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網(wǎng)絡(luò)中如何選擇最佳路由路徑
2023-01-29 15:03:53?  來源：??  閱讀：次
路由算法可以根據(jù)多個(gè)特性來加以區(qū)分。首先，算法規(guī)劃者的特定方針影響了該路由協(xié)議的操作；其次，存在著多種路由算法，每種算法對(duì)網(wǎng)絡(luò)和路由器資源的影響都不同；路由算法運(yùn)用多種metric，影響到路由途徑的計(jì)算。下面分析了這些路由算法的特性。

路由算法通常具有下列規(guī)劃方針的一個(gè)或多個(gè)：
◆優(yōu)化◆簡(jiǎn)單、低耗◆健壯、穩(wěn)定◆快速聚合◆靈活性
優(yōu)化指路由算法挑選***路由途徑的才能，根據(jù)metric的值和權(quán)值來計(jì)算。例如有一種路由算法或許運(yùn)用跳數(shù)和推遲，但或許推遲的權(quán)值要大些。當(dāng)然，路由協(xié)議有必要嚴(yán)格界說計(jì)算metric的算法。路由算法也可以規(guī)劃得盡量簡(jiǎn)單。換句話說，路由協(xié)議有必要高效地提供其功能，盡量削減軟件和使用的開銷。當(dāng)實(shí)現(xiàn)路由算法的軟件有必要運(yùn)行在物理資源有限的計(jì)算機(jī)上時(shí)高效尤其重要。路由算法有必要健壯，即在出現(xiàn)不正?；虿恍蓄A(yù)見事件的情況下有必要仍能正常處理，例如硬件故障、高負(fù)載和不正確的實(shí)現(xiàn)。因?yàn)槁酚善魑挥诰W(wǎng)絡(luò)的連接點(diǎn)，當(dāng)它們失效時(shí)會(huì)產(chǎn)生重大的問題。***的路由算法通常是那些經(jīng)過了時(shí)刻考驗(yàn)，證實(shí)在各種網(wǎng)絡(luò)條件下都很穩(wěn)定的算法。此外，路由算法有必要能快速聚合，聚合是所有路由器對(duì)***路由途徑達(dá)成一致的進(jìn)程。當(dāng)某網(wǎng)絡(luò)事件使途徑斷掉或不行用時(shí)，路由器經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)分發(fā)路由更新信息，促進(jìn)***路由途徑的重新計(jì)算，最終使所有路由器達(dá)成一致。聚合很慢的路由算法或許會(huì)產(chǎn)生路由環(huán)或網(wǎng)路中斷。在路由環(huán)中，某分組在時(shí)刻t1到達(dá)路由器1，路由器1已經(jīng)更新并知道到達(dá)意圖的***路由途徑是以路由器2為下一跳，于是就把該分組轉(zhuǎn)發(fā)給路由器2。但是路由器2還沒有更新，它認(rèn)為***的下一跳是路由器1，于是把該分組發(fā)回給路由器1，結(jié)果分組在兩個(gè)路由器間來回傳遞直到路由器2收到路由更新信息或分組超過了生存期。路由算法還應(yīng)該是靈活的，即它們應(yīng)該迅速、準(zhǔn)確地習(xí)慣各種網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。例如，假定某網(wǎng)段斷掉了，當(dāng)知道問題后，很多路由算法對(duì)通常運(yùn)用該網(wǎng)段的途徑將迅速挑選次佳的途徑。路由算法可以規(guī)劃得可習(xí)慣網(wǎng)絡(luò)帶寬、路由器隊(duì)列大小和網(wǎng)絡(luò)推遲。

2、算法類型

各路由算法的區(qū)別點(diǎn)包含：
◆靜態(tài)與動(dòng)態(tài)◆單途徑與多途徑◆平整與分層◆主機(jī)智能與路由器智能◆域內(nèi)與域間◆鏈接狀況與距離向量

