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  • 路由选择协议

    千次阅读 2018-06-05 14:54:10
    边界网关协议(BGP)是运行于 TCP 上的一种自治系统的路由协议。BGP是唯一一个用来处理像因特网大小的网络的协议,也是唯一能够妥善处理好不相关路由域间的多路连接的协议。BGP 构建在 EGP 的经验之上。BGP 系统的...

    路由选择协议

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    BGP

    BGP (边界网关协议,Border Gateway Protocol)是自治系统之间的路由选择协议。

    边界网关协议(BGP)是运行于 TCP 上的一种自治系统的路由协议。BGP是唯一一个用来处理像因特网大小的网络的协议,也是唯一能够妥善处理好不相关路由域间的多路连接的协议。BGP 构建在 EGP 的经验之上。BGP 系统的主要功能是和其他的BGP系统交换网络可达信息。网络可达信息包括列出的自治系统(AS)的信息。这些信息有效地构造了AS互联的拓朴图并由此清除了路由环路,同时在 AS 级别上可实施策略决策。BGP是用来更新路由表的域间路由选择协议(也称为外部路由选择协议)。BGP所基于的路由选择方法称为路径向量路由选择。在这个协议中,分组必须经过的一些自治系统应当显式列出。路径向量路由选择没有距离向量路由选择的不稳定性,也没有环路问题。

    简单理解

    BGP为边界网关协议,常用于不同网络运行商之间进行路由信息交换,正因为如此那些处于网络运行商边界的路由才能得到相邻的运行商的路由信息,这样就可以实现传输跨越网络运营商的网络包。

    由于涉及到不同运营商利益问题,BGP路由选择不仅仅基于距离,同时还考虑了权限问题。边界路由器有权限限制哪些路由器可以互换消息。由于边界路由器一般很少,所以相邻边界路由器及时交换整个路由表信息也不会对网络造成太大的负担,并且路由信息包含了详细的路径信息,这样就可以有效避免当某个路由器崩溃造成的收敛慢问题。

    不同运行商之间直接相连的路由交换路由信息有2种方式:

    1. 转接。即相连的运行商把互联网的全部路由的信息全部交换,这样运行商A可以通过运行商B到达网络中的任何位置。
    2. 非转接, 两个运行商之间仅将与各自网络相关的路由信息告知对方。这样,只有双方之间的网络可以互相转发。其他运行商的包则必须也与他们进行交换路由信息,这样才能互发。

    区别

    BGP与RIP那种基于距离向量的路由协议是不一样的,在RIP中是寻找与目的之间的最短路由,并按照最短路由来转发包,RIP协议中路由器都是平等对待,每个路由器都可以与相邻的路由器之间进行交换。
    但运行商之间的BGP则不能基于距离向量来更新路由和转发包,比如有的运营商很有钱,铺设了一道高速网线到欧洲那边,其他运行商没有这么好的条件铺设,那么如果采用基于RIP的协议,那么发往欧洲的包都会被路由器转发到这条线。这样不仅会造成网络堵塞和网络故障,而且由于无法判断是哪个外来运营商发来的,这样原运营商的利润必然受到的影响。
    为了排除以上的麻烦,各运营商之间只有在特定的路由器会交换路由信息,运营商就可以只将自己的路由信息与那些交费的运行商进行交换,而未交费的运行商没有交换路由信息,这样路由表上没有相应的表项,所以他们就无法把网络包转发到这里。
    可能有的人会说,有的运营商没有交钱从而不能交换路由信息,而我们的包的目标地址正好是要收费的运营商,这样我们不就访问不了吗?放心,这个运营商必然与其他运营商之间有联系,它可以通过其他运行商到达目标运营商。如果它不与其他运营商签订合同进行连接,那么它离倒闭就不远了。

    基于距离向量的协议

    RIP

    1. 仅和相邻路由器交换信息。如果两个路由器之间的通信不需要经过另一个路由器,那么这两个路由器就是相邻的。RIP协议规定,不相邻的路由器不交换信息。
    2. 路由器交换的信息是当前本路由器所知道的全部信息,即自己的路由表。也就是说,交换的信息是:“我到本自治系统中所有网络的(最短)距离,以及到每个网络应经过的下一跳路由器”。
    3. 按固定的时间间隔交换路由信息,例如,每隔30秒。然后,路由器根据收到的路由信息更新路由表。当网络拓扑发生变化时,路由器也及时向相邻路由器通告拓扑变化后的路由信息。

