什么是距離向量路由選擇

什么是距離向量路由選擇

距離向量路由選擇是一種由路由協(xié)議使用的算法類型，用于在互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)上發(fā)現(xiàn)路由。主要的距離向量路由選擇算法是Bellman-Ford算法。另一類路由算法是鏈路狀態(tài)法。

為了發(fā)現(xiàn)最短路徑，這個(gè)路由選擇算法組重復(fù)一條給定路由中的中繼段數(shù)，要求每個(gè)路由器發(fā)送其完整的更新路由表，但只到其鄰居。距離向量路由選擇算法有產(chǎn)生環(huán)路的趨勢(shì)，但比鏈路狀態(tài)算法簡(jiǎn)單。使用距離向量路由選擇的路由協(xié)議包括RIP(路由信息協(xié)議)、Cisco的IGRP(因特網(wǎng)網(wǎng)關(guān)路由協(xié)議)和Apple的RTMP(路由表維護(hù)協(xié)議)。

鏈路狀態(tài)路由選擇比距離向量路由選擇需要更強(qiáng)的處理能力，但它可以對(duì)路由選擇過(guò)程提供更多的控制和對(duì)變化響應(yīng)更快。路由選擇可以基于避開(kāi)擁塞區(qū)、線路的速度、線路的費(fèi)用或各種優(yōu)先級(jí)別。最常用的鏈路狀態(tài)路由選擇協(xié)議是優(yōu)先開(kāi)放最短路徑(OSPF)，它和OSI的中間系統(tǒng)到中間系統(tǒng)(IS-IS)是類似的。

動(dòng)態(tài)路由選擇(與靜態(tài)的手動(dòng)輸入的路由相反)需要路由算法。動(dòng)態(tài)路由協(xié)議幫助自動(dòng)創(chuàng)建路由表。網(wǎng)絡(luò)拓?fù)潆S時(shí)可能更改。鏈路可能會(huì)意外失效，或者可能會(huì)添加新鏈路。動(dòng)態(tài)路由協(xié)議必須發(fā)現(xiàn)這些更改，自動(dòng)調(diào)整其路由表，并將更改通知其他路由器。基于新信息重建路由表的過(guò)程叫做會(huì)聚。

距離向量路由選擇指的是一種交換路由信息的方法。路由器將路由作為一個(gè)包括方向和距離的向量加以發(fā)布。方向是指沿指向目標(biāo)的路徑通向下一個(gè)路由器的端口，而距離則是一個(gè)度量，表示到達(dá)目標(biāo)的跳躍次數(shù)，盡管它可能也是一個(gè)任意值，它使一個(gè)路由優(yōu)先于其他路由?；ヂ?lián)網(wǎng)絡(luò)路由器交換此矢量信息并用它來(lái)建立路由查找表。

距離向量路由選擇協(xié)議的分組傳送路由是根據(jù)到接收站的hop數(shù)或費(fèi)用決定的，這些信息由各相鄰的路由器提供。技術(shù)上通常都遵循Bellman-Ford算法。

一個(gè)路由器有幾個(gè)端口，每個(gè)端口都有指定的價(jià)值，這些價(jià)值是由網(wǎng)絡(luò)管理員設(shè)定的。用使用一條線路實(shí)際費(fèi)用的多少，作為一種衡量手段表明一條線路比另一條好或壞。此外，相鄰的那些路由器告訴它們把分組送往目的站要花費(fèi)的代價(jià)。路由器將端口的價(jià)值加到相鄰路由器的價(jià)值上，如下面的例子：

端口1價(jià)值10 + 相鄰路由器價(jià)值17=27。

端口2價(jià)值20 + 相鄰路由器價(jià)值5=25。

端口3價(jià)值30 + 相鄰路由器價(jià)值7=37。

路由器A從其最近的鄰居(路由器B)接收一個(gè)矢量，指示路由器C是它的鄰居。因此，對(duì)于路由器A來(lái)說(shuō)，路由器C是在路由器B的方向上的下一跳。路由器使用此信息來(lái)沿最佳路徑向目的地轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)分組。

以此類似，假設(shè)您在一個(gè)城市觀光，想?yún)⒂^市博物館。這個(gè)城市在每個(gè)十字路口都標(biāo)出了方向，十分方便。就在您所住旅館外的十字路口寫(xiě)著“博物館，向北走5個(gè)街區(qū)”。因此您向下一個(gè)十字路口前進(jìn)。那里有一個(gè)路標(biāo)寫(xiě)著“博物館，向東走4個(gè)街區(qū)”和“博物館，向北走7個(gè)街區(qū)”。兩個(gè)矢量。您可以任選其一，但是其中一個(gè)比另一個(gè)要遠(yuǎn)，為它繞行了一個(gè)街區(qū)。如果短的那條路被堵塞，大概需要走較長(zhǎng)的那條路。您采取較短的路徑，照標(biāo)記的方向向博物館前進(jìn)。

現(xiàn)在我們想一下這些方向是如何獲得的，假設(shè)您是一個(gè)盲路由器，不知道拓?fù)涞母拍睢Ｎ覀円矔?huì)需要一些“代理”來(lái)寫(xiě)下并傳送路由信息。在博物館，代理在所有相距一個(gè)街區(qū)的十字路口都標(biāo)出方向，比如“博物館，向東走1個(gè)街區(qū)″。然后每個(gè)十字路口處的代理按照提示前進(jìn)到離博物館更遠(yuǎn)的十字路口處并寫(xiě)下“博物館，向東走2個(gè)街區(qū)”的提示。

