網路協議路由器

A. 計算機網路-4-6-互聯網的路由選擇協議

路由選擇協議的核心是 路由演算法 。即 需要一種演算法來獲取路表中的各項 ，一個比較好的路由選擇演算法應該有以下特點[BELL86]:

一個實際的路由選擇演算法，應該盡可能的接近於理想的演算法，在不同的應用條件下，可以對上面提出的六個方面有不同的側重。

倘若從路由演算法能否隨網路的通信量或拓撲自適應的進行調整變化來劃分，則只有兩大類： 靜態路由選擇策略 和 動態路由選擇策略 。靜態路由選擇策略也叫做 非自適應路由選擇 ，其特點是簡單和開銷較小，但不能即使適應網路狀態的變化。對於很簡單的小網路，完全可以採用靜態路由選擇，用人工配置每一條路由。動態路由選擇也叫做 自適應路由選擇 ，其特點是能夠較好的適應網路狀態的變化，但實現起來較為復雜，開銷也比較大，因此動態路由選擇適用於較復雜的大網路。

互聯網採用的路由選擇協議主要是自適應的(動態的)，分布式路由選擇協議。由於以下兩種原因，互聯網採用分層次的路由選擇協議：

為此，可以把整個互聯網劃分為許多較小的 自治系統AS(autonomous system) ,自治系統AS是在單一技術管理下的一組路由器，而這些路由器使用一種自治系統內部的路由選擇協議和共同的度量，一個AS對其他AS表現的出是 一個單一的和一致的路由選擇策略 。

在目前的互聯網中，一個大的ISP就是一個自治系統。這樣，互聯網就把路由選擇協議劃分為兩大類：

自治系統之間的路由選擇協議也叫做 域間路由選擇(interdomain routing) ，而在自治系統內部的路由選擇叫做 域內路由選擇(intradomain routing) 。如圖4-31

RIP（routing information protocol）是內部網關協議IGP中最先得到廣泛使用的協議[RFC1058],也叫 路由信息協議 ，RIP是一種分布式的 基於距離向量的路由選擇協議 。最大的優點就是簡單。

RIP協議要求網路中的每一個路由器都要維護從它自己到其他每一個目的網路的距離記錄（因此這是一組距離，叫做距離向量），RIP將距離定義如下：

從一路由器到直接連接的網路的距離為1，從路由器到非之間的網路的距離定義為所經過的路由器數+1。

RIP協議的距離也稱之為 跳數 ，但是一條跳數最多隻能包含15個路由器，因此，當距離=16時，就相當於不可達。因此RIP只能適用於小型互聯網。

注意的是，到直接連接的網路也定義為0(採用這種定義的理由是：路由器在和直接連接在該網路上的主機進行通信並不需要經過另外的路由器，既然經過每一個路由器都要將距離增加1，那麼不經過路由器就不需要+1，就是0)。

RIP不能在兩個網路之間同時使用多條路由。RIP選擇一條具有最少路由器的路由（最短路由），哪怕還存在另一條高速低延時的但是路由器較多的路由。

路由器在剛開始工作的時候，其內部路由表是空的。然後路由器就可以和直接相連的幾個網路的距離(這些距離為1)，接著，每個路由器和與自己相連的路由器不斷交換路由表信息，經過若干次更新後，所有的路由器最終就可以知道本自治系統中任何一個網路地址和最短下一跳路由器的地址。

路由器最主要的信息是：到某個網路的距離（最短距離），以及下一跳的地址，路由表更新的原則是找出到每個網路的 最短距離 ，這種演算法又稱之為 距離向量演算法 。

對 每一個相鄰的路由器 發送過來的RIP報文，進行以下步驟：

演算法描述：其實就是求一個路由器到另一個路由器的最短距離。

例題：
已知路由器R6有表4-9(a)所表示的路由表，現在收到相鄰路由器路由表R4發過來的路由更新信息，如圖4-9(b)所示。試更新路由器R6的路由表。

解：首先把R4發過來的路由表中的距離都+1：

把這個表和R6的路由表進行比較：

RIP協議讓每一個自治系統中的所有路由都和自己的相鄰路由器定期交換路由表信息，並不斷更新路由表，使得每從 每一個路由器到每一個目的網路的路由都是最短距離（也就是跳數最小）。