    存在的问题

    1. 好消息传播的快,坏消息传播的慢。当网络中新添加一个路由器时,它的邻居路由器可以很快发现它,并通过和自己邻居交换信息的方式使所在的整个网络知道了这个新添加的路由器。但是如果一个路由器挂掉,它的邻居路由器发现无法通过原始的路径到达,就会尝试其他路径访问,直到试过了所有的路径或者超时,才确定目标路由器确实挂了。
    2. 路由器之间交换的信息为整个路由表,当所在网络规模很大时,势必会造成网络堵塞,影响正常的网络数据包传输。

    OSPF

    • 向本自治系统中的所有路由器发送信息,这于RIP是一致的。
    • 发送的信息就是与本路由器相邻的所有路由器的链路状态,而不是整个路由表信息,有效的减缓了网络负担。
    • 只有当链路状态发生变化时(网络中新添或卸载某个路由器),路由器才向所有路由器用泛洪法发送此信息。而不像RIP那样,不管网络拓扑有无发生变化,路由器之间都要定期交换路由表的信息。
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  • 动态路由选择协议

    千次阅读 2019-02-03 22:53:52
    动态路由选择协议: 能够实现自动发现信息和信息共享的系统。动态路由选择协议的最大优点是能够缓解拓扑变化带来的影响。 动态路由选择协议的基础: 所有的路由选择协议都是围绕一种算法构建的,而算法就是逐步解决...

    动态路由选择协议:
    能够实现自动发现信息和信息共享的系统。动态路由选择协议的最大优点是能够缓解拓扑变化带来的影响。
    动态路由选择协议的基础:
    所有的路由选择协议都是围绕一种算法构建的,而算法就是逐步解决问题的过程。对路由选择算法来说,至少要指明一下4点:
    1.向其他路由器传送网络可达性信息的过程。
    2.从其他路由器接收可达性信息的过程。
    3.基于现有可达性信息决策最优路由的过程及将这些信息记录在路由表的过程。
    4.响应、修正、通告网络种拓扑变化的过程。
    对于所有的路由协议来说,需要解决的几个共同问题是:路径策略、度量、收敛、负载均衡。

    路径决策:
    网络内的所有子网都必须连接到一台路由器上,无论什么情况下,只要路由器有接口连接到一个网络上,那么该接口就必须有一个属于该网路的地址,这个地址就是可达性信息的起始点。
    每台路由器之所以会知道自己的直连网络,就是因为路由器接口连接到这些网络上,并且接口配置了相应的IP地址和掩码,由于每个接口都实现了数据链路层和物理层的协议。所以路由也知道网络的状态(up或down)。
    信息共享的过程(以假设路由器A为例):
    步骤1:通过检查各接口的IP地址及掩码,确定自己所连接的网络。
    步骤2:将自己连接的网路和某种标记一起输入到路由表中,该标记指明连接网络为直连网络。
    步骤3:路由器将自己的直连网络封装到数据中。
    步骤4:向网络中的其他路由器发送这些路由信息的拷贝,或叫路由更新。

