路由分析
A. 路由協議的常用分析
路由分為靜態路由和動態路由,其相應的路由表稱為靜態路由表和動態路由表。靜態路由表由網路管理員在系統安裝時根據網路的配置情況預先設定,網路結構 發生變化後由網路管理員手工修改路由表。動態路由隨網路運行情況的變化而變化,路由器根據路由協議提供的功能自動計算數據傳輸的最佳路徑,由此得到動態路由表。
根據路由演算法,動態路由協議可分為距離向量路由協議(Distance Vector Routing Protocol)和鏈路狀態路由協議(Link State Routing Protocol)。距離向量路由協議基於Bellman-Ford演算法,主要有RIP、IGRP(IGRP為 Cisco公司的私有協議);鏈路狀態路由協議基於圖論中非常著名的Dijkstra演算法,即最短優先路徑(Shortest Path First, SPF)演算法,如OSPF。在距離向量路由協議中,路由器將部分或全部的路由表傳遞給與其相鄰的路由器;而在鏈路狀態路由協議中,路由器將鏈路狀態信息傳 遞給在同一區域內的所有路由器。 根據路由器在自治系統(AS)中的位置,可將路由協議分為內部網關協議 (Interior Gateway Protocol,IGP)和外部網關協議(External Gateway Protocol,EGP,也叫域 間路由協議)。域間路由協議有兩種:外部網關協議(EGP)和邊界網關協議(BGP)。EGP是為一個簡單的樹型拓撲結構而設計的,在處理選路循環和設置 選路策略時,具有明顯的缺點,已被BGP代替。
EIGRP是Cisco公司的私有協議,是一種混合協議,它既有距離向量路由協議的特點,同時又繼承了鏈路狀態路由協議的優點。各種路由協議各有特點,適合不同類型的網路。下面分別加以闡述。 靜態路由表在開始選擇路由之前就被網路管理員建立,並且只能由網路管理員更改,所以只適於網路傳輸狀態比較簡單的環境。靜態路由具有以下特點:
· 靜態路由無需進行路由交換,因此節省網路的帶寬、CPU的利用率和路由器的內存。
· 靜態路由具有更高的安全性。在使用靜態路由的網路中,所有要連到網路上的路由器都需在鄰接路由器上設置其相應的路由。因此,在某種程度上提高了網路的安全性。
· 有的情況下必須使用靜態路由,如DDR、使用NAT技術的網路環境。
靜態路由具有以下缺點:
· 管理者必須真正理解網路的拓撲並正確配置路由。
· 網路的擴展性能差。如果要在網路上增加一個網路,管理者必須在所有路由器上加一條路由。
· 配置煩瑣,特別是當需要跨越幾台路由器通信時,其路由配置更為復雜。 動態路由協議內部網關協議IGP和外部網關協議EGP。而內部網關協議IGP可以分為距離矢量路由協議和鏈路狀態路由協議,兩種協議各有特點,分述如下:
1. 距離矢量(DV)協議
距離向量指協議使用跳數或向量來確定從一個設備到另一個設備的距離。不考慮每跳鏈路的速率。
距離向量路由協議不使用正常的鄰居關系,用兩種方法獲知拓撲的改變和路由的超時:
· 當路由器不能直接從連接的路由器收到路由更新時;
· 當路由器從鄰居收到一個更新,通知它網路的某個地方拓撲發生了變化。
在小型網路中(少於100個路由器,或需要更少的路由更新和計算環境),距離向量路由協議運行得相當好。當小型網路擴展到大型網路時,該演算法計算新路 由的收斂速度極慢,而且在它計算的過程中,網路處於一種過渡狀態,極可能發生循環並造成暫時的擁塞。再者,當網路底層鏈路技術多種多樣,帶寬各不相同時, 距離向量演算法對此視而不見。
距離向量路由協議的這種特性不僅造成了網路收斂的延時,而且消耗了帶寬。隨著路由表的增大,需要消耗更多的CPU資源,並消耗了內存。
2. 鏈路狀態(LS)路由協議
鏈路狀態路由協議沒有跳數的限制,使用「圖形理論」演算法或最短路徑優先演算法。
鏈路狀態路由協議有更短的收斂時間、支持VLSM(可變長子網掩碼)和CIDR。
鏈路狀態路由協議在直接相連的路由之間維護正常的鄰居關系。這允許路由更快收斂。鏈路狀態路由協議在會話期間通過交換Hello包(也叫鏈路狀態信息)創建對等關系,這種關系加速了路由的收斂。
3.鏈路狀態路由協議和距離向量路由協議的比較
不像距離向量路由協議那樣,更新時發送整個路由表。鏈路狀態路由協議只廣播更新的或改變的網路拓撲,這使得更新信息更小,節省了帶寬和CPU利用率。另外,如果網路不發生變化,更新包只在特定的時間內發出(通常為30min到2h)。
