路由器算法Word格式.docx

路由器算法Word格式.docx

《路由器算法Word格式.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《路由器算法Word格式.docx（28页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

　　路由算法必须健壮，即在出现不正常或不可预见事件的情况下必须仍能正常处理，例如硬件故障、高负载和

不正确的实现。

因为路由器位于网络的连接点，当它们失效时会产生重大的问题。

最好的路由算法通常是那些经

过了时间考验，证实在各种网络条件下都很稳定的算法。

　　此外路由算法必须能快速聚合，聚合是所有路由器对最佳路径达成一致的过程。

当某网络事件使路径断掉或

不可用时，路由器通过网络分发路由更新信息，促使最佳路径的重新计算，最终使所有路由器达成一致。

聚合很

慢的路由算法可能会产生路由环或网路中断。

　　路由器使用路由算法来找到到达目的地的最佳路由。

当说“最佳路由”时，考虑的参数包括诸如跳跃数（分

组数据包在网络中从一个路由器或中间节点到另外的节点的行程）、延时以及分组数据包传输通信耗时。

路由算法流程图

　　关于路由器如何收集网络的结构信息以及对之进行分析来确定最佳路由，有两种主要的路由算法：

　　总体式路由算法和分散式路由算法。

采用分散式路由算法时，每个路由器只有与它直接相连的路由器的信息

——而没有网络中的每个路由器的信息。

这些算法也被称为DV（距离向量）算法。

采用总体式路由算法时，每个

路由器都拥有网络中所有其他路由器的全部信息以及网络的流量状态。

这些算法也被称为LS（链路状态）算法。

　　路由算法通常具有下列设计目标的一个或多个：

优化、简单、低耗、健壮、稳定、快速聚合、灵活性。

（1）最优化：

指路由算法选择最佳路径的能力。

根据metric的值和权值来计算。

（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。

当实现路由

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。

　　路由算法

路由算法

　　（3）坚固性：

路由算法处于非正常或不可预料的环境时，如硬件故障、负载过高或操作失误时，都能正确

运行。

由于路由器分布在网络联接点上，所以在它们出故障时会产生严重后果。

最好的路由器算法通常能经受时

间的考验，并在各种网络环境下被证实是可靠的。

　　（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）灵活性：

路由算法可以快速、准确地适应各种网络环境。

例如，某个网段发生故障，路由算法要能很

快发现故障，并为使用该网段的所有路由选择另一条最佳路径。

　　路由算法还应该是灵活的，即它们应该迅速、准确地适应各种网络环境。

路由算法可以设计得可适应网络带

宽、路由器队列大小和网络延迟。

　　路由算法的核心是路由选择算法，设计路由算法时要考虑的技术要素有：

　　1、选择最短路由还是最佳路由；

　　2、通信子网是采用虚电路操作方式还是采用数据报的操作方式；

　　3、采用分布式路由算法还是采用集中式路由算法；

　　4、考虑关于网络拓扑、流量和延迟等网络信息的来源；

　　5、确定采用静态路由还是动态路由。

　　优化指路由算法选择最佳路径的能力，根据metric的值和权值来计算。

例如有一种路由算法可能使用跳数和

延迟，但可能延迟的权值要大些。

当然，路由协议必须严格定义计算metric的算法。

　　各路由算法的区别点包括：

静态与动态、单路径与多路径、平坦与分层、主机智能与路由器智能、域内与域

间、链接状态与距离向量。

静态与动态

　　静态路由算法很难算得上是算法，只不过是开始路由前由网管建立的表映射。

这些映射自身并不改变，除非

网管去改动。

使用静态路由的算法较容易设计，在网络通信可预测及简单的网络中工作得很好。

由于静态路由系

统不能对网络改变做出反映，通常被认为不适用于现在的大型、易变的网络。

九十年代主要的路由算法都是动态路由算法，通过分析收到的路由更新信息来适应网络环境的改变。

如果信息表

示网络发生了变化，路由软件就重新计算路由并发出新的路由更新信息。

这些信息渗入网络，促使路由器重新计

算并对路由表做相应的改变。

动态路由算法可以在适当的地方以静态路由作为补充。

例如，最后可选路由

（routeroflastresort），作为所有不可路由分组的去路，保证了所有的数据至少有方法处理。

单路径与多路径

　　一些复杂的路由协议支持到同一目的的多条路径。

与单路径算法不同，这些多路径算法允许数据在多条线路

上复用。

多路径算法的优点很明显：

它们可以提供更好的吞吐量和可靠性。

平坦与分层

　　一些路由协议在平坦的空间里运作，其它的则有路由的层次。

在平坦的路由系统中，每个路由器与其它所有

路由器是对等的；

在分层次的路由系统中，一些路由器构成了路由主干，数据从非主干路由器流向主干路由器，

然后在主干上传输直到它们到达目标所在区域，在这里，它们从最后的主干路由器通过一个或多个非主干路由器

到达终点。

路由系统通常设计有逻辑节点组，称为域、自治系统或区间。

　　在分层的系统中，一些路由器可以与其它域中的路由器通信，其它的则只能与域内的路由器通信。

在很大的

网络中，可能还存在其它级别，最高级的路由器构成了路由主干。

　　分层路由的主要优点是它模拟了多数公司的结构，从而能很好地支持其通信。

多数的网络通信发生在小组中