    度量(metric)
    当到达相同目标网络有多条路径时,路由器需要一种机制来计算最优路径。度量就是指派给路由器用于决策最优路径的一个变量。作为一种手段,度量可以按照最先选择到最后选择或按最好到最坏的顺序对路由做等级划分。这样,对于具有相同目标的多条路径时,就可以依照度量的优先选择路径。
    路由协议常用的度量:
    1.跳数(Hop count)
    跳数度量可以简单的记录路由器的跳数,优先选择跳数小的路径。但是不能考虑到链路的优劣状况。
    2.带宽(bandwidth)
    带宽度量将会选择高带宽路径,而非低带宽路径。但带宽本身就不是一个好的度量,因为这里反映的带宽只是链路本身的容量。当所有的流量都去高带宽链路时,造成拥塞,数据传输一样很慢。
    3.负载(load)
    负载度量反映了流量占用沿途带宽的数量。最优路径应该是负载最低的路径。不像跳数和带宽是固定值,路径上的负载会发生变化,因而度量也变。但如果度量变化的过于频繁,就会产生路由波动。路由波动会对路由器的CPU、数据链路的带宽和全网的稳定性产生负面影响。
    4.时延(delay)
    时延反映了一个数据包经过一条路径所花费的时间。使用时延作为度量的路由选择协议将会选择最低时延的路径作为最优路径。时延不仅要考虑链路时延还要考虑路由器处理时延和队列时延等因素。另一方面,路由的时延无法测量,所以时延可能是沿路径的接口的静态时延之和。
    5.可靠性(reliability)
    可靠性度量使用来测量链路在某种情况下发生故障的可能性。可靠性可以是变化的也可以是固定的。可变可靠性度量的参考是链路发生故障的次数或特定时间间隔内收到错误的次数。固定可靠性度量是基于管理员确定的一条链路的已知量。可靠性最高的链路优先被选择。
    6.代价(cost)
    由管理员设置的代价度量反映更优或更差的路由。通过任何路由选择协议都可以对代价进行定义。同时代价也可以反映出网络管理员对路径的随意判断。因而代价只是一个描述无量纲的术语。
    谈及路由选择时,我们最常用的两个术语——代价、最短。
    最小代价(最大代价)、最短路径(最长路径)仅仅指的是路由选择协议基于自己特定的度量对路径的一种看法。

    收敛
    动态路由选择协议必须包含一系列的过程,这些过程用于路由器向其他路由器通告本地的直连网络。接收并处理来自其他路由器的同类信息,以及传递从其他路由器接收到的信息。此外,路由选择协议还需要定义已确定的最优路径的度量。
    对路由选择协议来说,另一个标准是网路上所有路由器的路由表中的可达性信息一致。使所有路由表状态达到一致的过程叫收敛。全网实现路由共享以及所有路由器计算最优路径所花费的时间总和就是收敛时间。
    对于已收敛的网络,若网络拓扑发生变化,如两台路由器之间的链路发生故障。这两台直接相连的路由器从数据链路协议获知链路故障。转而通知它们的邻居路由器链路不再可用。这些邻居路由器立即更新路由表并通知它们的邻居。这个过程一直持续到网络中所有路由器都知道这个变化。
    拓扑发生变化后重新收敛需要一定的时间,当网络处于未收敛状态时,路由器易受到错误信息的影响。因此,任何路由选择协议里,收敛时间是一个重要的因素。一个网路重收敛的时间越快越好。

    负载均衡
    为了有效的使用带宽,负载均衡作为一种手段,将流量分配到相同目标的多条路径上。负载均衡可分为等价负载均衡和非等价负载均衡,或基于目标网络的负载均衡和基于数据包的负载均衡。

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  • 因特网的路由选择协议

    千次阅读 2017-05-21 01:57:33
    因特网的路由选择协议 1. 路由选择协议 1.1 理想路由算法应具备的特点 注:路由选择协议的核心就是路由算法。一个实际的路由选择算法,应尽可能接近于理想的算法,在不同的应用条件下,对以下提出的六方面也可有...

    因特网的路由选择协议

    1. 路由选择协议

    1.1 理想路由算法应具备的特点

    注:路由选择协议的核心就是路由算法。一个实际的路由选择算法,应尽可能接近于理想的算法,在不同的应用条件下,对以下提出的六方面也可有不同的侧重。
    (1)算法必须是正确的和完整的。
    (2)算法在计算上应简单。
    (3)算法应能适应通信量和网络拓扑的变化。
    (4)算法应具有稳定性。
    (5)算法应是公平的。
    (6)算法应是最佳的——相对于某一种特定要求下得出的较为合理的选择而已。

    1.2 路由选择算法的两大类

    注:从路由算法能否随网络的通信量或拓扑自适应地进行调整变化来划分。

    1.2.1 静态路由选择策略——非自适应路由选择
    • 特点:简单和开销较小,但不能及时适应网络状态的变化。
    • 适用条件:简单的小网络,用人工配置每一条路由。
    1.2.2 动态路由选择策略——自适应路由选择
    • 特点:较好地适应网络状态的变化,但实现起来比较复杂,开销也比较大。
    • 适用条件:较复杂的大网络。