現在比較新的RIP協議報文格式是1998年提出的RIP2。

RIP協議使用運輸層的用戶數據報（UDP埠為520）進行傳輸。

RIP報文由首部和路由部分組成。
RIP首部佔4個位元組，其中的命令欄位指出報文的意義。

RIP2報文中的路由部分有若幹路由信息組成，每個路由信息需要用20位元組。 地址標識符(又稱地址列別) 欄位用來標識所用的地址協議。如果採用IP地址就為2。 路由標記填入自治系統號ASN（Autonomous System Number） ，這是考慮使用RIP有可能收到本自治系統以外的路由選擇信息，再後面指出某個 網路地址 ， 下一跳路由器地址 以及 到此網路的距離 ，一個RIP報文最多可以包含25個路由，因而RIP報文的最大長度是4+20x25=504位元組。如果超過，則必然再使用以惡搞RIP報文來傳送。

RIP還具有簡單的鑒別功能，若使用鑒別功能，則將原來寫入第一個路由信息(20位元組)的位置用作鑒別，這時應該將地址標識符置為全1(0xFFFF),而路由標記寫入鑒別類別，剩下的16位元組作為鑒別數據，在鑒別數據之後才能寫入路由信息，但這時只能寫入24個路由信息。

RIP存在的一個問題是 當網路出現故障的時候，要經過比較長的時間才能將信息傳送到所有的路由器 ，RIP協議的這一特點是： 好消息傳播的很快，而壞消息傳播的很慢 ，網路出現故障的傳播時間往往需要經過較長時間，這是RIP協議的一個主要缺點。

為了使壞消息傳播的更快些，可以採用多種措施，例如，讓路由器記錄收到某特定路由信息的介面，而不是讓同一個路由信息再通過此介面反方向傳送。

總之，RIP協議最大的優點是 實現簡單，開銷較小 ，但RIP協議缺點也很明顯，首先 限制了網路規模，因為路由器最大的跳數是15跳，一般中大型網路規模RIP協議就不適用了 。其次就是 路由器之間交換的路由信息是路由器中完整的路由表，因而隨著網路規模變大，開銷也就增加 。最後就是 好消息傳播的很快，壞消息傳播的很慢 。

