詳解路由器原理及路由協(xié)議
詳解路由器原理及路由協(xié)議
路由器使用很廣泛,不少人不太了解路由器相關(guān)知識(shí),小編為大家介紹路由器相關(guān)知識(shí)。對學(xué)習(xí)終身受益。
路由器是一種連接多個(gè)網(wǎng)絡(luò)或網(wǎng)段的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備,它能將不同網(wǎng)絡(luò)或網(wǎng)段之間的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行“翻譯”,以使它們能夠相互“讀”懂對方的數(shù)據(jù),從而構(gòu)成一個(gè)更大的網(wǎng)絡(luò)。
路由器有兩大典型功能,即數(shù)據(jù)通道功能和控制功能。數(shù)據(jù)通道功能包括轉(zhuǎn)發(fā)決定、背板轉(zhuǎn)發(fā)以及輸出鏈路調(diào)度等,一般由特定的硬件來完成;控制功能一般用軟件來實(shí)現(xiàn),包括與相鄰路由器之間的信息交換、系統(tǒng)配置、系統(tǒng)管理等。
多少年來,路由器的發(fā)展有起有伏。90年代中期,傳統(tǒng)路由器成為制約因特網(wǎng)發(fā)展的瓶頸。ATM交換機(jī)取而代之,成為IP骨干網(wǎng)的核心,路由器變成了配角。進(jìn)入90年代末期,Internet規(guī)模進(jìn)一步擴(kuò)大,流量每半年翻一番,ATM網(wǎng)又成為瓶頸,路由器東山再起,Gbps路由交換機(jī)在1997年面世后,人們又開始以Gbps路由交換機(jī)取代ATM交換機(jī),架構(gòu)以路由器為核心的骨干網(wǎng)。
路由器原理及路由協(xié)議
1 網(wǎng)絡(luò)互連
把自己的網(wǎng)絡(luò)同其它的網(wǎng)絡(luò)互連起來,從網(wǎng)絡(luò)中獲取更多的信息和向網(wǎng)絡(luò)發(fā)布自己的消息,是網(wǎng)絡(luò)互連的最主要的動(dòng)力。網(wǎng)絡(luò)的互連有多種方式,其中使用最多的是網(wǎng)橋互連和路由器互連。
1.1 網(wǎng)橋互連的網(wǎng)絡(luò)
網(wǎng)橋工作在OSI模型中的第二層,即鏈路層。完成數(shù)據(jù)幀(frame)的轉(zhuǎn)發(fā),主要目的是在連接的網(wǎng)絡(luò)間提供透明的通信。網(wǎng)橋的轉(zhuǎn)發(fā)是依據(jù)數(shù)據(jù)幀中的源地址和目的地址來判斷一個(gè)幀是否應(yīng)轉(zhuǎn)發(fā)和轉(zhuǎn)發(fā)到哪個(gè)端口。幀中的地址稱為“MAC”地址或“硬件”地址,一般就是網(wǎng)卡所帶的地址。
網(wǎng)橋的作用是把兩個(gè)或多個(gè)網(wǎng)絡(luò)互連起來,提供透明的通信。網(wǎng)絡(luò)上的設(shè)備看不到網(wǎng)橋的存在,設(shè)備之間的通信就如同在一個(gè)網(wǎng)上一樣方便。由于網(wǎng)橋是在數(shù)據(jù)幀上進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)的,因此只能連接相同或相似的網(wǎng)絡(luò)(相同或相似結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)幀),如以太網(wǎng)之間、以太網(wǎng)與令牌環(huán)(token ring)之間的互連,對于不同類型的網(wǎng)絡(luò)(數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)不同),如以太網(wǎng)與X.25之間,網(wǎng)橋就無能為力了。
網(wǎng)橋擴(kuò)大了網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模,提高了網(wǎng)絡(luò)的性能,給網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用帶來了方便,在以前的網(wǎng)絡(luò)中,網(wǎng)橋的應(yīng)用較為廣泛。但網(wǎng)橋互連也帶來了不少問題:一個(gè)是廣播風(fēng)暴,網(wǎng)橋不阻擋網(wǎng)絡(luò)中廣播消息,當(dāng)網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模較大時(shí)(幾個(gè)網(wǎng)橋,多個(gè)以太網(wǎng)段),有可能引起廣播風(fēng)暴(broadcasting storm),導(dǎo)致整個(gè)網(wǎng)絡(luò)全被廣播信息充滿,直至完全癱瘓。第二個(gè)問題是,當(dāng)與外部網(wǎng)絡(luò)互連時(shí),網(wǎng)橋會(huì)把內(nèi)部和外部網(wǎng)絡(luò)合二為一,成為一個(gè)網(wǎng),雙方都自動(dòng)向?qū)Ψ酵耆_放自己的網(wǎng)絡(luò)資源。這種互連方式在與外部網(wǎng)絡(luò)互連時(shí)顯然是難以接受的。問題的主要根源是網(wǎng)橋只是最大限度地把網(wǎng)絡(luò)溝通,而不管傳送的信息是什么。