4 常用動態路由協議的分析
4.1 RIP(國際公有,最古老的路由協議,不過有很多缺陷)
RIP(路由信息協議)是路由器生產商之間使用的第一個開放標准,是最廣泛的路由協議,在所有IP路由平台上都可以得到。當使用RIP時,一台 Cisco路由器可以與其他廠商的路由器連接。RIP有兩個版本:RIPv1和RIPv2,它們均基於經典的距離向量路由演算法,最大跳數為15跳。
RIPv1是有類路由(Classful Routing)協議,因路由上不包括掩碼信息,所以網路上的所有設備必須使用相同的子網掩碼,不支持VLSM。RIPv2可發送子網掩碼信息,是無類路由(Classless Routing)協議,支持VLSM。
RIP使用UDP數據包更新路由信息。路由器每隔30s更新一次路由信息,如果在180s內沒有收到相鄰路由器的回應,則認為去往該路由器的路由不可用,該路由器不可到達。如果在240s後仍未收到該路由器的應答,則把有關該路由器的路由信息從路由表中刪除。
RIP具有以下特點:
· 不同廠商的路由器可以通過RIP互聯;
· 配置簡單; · 適用於小型網路(小於15跳);
· RIPv1不支持VLSM;
· 需消耗廣域網帶寬;
· 需消耗CPU、內存資源。
RIP的演算法簡單,但在路徑較多時收斂速度慢,廣播路由信息時佔用的帶寬資源較多,它適用於網路拓撲結構相對簡單且數據鏈路故障率極低的小型網路中,在大型網路中,一般不使用RIP。
4.2 IGRP(已經退出歷史的舞台)
內部網關路由協議(Interior Gateway Routing Protocol,IGRP)是Cisco公司20世紀80年代開發的,是一 種動態的、長跨度(最大可支持255跳)的路由協議,使用度量(向量)來確定到達一個網路的最佳路由,由延時、帶寬、可靠性和負載等來計算最優路由,它在 同個自治系統內具有高跨度,適合復雜的網路。Cisco IOS允許路由器管理員對IGRP的網路帶寬、延時、可靠性和負載進行權重設置,以影響度量的計 算。
像RIP一樣,IGRP使用UDP發送路由表項。每個路由器每隔90s更新一次路由信息,如果270s內沒有收到某路由器的回應,則認為該路由器不可到達;如果630s內仍未收到應答,則IGRP進程將從路由表中刪除該路由。
與RIP相比,IGRP的收斂時間更長,但傳輸路由信息所需的帶寬減少,此外,IGRP的分組格式中無空白位元組,從而提高了IGRP的報文效率。但IGRP為Cisco公司專有,僅限於Cisco產品。
4.3 EIGRP(思科私有)
隨著網路規模的擴大和用戶需求的增長,原來的IGRP已顯得力不從心,於是,Cisco公司又開發了增強的IGRP,即EIGRP。EIGRP使用與IGRP相同的路由演算法,但它集成了鏈路狀態路由協議和距離向量路由協議的長處,同時加入散播更新演算法(DUAL)。
EIGRP具有如下特點:
· 快速收斂。快速收斂是因為使用了散播更新演算法,通過在路由表中備份路由而實現,也就是到達目的網路的最小開銷和次最小開銷(也叫適宜後繼, feasible successor)路由都被保存在路由表中,當最小開銷的路由不可用時,快速切換到次最小開銷路由上,從而達到快速收斂的目的。
· 減少了帶寬的消耗。EIGRP不像RIP和IGRP那樣,每隔一段時間就交換一次路由信息,它僅當某個目的網路的路由狀態改變或路由的度量發生變 化時,才向鄰接的EIGRP路由器發送路由更新,因此,其更新路由所需的帶寬比RIP和EIGRP小得多——這種方式叫觸發式(triggered)。
· 增大網路規模。對於RIP,其網路最大隻能是15跳(hop),而EIGRP最大可支持255跳(hop)。
· 減少路由器CPU的利用。路由更新僅被發送到需要知道狀態改變的鄰接路由器,由於使用了增量更新,EIGRP比IGRP使用更少的CPU。
· 支持可變長子網掩碼。
· IGRP和EIGRP可自動移植。IGRP路由可自動重新分發到EIGRP中,EIGRP也可將路由自動重新分發到IGRP中。如果願意,也可以關掉路由的重分發。
· EIGRP為模塊化設計,支持三種可路由的協議(IP、IPX、AppleTalk),更新版本支持IPv6。
· 支持非等值路徑的負載均衡。
· 因EIGIP是Cisco公司開發的專用協議,因此,當Cisco設備和其他廠商的設備互聯時,不能使用EIGRP