    1.3 分层次的路由选择协议

    注:因特网采用的路由选择协议主要是自适应的(即动态的)、分布式路由选择协议。
    (1)自治系统(autonomous system,AS):也被称为是一个路由选择域(routing domain),是一个有权自主地决定在本系统中应采用何种路由协议的网络单位,一个自治系统将会分配一个全局的唯一的16位号码,有时我们把这个号码叫做自治系统号(ASN)。
    (2)一个AS对其他AS表现出的是一个单独的和一致的路由选择策略。
    (3)在目前的因特网中,一个大的ISP就是一个自治系统,这样,因特网就把路由选择协议划分为2大类:

    • 内部网关协议IGP(Interior Gateway Protocol),在一个AS内部使用的路由选择协议,与在互联网中的其他AS选用什么路由选择协议无关。
    • 外部网关协议EGP(External Gateway Protocol),将数据报从一个AS传送到另一个AS时使用的路由选择协议。
      注:自治系统之间的路由选择就叫作域间路由选择(interdomain routing),自治系统内部的路由选择叫作域内路由选择(intradomain routing)

    2. 内部网关协议RIP

    • 路由信息协议RIP(Routing Information Protocol):是内部网关协议IGP中最先得到广泛使用的协议。
    • RIP是一种分布式的基于距离向量的路由选择协议,是因特网的标准协议,其最大优点就是简单。
    • RIP的三个要点:
      (1)仅和相邻路由器交换信息。
      (2)路由器交换的信息是当前本路由器所知道的全部信息,即自己的路由表。
      (3)按固定的时间间隔交换路由信息。

    3. 内部网关协议OSPF

    • 开放最短路径优先OPSF(Open Shortest Path First):最主要的特征就是使用分布式的链路状态协议(link state protocol),而不是像RIP那样的距离向量协议。
    • OSPF的三个要点:
      (1)向本自治系统中所有路由器发送信息。
      (2)发送的信息就是与本路由器相邻的所有路由器的链路状态,但这只是路由器所知道的部分信息。
      (3)只有当链路状态发送变化时,路由器才向所有路由器用洪泛法发送此信息。
    • OSPF的五种分组类型:
      (1)问候(Hello)分组。
      (2)数据库描述(Database Description)分组。
      (3)链路状态请求(Link State Request)分组。
      (4)链路状态更新(Link State Update)分组。
      (5)链路状态确认(Link State Acknowledgment)分组。

    4. 外部网关协议BGP

    • 边界网关协议BGP:是不同AS的路由器之间交换路由信息的协议。

    参考文献:
    [1]《计算机网络(第5版)》谢希仁——第四章 4.5
    [2] 百度搜索关键字:AS、IGP、EGP、RIP、OSPF、BGP

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  • 路由选择路由协议与路由算法

    千次阅读 多人点赞 2017-05-20 15:52:43
    本文旨在区分清楚路由选择路由协议和路由算法的关系。然后讲解常用路由协议和路由算法。什么是路由选择百科的说法: 路由选择是指选择通过互连网络从源节点向目的节点传输信息的通道,而且信息至少通过一个中间...

    本文旨在区分清楚路由选择、路由协议和路由算法的关系。然后讲解常用路由协议和路由算法。

    什么是路由选择

    百科的说法:

    路由选择是指选择通过互连网络从源节点向目的节点传输信息的通道,而且信息至少通过一个中间节点。

    我的理解:路由选择的目的就是为 IP 数据包选择出一条合适的路。

    什么是路由协议

    百科的说法:

    路由协议是在路由指导IP数据包发送过程中事先约定好的规定和标准。

    我的理解:路由协议规定了 IP数据报在网络中存储和转发的方式。

    什么是路由算法

    百科的说法:

    路由算法是提高路由协议功能,尽量减少路由时所带来开销的算法。

    我的理解:路由算法就是根据度量标准,从众多路径中高效地选择出最佳路由路径。

    上面三个到底有什么不可描述的联系

    下面观点纯属个人理解,如有不对还望指出。

    三者之间的关系:

