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第9章 路由协议概述,要求: 1 掌握路由表建立和维护的两种方式:静态配置和动态交换路由信息; 2 掌握Internet的路由体系结构,特别是自治系统AS的概念和作用; 3 掌握两种路由更新算法:矢量距离算法和SPF算法。,路由协议解决的问题:如何获得路由表?,9.1 引言,路径:H1-R1-R2-R4-H2,问题: (1)路由器的路由表如何获取? (2)为什么选择这条路径? (3)假设R2与R4的连接断掉,如何通知R1? (4)在Internet中,是否每个路由器都必须了解其它路由器的情况?,9.2 路由表的建立和维护,两种方式:静态配置 and 动态路由交换,1. 静态配置:管理员手工配置和更新路由表 优点:节省路由器的处理时间、存储空间以及网络带宽 缺陷:对于链路故障及拓扑结构变化的响应速度慢,适用环境:拓扑相对稳定,路由器个数较少,2. 动态路由信息交换:利用路由协议交换路由信息,并根据拓扑结构的变化动态更新路由表 优点:自动适应链路故障及拓扑结构的变化 缺陷:耗费路由器的处理时间、存储空间以及网络带宽,适用环境:路由器较多的大规模网络,9.3 选路涉及到的2个关键问题,(1)路径存在性 (2)路径最优性,1. 路径存在性 路由表的两个普遍特点: (1)路由表中不包含到达所有目的地的路由 (2)路由表中存在默认路由 要求: (1)单个路由器为连接关系所做的贡献是局部的 (2)所有路由器组成的系统是完备的 问题:如何确保各个路由器维护信息的一致性? 答案:不同路由器更新路由表的信息是一致的,使得它们对网络拓扑结构有着一致性的认识。,2. 路由度量 问题:如何确定一条路径是最优的? 解答:选择不同的度量指标,(1)带宽(静态指标) (2)延迟 (3)负载 (4)可靠性 (5)跳数 (6)其它指标,比如代价,理想情况:综合利用以上各指标 缺陷:可能会造成路由震荡 实现:简单的算法仅考虑一个要素,复杂的则综合考虑(如DUAL) 最常用的:基于跳数,9.4 选路算法,(1)非自适应 (2)自适应,1. 非自适应算法 (1)不考虑当前的拓扑结构和网络流量 (2)设置中心路由器,由管理员预先为每个路由器设置路由表 (3)拓扑发生变化时,由管理员操作中心路由器,更新路由表 (4)适用于规模小,拓扑结构变化少的网络,2. 自适应 算法 (1)矢量-距离算法 (2)链路状态算法,(1) 矢量距离路由算法(Bellman、Bellman-Ford和Ford-Fulkerson算法 ) 思想:以跳数作为度量值,通过交换路由表,计算出所有已知的最短路由,更新路由表。,表项格式: 跳数:从源站到目的站间所经过的路由器数目。,步骤: 初始化:路由器启动时,对每个直接相连的网络生成一个表项,hop数都为0。 路由交换:路由器周期性向相邻路由器广播自己的整个路由表。(交换信息是) 路由表更新:路由器每收到一个邻站的路由表,即更新自己的路由表。(假设K收到J的路由表) (1) K不知道目的站,则加入 (2)有通过J的更短路,则替换 (3)原下站为J的距离有变化,则修改,例:,思想: 通过交换链路状态,让AS中的每个路由器都有一张该AS的网络拓扑结构图。 节点:路由器;边:网络。 使用Dijkstra算法求最短路径,计算该路由器到其它目的站的最短路径,然后更新路由表。 优点: 每个路由器使用相同的原始数据,具有良好的收敛性。 每个路由器的链路状态报文尺寸取决于只连链路的数量,具有较好的规模可扩展性,(2) 链路状态路由算法 - 最短路径优先SPF,步骤: 链路状态检测:周期性发测试报文,检查直接相邻的路由器状态,并按“n中取k”原则进行状态检查 。 路由信息广播:路由器周期性广播它的各个链路状态。所有参与SPF的路由器负责转发收到的链路状态 。 路由表更新: 收到链路状态的路由器更新自己的网络拓扑图,并用Dijkstra算法计算最短路径 。,9.5 Internet路由体系的发展,路由体系的内容:如何对Internet中的路由器进行划分、管理和控制,以便有效地交换路由信息 路由体系的重要性:决定了互联网的运行效率 Internet路由体系的发展: (1)最早的核心路由体系 (2)随后的对等主干路由体系 (3)当前的自治系统路由体系,1.核心路由器与核心体系结构,ARPANET主干网,ARPANET主干网,2.选路模式 核心网关:构成核心系统,集中管理,提供到所有目的地的路由。 外围网关:为外出数据报提供默认路由,发往某核心网关;将核心网关传入的数据报投递到直连的物理网络。,2. Internet的对等主干结构,问题: 两主干间多重接入,造成选路困难。 具有非法目的地址的数据报形成选路回路,契机:NSFNET的引入,选路模式: 各主干网内部按核心结构方式进行选路 各核心网关拥有对另一部分的默认路由。,目前的Internet结构,3. Internet中的自治系统结构 AS(自治系统):出于选路目的,处于一个管理机构控制之下的一组网络和路由器。,如何限制选路信息的传播? 参与交换路由信息的路由器群组规模不能太大。 指导原则: (1)广域网范围12个路由器 (2)若干局域网范围60个路由器。,多主干下选路问题如何解决?,说明: (1)AS自治的主要内容是选路自治,AS可自由地选择路由算法; (2)AS必须严格界定,并被赋予全局唯一的自治系统号(NIC分配); (3)主干网络本身也构成一个AS(教育网AS4538)。,主干网(AS),Internet的路由管理模式: (1)AS内部:IGP,比如RIP、OSPF、IS-IS等; (2)AS之间:EGP,最常用的是BGP; (3)EGP通常是一种可达性协议。,
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