4.4 OSPF(國際公有)
開放式最短路徑優先(Open Shortest Path First,OSPF)協議是一種為IP網路開發的內部網關路由選擇協議,由IETF開 發並推薦使用。OSPF協議由三個子協議組成:Hello協議、交換協議和擴散協議。其中Hello協議負責檢查鏈路是否可用,並完成指定路由器及備份指 定路由器;交換協議完成「主」、「從」路由器的指定並交換各自的路由資料庫信息;擴散協議完成各路由器中路由資料庫的同步維護。
OSPF協議具有以下優點:
· OSPF能夠在自己的鏈路狀態資料庫內表示整個網路,這極大地減少了收斂時間,並且支持大型異構網路的互聯,提供了一個異構網路間通過同一種協議交換網路信息的途徑,並且不容易出現錯誤的路由信息。 · OSPF支持通往相同目的的多重路徑。
· OSPF使用路由標簽區分不同的外部路由。
· OSPF支持路由驗證,只有互相通過路由驗證的路由器之間才能交換路由信息;並且可以對不同的區域定義不同的驗證方式,從而提高了網路的安全性。
· OSPF支持費用相同的多條鏈路上的負載均衡。
· OSPF是一個無類路由協議,路由信息不受跳數的限制,減少了因分級路由帶來的子網分離問題。
· OSPF支持VLSM和無類路由查表,有利於網路地址的有效管理。
· OSPF使用AREA對網路進行分層,減少了協議對CPU處理時間和內存的需求。
4.5 BGP
BGP用於連接Internet。BGPv4是一種外部的路由協議。可認為是一種高級的距離向量路由協議。
在BGP網路中,可以將一個網路分成多個自治系統。自治系統間使用eBGP廣播路由,自治系統內使用iBGP在自己的網路內廣播路由。
Internet由多個互相連接的商業網路組成。每個企業網路或ISP必須定義一個自治系統號(ASN)。這些自治系統號由IANA (Internet Assigned Numbers Authority)分配。共有65535個可用的自治系統號,其中65512~65535為私 用保留。當共享路由信息時,這個號碼也允許以層的方式進行維護。
BGP使用可靠的會話管理,TCP中的179埠用於觸發Update和Keepalive信息到它的鄰居,以傳播和更新BGP路由表。
在BGP網路中,自治系統有: 1. Stub AS
只有一個入口和一個出口的網路。
2. 轉接AS(Transit AS)
當數據從一個AS到另一個AS時,必須經過Transit AS。
如果企業網路有多個AS,則在企業網路中可設置Transit AS。
IGP和BGP最大的不同之處在於運行協議的設備之間通過的附加信息的總數不同。IGP使用的路由更新包比BGP使用的路由更新包更小(因此BGP承載更多的路由屬性)。BGP可在給定的路由上附上很多屬性。
當運行BGP的兩個路由器開始通信以交換動態路由信息時,使用TCP埠179,他們依賴於面向連接的通信(會話)。
BGP必須依靠面向連接的TCP會話以提供連接狀態。因為BGP不能使用Keepalive信息(但在普通頭上存放有Keepalive信息,以允許 路由器校驗會話是否Active)。標準的Keepalive是在電路上從一個路由器送往另一個路由器的信息,而不使用TCP會話。路由器使用電路上的這 些信號來校驗電路沒有錯誤或沒有發現電路。 某些情況下,需要使用BGP:
· 當你需要從一個AS發送流量到另一個AS時;
· 當流出網路的數據流必須手工維護時;
· 當你連接兩個或多個ISP、NAP(網路訪問點)和交換點時。
以下三種情況不能使用BGP:
· 如果你的路由器不支持BGP所需的大型路由表時;
· 當Internet只有一個連接時,使用默認路由;
· 當你的網路沒有足夠的帶寬來傳送所需的數據時(包括BGP路由表)。
B. 路由表的詳細解析
C開頭的是這個路由器的介面(interface)所在的網段,直連路由。 O開頭的是通過OSPF動態路由協議學到的回。[110/65]的110是OSPF協議的答優先順序(administer distance ),用於確定路由優先順序,例如C開頭的直連路由就是0 , 常見的RIP協議就是120等。 65是這條路由在OSPF協議中的度量值(Metric),越小則這條路由就越優先。再後面就是有效時間 00:02:08和下一跳的出口介面Serial0/1
其他的還需要解釋? 那就得先看看最基本的CCNA的書啦。
