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〔論文〕網絡中應用的動態路由選擇協議

2019-11-04 12:06:45
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供稿:網友

  網絡中應用的動態路由選擇協議
  -- 試析路由選擇協議(Routing PRotocol)
  
  
  【內容摘要】互連網絡使用路由選擇以從一個網絡向另一個網絡發送數據。計算機網絡中在網間網上移動分組和數據傳輸的網絡映射是用算法和協議動態完成的,這些算法和協議就是我們所說的動態路由選擇協議(Dynamic Routing Protocol),動態路由協議是路由器在網絡層轉發分組運用的主要方法。另一種在網間網轉發分組的方法是靜態路由協議,由治理員手動添加路由到路由表中,這里主要討論一下幾種動態路由協議。
  
  【關 鍵 詞】 計算機網絡,路由協議,動態路由選擇協議,路由
  
  【 Abstract 】In computer networks ,we need move packets from one network to a different network ,so we had to use some algoriths and protocols,this algoriths and protocols we called Routing Protocols, Dynamic Routing Protocols is a major way to move packets in netwoks automaticly,different from another way to handle packets , another way is Static Routing Protocols, Administrator manually add route into routing table. I mainly discuss Dynamic Routing Protocols in my report..
  
  【Key Words】 Computer Networks , Dynamic Routing Protocols , Route
  
  1. 簡要介紹 (IntrodUCtion)
  
  1.1 計算機網絡與路由簡述
  計算機網絡(computer networks)是一個復雜的系統,其中存在許多技術,并且每種技術都與其它的技術一樣起著不可替代的作用。許多國際組織和公司已經獨立地設置了網絡標準,而且彼此并不完全兼容。許多企業也已經推出了各種使用非常規的網絡技術的產品和網絡服務及其網絡協議。計算機網絡正變得越來越復雜,使其變得復雜的原因在于有多種網絡技術以及各種網絡協議被用來連接兩個或者多個網絡,這也就導致網絡間有多種可能的連接方式。 比如,CISCO公司的路由器有其自主開發的動態路由協議IGRP和EIGRP,在廣域網三層使用路由協議進行PACKET的分組交換路由的時候,目的路由器必須是使用的CISCO的路由器并且使用的是IGRP或者EIGRP路由選擇協議,否者在路由器所連接的源和目的主機間不能進行通訊,因為IGRP和EIGRP是CISCO專有的路由協議。
  
  
  1.2 計算機網絡公司(廠商)簡介
  
  國外計算機網絡設備企業:
  n Cisco Systems 世界第一大網絡公司 n 3COM 2,3層交換機市場排名第一
  n Nortel 光網絡排名第一 n Juniper 移動IP網絡市場地位穩固 n Foundry MAN(城域網)巨頭 n Lucent 電信行業的巨頭
  
  國內計算機網絡設備企業:
  n 華 為 核心路由器通過測試 (Cisco在中國內地最大的競爭對手)n 中 興 喜獲首張高端路由器入網證n 實達網絡 n 港灣 n 博達 n 邁普 n TCL n 安奈特 n TP-Link
  n Accton 老牌的臺灣廠商
  n 神州數碼 一個品牌廠商,系統集成公司
  n 紫光網絡 主要產品是防火墻系列
  
  
  2. 路由 / 路由協議 (route / routing protocols)
  2.1 路 由(Route)與 路由器 (Router)
  - 路 由(Route) 將分組從網間網的一個地方轉發到另一個地方的路徑和過程。
  
  - 路由器(Router) 用來網絡互連計算機三層網絡邊緣設備,工作在OSI七層參考模型的網絡層,為不同的網絡之間報文尋徑并存儲轉發。

  
  2.2 路由選擇協議(Routing Protocol)與可路由選擇協議(routed protocols)
  
  我們可以想象一種情況,假如整個武漢市只有一條公路,每輛汽車、每輛自行車、每個摩托車、每個行人都必須使用這唯一的一條公路。成千上萬的汽車造成的交通通信量將在所有的地方造成擁塞。顯然,需要將過多的交通量轉移到不同的道路上,以將其分解為可以治理的部分。道路仍然需要交叉,這樣人們仍然可以到達它們需要的任何目的地。多個交叉也可以提供富余的路由,這樣可以避免巨大的交通延遲。通過在不同的路由上發送交通量,可以將交通擁塞壓縮到最低限度。按照相同的方法,互連網絡通信量需要分解,以避免網絡通信量擁塞。引導互連網絡通信量達到不同網絡上的過程稱為 路由選擇(Routing)。
  