由此，可以看出路由信息是怎樣由從博物館向外逐步生成的。網(wǎng)絡(luò)中的操作如圖D-25所示，并在下面進(jìn)行描述。為清晰起見(jiàn)，請(qǐng)注意只使用IP地址的最后兩個(gè)字節(jié)。

?時(shí)間間隔1 每個(gè)路由器建立自己的表來(lái)描述其本地接口。跳躍計(jì)數(shù)為0，因?yàn)樗鼈兪潜镜剡B接的。

?時(shí)間間隔2 路由器將它們的表發(fā)送給鄰居(A發(fā)送到B，B發(fā)送到A和C，C發(fā)送到B)。每個(gè)路由器根據(jù)其從鄰居接收的新項(xiàng)來(lái)計(jì)算一個(gè)新的路由表，調(diào)整跳躍計(jì)數(shù)來(lái)反映與當(dāng)前位置之間的距離。

?時(shí)間間隔3 路由器再次交換路由表。路由器B有關(guān)于網(wǎng)絡(luò)1.O和網(wǎng)絡(luò)4.0的信息，并將它繼續(xù)傳遞到其他路由器。此時(shí)，三個(gè)路由器的網(wǎng)絡(luò)會(huì)聚。

當(dāng)?shù)揭粋€(gè)目的地存在多條路徑時(shí)，會(huì)發(fā)生一種更為有趣的會(huì)聚。例如，您可以將一個(gè)路由器附加到網(wǎng)絡(luò)4再附加到網(wǎng)絡(luò)1。會(huì)聚后，路由表將反映出到兩個(gè)方向上到任一路由器的跳躍計(jì)數(shù)。很顯然，一個(gè)方向的跳躍計(jì)數(shù)將高于另一個(gè)方向;但如果其中一個(gè)鏈路失效，則相反方向?qū)⒆兊糜杏谩?

路由器將定期交換路由表，并根據(jù)較小跳躍計(jì)數(shù)原則用任何新路由或它認(rèn)為較好的路由來(lái)更新它們自己的表。

距離向量路由選擇易于管理，適合小型公司互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)使用。但是，它也有一些弊端：整個(gè)路由表定期傳輸，即使不發(fā)生更新，也降低網(wǎng)絡(luò)帶寬。另外，完成路由表會(huì)聚將花費(fèi)一段時(shí)間：而且當(dāng)它進(jìn)行時(shí)，還可能發(fā)生不屬于會(huì)聚的其他問(wèn)題。

正常情況下，如果網(wǎng)絡(luò)關(guān)閉，其路由器將通知其他路由器有鏈路失效。但如果一個(gè)路由器關(guān)閉，其他路由器則不會(huì)收到這樣的消息。解決方案是路由器對(duì)從其他路由器接收的信息設(shè)置時(shí)間限制。如果發(fā)送該信息的路由器不在下一個(gè)間隔更新它，則該信息將在超時(shí)期限后丟棄(通常有數(shù)個(gè)更新間隔)。這保證了信息是最新的。

如圖D-25所示，假定網(wǎng)絡(luò)4關(guān)閉。路由器C準(zhǔn)備在下一個(gè)更新間隔向路由器B發(fā)送更新。同時(shí)，路由器B將自己的更新發(fā)送給具有網(wǎng)絡(luò)4項(xiàng)的路由器C。這是一條過(guò)時(shí)信息，但路由器C并不知道。它想：“哦，我可以通過(guò)路由器B到達(dá)網(wǎng)絡(luò)4”并更新其路由表。當(dāng)有數(shù)據(jù)分組到達(dá)路由器B時(shí)，它將數(shù)據(jù)分組轉(zhuǎn)發(fā)到路由器C。但路由器C認(rèn)為路由器B是到網(wǎng)絡(luò)4的路徑，并將數(shù)據(jù)分組發(fā)送回路由器C。路由器B將其返回路由器C，該循環(huán)會(huì)無(wú)限地繼續(xù)(稱為“無(wú)窮計(jì)數(shù)”)，但現(xiàn)在已實(shí)施最大跳躍計(jì)數(shù)，即數(shù)據(jù)分組在轉(zhuǎn)發(fā)了設(shè)置的最大次數(shù)(通常是15次)后將被丟棄。

若要一開(kāi)始就防止出現(xiàn)此問(wèn)題，一種稱為分割范圍的技術(shù)防止路由器將路由項(xiàng)發(fā)送到從中獲得信息的路由器。此技術(shù)的另一種形式(稱為反向抑制)實(shí)際上將路由項(xiàng)返回到其來(lái)源，但將它們標(biāo)記為無(wú)法到達(dá)。

圖D-25 距離向量路由選擇表結(jié)構(gòu)

距離向量路由選擇不適合于有幾百個(gè)路由器的大型網(wǎng)或經(jīng)常要更新的網(wǎng)。在大型網(wǎng)中，表的更新過(guò)程可能過(guò)長(zhǎng)，以至于最遠(yuǎn)的路由器的選擇表不大可能與其它表同步更新。在這種情況下，鏈路狀態(tài)路由選擇更可取些。另外，鏈路狀態(tài)協(xié)議能夠?yàn)榘踩鹨?jiàn)把機(jī)密信息隔離在特殊區(qū)域，或避開(kāi)網(wǎng)上正在進(jìn)行計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)、多媒體通訊等擁擠區(qū)域。并且，路由選擇信息表在必要時(shí)進(jìn)行交換而不是規(guī)律性地交換，這樣可以減少網(wǎng)絡(luò)上的信息流量。

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