Internet 中的路由協議

2019-11-04 12:09:04

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供稿：網友

　　信息技術在各個領域的廣泛應用促使信息交換網絡的迅猛發展，其中Internet是最大的受益者。Internet網絡的主要節點設備是路由器，路由器通過路由決定數據的轉發。轉發策略稱為路由選擇（routing），這也是路由器名稱的由來（router，轉發者）。決定轉發的辦法可以是人為指定，但人為指定工作量大，而且不能采取靈活的策略，于是動態路由協議應運而生，通過傳播、分析、計算、挑選路由，來實現路由發現、路由選擇、路由切換和負載分擔等功能。

Rip、OSPF和BGP協議
Internet上現在大量運行的路由協議有RIP、OSPF和BGP。RIP、OSPF是內部網關協議，適用于單個ISP的統一路由協議的運行，由一個ISP運營的網絡稱為一個自治系統（AS）。BGP是自治系統間的路由協議，是一種外部網關協議。

RIP是推出時間最長的路由協議，也是最簡單的路由協議。它是“路由信息協議”的縮寫，主要傳遞路由信息（路由表）來廣播路由：每隔30秒，廣播一次路由表，維護相鄰路由器的關系，同時根據收到的路由表計算自己的路由表。RIP運行簡單，適用于小型網絡，Internet上還在部分使用著RIP。

OSPF協議是“開放式最短路優先”的縮寫。“開放”是針對當時某些廠家的“私有”路由協議而言，而正是因為協議開放性，才造成OSPF今天強大的生命力和廣泛的用途。它通過傳遞鏈路狀態（連接信息）來得到網絡信息，維護一張網絡有向拓撲圖，利用最小生成樹算法（SPF算法）得到路由表。OSPF是一種相對復雜的路由協議。

總的來說，OSPF、RIP都是自治系統內部的路由協議，適合于單一的ISP（自治系統）使用。一般說來，整個Internet并不適合跑單一的路由協議，因為各ISP有自己的利益，不愿意提供自身網絡具體的路由信息。為了保證各ISP利益，標準化組織制定了ISP間的路由協議BGP。

BGP是“邊界網關協議”的縮寫，處理各ISP之間的路由傳遞。其特點是有豐富的路由策略，這是RIP、OSPF等協議無法做到的，因為它們需要全局的信息計算路由表。BGP通過ISP邊界的路由器加上一定的策略，選擇過濾路由，把RIP、OSPF、BGP等的路由發送到對方。全局范圍的、廣泛的Internet是BGP處理多個ISP間的路由的實例。BGP的出現，引起了Internet的重大變革，它把多個ISP有機的連接起來，真正成為全球范圍內的網絡。帶來的副作用是Internet的路由爆炸，現在Internet網的路由大概是60000條，這還是經過“聚合”后的數字。

配置BGP需要對用戶需求、網絡現狀和BGP協議非常了解，還有——需要非常小心，BGP運行在相對核心的地位，一旦出錯，其造成的損失可能會很大！

多播（MULTICAST）
為適應Internet網絡一對多的多點傳送應用如天氣預告、網絡會議等，出現了一種新的傳輸模式——多播（multicast）。多播適合于一到多的傳輸環境，同時也可適用多到多、多到一的情況。

多播轉發主要由路由器決定，路由器通過兩種方式決定所謂的下游：決定是否有主機（用戶）的下游，通過Multicast client（IGMP）協議；決定是否有間接用戶，即通過“下游”路由器帶的組員，由下游路由器通過多播路由協議的報文通告，路由器決定是否往該下游轉發數據。

可以看到，第二種方式中多播路由協議的應用是大規模網絡多播轉發的要害。多播路由協議應該至少能正確通告組員信息，并能形成全局統一的路由拓撲。

根據網絡的實際情況，有兩大類多播路由協議：密集模式和稀疏模式。兩者之間沒有固定的界限。一般說來，可以從兩個方面具體區分：

1．組員數目占總數的比例，比例小的采用稀疏模式；

2．組員的分布，假如分布非常廣泛，建議采用稀疏模式。

密集模式適用于小型網絡，其假設是全網有非常“密集”的組員存在，采用廣播＋剪枝的工作策略。其默認假設是向所有的下游轉發數據，當收到某下游發來的明確的剪枝信息后，才把該接口從下游列表中除去。一般說來，轉發路徑應該是以“源”為根、組員為枝葉的一棵樹。密集模式的路由協議包括DVMRP、MOSPF和PIMDM。

稀疏模式是Internet上應用廣泛的一種情形。究竟，針對Internet網，現在任何一次多播應用都不會有1％以上的機器需要接收。

稀疏模式默認所有機器都不需要收多播包，只有明確指定需要的才予以轉發，這確實能適用于“稀疏”的考慮。現在所有稀疏模式協議的主要轉發思路是所有同類報文按相同的路徑轉發，即先發送到一個匯聚點（或稱為核），再沿以匯聚點為根的組員為枝葉的共享樹轉發。稀疏方式的路由協議包括PIMSM和CBT。

華為公司的Quidway 高端路由器將全面支持多播方式，包括Multicast client、稀疏模式的路由協議PIMSM、密集模式路由協議PIMDM、DVMRP，配合語音功能和QoS服務策略控制，挖掘網絡潛力，使網絡得到充分的利用。

可以毫不夸張的說，路由協議支持著IP，支持著Internet。沒有路由協議，Internet將是一個混亂的世界，不可能有今天這樣的方便快捷。而多播則開創了一個新的發展前景，將成為引導Internet未來的主力。

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