  -路由選擇協議(Routing Protocols): 用于建立和維護路由表和按照達到數據包的目的地的最佳路徑轉發數據數據包的協議。比如,RIPV1,IGRP,OSPF等。
  
  -可路由選擇協議(Routed protocols): 已選擇路由協議由最終節點使用,以將數據和網絡層地址分配信息一起封裝在數據包中,目的是它可以通過互連網絡進行中繼。A p p l e Ta l k、I P和I P X都是已選擇路由協議。注:當一個協議不支持網絡層地址時,那么它就不是一個已路由協議。
  
  路由器使用路由選擇協議(routing protocols),以建立和維護路由表和按照達到數據包的目的地的最佳路徑轉發數據數據包。路由選擇協議使路由器可以了解沒有直接連接的網絡的狀態和與其他的路由器通信,以了解它們所關心的網絡。這種通信不斷進行,這樣當互連網絡中發生變化時,路由選擇表中的信息可以隨時更新。
  
  2.3 路由選擇算法(Algorith)和度量值(Metric)
  路由選擇算法就是路由選擇協議用于決定達到目的網絡的最佳路徑的計算方法。路由選擇算法越簡單,則路由器將使用的處理能力就越小。這將減少路由器的日常費用。
  路由選擇算法的主要目的有3個:
  •正確性(。
  • 低開銷(cost)。
  • 快速收斂(convergence)。
  
  度量值(Metric)是那些用于決定哪個路由是最優的值。根據所使用的路由選擇協議,不同的因素可以決定一個路由的度,包括中繼數量、鏈路速度、延遲(delay)、可靠性(capability)和負載(load)。
  
  
  3.動態路由選擇協議(Dynamic Routing Protocols)分類
  動態路由是用某種算法尋找網絡中的最佳路徑和維護這張路由表的過程。
  動態路由選擇協議(Dynamic Routing Protocols)主要類型,如下:
  n 距離矢量 (Distance-Vector)
  n 鏈路狀態路由協議 (Link-State)
  
  3.1 距離矢量 (Distance-Vector)
  距離向量路由選擇協議也稱為B e l l m a n - F o r d協議。
  距離矢量路由協議主要有: RIPV1 , RIPV2 , IGRP
  ( RIP -- Routing Information Protocols , IGRP -- Interior Gateway Routing Protocols )
  
  距離矢量路由器定期向相鄰的路由器發送它們的整個路由選擇表(routing table)。距離相鄰路由器在從相鄰路由器接收到的信息的基礎之上建立自己的路由選擇信息表。無論使用何種類型的路由選擇算法,互連網絡上的所有路由器都需要時間以更新它們的路由選擇表中的改動,這個過程稱為聚合(convergence)。
  距離向量路由選擇是最古老也是最簡單的一種路由選擇協議算法。
  距離矢量路由協議有一個嚴重的缺點,緩慢的收斂時間過程會造成路由回路(Routing Loop)。
  解決路由回環方法:水平分割,定義最大跳數,路由毒殺,反轉毒殺,抑制時間。
  
  (注: 真正的距離矢量路由協議只有RIPV1和RIPV2,因為它們只用到了HOP跳數做為唯一的計算路由的方法。IGRP是CISCO公司專有的動態距離矢量路由協議,它使用到了跳數,但是主要決定路由因數是鏈路帶寬,延遲,負載,最大傳輸單元,設備可靠性,能力等。)
  
  3.2 鏈路狀態路由協議 (Link-State)
  鏈路狀態路由選擇協議的目的是映射互連網絡的拓撲結構,它是一種比距離矢量更復雜的路由選擇協議,目前最流行的動態路由協議就是一種鏈路狀態協議:OSPF 。OSPF的普及因為多協議標簽交換(MPLS)的出現而更流行。
  鏈路狀態路由協議主要有: OSPF , IS-IS
  ( OSPF -- Open Shortest Path First , IS-IS -- Intermediate System to Intermediate System )
  