B. 家裡的路由器都用的是什麼協議

用的是TCP協議！
區域網的話，有可能受到APR攻擊，這種攻擊就是發送大量數據導致網路堵塞，造成掉線等問題。安裝360的APR防火牆就可以完全解決！

C. 網際網路的路由協議可以分為兩大類

網際網路的路由協議分為兩大類：

內部網關協議 （IGP，具體的協議有RIP和OSPF等）和 外部網關協議 （EGP，使用最多的是BGP）。

互聯網(Internet)：凡是能彼此之間通信的設備組成的網路就叫互聯網。網際網路(Internet)：是由千萬台設備組成的網路。

路由器是連接兩個或多個網路的硬體設備，在網路間起網關的作用。它通過讀取每一個數據包中的IP地址來決定如何傳送。路由器的一個作用是連通不同的網路。

D. 自學筆記——路由及路由協議

「路由(Route)」——從某一網路設備出發去往某個目的地的路徑；

路由表（Routing Table)——則是若干條路由信息的一個集合體。

路由表中的一條路由信息——也被稱為一個路由項或一個路由條目。

路由表 只存在於 終端計算機和路由器（以及三層交換機） 中， 二層交換機中是不存在路由表的。

        目的地/掩碼（Destination/Mask）、出介面（Interface）、下一跳IP地址（NextHop）

        display ip routing-table

                 設備自動發現 、 手工配置 、 動態路由協議生成

                直連路由（Direct Route）——設備自動發現的路由信息

                靜態路由（static Route）——手工配置的路由信息

                動態路由（Dynamic Route）——運行動態路由協議而得到路由信息

                路由表Protocol列:   Direct（直連路由信息），static（靜態路由信息），RIP（RIP路由協議生成）

        網路設備啟動之後，當設備介面的狀態為UP時，設備就能夠自動發現去往與自己的介面直接相連的網路的路由。

        手工配置路由，這條路由出現在路由表中時，Protocol屬性將會是static，表示是一條靜態路由。

         網路設備還可以通過運行路由協議來獲取路由信息。網路設備通過運行路由協議而獲取到的路由被稱為動態路由。

         一台路由器是可以同時運行多種路由協議的 。

        電腦是不運行任何路由協議的。計算機上只有一個IP路由表。

         不同來源的路由規定了不同的優先順序（Preference） ，並規定 優先順序的值越小，則路由的優先順序就越高。

             路由的開銷（cost) 是路由的一個非常重要的屬性。指到達這條路由的目的地/掩碼需要付出的代價值。

            不同的路由協議對於開銷的具體定義是不同的。 不同路由協議之間的路由開銷值沒有可比性，也不存在換算關系。

            RIP協議只能將 「跳數（ Hop Count) 」 作為開銷。所謂跳數——經過的路由器的個數。

            兩條路由的代價（ 開銷 ）是 相等 的，所以它們被稱為 等價路由 。在這種情況下， 一部分流量 會根據 第一條 路由來進行轉發， 另一部 分流量會根據 第二條路由 來進行轉發，這種情況也被稱為 負載分擔（ LoadBalance） 。

            默認路由/預設路由（Default Route）——目的地/掩碼：0.0.0.0/0

            默認路由是由 路由協議產生的——動態默認路由；

            默認路由是由 手工配置而成的——靜態默認路由。

            默認路由是 一種非常特殊的路由 ，因為任何一個待發送或待轉發的IP報文都是可以和默認路由 匹配上的 ，雖然掩碼匹配長度為0。

       電腦IP路由表——規模一般都很小，通常只包含一、二十條路由。不運行任何路由協議的，所以計算機的IP路由表中的路由要麼是直連路由，要麼是手工配置的靜態路由，還有就是計算機的操作系統代替我們的手工配置而配置出來的各種路由。

        路由器IP路由表——規模大小變化很大，並且是與該路由器所運行的路由協議及該路由器在整個網路中的位置緊密相關的。路由器上的IP路由表可能包含幾條至上百萬條路由。可以有 直連路由 ，可以有 靜態路由 ，但更多的都是通過運行路由協議而獲得的動態路由。

        路由器上除了存在IP路由表外，還存在為每個運行的 路由協議專門創建並維護的路由表 。

            通過在R1和R2上配置靜態路由來實現各個PC之間的互通。

        在路由器R1上配置一條靜態路由，目的地/掩碼為2.0.0.0/8，下一跳IP地址為R2的GE1/0/1介面的IP地址12.0.0.2，出介面為R1的GE1/0/1介面。

          在路由器R2上配置一條靜態路由，目的地/掩碼為1.0.0.0/8，下一跳IP地址為R1的GE1/0/1介面的IP地址12.0.0.1，出介面為R2的GE1/0/1介面。

         在路由器上配置靜態路由時，需要進入到系統視圖，然後執行命令 ip route-static

ip-address {mask|mask-length} { nexthop-address | interface-type interface-number [nexthop-adderss] }[ perference ]。

其中，ip-address {mask|mask-length}表示目的地/掩碼，

nexthop-address 表示下一跳IP地址，

interface-type interface-number表示出介面，preference 表示路由的優先順序。

       配置完成後，我們通常需要對配置好的路由進行確認。以R1為例，使用 display ip routing-table 命令查看其IP 路由表。

         從回顯信息中我們可以看到，R1的IP路由表中己經有了一條關於2.0.0.0/8的靜態路由。注意，靜態路由的默認優先順序的值為60。

E. 路由器必須實現的網路協議為

必須。
網際網路中的主機和路由器,主機通常需要實現TCP協議、IP協議,路由器必須實現IP協議。
路由器（Router）是連接兩個或多個網路的硬體設備，在網路間起網關的作用，是讀取每一個數據包中的地址然後決定如何傳送的專用智能性的網路設備。