C. 路由器的概念辨析
「低端路由器和高端路由器都是差不多的用法,為什麼價格會相差這么遠啊?」其實這個問題提得很不錯,不少不熟悉產品技術的朋友基本上都會類似的疑問——「為什麼一樣的功能,這款路由器這么貴,另外一款又這么便宜」、「為什麼思科的路由器這么貴?而TP-LINK的這么便宜?」、「這兩款路由器的主要參數都一樣,為什麼性能卻相差這么遠?」
對於這些問題,我們都必須從路由器的基本原理談起。
路由器的工作原理在上文已經介紹。
把網路分段可以解決這些問題,但同時你必須提供一種機制使不同網段的計算機可以互相通信,就是促生了路由器這種設備:
路由器工作在IP協議網路層,用於實現子網之間轉發數據。路由器一般都有多個網路介面,包括局域的網路介面和廣域的網路介面。每個網路介面連接不同的網路,路由器中記錄有每個網路埠相連的網路信息。同時路由器中還保存有一張路由表,它記錄有去往不同網路地址應送往的埠號。Internet用戶使用的各種信息服務,其通訊的信息最終均可以歸結為以IP包為單位的信息傳送,IP包除了包括要傳送的數據信息外,還包含有信息要發送到的目的IP地址、信息發送的源IP地址、以及一些相關的控制信息。當一台路由器收到一個IP數據包時,它將根據數據包中的目的IP地址項查找路由表,根據查找的結果將此IP數據包送往對應埠。下一台IP路由器收到此數據包後繼續轉發,直至發到目的地。路由器之間可以通過路由協議來進行路由信息的交換,從而更新路由表。 經過上面的介紹,也許大家還是不怎麼了解路由器的工作情況,其實沒關系,這個也不是我們的目的,我們主要還是為了跟大家說明,路由器的工作原理決定了它必須使用晶元來完成一些必要的判斷和數據包的轉發,而這個工作是交由一個處理器來完成,各種有待處理或者處理好的數據包則存在內存裡面。因此,處理器的工作頻率和內存容量很大程度上決定著一款路由器的性能。
但是,路由器的性能也不能完全看處理器頻率和內存容量,處理器用得差路由器性能好不了,但反過來處理器好了路由器性能卻不一定好;處理器主頻只是處理器的一個性能指標,其匯流排寬度(16位還是32位)、Cache容量和結構、內部匯流排結構、是單CPU還是多CPU分布式處理、運算模式等指標,都會影響處理器性能。幾乎所有路由器採用的都是通信專業RISC CPU,所以「採用通信專業RISC CPU」相當於什麼都沒說,關鍵要看這顆CPU到底用的是什麼內核,內部結構如何。內存也是一樣,內存容量大小並不決定一切,如果負載不大,那麼4M的內存和8M的內存在使用時也許效果並不會有多大區別,所以根據內存的大小來絕對評判路由器性能並不科學(當然內存容量大還是有好處)。 以功能區分無線AP與無線路由
無線路由器:無線路由器是單純型AP與寬頻路由器的一種結合體;它藉助於路由器功能,可實現家庭無線網路中的Internet連接共享,實現ADSL和小區寬頻的無線共享接入,另外,無線路由器可以把通過它進行無線和有線連接的終端都分配到一個子網,這樣子網內的各種設備交換數據就非常方便。
可以這樣說,無線路由器就是ARP、路由功能和交換機的集合體,支持有線無線組成同一子網,直接接上MODEM。而無線AP相當於一個無線交換機,接在有線交換機或路由器上,為跟它連接的無線網卡從路由器那裡分得IP。
以應用區分無線AP(Access Point)與無線路由
獨立的AP在那些需要大量AP來進行大面積覆蓋的公司使用得比較多,所有AP通過乙太網連接起來並連到獨立的無線區域網防火牆。
無線路由器在SOHO的環境中使用得比較多,在這種環境下,一個AP就足夠了。這樣的話,整合了寬頻接入路由器和AP的無線路由器就提供了單個機器的解決方案,它比起兩個分開的機器的方案要容易管理和便宜一些。
無線路由器一般包括了網路地址轉換(NAT)協議,以支持無線區域網用戶的網路連接共享--這是SOHO環境中很好用的一個功能。它們也可能有基本的防火牆或者信息包過濾器來防止埠掃描軟體和其他針對寬頻連接的攻擊。最後,大多數無線路由器包括一個四個埠的乙太網轉換器,可以連接幾台有線的PC。這對於管理路由器或者把一台列印機連上區域網來說非常方便。
以組網拓撲圖分析無線AP與無線路由
AP不能直接跟ADSL MODEM相連,所以在使用時必須再添加一台交換機或者集線器
使用上面的拓撲架構時,AP和無線路由的用法是一樣的。不過,大部分無線路由器由於具有寬頻撥號的能力,因此可以直接跟ADSL MODEM連接進行寬頻共享:
