計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)路由研究綜述

（邵陽學(xué)院信息工程系網(wǎng)絡(luò)工程 422000）

摘 要：網(wǎng)絡(luò)路由器性能的好壞與算法的優(yōu)劣將直接影響網(wǎng)絡(luò)傳遞信息效率與質(zhì)量。開展網(wǎng)絡(luò)路由的分析和算法研究，對網(wǎng)絡(luò)路由進(jìn)一步發(fā)展具有重要作用。在路由算法設(shè)計(jì)過程中需要遵循最優(yōu)性原則、簡潔性原則、堅(jiān)固性原則、快速收斂性原則、靈活性原則，尋找最優(yōu)的算法路徑，選擇最合適的路由方式。路由是數(shù)據(jù)傳輸路徑選擇的重要渠道，路由性能的穩(wěn)定關(guān)系到網(wǎng)絡(luò)的正常運(yùn)行和信息的有效傳遞，直接影響現(xiàn)代社會生活的質(zhì)量與效率，開展路由研究具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1. 引言

隨著計(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的普及與發(fā)展，人們社會發(fā)生了巨大的變革，生產(chǎn)生活方式得到了翻天覆地的改變，人們的日常生活越來越依賴網(wǎng)絡(luò)。近些年計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)大幅提升了信息的產(chǎn)生速度，信息的價(jià)值日益凸顯，作為多媒體信息的載體和傳輸介質(zhì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)在對信息處理、管理等方面發(fā)揮了巨大的作用。在這一過程中，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)路由發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，網(wǎng)絡(luò)路由器性能的好壞與算法的優(yōu)劣將直接影響網(wǎng)絡(luò)傳遞信息效率與質(zhì)量，因此，網(wǎng)絡(luò)路由器一直備受各界研究者的關(guān)注。

2. 網(wǎng)絡(luò)路由技術(shù)概述

網(wǎng)絡(luò)路由是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的血管，在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域中占據(jù)著重要的地位。隨著當(dāng)前計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，網(wǎng)速要求越來越高，導(dǎo)致對網(wǎng)絡(luò)路由的要求也水漲船高。路由算法的更新層出不窮，為尋找信息傳遞最佳路徑作了無數(shù)種探索。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)路由的優(yōu)化過程中，一般采取的方法是預(yù)先給定網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和鏈路容量，進(jìn)而選擇最佳路由，從而最小化數(shù)據(jù)信息經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)的時(shí)延，達(dá)到最大化利用資源的目的。進(jìn)行計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)路由優(yōu)化的基礎(chǔ)是分析通信網(wǎng)絡(luò)，最原始的網(wǎng)絡(luò)路由的效能分析方法具有較強(qiáng)的局限性，過分拘泥于兩個(gè)終端，隨著技術(shù)與認(rèn)識的發(fā)展，大型網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)隨之出現(xiàn)，算法與理論系統(tǒng)更加龐大，分析過程更加復(fù)雜，這種方法已經(jīng)無法適應(yīng)。隨著現(xiàn)實(shí)要求的提高，網(wǎng)絡(luò)路由的效能分析逐漸出現(xiàn)了使用條件概率的方法求解、使用圖論中的條件概率及邊收縮原理等理論，大大提升了網(wǎng)絡(luò)路由效能分析的效率。最近幾年，網(wǎng)絡(luò)的高速發(fā)展和網(wǎng)絡(luò)用戶的迅猛增加，網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用層出不窮，從而也提高了人們對網(wǎng)絡(luò)安全性、穩(wěn)定性以及各方面的要求。目前路由器是在OSI/RM的網(wǎng)絡(luò)層運(yùn)行工作的，主要作用是通過選擇路徑和判斷網(wǎng)絡(luò)地址將多個(gè)邏輯上的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連接，為經(jīng)過路由器的每一個(gè)數(shù)據(jù)幀選擇一條速度最快的傳輸路徑，并通過選擇好的最優(yōu)路徑將這些數(shù)據(jù)信息傳送至目的節(jié)點(diǎn)。當(dāng)前路由器雖然能夠支持多種協(xié)議，但主要還是基于TCP/IP協(xié)議進(jìn)行運(yùn)行。路由器通過連接一個(gè)物理端口以及兩個(gè)或兩個(gè)以上邏輯端口，達(dá)到接收數(shù)據(jù)傳遞信息的作用。

3. 網(wǎng)絡(luò)路由算法設(shè)計(jì)