(1)靜態(tài)與動(dòng)態(tài)
靜態(tài)路由算法很難算得上是算法，只不過是開始路由前由網(wǎng)管建立的表映射。這些映射自身并不改變，除非網(wǎng)管去改動(dòng)。運(yùn)用靜態(tài)路由的算法較簡(jiǎn)單規(guī)劃，在網(wǎng)絡(luò)通信可預(yù)測(cè)及簡(jiǎn)單的網(wǎng)絡(luò)中工作得很好。因?yàn)殪o態(tài)路由體系不能對(duì)網(wǎng)絡(luò)改變做出反映，通常被認(rèn)為不適用于現(xiàn)在的大型、易變的網(wǎng)絡(luò)。九十年代首要的路由算法都是動(dòng)態(tài)路由算法，經(jīng)過分析收到的路由更新信息來習(xí)慣網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的改變。假如信息表示網(wǎng)絡(luò)發(fā)生了變化，路由軟件就重新計(jì)算路由并發(fā)出新的路由更新信息。這些信息滲入網(wǎng)絡(luò)，促進(jìn)路由器重新計(jì)算并對(duì)路由表做相應(yīng)的改變。動(dòng)態(tài)路由算法可以在適當(dāng)?shù)牡胤揭造o態(tài)路由作為補(bǔ)充。例如，***可選路由（router of last resort），作為所有不行路由分組的去路，保證了所有的數(shù)據(jù)至少有方法處理。

(2)單途徑與多途徑
一些雜亂的路由協(xié)議支持到同一意圖的多條途徑。與單途徑算法不同，這些多途徑算法允許數(shù)據(jù)在多條線路上復(fù)用。多途徑算法的優(yōu)點(diǎn)很明顯：它們可以提供更好的吞吐量和可靠性。

(3)平整與分層
一些路由協(xié)議在平整的空間里運(yùn)作，其它的則有路由的層次。在平整的路由體系中，每個(gè)路由器與其它所有路由器是對(duì)等的；在分層次的路由體系中，一些路由器構(gòu)成了路由主干，數(shù)據(jù)從非主干路由器流向主干路由器，然后在主干上傳輸直到它們到達(dá)方針?biāo)趨^(qū)域，在這里，它們從的主干路由器經(jīng)過一個(gè)或多個(gè)非主干路由器到達(dá)終點(diǎn)。路由體系通常規(guī)劃有邏輯節(jié)點(diǎn)組，稱為域、自治體系或區(qū)間。在分層的體系中，一些路由器可以與其它域中的路由器通信，其它的則只能與域內(nèi)的路由器通信。在很大的網(wǎng)絡(luò)中，或許還存在其它等級(jí)，骨干級(jí)的路由器構(gòu)成了路由主干。分層路由的首要優(yōu)點(diǎn)是它模擬了多數(shù)公司的結(jié)構(gòu)，從而能很好地支持其通信。多數(shù)的網(wǎng)絡(luò)通信發(fā)生在小組中（域）。因?yàn)橛騼?nèi)路由器只需求知道本域內(nèi)的其它路由器，它們的路由算法可以簡(jiǎn)化，根據(jù)所運(yùn)用的路由算法，路由更新的通信量可以相應(yīng)地削減。

(4)主機(jī)智能與路由器智能
一些路由算法假定源結(jié)點(diǎn)來決議整個(gè)途徑，這通常稱為源路由。在源路由體系中，路由器只作為存貯轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備，無意識(shí)地把分組發(fā)向下一跳。其它路由算法假定主機(jī)對(duì)途徑一無所知，在這些算法中，路由器基于自己的計(jì)算決議經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)的途徑。前一種體系中，主機(jī)具有決議路由的智能，后者則為路由器具有此才能。主機(jī)智能和路由器智能的折衷實(shí)際是***路由與額外開銷的平衡。主機(jī)智能體系通常能挑選更佳的途徑，因?yàn)樗鼈冊(cè)诎l(fā)送數(shù)據(jù)前探索了所有或許的途徑，然后基于特定體系對(duì)“優(yōu)化”的界說來挑選***路由途徑。然而確認(rèn)所有途徑的行為通常需求很多的探索通信量和很長(zhǎng)的時(shí)刻。

(5)域內(nèi)與域間
一些路由算法只在域內(nèi)工作，其它的則既在域內(nèi)也在域間工作。這兩種算法的本質(zhì)是不同的。其遵從的理由是優(yōu)化的域內(nèi)路由算法沒有必要也成為優(yōu)化的域間路由算法。