以成本來分析無線AP與無線路由
802.11B的無線AP和無線路由器的價錢相差不多,一般無線路由器會貴100元左右;802.11G則要看具體情況而言,根據品牌和附加功能的不同兩者價格會有幾百元不等的差距,不過便宜的產品差價也是100多元。
無線路由器的標准
美國電氣和電子工程師協會(Institute of Electrical and Electronics Engineers,IEEE)於2009.9.14正式批准了最新的Wi-Fi無線標准802.11n。
理論上講,802.11n可以達到300Mbps的傳輸速率,這是802.11g標準的6倍,802.11b標準的30倍。
施工、安裝要點
具體施工做法參見國家建築標准設計圖集《智能家居控制系統施工圖集03X602》及國際標准規范 《EIA/TIA569 商務樓通信通道和空間標准》。
反路由器限速
使用路由器的用戶,很多都會發現,自己的網路上下行速度被限制了,怎麼因為有人使用了路由的限速功能,當然也有可能是那些居心不良的傢伙使用了限速軟體,限制了你的網速。
如何解除限速控制呢?如果是有人開啟了路由的限速功能,你可以自己去調整速度,當然你如果不知道路由密碼,那你只能重置路由器,再重新設置了,最好根據用戶數平均分配,免得大家鬧的不開心。第二種情況,是被人用軟體限制了速度,那你可以使用反限速軟體。
D. tp link路由器日誌分析
檢查無線路由與無線網卡之間的距離是否過遠,
或之間有電磁之類的干擾。
提示輸入WPA2,表示無線網路突然斷開,
需要重新連接。
路由日誌提示密碼驗證成功,
表示路由斷線自動重連。
剛剛掉線了
E. 如何抓取骨幹路由器上的數據包,然後分析路由
如果是模擬器裡面的路由器的話,用wireshark抓包就好
真實環境的話,在路由器上做鏡像,發給自己的PC設備。
F. 路由器有什麼作用 路由器的作用分析
所謂「路由」,是指把數據從一個地方傳送到另一個地方的行為和動作。而路由器,內正是執行這種容行為動作的機器,它的英文名稱為Router。
路由器的主要功能:
第一,網路互連,路由器支持各種區域網和廣域網介面,主要用於互連區域網和廣域網,實現不同網路互相通信;
第二,數據處理,提供包括分組過濾、分組轉發、優先順序、復用、加密、壓縮和防火等功能;
第三,網路管理,路由器提供包括配置管理、性能管理、容錯管理和流量控制等功能。
G. 路由器的工作原理詳細解析
我們知道路由器是用來連接不同網段或網路的,在一個區域網中,如果不需與外界網路進行通信的話,內部網路的各工作站都能識別其它各節點,完全可以通過交換機就可以實現目的發送,根本用不上路由器來記憶區域網的各節點MAC地址。路由器識別不同網路的方法是通過識別不同網路的網路ID號進行的,所以為了保證路由成功,每個網路都必須有一個唯一的網路編號。路由器要識別另一個網路,首先要識別的就是對方網路的路由器IP地址的網路ID,看是不是與目的節點地址中的網路ID號相一致。如果是當然就向這個網路的路由器發送了,接收網路的路由器在接收到源網路發來的報文後,根據報文中所包括的目的節點IP地址中的主機ID號來識別是發給哪一個節點的,然後再直接發送。
為了更清楚地說明路由器的工作原理,現在我們假設有這樣一個簡單的網路。假設其中一個網段網路ID號為"A",在同一網段中有4台終端設備連接在一起,這個網段的每個設備的IP地址分別假設為:A1、A2、A3和A4。連接在這個網段上的一台路由器是用來連接其它網段的,路由器連接於A網段的那個埠IP地址為A5。同樣路由器連接另一網段為B網段,這個網段的網路ID號為"B",那連接在B網段的另幾台工作站設備設的IP地址我們設為:B1、B2、B3、B4,同樣連接與B網段的路由器埠的IP地址我們設為B5,結構如圖1所示。
圖1
在這樣一個簡單的網路中同時存在著兩個不同的網段,現如果A網段中的A1用戶想發送一個數據給B網段的B2用戶,有了路由器就非常簡單了。
首先A1用戶把所發送的數據及發送報文准備好,以數據幀的形式通過集線器或交換機廣播發給同一網段的所有節點(集線器都是採取廣播方式,而交換機因為不能識別這個地址,也採取廣播方式),路由器在偵聽到A1發送的數據幀後,分析目的節點的IP地址信息(路由器在得到數據包後總是要先進行分析)。得知不是本網段的,就把數據幀接收下來,進一步根據其路由表分析得知接收節點的網路ID號與B5埠的網路ID號相同,這時路由器的A5埠就直接把數據幀發給路由器B5埠。B5埠再根據數據幀中的目的節點IP地址信息中的主機ID號來確定最終目的節點為B2,然後再發送數據到節點B2。這樣一個完整的數據幀的路由轉發過程就完成了,數據也正確、順利地到達目的節點。
