(gè)被稱為區(qū)域半徑的rzone就會(huì)隨著區(qū)域內(nèi)的拓?fù)涓露隆Ｇ腋聝H僅在局部區(qū)域進(jìn)行，在每個(gè)節(jié)點(diǎn)定義一個(gè)區(qū)域，在一個(gè)限定的范圍之內(nèi)設(shè)置距離大于1，這些節(jié)點(diǎn)的距離在區(qū)域內(nèi)有大量重疊。

3、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)路由功能和工作原理

3.1路由包含選擇路由以及保存路由等，生成和識(shí)別網(wǎng)絡(luò)層地址，在數(shù)據(jù)鏈路層執(zhí)行路由協(xié)議，依賴路由連接的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識(shí)進(jìn)行靜態(tài)生成和動(dòng)態(tài)生產(chǎn)結(jié)合的運(yùn)行，執(zhí)行有優(yōu)先權(quán)，通過處理的數(shù)據(jù)包加載鏈路，進(jìn)行靜態(tài)動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)發(fā)，管理員根據(jù)手工的方法進(jìn)行路由器的內(nèi)存的調(diào)整，隔離子網(wǎng)聯(lián)通廣域網(wǎng)，頭通過協(xié)議進(jìn)行多種協(xié)議，將物理分離加以實(shí)現(xiàn)，采用不同的協(xié)議進(jìn)行子網(wǎng)的互聯(lián)，網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包設(shè)定在特定的子網(wǎng)通信上，實(shí)現(xiàn)獨(dú)立的管理域內(nèi)的隔離[6]。

3.2路由的工作原理是計(jì)算機(jī)發(fā)送傳輸數(shù)據(jù)給另一臺(tái)計(jì)算機(jī)，數(shù)據(jù)傳輸通過IP子網(wǎng)，需要進(jìn)行路由的選擇，在達(dá)到目的子網(wǎng)的路徑上，數(shù)據(jù)負(fù)責(zé)被傳送到目的地，形成網(wǎng)關(guān)，路由器對(duì)于網(wǎng)關(guān)有配置參數(shù)的設(shè)置。轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)根據(jù)數(shù)據(jù)中的IP地址進(jìn)行合適的端口，在判定端口的目的同時(shí)，將分組端口送到網(wǎng)絡(luò)上，選擇分組路由形式。目前無線網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議參考網(wǎng)絡(luò)環(huán)境進(jìn)行協(xié)議，傳統(tǒng)的為無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)，因此提高協(xié)議的動(dòng)態(tài)性、智能性，當(dāng)前使用無線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行網(wǎng)狀網(wǎng)路由協(xié)議的運(yùn)行，造成網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)變化，不受地理、環(huán)境的干擾，提升無線電鏈路的質(zhì)量。可以進(jìn)行快速收斂、分布式操作，適用于大量的小型設(shè)備，占用較小的帶寬，實(shí)現(xiàn)主動(dòng)性的操作，避免環(huán)路，提高鏈路的容量。典型的如DSDV協(xié)議，每隔系欸但維持到其他節(jié)點(diǎn)的路由表，序列號(hào)相同的時(shí)候，跳數(shù)較少的路由為優(yōu)先路由，逐漸遞增節(jié)點(diǎn)廣播的序列號(hào)，實(shí)現(xiàn)跳數(shù)最終無窮大。這一方案中，網(wǎng)絡(luò)所有的移動(dòng)中斷監(jiān)理路由表，每隔記錄都有目標(biāo)節(jié)點(diǎn)設(shè)定的序列號(hào)，周期性地進(jìn)行全網(wǎng)的更新，減少網(wǎng)絡(luò)路由開銷，新的路由分組信息不斷出現(xiàn)，傳達(dá)到所有的終端。

結(jié)束語：

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)安全路由優(yōu)化方法與最小預(yù)留帶寬的分配，，根據(jù)公共緩沖池選取多目標(biāo) 進(jìn)行認(rèn)證、接入控制和加密機(jī)制，建多目標(biāo)安全路由模型確保多方向量化鏈路安全。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)路由采用無線網(wǎng)絡(luò)布設(shè)方法，當(dāng)前與超寬帶技術(shù)以及智能天線技術(shù)等結(jié)合，解決了網(wǎng)絡(luò)接入平靜最后一公里的問題，使得無線通信領(lǐng)域的技術(shù)水平又邁上了新的臺(tái)階。在無線網(wǎng)絡(luò)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)上加深對(duì)網(wǎng)絡(luò)路由技術(shù)的研究，具有深遠(yuǎn)的意義。

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