F. 路由協議

路由器是一台網路設備，它有多張網卡。當一個入口的網路包送到路由器時，它會根據一個本地的轉發信息庫，來決定如何正確地轉發流量，這個轉發庫就是常說的路由表。

一張路由表中會有多條路由規則。每一條規則至少包含這三項信息：

通過 route 命令 和 ip route 命令都可以進行查詢或者配置的。例如，我們設置命令 ip route add 10.176.48.0/20 via 10.173.32.1 dev eth0 就說明要去 10.176.48.0/20 這個目標網路，要從 eth0 埠出去，經過 10.173.32.1。

此方法的核心思想是： 根據目的地址來配置路由。

當然，在真實的復雜的網路環境中，除了可以根據目的 ip 地址配置路由外，可以根據多個參數來配置路由，這就成為策略路由。

可以配置多個路由表，可以根據源 ip 地址、入口設備、TOS等選擇路由表，然後在路由表中查找路由。這樣可以使得不同來源的包走不同的路由。
例如，我們設置：

表示從 192.168.1.10/24 這個網段來的，使用 table 10 中的路由表，而從 192.168.2.0/24 網段來的，使用 table 20 的路由表。

在一條路由規則中，也可以走多條路徑。例如，在下面中的路由規則中：

下一跳有兩個地方，分別是 100.100.100.1 和 200.200.200.1，權重比分別為 1 比 2。

使用動態路由路由器，可以根據路由協議動態生成動態路由表，隨著網路運行狀態變化而變化。

第一大類的演算法稱為距離矢量路由（distance vector routing）。它基於 bellman-Ford 演算法。

這種演算法的基本思路是：每個路由器都保存一個路由表，包含多行，每行對應網路中的一個路由器，每一行包含兩部分信息，一個要到目標路由器，從那條線出去，另一個是到目標路由器的距離。

由此可以看出，每個路由器是知道全局信息的。那這個信息如何更新呢？每個路由器都知道自己和令居之間的距離，每過幾秒，每個路由器都將自己所知的所有路由器的距離告訴令居，每個路由器也能從鄰居那裡得到相似的信息。

每個路由器根據新收集的信息，計算和其他路由器的距離，比如自己的一個令居距離目標路由器的距離為M，而自己距離鄰居是 x，則自己距離目標路由器是 x+M。

第二大類演算法是鏈路狀態路由（link state routing），基於 dijkstra 演算法。

這種演算法的基本思路是：當一個路由器啟動的時候，首先是發現令居，向令居 say hello，鄰居都回復。然後計算和鄰居的距離，發送一個 echo，要求馬上返回，除以 2 就是距離。然後將自己和鄰居之間的鏈路狀態包廣播出去，發送到整個網路的每個路由器。這樣每個路由器都能夠收到它和鄰居之間的關系的信息。因而，每個路由器都能構建一個自己本地的完整的圖，然後針對這個圖使用 Dijkstra 演算法，找到兩點之間的最短距離。

此演算法可以最快將損壞路由器消息廣播出去。

OSPF(Open shortest Path First, 開放式最短路徑優先)就是這樣一個基於鏈路狀態路由協議，廣泛應用在數據中心的協議。由於主要用於數據中心內部，用於路由決策，因而成為內部網關協議（interior gateway protocol，簡稱 IGP）。

內部網關協議的重點是找到最短的路徑。在一個組織內部，路徑最短往往最優。當然有時候 OSPF 可以發現多個最短的路徑，可以再這多個路徑中進行負載均衡，這常常稱為等價路由。這可以和接入層的負載均衡 LVS 結合實現高吞吐量的接入層設計。

但是外網的路由協議，也即國家之間的有所不同，我們稱之為外網路由協議（Border Gateway Protocol，簡稱 BGP）。

在網路世界，國家成為自治系統（Autonomous System）。自治系統分為幾種類型：

BGP 又分為兩類，eBGP 和 iBGP。一個用於 AS 之間，一個用於 AS 內部。

G. 路由器原理和常用的路由協議及演算法的介紹

近十年來，隨著計算機網路規模的不斷擴大，大型互聯網路（如Internet）的迅猛發展，路由技術在網路技術中已逐漸成為關鍵部分，路由器也隨之成為最重要的網路設備。用戶的需求推動著路由技術的發展和路由器的普及，人們已經不滿足於僅在本地網路上共享信息，而希望最大限度地利用全球各個地區、各種類型的網路資源。而在目前的情況下，任何一個有一定規模的計算機網路（如企業網、校園網、智能大廈等），無論採用的是快速以大網技術、FDDI技術，還是ATM技術，都離不開路由器，否則就無法正常運作和管理。