當然實際上像以上這樣的網路算是非常簡單的,路由器的功能還不能從根本上體現出來,一般一個網路都會同時連接其它多個網段或網路,就像圖2所示的一樣,A、B、C、D四個網路通過路由器連接在一起。
H. 動態路由協議RIP中路由表的分析,一下這張圖是什麼含義呢
rip是距離矢量路抄由協議,rip的缺陷有很多,比方說最大跳數是15跳,計算路由標准不精確,rip是以跳數為衡量標准,也就是說跳數越低,路由越優,還有就是rip在計算路徑的時候是不知道整個拓撲情況的,他的信息都是鄰居傳給自己的。基於以上特徵,華為的hcie考試中,已經明確刪除了rip的所有內容。
I. 路由的含義
一、什麼是路由
路由是把信息從源穿過網路傳遞到目的的行為,在路上,至少遇到一個中間節點。路由通常與橋接來對比,在粗心的人看來,它們似乎完成的是同樣的事。它們的主要區別在於橋接發生在OSI參考協議的第二層(鏈接層),而路由發生在第三層(網路層)。這一區別使二者在傳遞信息的過程中使用不同的信息,從而以不同的方式來完成其任務。
路由的話題早已在計算機界出現,但直到八十年代中期才獲得商業成功,這一時間延遲的主要原因是七十年代的網路很簡單,後來大型的網路才較為普遍。
二、路由的組成
路由包含兩個基本的動作:確定最佳路徑和通過網路傳輸信息。在路由的過程中,後者也稱為(數據)交換。交換相對來說比較簡單,而選擇路徑很復雜。
1、路徑選擇
metric是路由演算法用以確定到達目的地的最佳路徑的計量標准,如路徑長度。為了幫助選路,路由演算法初始化並維護包含路徑信息的路由表,路徑信息根據使用的路由演算法不同而不同。
路由演算法根據許多信息來填充路由表。目的/下一跳地址對告知路由器到達該目的最佳方式是把分組發送給代表「下一跳」的路由器,當路由器收到一個分組,它就檢查其目標地址,嘗試將此地址與其「下一跳」相聯系。下表為一個目的/下一跳路由表的例子。
路由表還可以包括其它信息。路由表比較metric以確定最佳路徑,這些metric根據所用的路由演算法而不同,下面將介紹常見的metric。路由器彼此通信,通過交換路由信息維護其路由表,路由更新信息通常包含全部或部分路由表,通過分析來自其它路由器的路由更新信息,該路由器可以建立網路拓撲細圖。路由器間發送的另一個信息例子是鏈接狀態廣播信息,它通知其它路由器發送者的鏈接狀態,鏈接信息用於建立完整的拓撲圖,使路由器可以確定最佳路徑。
2、交換
交換演算法相對而言較簡單,對大多數路由協議而言是相同的,多數情況下,某主機決定向另一個主機發送數據,通過某些方法獲得路由器的地址後,源主機發送指向該路由器的物理(MAC)地址的數據包,其協議地址是指向目的主機的。
路由器查看了數據包的目的協議地址後,確定是否知道如何轉發該包,如果路由器不知道如何轉發,通常就將之丟棄。如果路由器知道如何轉發,就把目的物理地址變成下一跳的物理地址並向之發送。下一跳可能就是最終的目的主機,如果不是,通常為另一個路由器,它將執行同樣的步驟。當分組在網路中流動時,它的物理地址在改變,但其協議地址始終不變。
上面描述了源系統與目的系統間的交換,ISO定義了用於描述此過程的分層的術語。在該術語中,沒有轉發分組能力的網路設備稱為端系統(ES--end system),有此能力的稱為中介系統(IS--intermediate system)。IS又進一步分成可在路由域內通信的域內IS(intradomain IS)和既可在路由域內有可在域間通信的域間IS(interdomain IS)。路由域通常被認為是統一管理下的一部分網路,遵守特定的一組管理規則,也稱為自治系統(autonomous system)。在某些協議中,路由域可以分為路由區間,但是域內路由協議仍可用於在區間內和區間之間交換數據。
三、路由演算法
路由演算法可以根據多個特性來加以區分。首先,演算法設計者的特定目標影響了該路由協議的操作;其次,存在著多種路由演算法,每種演算法對網路和路由器資源的影響都不同;最後,路由演算法使用多種metric,影響到最佳路徑的計算。下面的章節分析了這些路由演算法的特性。