1.2 路由器互連網(wǎng)絡(luò)
路由器互連與網(wǎng)絡(luò)的協(xié)議有關(guān),我們討論限于TCP/IP網(wǎng)絡(luò)的情況。
路由器工作在OSI模型中的第三層,即網(wǎng)絡(luò)層。路由器利用網(wǎng)絡(luò)層定義的“邏輯”上的網(wǎng)絡(luò)地(即IP地址)來區(qū)別不同的網(wǎng)絡(luò),實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的互連和隔離,保持各個(gè)網(wǎng)絡(luò)的獨(dú)立性。路由器不轉(zhuǎn)發(fā)廣播消息,而把廣播消息限制在各自的網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部。發(fā)送到其他網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)茵先被送到路由器,再由路由器轉(zhuǎn)發(fā)出去。
IP路由器只轉(zhuǎn)發(fā)IP分組,把其余的部分擋在網(wǎng)內(nèi)(包括廣播),從而保持各個(gè)網(wǎng)絡(luò)具有相對的獨(dú)立性,這樣可以組成具有許多網(wǎng)絡(luò)(子網(wǎng))互連的大型的網(wǎng)絡(luò)。由于是在網(wǎng)絡(luò)層的互連,路由器可方便地連接不同類型的網(wǎng)絡(luò),只要網(wǎng)絡(luò)層運(yùn)行的是IP協(xié)議,通過路由器就可互連起來。
網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備用它們的網(wǎng)絡(luò)地址(TCP/IP網(wǎng)絡(luò)中為IP地址)互相通信。IP地址是與硬件地址無關(guān)的“邏輯”地址。路由器只根據(jù)IP地址來轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)。IP地址的結(jié)構(gòu)有兩部分,一部分定義網(wǎng)絡(luò)號,另一部分定義網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的主機(jī)號。目前,在Internet網(wǎng)絡(luò)中采用子網(wǎng)掩碼來確定IP地址中網(wǎng)絡(luò)地址和主機(jī)地址。子網(wǎng)掩碼與IP地址一樣也是32bit,并且兩者是一一對應(yīng)的,并規(guī)定,子網(wǎng)掩碼中數(shù)字為“1”所對應(yīng)的IP地址中的部分為網(wǎng)絡(luò)號,為“0”所對應(yīng)的則為主機(jī)號。網(wǎng)絡(luò)號和主機(jī)號合起來,才構(gòu)成一個(gè)完整的IP地址。同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中的主機(jī)IP地址,其網(wǎng)絡(luò)號必須是相同的,這個(gè)網(wǎng)絡(luò)稱為IP子網(wǎng)。
通信只能在具有相同網(wǎng)絡(luò)號的IP地址之間進(jìn)行,要與其它IP子網(wǎng)的主機(jī)進(jìn)行通信,則必須經(jīng)過同一網(wǎng)絡(luò)上的某個(gè)路由器或網(wǎng)關(guān)(gateway)出去。不同網(wǎng)絡(luò)號的IP地址不能直接通信,即使它們接在一起,也不能通信。
路由器有多個(gè)端口,用于連接多個(gè)IP子網(wǎng)。每個(gè)端口的IP地址的網(wǎng)絡(luò)號要求與所連接的IP子網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)號相同。不同的端口為不同的網(wǎng)絡(luò)號,對應(yīng)不同的IP子網(wǎng),這樣才能使各子網(wǎng)中的主機(jī)通過自己子網(wǎng)的IP地址把要求出去的IP分組送到路由器上。
2 路由原理
當(dāng)IP子網(wǎng)中的一臺(tái)主機(jī)發(fā)送IP分組給同一IP子網(wǎng)的另一臺(tái)主機(jī)時(shí),它將直接把IP分組送到網(wǎng)絡(luò)上,對方就能收到。而要送給不同IP于網(wǎng)上的主機(jī)時(shí),它要選擇一個(gè)能到達(dá)目的子網(wǎng)上的路由器,把IP分組送給該路由器,由路由器負(fù)責(zé)把IP分組送到目的地。如果沒有找到這樣的路由器,主機(jī)就把IP分組送給一個(gè)稱為“缺省網(wǎng)關(guān)(default gateway)”的路由器上。“缺省網(wǎng)關(guān)”是每臺(tái)主機(jī)上的一個(gè)配置參數(shù),它是接在同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)上的某個(gè)路由器端口的IP地址。