(6)鏈接狀況與距離向量
鏈接狀況算法（也叫做短途徑優(yōu)先算法）把路由信息散布到網(wǎng)絡(luò)的每個(gè)節(jié)點(diǎn)，不過每個(gè)路由器只發(fā)送路由表中描述其自己鏈接狀況的部分。距離向量算法（也叫做Bellman-Ford算法）中每個(gè)路由器發(fā)送路由表的全部或部分，但只發(fā)給其鄰居。也就是說，鏈接狀況算法到處發(fā)送較少的更新信息，而距離向量算法只向相鄰的路由器發(fā)送較多的更新信息。因?yàn)殒溄訝顩r算法聚合得較快，它們相對(duì)于距離算法產(chǎn)生路由環(huán)的傾向較小。在另一方面，鏈接狀況算法需求更多的CPU和內(nèi)存資源，因而鏈接狀況算法的實(shí)現(xiàn)和支持較昂貴。雖然有差異，這兩種算法類型在多數(shù)環(huán)境中都可以工作得很好。

3、路由的metric
路由表中含有由交換軟件用以挑選***路由途徑的信息。但是路由表是怎樣建立的呢？它們包含信息的本質(zhì)是什么？路由算法怎樣根據(jù)這些信息決議哪條途徑更好呢？路由算法運(yùn)用了許多不同的metric以確認(rèn)***路由途徑。雜亂的路由算法可以基于多個(gè)metric挑選路由，并把它們結(jié)組成一個(gè)復(fù)合的metric。常用的metric如下：
◆途徑長(zhǎng)度◆可靠性◆推遲◆帶寬◆負(fù)載◆通信價(jià)值
途徑長(zhǎng)度是最常用的路由metric。一些路由協(xié)議允許網(wǎng)管給每個(gè)網(wǎng)絡(luò)鏈接人工賦以價(jià)值值，這種情況下，路由長(zhǎng)度是所經(jīng)過各個(gè)鏈接的價(jià)值總和。其它路由協(xié)議界說了跳數(shù)，即分組在從源到意圖的路途中有必要經(jīng)過的網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品，如路由器的個(gè)數(shù)。可靠性，在路由算法中指網(wǎng)絡(luò)鏈接的可依賴性（通常以位誤率描述），有些網(wǎng)絡(luò)鏈接或許比其它的失效更多，網(wǎng)路失效后，一些網(wǎng)絡(luò)鏈接或許比其它的更易或更快修復(fù)。任何可靠性因素都可以在給可靠率賦值時(shí)計(jì)算在內(nèi)，通常是由網(wǎng)管給網(wǎng)絡(luò)鏈接賦以metric值。路由推遲指分組從源經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)到達(dá)意圖所花時(shí)刻。很多因素影響到推遲，包含中間的網(wǎng)絡(luò)鏈接的帶寬、經(jīng)過的每個(gè)路由器的端口隊(duì)列、所有中間網(wǎng)絡(luò)鏈接的擁塞程度以及物理距離。因?yàn)橥七t是多個(gè)重要變量的混合體，它是個(gè)比較常用且有效的metric。帶寬指鏈接可用的流轉(zhuǎn)容量。在其它所有條件都相等時(shí)，10Mbps的以太網(wǎng)鏈接比64kbps的專線更可取。雖然帶寬是鏈接可獲得的***吞吐量，但是經(jīng)過具有較大帶寬的鏈接做路由不一定比經(jīng)過較慢鏈接路由更好。例如，假如一條快速鏈路很忙，分組到達(dá)意圖所花時(shí)刻或許要更長(zhǎng)。
負(fù)載指網(wǎng)絡(luò)資源，如路由器的繁忙程度。負(fù)載可以用很多方面計(jì)算，包含CPU運(yùn)用情況和每秒處理分組數(shù)。繼續(xù)地監(jiān)視這些參數(shù)自身也是很消耗資源的。通信價(jià)值是另一種重要的metric，尤其是有一些公司或許關(guān)系運(yùn)作費(fèi)用甚于性能。即使線路推遲或許較長(zhǎng)，他們也寧愿經(jīng)過自己的線路發(fā)送數(shù)據(jù)而不采用昂貴的公用線路。

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