1、網路互連

把自己的網路同其它的網路互連起來，從網路中獲取更多的信息和向網路發布自己的消息，是網路互連的最主要的動力。網路的互連有多種方式，其中使用最多的是網橋互連和路由器互連。

1.1 網橋互連的網路

網橋工作在OSI模型中的第二層，即鏈路層。完成數據幀（frame）的轉發，主要目的是在連接的網路間提供透明的通信。網橋的轉發是依據數據幀中的源地址和目的地址來判斷一個幀是否應轉發和轉發到哪個埠。幀中的地址稱為「MAC」地址或「硬體」地址，一般就是網卡所帶的地址。

網橋的作用是把兩個或多個網路互連起來，提供透明的通信。網路上的設備看不到網橋的存在，設備之間的通信就如同在一個網上一樣方便。由於網橋是在數據幀上進行轉發的，因此只能連接相同或相似的網路（相同或相似結構的數據幀），如乙太網之間、乙太網與令牌環（tokenring）之間的互連，對於不同類型的網路（數據幀結構不同），如乙太網與X.25之間，網橋就無能為力了。

網橋擴大了網路的規模，提高了網路的性能，給網路應用帶來了方便，在以前的網路中，網橋的應用較為廣泛。但網橋互連也帶來了不少問題：一個是廣播風暴，網橋不阻擋網路中廣播消息，當網路的規模較大時（幾個網橋，多個乙太網段），有可能引起廣播風暴（broadcastingstorm），導致整個網路全被廣播信息充滿，直至完全癱瘓。第二個問題是，當與外部網路互連時，網橋會把內部和外部網路合二為一，成為一個網，雙方都自動向對方完全開放自己的網路資源。這種互連方式在與外部網路互連時顯然是難以接受的。問題的主要根源是網橋只是最大限度地把網路溝通，而不管傳送的信息是什麼。

1.2 路由器互連網路

路由器互連與網路的協議有關，我們討論限於TCP／IP網路的情況。

路由器工作在OSI模型中的第三層，即網路層。路由器利用網路層定義的「邏輯」上的網路地址（即IP地址）來區別不同的網路，實現網路的互連和隔離，保持各個網路的獨立性。路由器不轉發廣播消息，而把廣播消息限制在各自的網路內部。發送到其他網路的數據茵先被送到路由器，再由路由器轉發出去。

IP路由器只轉發IP分組，把其餘的部分擋在網內（包括廣播），從而保持各個網路具有相對的獨立性，這樣可以組成具有許多網路（子網）互連的大型的網路。由於是在網路層的互連，路由器可方便地連接不同類型的網路，只要網路層運行的是IP協議，通過路由器就可互連起來。

網路中的設備用它們的網路地址（TCP／IP網路中為IP地址）互相通信。IP地址是與硬體地址無關的「邏輯」地址。路由器只根據IP地址來轉發數據。IP地址的結構有兩部分，一部分定義網路號，另一部分定義網路內的主機號。目前，在Internet網路中採用子網掩碼來確定IP地址中網路地址和主機地址。子網掩碼與IP地址一樣也是32bit，並且兩者是一一對應的，並規定，子網掩碼中數字為「1」所對應的IP地址中的部分為網路號，為「0」所對應的則為主機號。網路號和主機號合起來，才構成一個完整的IP地址。同一個網路中的主機IP地址，其網路號必須是相同的，這個網路稱為IP子網。

通信只能在具有相同網路號的IP地址之間進行，要與其它IP子網的主機進行通信，則必須經過同一網路上的某個路由器或網關（gateway）出去。不同網路號的IP地址不能直接通信，即使它們接在一起，也不能通信。

路由器有多個埠，用於連接多個IP子網。每個埠的IP地址的網路號要求與所連接的IP子網的網路號相同。不同的埠為不同的網路號，對應不同的IP子網，這樣才能使各子網中的主機通過自己子網的IP地址把要求出去的IP分組送到路由器上。

