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全面解析路由器介绍、工作方式及协议下

2011-06-06 | 来源:网络 | 关键字:
        路由算法路由算法在路由协议中起着至关重要的作用,采用何种算法往往决定了最终的寻径结果,因此选择路由算法一定要仔细。通常需要综合考虑以下几个设计目标:(1)最优化:指路由算法选择最佳路径的能力。(2)简洁

路由算法

路由算法在路由协议中起着至关重要的作用,采用何种算法往往决定了最终的寻径结果,因此选择路由算法一定要仔细。通常需要综合考虑以下几个设计目标:

(1)最优化:指路由算法选择最佳路径的能力。

(2)简洁性:算法设计简洁,利用最少的软件和开销,提供最有效的功能。

(3)坚固性:路由算法处于非正常或不可预料的环境时,如硬件故障、负载过高或操作失误时,都能正确运行。由于路由器分布在网络联接点上,所以在它们出故障时会产生严重后果。最好的路由器算法通常能经受时间的考验,并在各种网络环境下被证实是可靠的。

(4)快速收敛:收敛是在最佳路径的判断上所有路由器达到一致的过程。当某个网络事件引起路由可用或不可用时,路由器就发出更新信息。路由更新信息遍及整个网络,引发重新计算最佳路径,最终达到所有路由器一致公认的最佳路径。收敛慢的路由算法会造成路径循环或网络中断。

(5)灵活性:路由算法可以快速、准确地适应各种网络环境。例如,某个网段发生故障,路由算法要能很快发现故障,并为使用该网段的所有路由选择另一条最佳路径。

路由算法按照种类可分为以下几种:静态和动态、单路和多路、平等和分级、源路由和透明路由、域内和域间、链路状态和距离向量。前面几种的特点与字面意思基本一致,下面着重介绍链路状态和距离向量算法。

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,然而对于每个路由器,仅发送它的路由表中描述了其自身链路状态的那一部分。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。除了这些区别,两种算法在大多数环境下都能很好地运行。

最后需要指出的是,路由算法使用了许多种不同的度量标准去决定最佳路径。复杂的路由算法可能采用多种度量来选择路由,通过一定的加权运算,将它们合并为单个的复合度量、再填入路由表中,作为寻径的标准。通常所使用的度量有:路径长度、可靠性、时延、带宽、负载、通信成本等。

新一代路由器

由于多媒体等应用在网络中的发展,以及ATM、快速以太网等新技术的不断采用,网络的带宽与速率飞速提高,传统的路由器已不能满足人们对路由器的性能要求。因为传统路由器的分组转发的设计与实现均基于软件,在转发过程中对分组的处理要经过许多环节,转发过程复杂,使得分组转发的速率较慢。另外,由于路由器是网络互连的关键设备,是网络与其它网络进行通信的一个“关口”,对其安全性有很高的要求,因此路由器中各种附加的安全措施增加了CPU的负担,这样就使得路由器成为整个互联网上的“瓶颈”。

传统的路由器在转发每一个分组时,都要进行一系列的复杂操作,包括路由查找、访问控制表匹配、地址解析、优先级管理以及其它的附加操作。这一系列的操作大大影响了路由器的性能与效率,降低了分组转发速率和转发的吞吐量,增加了CPU的负担。而经过路由器的前后分组间的相关性很大,具有相同目的地址和源地址的分组往往连续到达,这为分组的快速转发提供了实现的可能与依据。新一代路由器,如IP Switch、Tag Switch等,就是采用这一设计思想用硬件来实现快速转发,大大提高了路由器的性能与效率。

新一代路由器使用转发缓存来简化分组的转发操作。在快速转发过程中,只需对一组具有相同目的地址和源地址的分组的前几个分组进行传统的路由转发处理,并把成功转发的分组的目的地址、源地址和下一网关地址(下一路由器地址)放人转发缓存中。当其后的分组要进行转发时,茵先查看转发缓存,如果该分组的目的地址和源地址与转发缓存中的匹配,则直接根据转发缓存中的下一网关地址进行转发,而无须经过传统的复杂操作,大大减轻了路由器的负担,达到了提高路由器吞吐量的目标。

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