1、設計目標
路由演算法通常具有下列設計目標的一個或多個:
優化
簡單、低耗
健壯、穩定
快速聚合
靈活性
優化指路由演算法選擇最佳路徑的能力,根據metric的值和權值來計算。例如有一種路由演算法可能使用跳數和延遲,但可能延遲的權值要大些。當然,路由協議必須嚴格定義計算metric的演算法。
路由演算法也可以設計得盡量簡單。換句話說,路由協議必須高效地提供其功能,盡量減少軟體和應用的開銷。當實現路由演算法的軟體必須運行在物理資源有限的計算機上時高效尤其重要。
路由演算法必須健壯,即在出現不正常或不可預見事件的情況下必須仍能正常處理,例如硬體故障、高負載和不正確的實現。因為路由器位於網路的連接點,當它們失效時會產生重大的問題。最好的路由演算法通常是那些經過了時間考驗,證實在各種網路條件下都很穩定的演算法。
此外,路由演算法必須能快速聚合,聚合是所有路由器對最佳路徑達成一致的過程。當某網路事件使路徑斷掉或不可用時,路由器通過網路分發路由更新信息,促使最佳路徑的重新計算,最終使所有路由器達成一致。聚合很慢的路由演算法可能會產生路由環或網路中斷。
在下圖中的路由環中,某分組在時間t1到達路由器1,路由器1已經更新並知道到達目的的最佳路徑是以路由器2為下一跳,於是就把該分組轉發給路由器2。但是路由器2還沒有更新,它認為最佳的下一跳是路由器1,於是把該分組發回給路由器1,結果分組在兩個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。
路由演算法還應該是靈活的,即它們應該迅速、准確地適應各種網路環境。例如,假定某網段斷掉了,當知道問題後,很多路由演算法對通常使用該網段的路徑將迅速選擇次佳的路徑。路由演算法可以設計得可適應網路帶寬、路由器隊列大小和網路延遲。
2、演算法類型
各路由演算法的區別點包括:
靜態與動態
單路徑與多路徑
平坦與分層
主機智能與路由器智能
域內與域間
鏈接狀態與距離向量
(1)靜態與動態
靜態路由演算法很難算得上是演算法,只不過是開始路由前由網管建立的表映射。這些映射自身並不改變,除非網管去改動。使用靜態路由的演算法較容易設計,在網路通信可預測及簡單的網路中工作得很好。
由於靜態路由系統不能對網路改變做出反映,通常被認為不適用於現在的大型、易變的網路。九十年代主要的路由演算法都是動態路由演算法,通過分析收到的路由更新信息來適應網路環境的改變。如果信息表示網路發生了變化,路由軟體就重新計算路由並發出新的路由更新信息。這些信息滲入網路,促使路由器重新計算並對路由表做相應的改變。
動態路由演算法可以在適當的地方以靜態路由作為補充。例如,最後可選路由(router of last resort),作為所有不可路由分組的去路,保證了所有的數據至少有方法處理。
(2)單路徑與多路徑
一些復雜的路由協議支持到同一目的的多條路徑。與單路徑演算法不同,這些多路徑演算法允許數據在多條線路上復用。多路徑演算法的優點很明顯:它們可以提供更好的吞吐量和可靠性。
(3)平坦與分層
一些路由協議在平坦的空間里運作,其它的則有路由的層次。在平坦的路由系統中,每個路由器與其它所有路由器是對等的;在分層次的路由系統中,一些路由器構成了路由主幹,數據從非主幹路由器流向主幹路由器,然後在主幹上傳輸直到它們到達目標所在區域,在這里,它們從最後的主幹路由器通過一個或多個非主幹路由器到達終點。
路由系統通常設計有邏輯節點組,稱為域、自治系統或區間。在分層的系統中,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的路由器通信。在很大的網路中,可能還存在其它級別,最高級的路由器構成了路由主幹。
分層路由的主要優點是它模擬了多數公司的結構,從而能很好地支持其通信。多數的網路通信發生在小組中(域)。因為域內路由器只需要知道本域內的其它路由器,它們的路由演算法可以簡化,根據所使用的路由演算法,路由更新的通信量可以相應地減少。
(4)主機智能與路由器智能
一些路由演算法假定源結點來決定整個路徑,這通常稱為源路由。在源路由系統中,路由器只作為存貯轉發設備,無意識地把分組發向下一跳。其它路由演算法假定主機對路徑一無所知,在這些演算法中,路由器基於自己的計算決定通過網路的路徑。前一種系統中,主機具有決定路由的智能,後者則為路由器具有此能力。