3.1 設(shè)計(jì)原則

路由算法是構(gòu)成計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)路由器的最為關(guān)鍵的部分，包含了路由問題的所有求解方法與求解步驟，不同的網(wǎng)絡(luò)路由算法往往能夠得到不同的尋徑結(jié)果，最終影響網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的效率。經(jīng)過多年的研究與總結(jié)，研究人員總結(jié)出了路由算法設(shè)計(jì)的一般原則，主要包括以下幾個(gè)方面：①路徑最優(yōu)性原則。路徑最優(yōu)性原則是指路由算法必須為效率最高的路徑。②簡潔性原則。簡潔性原則要求路由算法的設(shè)計(jì)在保證功能和效率的同時(shí)盡可能簡潔，從而達(dá)到減少開發(fā)成本的目的。③堅(jiān)固性原則。堅(jiān)固性原則是路由算法穩(wěn)定性的要求。要求算法能夠保證路由器在不可預(yù)料和非正常環(huán)境下，也能夠正常運(yùn)行。路由器運(yùn)行一旦出現(xiàn)異常情況，很可能導(dǎo)致無法預(yù)知的結(jié)果，因此路由算法的設(shè)計(jì)具有堅(jiān)固性，能夠經(jīng)受各種極端條件的考驗(yàn)。④快速收斂性原則。收斂是指進(jìn)行最佳路徑選擇與判斷的時(shí)候，路由器算法能夠達(dá)到一致結(jié)果的過程，這一原則也是為了避免在特殊情況下由于路由算法收斂慢而給網(wǎng)絡(luò)傳輸帶來不便的結(jié)果。⑤靈活性原則。路由算法對網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)乃俣绕鸬街陵P(guān)重要的作用，因此必須準(zhǔn)確、快速地完成各種網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的傳輸優(yōu)化要求，靈活地提供最佳路徑。

3.2 主要算法

路由算法度量標(biāo)準(zhǔn)可以多種多樣，但最優(yōu)的路徑只有一條。目前發(fā)展的路由算法主要包括自適應(yīng)算法和非自適應(yīng)算法。自適應(yīng)算法的路由一般根據(jù)當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)信息狀況進(jìn)行選擇，以便適應(yīng)處于不停變換中的網(wǎng)絡(luò)流量。自適應(yīng)算法在進(jìn)行路由選擇時(shí)，信息需在網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)之間進(jìn)行相互傳遞，不必通過路由技術(shù)進(jìn)行改變，直接根據(jù)路由的選擇協(xié)議進(jìn)行，計(jì)算優(yōu)選最短的路徑。目前應(yīng)該最為廣泛的一種路由選擇協(xié)議是通過距離向量和鏈路狀態(tài)進(jìn)行優(yōu)化。距離向量就是可以通過路由表進(jìn)行發(fā)送。而鏈路狀態(tài)方法是把信息發(fā)送到互聯(lián)網(wǎng)上，具有收斂性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。非自適應(yīng)算法是指路由算法不應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洳⑶也贿M(jìn)行測量流量，僅通過設(shè)定的固定原則進(jìn)行有效的選擇。

4. 網(wǎng)絡(luò)路由的種類與選擇方式

網(wǎng)絡(luò)路由是對某一網(wǎng)絡(luò)建立的傳輸渠道。需要通過對路徑節(jié)點(diǎn)的分析，選擇最為有效的一條路徑，滿足傳輸?shù)囊螅瑫r(shí)達(dá)到成本最低的目標(biāo)。網(wǎng)絡(luò)路由的算法多種多樣，按照網(wǎng)絡(luò)性質(zhì)的不同進(jìn)行劃分，可以劃分為有線路由、無線路由和系統(tǒng)路由。當(dāng)前選擇的網(wǎng)絡(luò)路由方式主要有動態(tài)路由和靜態(tài)路由。動態(tài)路由方式在網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涑霈F(xiàn)了一定的變化，從而達(dá)到在不同的網(wǎng)絡(luò)之間傳遞信息的目的，這種路由方式的優(yōu)點(diǎn)是便于管理，傳遞信息更為有效。靜態(tài)路由方式是需要特定的管理員進(jìn)行操作，方式相對固定，但是加強(qiáng)了對網(wǎng)絡(luò)的控制，流量控制更為精確，配置相對簡單，成本較低。

結(jié)論

路由是數(shù)據(jù)傳輸路徑選擇的重要渠道，網(wǎng)絡(luò)路由器性能的好壞與算法的優(yōu)劣將直接影響網(wǎng)絡(luò)傳遞信息效率與質(zhì)量，路由性能的穩(wěn)定關(guān)系到網(wǎng)絡(luò)的正常運(yùn)行和信息的有效傳遞，直接影響現(xiàn)代社會生活的質(zhì)量與效率。開展網(wǎng)絡(luò)路由的分析和算法研究，遵循一定的設(shè)計(jì)原則尋找最優(yōu)路由方式具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

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作者簡介：

段勇炷（1995.11.3-）性別：男，籍貫：湖南茶陵縣，學(xué)歷：本科，在讀于邵陽學(xué)院；現(xiàn)有職稱 無 研究方向 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)