    总的来说:路由选择依赖于各种路由协议,而各种路由协议又依赖于路由算法。
    各种路由协议之间采取不同的路由算法进行路由选择。

    现在说点人话:我们可以把路由选择看做要干一件什么一样的事情,而路由协议规定了我们按照什么样的方式去完成这件事情,而路由算法则具体的如何去做这件事情。拿生活中的一个例子来说:

    小明要做一件事情,这件事情就是去上学,此时选一种合适的方式去上学就是路由选择。而从家里出发到学校的过程,有不同路径和不同的交通方式,此时路由协议可以看做我们要进行去上学这件事情的大方向,比如说直走,右转,左转等。而路由算法则具体的描述了如何完成这件事情,我首先应该步行五分钟,然后坐公交车从哪个方向,做那一路公交车和走哪一条街,具体高效快速的到达学校相当于路由算法。

    常见路由协议

    按应用应用范围的不同,路由协议可分为两类:

    在一个AS(Autonomous System,自制系统)内的路由协议称为内部网关协议(Interior gateway protocol),AS之间的路由协议称为外部网关协议(Exterior gateway protocol)。

    正在使用的内部网关协议:

    • RIP(Routing Information Protocol):基于距离矢量(DV)的路由协议,以路由跳数作为计数单位的路由协议,适用于比较小的网络环境。
    • IGRP(Interior Gateway Routing Protocol):一种基于距离向量型的内部网关协议。
    • EIGRP(Enhanced Interior Gateway Routing Protocol):增强内部网关路由协议,结合了链路状态(LS)和距离矢量(DV)型路由选择协议的Cisco专用协议
    • IS-IS(Intermediate System-to-Intermediate System):中间系统到中间系统路由协议,最初是ISO为CLNP(Connection Less Network Protocol,无连接网络协议)设计的一种动态路由协议。
    • OSPF(Open Shortest Path First):开放式最短路径优先。是对链路状态路由(LS)协议的一种实现,隶属内部网关协议(IGP),故运作于自治系统内部。著名的迪克斯加算法(Dijkstra)被用来计算最短路径树。

    外部网关协议:

    • EGP (Exterior Gateway Protocol):是AS之间使用的路由协议,由于EGP存在很多的局限性,IETF边界网关协议工作组制定了标准的边界网关协议(BGP),当前被广泛使用。
    • BGP 边界网关协议

    路由算法

    路由协议根据路由算法生成路由表并选择最佳路径进行转发数据包。

    算法的设计目标:

    • 最优化
    • 简洁性
    • 坚固性
    • 快速收敛
    • 灵活性

    路由算法主要分以下两类:

    • 总体式路由算法:每个路由器都拥有网络中其他路由器的全部信息,以及网络的流量状态。也叫LS (链路状态)算法。
    • 分散式路由算法:每个路由器只有与它直接相连的路由器的信息,没有网络中每个路由器的信息。也叫DV (距离向量)算法。

    LS算法

    链路状态算法(也称最短路径算法)发送路由信息到互联网上所有的结点,对于每个路由器,仅发送它的路由表中描述了其自身链路状态的那一部分。

    采用LS算法时,每个路由器必须遵循以下步骤:

    1、确认在物理上与之相连的路由器并获得它们的IP地址。当一个路由器开始工作后,它首先向整个网络发送一个“HELLO”分组数据包。每个接收到数据包的路由器都将返回一条消息,其中包含它自身的IP地址。

    2、测量相邻路由器的延时(或者其他重要的网络参数,比如平均流量)。为做到这一点,路由器向整个网络发送响应分组数据包。每个接收到数据包的路由器返回一个应答分组数据包。将路程往返时间除以2,路由器便可以计算出延时。(路程往返时间是网络当前延迟的量度,通过一个分组数据包从远程主机返回的时间来测量。)该时间包括了传输和处理两部分的时间——也就是将分组数据包发送到目的地的时间以及接收方处理分组数据包和应答的时间。

    3、向网络中的其他路由器广播自己的信息,同时也接收其他路由器的信息。
    在这一步中,所有的路由器共享它们的知识并且将自身的信息广播给其他每一个路由器。这样,每一个路由器都能够知道网络的结构以及状态。