2、路由原理

當IP子網中的一台主機發送IP分組給同一IP子網的另一台主機時，它將直接把IP分組送到網路上，對方就能收到。而要送給不同IP於網上的主機時，它要選擇一個能到達目的子網上的路由器，把IP分組送給該路由器，由路由器負責把IP分組送到目的地。如果沒有找到這樣的路由器，主機就把IP分組送給一個稱為「預設網關（defaultgateway）」的路由器上。「預設網關」是每台主機上的一個配置參數，它是接在同一個網路上的某個路由器埠的IP地址。

路由器轉發IP分組時，只根據IP分組目的IP地址的網路號部分，選擇合適的埠，把IP分組送出去。同主機一樣，路由器也要判定埠所接的是否是目的子網，如果是，就直接把分組通過埠送到網路上，否則，也要選擇下一個路由器來傳送分組。路由器也有它的預設網關，用來傳送不知道往哪兒送的IP分組。這樣，通過路由器把知道如何傳送的IP分組正確轉發出去，不知道的IP分組送給「預設網關」路由器，這樣一級級地傳送，IP分組最終將送到目的地，送不到目的地的IP分組則被網路丟棄了。

目前TCP／IP網路，全部是通過路由器互連起來的，Internet就是成千上萬個IP子網通過路由器互連起來的國際性網路。這種網路稱為以路由器為基礎的網路（routerbasednetwork），形成了以路由器為節點的「網間網」。在「網間網」中，路由器不僅負責對IP分組的轉發，還要負責與別的路由器進行聯絡，共同確定「網間網」的路由選擇和維護路由表。

路由動作包括兩項基本內容：尋徑和轉發。尋徑即判定到達目的地的最佳路徑，由路由選擇演算法來實現。由於涉及到不同的路由選擇協議和路由選擇演算法，要相對復雜一些。為了判定最佳路徑，路由選擇演算法必須啟動並維護包含路由信息的路由表，其中路由信息依賴於所用的路由選擇演算法而不盡相同。路由選擇演算法將收集到的不同信息填入路由表中，根據路由表可將目的網路與下一站（nexthop）的關系告訴路由器。路由器間互通信息進行路由更新，更新維護路由表使之正確反映網路的拓撲變化，並由路由器根據量度來決定最佳路徑。這就是路由選擇協議（routingprotocol），例如路由信息協議（RIP）、開放式最短路徑優先協議（OSPF）和邊界網關協議（BGP）等。

轉發即沿尋徑好的最佳路徑傳送信息分組。路由器首先在路由表中查找，判明是否知道如何將分組發送到下一個站點（路由器或主機），如果路由器不知道如何發送分組，通常將該分組丟棄；否則就根據路由表的相應表項將分組發送到下一個站點，如果目的網路直接與路由器相連，路由器就把分組直接送到相應的埠上。這就是路由轉發協議（routedprotocol）。

路由轉發協議和路由選擇協議是相互配合又相互獨立的概念，前者使用後者維護的路由表，同時後者要利用前者提供的功能來發布路由協議數據分組。下文中提到的路由協議，除非特別說明，都是指路由選擇協議，這也是普遍的習慣。

3、路由協議

典型的路由選擇方式有兩種：靜態路由和動態路由。

靜態路由是在路由器中設置的固定的路由表。除非網路管理員干預，否則靜態路由不會發生變化。由於靜態路由不能對網路的改變作出反映，一般用於網路規模不大、拓撲結構固定的網路中。靜態路由的優點是簡單、高效、可靠。在所有的路由中，靜態路由優先順序最高。當動態路由與靜態路由發生沖突時，以靜態路由為准。

動態路由是網路中的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。它能實時地適應網路結構的變化。如果路由更新信息表明發生了網路變化，路由選擇軟體就會重新計算路由，並發出新的路由更新信息。這些信息通過各個網路，引起各路由器重新啟動其路由演算法，並更新各自的路由表以動態地反映網路拓撲變化。動態路由適用於網路規模大、網路拓撲復雜的網路。當然，各種動態路由協議會不同程度地佔用網路帶寬和CPU資源。

