有關路由協議幾個問題初探

摘 要：本文就路由協議基礎為闡述點，研究了路由的定義、何時需要進行路由、路由表、路由分類以及路由協議分類等問題。

關鍵詞：路由表；路由分類；路由協議

一、路由的定義

路由是指導IP報文發送的路徑信息。如圖1所示。

二、何時需要進行路由

當主機 A 要向另一個主機 B 發送數據報時，先要檢查目的主機 B 是否與源主機 A 連接在同一個網絡上。如果是，就將數據報直接交付給目的主機 B 而不需要通過路由。如果目的主機與源主機 A 不是連接在同一個網絡上，則將數據報發送給本網絡上的某個路由器（網關），由該路由器按照轉發表指出的路由將數據報轉發給下一個路由器。

三、路由表

一條路由表中包含了下列關鍵項：（1）目的地址（Destina

tion）：用來表示IP包的目的地址或目的網絡。（2）網絡掩碼（Mask）：與目的地址一起標識目的主機或路由器所在的網段。（3）下一跳地址（Nexthop）：說明IP包所經由的下一個路由器的接口地址。

四、路由分類

路由的分類：（1）自動發現的直連路由（Direct）。（2）手工配置的靜態路由（Static）。靜態路由如圖2所示。

在路由器中設定的固定路由表

由管理員手工配置的

單向性

缺乏靈活性

缺省路由是一種特殊的靜態路由，就是在沒有找到匹配的路由時使用的路由。在路由表中，缺省路由以目的網絡為0.0.0.0、子網掩碼為0.0.0.0的形式出現。如果數據包的目的地址不能與任何路由相匹配，那么系統將使用缺省路由轉發該數據包。

當路由器在路由表中找不到目標網絡的路由條目時，路由器把請求轉發到默認路由接口如圖3所示。

（3）動態路由協議發現的動態路由（RIP、IGRP、EIGRP、OSPF、IS-IS……）。動態路由是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。實時地適應網絡結構的變化。適用于網絡規模大、網絡拓撲復雜的網絡。

五、路由協議分類

按照管理范圍分類（AS自治域內/外）：IGP：RIP、IGRP、EIGRP、OSPF、IS-IS；EGP：BGP。按照算法分類：距離矢量路由協議：距離矢量算法（Distance-Vector ，簡稱D-V）；RIP、IGRP、EIGRP、BGP。鏈路狀態路由協議：最短路徑優先算法（SPF）；OSPF、IS-IS。距離矢量協議無論是實現還是管理都比較簡單，但是它的收斂速度慢，報文量大，占用較多網絡開銷，并且為避免路由環路需要做各種特殊處理。鏈路狀態復雜，路由控制能力弱 有全局拓撲，但協議開銷大。按照路由的尋徑算法和交換路由信息的方式，路由協議可以分為 距離矢量協議（Dis

tant-Vector）和鏈路狀態協議。距離矢量協議包括 RIP 和 BGP，鏈路狀態協議包括 OSPF、IS-IS。

下面選取幾種路由協議進行闡述分析。

自治系統（AS）如圖3所示。由同一機構管理的一組路由器的集合，它們共享相似的路由策略。一個AS可以是一些運行單個IGP（內部網關協議）協議的路由器集合，也可以是一些運行不同路由選擇協議但都屬于同一個組織機構的路由器集合

一個AS是一組共享相似的路由策略并在單一管理域中運行的路由器的集合。一個AS可以是一些運行單個IGP（內部網關協議）協議的路由器集合，也可以是一些運行不同路由選擇協議但都屬于同一個組織機構的路由器集合。不管是哪種情況，外部世界都將整個AS看作是一個實體。

每個自治系統都有一個唯一的自治系統編號，這個編號是由因特網授權的管理機構IANA分配的。它的基本思想就是希望通過不同的編號來區分不同的自治系統。這樣，當網絡管理員不希望自己的通信數據通過某個自治系統時，這種編號方式就十分有用了。通過采用路由協議和自治系統編號，路由器就可以確定彼此間的路徑和路由信息的交換方法。自治系統的編號范圍是1到65535，其中1到65411是注冊的因特網編號，

65412到65535是專用網絡編號。

按照管理范圍自治系統（AS）如圖4所示。

距離矢量路由協議基于貝爾曼-福特算法，使用D-V算法的路由器通常以一定的時間間隔向相鄰的路由器發送他們完整的路由表。接收到路由表的鄰居路由器將收到的路由表和自己的路由表進行比較，新的路由或到已知網絡但開銷（Metric）更小的路由都被加入到路由表中。相鄰路由器然后再繼續向外廣播它自己的路由表（包括更新后的路由）。

距離矢量路由協議的優點：配置簡單，占用較少的內存和CPU處理時間。缺點：擴展性較差，比如RIP最大跳數不能超過16 跳。鏈路狀態路由協議基于Dijkstra算法，有時被稱為最短路徑優先算法。L-S算法提供比RIP等D-V算法更大的擴展性和快速收斂性，但是它的算法耗費更多的路由器內存和處理能力。D-V算法關心網絡中鏈路或接口的狀態（up或down、IP地址、掩碼），每個路由器將自己已知的鏈路狀態向該區域的其他路由器通告，這些通告稱為鏈路狀態通告（LSA：Link State

Advitisement）。通過這種方式區域內的每臺路由器都建立了一個本區域的完整的鏈路狀態數據庫。然后路由器根據收集到的鏈路狀態信息來創建它自己的網絡拓樸圖，形成一個到各個目的網段的帶權有向圖。

鏈路狀態算法使用增量更新的機制，只有當鏈路的狀態發生了變化時才發送路由更新信息，這種方式節省了相鄰路由器之間的鏈路帶寬。部分更新只包含改變了的鏈路狀態信息，而不是整個的路由表。

參考文獻：

[1] 謝希仁.計算機網絡.大連：大連理工大學出版社，2005

[2] 蘇剛等.數據通信技術原理教程.北京：電子工業出版社，2007