    4、使用一个合适的算法,确定网络中两个节点之间的最佳路由。

    在这一步中,路由器选择通往每一个节点的最佳路由。它们使用一个算法来实现这一点,如Dijkstra最短路径算法。在这个算法中,一个路由器通过收集到的其他路由器的信息,建立一个网络图。这个图描述网络中的路由器的位置以及它们之间的链接关系。每个链接都有一个数字标注,称为权值或成本。这个数字是延时和平均流量的函数,有时它仅仅表示节点间的跃点数。例如,如果一个节点与目的地之间有两条链路,路由器将选择权值最低的链路。

    DV算法

    距离向量算法(也称为Bellman-Ford算法)则要求每个路由器发送其路由表全部或部分信息,但仅发送到邻近结点上。从本质上来说,链路状态算法将少量更新信息发送至网络各处,而距离向量算法发送大量更新信息至邻接路由器。由于链路状态算法收敛更快,因此它在一定程度上比距离向量算法更不易产生路由循环。但另一方面,链路状态算法要求比距离向量算法有更强的CPU能力和更多的内存空间,因此链路状态算法将会在实现时显得更昂贵一些。

    Dijkstra算法执行下列步骤:

    1、路由器建立一张网络图,并且确定源节点和目的节点,我们设为V1和V2。然后路由器建立一个矩阵,称为“邻接矩阵”。在这个矩阵中,各矩阵元素表示权值。例如,[i, j]是节点Vi与Vj之间的链路权值。如果节点Vi与Vj之间没有链路直接相连,它们的权值设为“无穷大”。

    2、路由器为网路中的每一个节点建立一组状态记录。此记录包括三个字段:
    前序字段——表示当前节点之前的节点。
    长度字段——表示从源节点到当前节点的权值之和。
    标号字段——表示节点的状态。每个节点都处于一个状态模式:“永久”或“暂时”。

    3、路由器初始化(所有节点的)状态记录集参数,将它们的长度设为“无穷大”,标号设为“暂时”。

    4、路由器设置一个T节点。例如,如果设V1是源T节点,路由器将V1的标号更改为“永久”。当一个标号更改为“永久”后,它将不再改变。一个T节点仅仅是一个代理而已。

    5、路由器更新与源T节点直接相连的所有暂时性节点的状态记录集。

    6、路由器在所有的暂时性节点中选择距离V1的权值最低的节点。这个节点将是新的T节点。

    7、如果这个节点不是V2(目的节点),路由器则返回到步骤5。

    8、如果节点是V2,路由器则向前回溯,将它的前序节点从状态记录集中提取出来,如此循环,直到提取到V1为止。这个节点列表便是从V1到V2的最佳路由。

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    万次阅读 多人点赞 2016-08-04 01:51:23
    关于理想路由选择协议的特点: 正确性和完整性:沿路由表所指引的路由一定能达到目的网络和目的主机算法简单:不应使网络通信量增加太多额外开销适应通信量和网络拓扑的变化:自适应的改变路由均衡各链路的负载...
  • 路由选择协议 RIP、OSPF、BGP 详解

    千次阅读 2020-04-14 18:02:57
    在介绍 RIP、OSPF、BGP 等协议之前,我们必须先介绍一下互联网中的两大类路由选择协议。 而在这之前又必须简单介绍一下自治系统 ????。 一、自治系统 ???? 自治系统 AS (Autonomous System) : 自治系统就是几个...
  • RIP是一种分布式的基于距离向量的路由选择协议,是互联网的标准协议,其最大的有点就是简单。   RIP协议要求网络中的每一个路由器都要维护从它自己到其他每一个目的网络的距离记录(因此,这是一组距离,即“距离...
  • 第12章 多播和多播路由选择协议

    千次阅读 2019-06-29 16:02:25
    第12章 多播和多播路由选择协议 单播:只有一个源点网络和一个终点网络。源点网络和终点网络的关系是一对一的。数据报途径的每一个路由器都要将这个分组仅从一个接口转发出去。在单播通信中,路由器仅从它的一个接口...

空空如也

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