靜態路由和動態路由有各自的特點和適用范圍，因此在網路中動態路由通常作為靜態路由的補充。當一個分組在路由器中進行尋徑時，路由器首先查找靜態路由，如果查到則根據相應的靜態路由轉發分組；否則再查找動態路由。

根據是否在一個自治域內部使用，動態路由協議分為內部網關協議（IGP）和外部網關協議（EGP）。這里的自治域指一個具有統一管理機構、統一路由策略的網路。自治域內部採用的路由選擇協議稱為內部網關協議，常用的'有RIP、OSPF；外部網關協議主要用於多個自治域之間的路由選擇，常用的是BGP和BGP-4。下面分別進行簡要介紹。

3.1 RIP路由協議

RIP協議最初是為Xerox網路系統的Xeroxparc通用協議而設計的，是Internet中常用的路由協議。RIP採用距離向量演算法，即路由器根據距離選擇路由，所以也稱為距離向量協議。路由器收集所有可到達目的地的不同路徑，並且保存有關到達每個目的地的最少站點數的路徑信息，除到達目的地的最佳路徑外，任何其它信息均予以丟棄。同時路由器也把所收集的路由信息用RIP協議通知相鄰的其它路由器。這樣，正確的路由信息逐漸擴散到了全網。

RIP使用非常廣泛，它簡單、可靠，便於配置。但是RIP只適用於小型的同構網路，因為它允許的最大站點數為15，任何超過15個站點的目的地均被標記為不可達。而且RIP每隔30s一次的路由信息廣播也是造成網路的廣播風暴的重要原因之一。

3.2 OSPF路由協議

80年代中期，RIP已不能適應大規模異構網路的互連，0SPF隨之產生。它是網間工程任務組織（1ETF）的內部網關協議工作組為IP網路而開發的一種路由協議。

0SPF是一種基於鏈路狀態的路由協議，需要每個路由器向其同一管理域的所有其它路由器發送鏈路狀態廣播信息。在OSPF的鏈路狀態廣播中包括所有介面信息、所有的量度和其它一些變數。利用0SPF的路由器首先必須收集有關的鏈路狀態信息，並根據一定的演算法計算出到每個節點的最短路徑。而基於距離向量的路由協議僅向其鄰接路由器發送有關路由更新信息。

與RIP不同，OSPF將一個自治域再劃分為區，相應地即有兩種類型的路由選擇方式：當源和目的地在同一區時，採用區內路由選擇；當源和目的地在不同區時，則採用區間路由選擇。這就大大減少了網路開銷，並增加了網路的穩定性。當一個區內的路由器出了故障時並不影響自治域內其它區路由器的正常工作，這也給網路的管理、維護帶來方便。

3.3 BGP和BGP-4路由協議

BGP是為TCP／IP互聯網設計的外部網關協議，用於多個自治域之間。它既不是基於純粹的鏈路狀態演算法，也不是基於純粹的距離向量演算法。它的主要功能是與其它自治域的BGP交換網路可達信息。各個自治域可以運行不同的內部網關協議。BGP更新信息包括網路號／自治域路徑的成對信息。自治域路徑包括到達某個特定網路須經過的自治域串，這些更新信息通過TCP傳送出去，以保證傳輸的可靠性。

為了滿足Internet日益擴大的需要，BGP還在不斷地發展。在最新的BGp4中，還可以將相似路由合並為一條路由。

3.4 路由表項的優先問題

在一個路由器中，可同時配置靜態路由和一種或多種動態路由。它們各自維護的路由表都提供給轉發程序，但這些路由表的表項間可能會發生沖突。這種沖突可通過配置各路由表的優先順序來解決。通常靜態路由具有默認的最高優先順序，當其它路由表表項與它矛盾時，均按靜態路由轉發。

4、路由演算法

路由演算法在路由協議中起著至關重要的作用，採用何種演算法往往決定了最終的尋徑結果，因此選擇路由演算法一定要仔細。通常需要綜合考慮以下幾個設計目標：

——（1）最優化：指路由演算法選擇最佳路徑的能力。

——（2）簡潔性：演算法設計簡潔，利用最少的軟體和開銷，提供最有效的功能。

——（3）堅固性：路由演算法處於非正常或不可預料的環境時，如硬體故障、負載過高或操作失誤時，都能正確運行。由於路由器分布在網路聯接點上，所以在它們出故障時會產生嚴重後果。最好的路由器演算法通常能經受時間的考驗，並在各種網路環境下被證實是可靠的。