主機智能和路由器智能的折衷實際是最佳路由與額外開銷的平衡。主機智能系統通常能選擇更佳的路徑,因為它們在發送數據前探索了所有可能的路徑,然後基於特定系統對「優化」的定義來選擇最佳路徑。然而確定所有路徑的行為通常需要很多的探索通信量和很長的時間。
(5)域內與域間
一些路由演算法只在域內工作,其它的則既在域內也在域間工作。這兩種演算法的本質是不同的。其遵循的理由是優化的域內路由演算法沒有必要也成為優化的域間路由演算法。
(6)鏈接狀態與距離向量
鏈接狀態演算法(也叫做短路徑優先演算法)把路由信息散布到網路的每個節點,不過每個路由器只發送路由表中描述其自己鏈接狀態的部分。距離向量演算法(也叫做Bellman-Ford演算法)中每個路由器發送路由表的全部或部分,但只發給其鄰居。也就是說,鏈接狀態演算法到處發送較少的更新信息,而距離向量演算法只向相鄰的路由器發送較多的更新信息。
由於鏈接狀態演算法聚合得較快,它們相對於距離演算法產生路由環的傾向較小。在另一方面,鏈接狀態演算法需要更多的CPU和內存資源,因此鏈接狀態演算法的實現和支持較昂貴。雖然有差異,這兩種演算法類型在多數環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體用以選擇最佳路徑的信息。但是路由表是怎樣建立的呢?它們包含信息的本質是什麼?路由演算法怎樣根據這些信息決定哪條路徑更好呢?
路由演算法使用了許多不同的metric以確定最佳路徑。復雜的路由演算法可以基於多個metric選擇路由,並把它們結合成一個復合的metric。常用的metric如下:
路徑長度
可靠性
延遲
帶寬
負載
通信代價
路徑長度是最常用的路由metric。一些路由協議允許網管給每個網路鏈接人工賦以代價值,這種情況下,路由長度是所經過各個鏈接的代價總和。其它路由協議定義了跳數,即分組在從源到目的的路途中必須經過的網路產品,如路由器的個數。
可靠性,在路由演算法中指網路鏈接的可依賴性(通常以位誤率描述),有些網路鏈接可能比其它的失效更多,網路失效後,一些網路鏈接可能比其它的更易或更快修復。任何可靠性因素都可以在給可靠率賦值時計算在內,通常是由網管給網路鏈接賦以metric值。
路由延遲指分組從源通過網路到達目的所花時間。很多因素影響到延遲,包括中間的網路鏈接的帶寬、經過的每個路由器的埠隊列、所有中間網路鏈接的擁塞程度以及物理距離。因為延遲是多個重要變數的混合體,它是個比較常用且有效的metric。
帶寬指鏈接可用的流通容量。在其它所有條件都相等時,10Mbps的乙太網鏈接比64kbps的專線更可取。雖然帶寬是鏈接可獲得的最大吞吐量,但是通過具有較大帶寬的鏈接做路由不一定比經過較慢鏈接路由更好。例如,如果一條快速鏈路很忙,分組到達目的所花時間可能要更長。
負載指網路資源,如路由器的繁忙程度。負載可以用很多方面計算,包括CPU使用情況和每秒處理分組數。持續地監視這些參數本身也是很耗費資源的。
通信代價是另一種重要的metric,尤其是有一些公司可能關系運作費用甚於性能。即使線路延遲可能較長,他們也寧願通過自己的線路發送數據而不採用昂貴的公用線路。
三、網路協議
可被路由的協議(Routed Protocol)由路由協議(Routing Protocol)傳輸,前者亦稱為網路協議。這些網路協議執行在源與目的設備的用戶應用間通信所需的各種功能,不同的協議中這些功能可能差異很大。網路協議發生在OSI參考模型的上四層:傳輸層、會話層、表示層和應用層。
術語routed protocol(可被路由的協議)和routing protocol(路由協議)經常被混淆。routed protocol在網路中被路由,例如IP、DECnet、AppleTalk、Novell NetWare、OSI、Banyan VINES和Xerox Network System(XNS)。而路由協議是實現路由演算法的協議,簡單地說,它給網路協議做導向。路由協議如:IGRP、EIGRP、OSPF、EGP、BGP、IS-IS及RIP等。我們將陸續介紹上述的各種協議
J. 路由器的優缺點
路由器的優缺點
1.優點
適用於大規模的網路;
復雜的網路拓撲結構,負載共版享和最優權路徑;
能更好地處理多媒體;
安全性高;
隔離不需要的通信量;
節省區域網的頻寬;
減少主機負擔。
2.缺點
它不支持非路由協議;
安裝復雜;
價格高。