距离向量路由算法

本文通过阐述TCP／IP网络中路由器的基本工作原理，介绍了IP路由器的几大功能，给出了静态路由协议和动态路由协议，以及内部网关协议和外部网关协议的概念，同时简要介绍了目前最常见的RIP、OSPF、BGP和BGP-4这几种路由协议，然后描述了路由算法的设计目标和种类，着重介绍了链路状态法和距离向量法。在文章的最后，扼要讲述了新一代路由器的特征。 ——近十年来，随着计算机网络规模的不断扩大，大型互联网络（如Internet）的迅猛发展，路由技术在网络技术中已逐渐成为关键部分，路由器也随之成为最重要的网络设备。用户的需求推动着路由技术的发展和路由器的普及，人们已经不满足于仅在本地网络上共享信息，而希望最大限度地利用全球各个地区、各种类型的网络资源。而在目前的情况下，任何一个有一定规模的计算机网络（如企业网、校园网、智能大厦等），无论采用的是快速以大网技术、FDDI技术，还是ATM技术，都离不开路由器，否则就无法正常运作和管理。 1 网络互连 ——把自己的网络同其它的网络互连起来，从网络中获取更多的信息和向网络发布自己的消息，是网络互连的最主要的动力。网络的互连有多种方式，其中使用最多的是网桥互连和路由器互连。 1.1 网桥互连的网络 ——网桥工作在OSI模型中的第二层，即链路层。完成数据帧（frame）的转发，主要目的是在连接的网络间提供透明的通信

31 路由算法 路由算法(协议)确定去 往目的网络的最佳路径 转发表确定在本路 由器如何转发分组 网络抽象：图 点是路由器, 边是链路. 每段链路的费用可以总是1， 或者是，带宽的倒数、拥塞程度等 关键问题: 源到目的（如u到z）的最小费用路径是什么？ 路由算法: 寻找最小费用路径的算法 路由算法分类 静态路由： 手工配置 路由更新慢 优先级高 动态路由： 路由更新快: 定期更新 ; 及时响应链路费用或 网络拓扑变化 省时省力 基于全局信息的路由算法： 所有路由器掌握完整的网络 拓扑和链路费用信息 E.g. 链路状态(LS)路由算法 基于分散(decentralized)信息的路由算法： 路由器只掌握物理相连的邻 居以及链路费用 邻居间信息交换、运算的迭 代过程 E.g. 距离向量(DV)路由算法 链路状态路由算法 Dijkstra 算法 所有结点(路由器)掌握网 络拓扑和链路费用  通过“链路状态播”  所有结点拥有相同信息 计算从一个结点(“源”) 到达所有其他结点的最 短路径  获得该结点的转发表 迭代: k次迭代后，得到 到达k个目的结点的最短 路径 符号 c(x,y): 结点x到结点y链路费用；如果x和y不直接相 连，则=∞ D(v): 从源到目的v的当前 路径费用值 p(v): 沿从源到v的当前路 径，v的前序结点 N’: 已经找到最小费用路 径的结点集合

路由选择 在多个节点的通信子网中选择一条到达目的节点的最佳路径 1、无连接的数据包服务中： 网络节点腰围每个数据包做出路由选择 2、面向连接的虚电路服务中： 存在专门线路，建立连接时已确定线路，无需额外选择 路由算法 静态路由 动态路由 找到源到目的 汇集树——最优路径 最短路径路由法 距离矢量路由法 链路状态路由法 1、最短路径算法： ——Dijstra算法 2、距离矢量路由法： 别名： Internet中使用的 RIP协议 分布式Bellman-Ford路由算法 步骤： 1、每个节点知道其邻居的距离（跳数和延时），反向其邻居发送路由信息 2、每个节点声明到所有邻居的最短距离 3、每个节点使用收到的向量更新自己的路由表 4、周期性重复上述过程 （为避免无穷计算，RIP协议规定路由的最大METRIC为15跳，大于15跳表示网络不可达） 存在问题： ——“无穷计数”问题 收敛： 整个网络最佳路径的寻找过程称为收敛 好消息反应迅速，坏消息反应迟缓 3、链路状态路由算法（动态路由）： 因为距离矢量路由算法的无穷计数问题 ——> 链路状态路由算法 步骤： 1、发现邻居 2、设置链路成本（每条链路从距离或成本度量） 3、构建链路状态包 ————数据包内容包括： 发送方标识符、序号seq、年龄age、邻居列表 4、分发链路状态分组 思路——使用泛洪算法（将链路状态数据包 分发给全部路由器）

31 路由算法 路由算法(协议)确定去 往目的网络的最佳路径 转发表确定在本路 由器如何转发分组 网络抽象：图 点是路由器, 边是链路. 每段链路的费用可以总是1， 或者是，带宽的倒数、拥塞程度等 关键问题: 源到目的（如u到z）的最小费用路径是什么？ 路由算法: 寻找最小费用路径的算法 路由算法分类 静态路由： 手工配置 路由更新慢 优先级高 动态路由： 路由更新快: 定期更新 ; 及时响应链路费用或 网络拓扑变化 省时省力 基于全局信息的路由算法： 所有路由器掌握完整的网络 拓扑和链路费用信息 E.g. 链路状态(LS)路由算法 基于分散(decentralized)信息的路由算法： 路由器只掌握物理相连的邻 居以及链路费用 邻居间信息交换、运算的迭 代过程 E.g. 距离向量(DV)路由算法 链路状态路由算法 Dijkstra 算法 所有结点(路由器)掌握网 络拓扑和链路费用  通过“链路状态播”  所有结点拥有相同信息 计算从一个结点(“源”) 到达所有其他结点的最 短路径  获得该结点的转发表 迭代: k次迭代后，得到 到达k个目的结点的最短 路径 符号 c(x,y): 结点x到结点y链路费用；如果x和y不直接相 连，则=∞ D(v): 从源到目的v的当前 路径费用值 p(v): 沿从源到v的当前路 径，v的前序结点 N’: 已经找到最小费用路 径的结点集合

计算机网络-网络层-路由算法 最优化原则 1.最佳路径的每一部分也是最佳路径 如果路由器J在从路由器I到K的最优路径上，那么从J到K的最优路径必定沿着同样的路由路径 2.通往路由器的所有最佳路径的并集是一棵称为汇集树 3.路由算法的目的 为所有路由器找出并使用汇集树 最短路径路由 Dijkstra算法 1.每个节点用从源节点沿已知最佳路径到该节点的距离来标注，标注分为临时性标注和永久性标注 2.初始时，所有节点都为临时性标注，标注为无穷大 3.将源节点标注为0，且为永久性标注，并令其为工作节点 4.检查与工作节点相邻的临时性节点，若该节点到工作节点的距离与工作节点的标注之和小于该节点的标注，则用新计算得到的和重新标注该节点 5.在整个图中查找具有最小值的临时性标注节点，将其变为永久性节点，并成为下一轮检查的工作节点 6.重复第四、五步，直到目的节点成为工作节点 泛洪算法 描述 一种将数据包发送到所有网络节点的简单方法,每个节点通过将其发送到所有其他链接之外来泛洪在传入链接上接收到的新数据包，它属于静态算法 问题 重复的数据包，由于循环可能会无限多 节点需要跟踪已泛洪的数据包以阻止洪泛 即使在跳数上使用限制也会成倍爆炸 两种解决措施 每个数据包的头中包含一个跳计数器，每经过一跳后该计数器减1，为0时则丢弃该数据包 记录哪些数据包已经被扩散了，从而避免再次发送这些数据包。方法： 1