——（4）快速收斂：收斂是在最佳路徑的判斷上所有路由器達到一致的過程。當某個網路事件引起路由可用或不可用時，路由器就發出更新信息。路由更新信息遍及整個網路，引發重新計算最佳路徑，最終達到所有路由器一致公認的最佳路徑。收斂慢的路由演算法會造成路徑循環或網路中斷。

——（5）靈活性：路由演算法可以快速、准確地適應各種網路環境。例如，某個網段發生故障，路由演算法要能很快發現故障，並為使用該網段的所有路由選擇另一條最佳路徑。

路由演算法按照種類可分為以下幾種：靜態和動態、單路和多路、平等和分級、源路由和透明路由、域內和域間、鏈路狀態和距離向量。前面幾種的特點與字面意思基本一致，下面著重介紹鏈路狀態和距離向量演算法。

鏈路狀態演算法（也稱最短路徑演算法）發送路由信息到互聯網上所有的結點，然而對於每個路由器，僅發送它的路由表中描述了其自身鏈路狀態的那一部分。距離向量演算法（也稱為Bellman-Ford演算法）則要求每個路由器發送其路由表全部或部分信息，但僅發送到鄰近結點上。從本質上來說，鏈路狀態演算法將少量更新信息發送至網路各處，而距離向量演算法發送大量更新信息至鄰接路由器。

由於鏈路狀態演算法收斂更快，因此它在一定程度上比距離向量演算法更不易產生路由循環。但另一方面，鏈路狀態演算法要求比距離向量演算法有更強的CPU能力和更多的內存空間，因此鏈路狀態演算法將會在實現時顯得更昂貴一些。除了這些區別，兩種演算法在大多數環境下都能很好地運行。

最後需要指出的是，路由演算法使用了許多種不同的度量標准去決定最佳路徑。復雜的路由演算法可能採用多種度量來選擇路由，通過一定的加權運算，將它們合並為單個的復合度量、再填入路由表中，作為尋徑的標准。通常所使用的度量有：路徑長度、可靠性、時延、帶寬、負載、通信成本等。

5、新一代路由器

由於多媒體等應用在網路中的發展，以及ATM、快速乙太網等新技術的不斷採用，網路的帶寬與速率飛速提高，傳統的路由器已不能滿足人們對路由器的性能要求。因為傳統路由器的分組轉發的設計與實現均基於軟體，在轉發過程中對分組的處理要經過許多環節，轉發過程復雜，使得分組轉發的速率較慢。另外，由於路由器是網路互連的關鍵設備，是網路與其它網路進行通信的一個「關口」，對其安全性有很高的要求，因此路由器中各種附加的安全措施增加了CPU的負擔，這樣就使得路由器成為整個互聯網上的「瓶頸」。

傳統的路由器在轉發每一個分組時，都要進行一系列的復雜操作，包括路由查找、訪問控製表匹配、地址解析、優先順序管理以及其它的附加操作。這一系列的操作大大影響了路由器的性能與效率，降低了分組轉發速率和轉發的吞吐量，增加了CPU的負擔。而經過路由器的前後分組間的相關性很大，具有相同目的地址和源地址的分組往往連續到達，這為分組的快速轉發提供了實現的可能與依據。新一代路由器，如IPSwitch、TagSwitch等，就是採用這一設計思想用硬體來實現快速轉發，大大提高了路由器的性能與效率。

新一代路由器使用轉發緩存來簡化分組的轉發操作。在快速轉發過程中，只需對一組具有相同目的地址和源地址的分組的前幾個分組進行傳統的路由轉發處理，並把成功轉發的分組的目的地址、源地址和下一網關地址（下一路由器地址）放人轉發緩存中。當其後的分組要進行轉發時，茵先查看轉發緩存，如果該分組的目的地址和源地址與轉發緩存中的匹配，則直接根據轉發緩存中的下一網關地址進行轉發，而無須經過傳統的復雜操作，大大減輕了路由器的負擔，達到了提高路由器吞吐量的目標。