  每個鏈路狀態路由器提供關于它鄰居的拓撲結構的信息。這包括:
  • 路由器所連接的網段(鏈路) • 那些鏈路的情況(狀態)
  鏈路狀態路由器并不會廣播包含在它們的路由表內的所有信息。鏈路狀態路由協議只發送已經改動的路由的信息。鏈路狀態路由器將向它們的鄰居發送呼叫消息,這稱為鏈路狀態通告( L S A )。然后,鄰居將L S A復制到它們的路由選擇表中,并傳遞那個信息到網絡的剩余部分。這個過程稱為泛洪( f l o o d i n g )。鏈路狀態路由選擇協議使用稱為代價(cost)的方法,而不是使用跳(hop)。代價是自動或人工賦值的。鏈路狀態路由選擇協議的一個主要優點,即路由選擇循環不可能形成,第2個優點,在鏈路狀態互連網絡中聚合是非???。這些優點釋放了路由器的資源,因為對不好的路由信息所花費的處理能力和帶寬消耗都很少。
  (注:EIGRP是一種混合動態路由協議,它綜合了距離矢量和鏈路狀態的兩種路由方法。但是我們還是認為它屬于一種高級距離矢量路由協議(HYBRID),這里就不在過多討論了。EIGRP和IGRP都是CISCO公司專有的路由協議,只有運用在CISCO公司或者它授權的路由產品中才能使用。)
  
  
  4. 內部和外部網關協議 (IGP和EGP)
  在大型網絡中,例如I n t e r n e t,極小的互連網絡分解為自治系統AS(Autonomous System)。
每個A S被認為是一個自我治理的互連網絡,一個自治系統內部運用相同的路有策略和路由算法。連接到I n t e r n e t上的大型公司網絡是自己擁有的自治系統,因為I n t e r n e t上的其他主機并不由它來治理,而且它和I n t e r n e t路由器并不共享內部路由選擇信息。
  路由選擇協議是在一個自治系統內部為治理系統而開發的。它們也稱為內部網關協議( IGP - Interior Gateway Protocols )。內部網關協議也稱為域內協議,因為它們工作在域內,而不是在域之間。這些協議認為,它們所處理的路由器是它們系統的一部分,并且可以自由交換路由選擇信息。內部網關路由協議主要有: RIPv1 , RIPv2 , IGRP , EIGRP , OSPF , IS-IS等。
  有些路由選擇協議也是為在一個較大的互連網絡中連接自治系統而開發的。它們稱為外部網關協議(EGP – Exterior Gateway Protocls)。外部網關協議就是所謂的域間協議,因為它們工作在域之間。這些協議認為,它們在系統的邊緣上,而且僅僅交換必須的最少的信息,以維持對信息提供路由的能力。外部網關路由協議主要有: EGP 和 BGP4(Border Gateway protocol 4)。
  Summary
  綜述,路由選擇協議是三層網絡設備路由器轉發分組尋找路由的動態算法和方法,一個好的動態路由算法不僅僅能增加網絡可利用帶寬,降低路由器CPU利用率,還將更好的轉發分組增加網絡的穩定性。動態路由協議的開發和不斷完善是計算機廣域網的一個重要部分。
  我以后研究方向就是有關交換式LAN,企業和校園LAN的設計,以及有關WAN的互連方式,WAN的設計,WAN動態路由協議的研究和應用。
  
  
  Appendix
  
  
  
  參考書籍(Refference Books):
  
  [1] Andrew S.Tanenbaum 《Computer Networks》,Third Eidtion,Prentice Hall Press,1999.
  [2] Douglas E. Comer, 《Computer Networks and Internet》, Prentice Hall Press,1994.
  中文版《計算機網絡與互聯網》,電子工業出版社1999年出版
  [3] Todd Lammle,Carl Timm,Sean Odom,《CCNP/CCIP BSCI Studying Guide》,SYBEX Inc. Press 2000.
  [4] Todd Lammle ,《CCNA Cisco Certified Network Associate Studying Guide》, SYBEX Inc. Press 1998.
  [5] Todd Lammle ,《CCDA Cisco Certified Network Designer Studying Guide》, SYBEX Inc. Press 1999.
  [6] 《華為認證網絡工程師系列教程 HCNE》,深圳市華為技術有限公司出版,2001年.
  [7] 《華為認證高級網絡工程師系列教程 HCSE》,深圳市華為技術有限公司出版發行,2001年.
  
  (Main Text: 3176 Words)

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