（域）。

因为域内路由器只需要知道本域内的其它路由器，它们的路由算法可以简化，根据所使用的路由算法，

路由更新的通信量可以相应地减少。

主机智能与路由器智能

　　一些路由算法假定源结点来决定整个路径，这通常称为源路由。

在源路由系统中，路由器只作为存贮转发设

备，无意识地把分组发向下一跳。

其它路由算法假定主机对路径一无所知，在这些算法中，路由器基于自己的计

算决定通过网络的路径。

前一种系统中，主机具有决定路由的智能，后者则为路由器具有此能力。

　　主机智能和路由器智能的折衷实际是最佳路由与额外开销的平衡。

主机智能系统通常能选择更佳的路径，因

为它们在发送数据前探索了所有可能的路径，然后基于特定系统对“优化”的定义来选择最佳路径。

然而确定所

有路径的行为通常需要很多的探索通信量和很长的时间。

域内与域间

　　一些路由算法只在域内工作，其它的则既在域内也在域间工作。

这两种算法的本质是不同的。

其遵循的理由

是优化的域内路由算法没有必要也成为优化的域间路由算法。

链接状态与距离向量

　　链接状态算法（也叫做短路径优先算法）把路由信息散布到网络的每个节点，不过每个路由器只发送路由表

中描述其自己链接状态的部分。

距离向量算法（也叫做Bellman-Ford算法）中每个路由器发送路由表的全部或部

分，但只发给其邻居。

也就是说，链接状态算法到处发送较少的更新信息，而距离向量算法只向相邻的路由器发

送较多的更新信息。

　　由于链接状态算法聚合得较快，它们相对于距离算法产生路由环的倾向较小。

在另一方面，链接状态算法需

要更多的CPU和内存资源，因此链接状态算法的实现和支持较昂贵。

虽然有差异，这两种算法类型在多数环境中

都可以工作得很好。

　　路由算法使用了许多种不同的度量标准去决定最佳路径。

复杂的路由算法可能采用多种度量来选择路由，通

过一定的加权运算，将它们合并为单个的复合度量、再填入路由表中，作为寻径的标准。

　　通常所使用的度量有：

路径长度、可靠性、时延、带宽、负载、通信成本等。

路径长度

　　路径长度是最常用的路由metric。

一些路由协议允许网管给每个网络链接人工赋以代价值，这种情况下，路

由长度是所经过各个链接的代价总和。

其它路由协议定义了跳数，即分组在从源到目的的路途中必须经过的网络

产品，如路由器的个数。

可靠性

　　可靠性，在路由算法中指网络链接的可依赖性（通常以位误率描述），有些网络链接可能比其它的失效更多

，网路失效后，一些网络链接可能比其它的更易或更快修复。

任何可靠性因素都可以在给可靠率赋值时计算在内

，通常是由网管给网络链接赋以metric值。

路由延迟

　　路由延迟指分组从源通过网络到达目的所花时间。

很多因素影响到延迟，包括中间的网络链接的带宽、经过

的每个路由器的端口队列、所有中间网络链接的拥塞程度以及物理距离。

因为延迟是多个重要变量的混合体，它

是个比较常用且有效的metric。

带宽

　　带宽指链接可用的流通容量。

在其它所有条件都相等时，10Mbps的以太网链接比64kbps的专线更可取。

虽然

带宽是链接可获得的最大吞吐量，但是通过具有较大带宽的链接做路由不一定比经过较慢链接路由更好。

例如，

如果一条快速链路很忙，分组到达目的所花时间可能要更长。

负载

　　负载指网络资源，如路由器的繁忙程度。

负载可以用很多方面计算，包括CPU使用情况和每秒处理分组数。

持续地监视这些参数本身也是很耗费资源的。

通信代价

　　通信代价是另一种重要的metric，尤其是有一些公司可能关系运作费用甚于性能。

即使线路延迟可能较长，

他们也宁愿通过自己的线路发送数据而不采用昂贵的公用线路。

LS算法

　　采用LS算法时，每个路由器必须遵循以下步骤：

ls算法的步骤流程

　　1、确认在物理上与之相连的路由器并获得它们的IP地址。

当一个路由器开始工作后，它首先向整个网络发

送一个“HELLO”分组数据包。

每个接收到数据包的路由器都将返回一条消息，其中包含它自身的IP地址。

　　2、测量相邻路由器的延时（或者其他重要的网络参数，比如平均流量）。

为做到这一点，路由器向整个网

络发送响应分组数据包。

每个接收到数据包的路由器返回一个应答分组数据包。

将路程往返时间除以2，路由器

便可以计算出延时。

（路程往返时间是网络当前延迟的量度，通过一个分组数据包从远程主机返回的时间来测量

。

）该时间包括了传输和处理两部分的时间——也就是将分组数据包发送到目的地的时间以及接收方处理分组数

据包和应答的时间。

　　3、向网络中的其他路由器广播自己的信息，同时也接收其他路由器的信息。

　　在这一步中，所有的路由器共享它们的知识并且将自身的信息广播给其他每一个路由器。

这样，每一个路由

器都能够知道网络的结构以及状态。

　　4、使用一个合适的算法，确定网络中两个节点之间的最佳路由。

　　在这一步中，路由器选择通往每一个节点的最佳路由。

它们使用一个算法来实现这一点，如Dijkstra最短路

径算法。

在这个算法中，一个路由器通过收集到的其他路由器的信息，建立一个网络图。

这个图描述网络中的路

由器的位置以及它们之间的链接关系。

每个链接都有一个数字标注，称为权值或成本。

这个数字是延时和平均流

量的函数，有时它仅仅表示节点间的跃点数。

例如，如果一个节点与目的地之间有两条链路，路由器将选择权值

最低的链路。

Dijkstra算法

　　Dijkstra算法执行下列步骤：

　　1、路由器建立一张网络图，并且确定源节点和目的节点，在这个例子里我们设为V1和V2。

然后路由器建立

一个矩阵，称为“邻接