路由器轉(zhuǎn)發(fā)IP分組時(shí),只根據(jù)IP分組目的IP地址的網(wǎng)絡(luò)號部分,選擇合適的端口,把IP分組送出去。同主機(jī)一樣,路由器也要判定端口所接的是否是目的子網(wǎng),如果是,就直接把分組通過端口送到網(wǎng)絡(luò)上,否則,也要選擇下一個(gè)路由器來傳送分組。路由器也有它的缺省網(wǎng)關(guān),用來傳送不知道往哪兒送的IP分組。這樣,通過路由器把知道如何傳送的IP分組正確轉(zhuǎn)發(fā)出去,不知道的IP分組送給“缺省網(wǎng)關(guān)”路由器,這樣一級級地傳送,IP分組最終將送到目的地,送不到目的地的IP分組則被網(wǎng)絡(luò)丟棄了。
——目前TCP/IP網(wǎng)絡(luò),全部是通過路由器互連起來的,Internet就是成千上萬個(gè)IP子網(wǎng)通過路由器互連起來的國際性網(wǎng)絡(luò)。這種網(wǎng)絡(luò)稱為以路由器為基礎(chǔ)的網(wǎng)絡(luò)(router based network),形成了以路由器為節(jié)點(diǎn)的“網(wǎng)間網(wǎng)”。在“網(wǎng)間網(wǎng)”中,路由器不僅負(fù)責(zé)對IP分組的轉(zhuǎn)發(fā),還要負(fù)責(zé)與別的路由器進(jìn)行聯(lián)絡(luò),共同確定“網(wǎng)間網(wǎng)”的路由選擇和維護(hù)路由表。
——路由動(dòng)作包括兩項(xiàng)基本內(nèi)容:尋徑和轉(zhuǎn)發(fā)。尋徑即判定到達(dá)目的地的最佳路徑,由路由選擇算法來實(shí)現(xiàn)。由于涉及到不同的路由選擇協(xié)議和路由選擇算法,要相對復(fù)雜一些。為了判定最佳路徑,路由選擇算法必須啟動(dòng)并維護(hù)包含路由信息的路由表,其中路由信息依賴于所用的路由選擇算法而不盡相同。路由選擇算法將收集到的不同信息填入路由表中,根據(jù)路由表可將目的網(wǎng)絡(luò)與下一站(nexthop)的關(guān)系告訴路由器。路由器間互通信息進(jìn)行路由更新,更新維護(hù)路由表使之正確反映網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)渥兓?,并由路由器根?jù)量度來決定最佳路徑。這就是路由選擇協(xié)議(routing protocol),例如路由信息協(xié)議(RIP)、開放式最短路徑優(yōu)先協(xié)議(OSPF)和邊界網(wǎng)關(guān)協(xié)議(BGP)等。
——轉(zhuǎn)發(fā)即沿尋徑好的最佳路徑傳送信息分組。路由器首先在路由表中查找,判明是否知道如何將分組發(fā)送到下一個(gè)站點(diǎn)(路由器或主機(jī)),如果路由器不知道如何發(fā)送分組,通常將該分組丟棄;否則就根據(jù)路由表的相應(yīng)表項(xiàng)將分組發(fā)送到下一個(gè)站點(diǎn),如果目的網(wǎng)絡(luò)直接與路由器相連,路由器就把分組直接送到相應(yīng)的端口上。這就是路由轉(zhuǎn)發(fā)協(xié)議(routed protocol)。
——路由轉(zhuǎn)發(fā)協(xié)議和路由選擇協(xié)議是相互配合又相互獨(dú)立的概念,前者使用后者維護(hù)的路由表,同時(shí)后者要利用前者提供的功能來發(fā)布路由協(xié)議數(shù)據(jù)分組。下文中提到的路由協(xié)議,除非特別說明,都是指路由選擇協(xié)議,這也是普遍的習(xí)慣。
3。 路由協(xié)議
——典型的路由選擇方式有兩種:靜態(tài)路由和動(dòng)態(tài)路由。
——靜態(tài)路由是在路由器中設(shè)置的固定的路由表。除非網(wǎng)絡(luò)管理員干預(yù),否則靜態(tài)路由不會(huì)發(fā)生變化。由于靜態(tài)路由不能對網(wǎng)絡(luò)的改變作出反映,一般用于網(wǎng)絡(luò)規(guī)模不大、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)固定的網(wǎng)絡(luò)中。靜態(tài)路由的優(yōu)點(diǎn)是簡單、高效、可靠。在所有的路由中,靜態(tài)路由優(yōu)先級最高。當(dāng)動(dòng)態(tài)路由與靜態(tài)路由發(fā)生沖突時(shí),以靜態(tài)路由為準(zhǔn)。
——動(dòng)態(tài)路由是網(wǎng)絡(luò)中的路由器之間相互通信,傳遞路由信息,利用收到的路由信息更新路由器表的過程。它能實(shí)時(shí)地適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的變化。如果路由更新信息表明發(fā)生了網(wǎng)絡(luò)變化,路由選擇軟件就會(huì)重新計(jì)算路由,并發(fā)出新的路由更新信息。這些信息通過各個(gè)網(wǎng)絡(luò),引起各路由器重新啟動(dòng)其路由算法,并更新各自的路由表以動(dòng)態(tài)地反映網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渥兓?dòng)態(tài)路由適用于網(wǎng)絡(luò)規(guī)模大、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋸?fù)雜的網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)然,各種動(dòng)態(tài)路由協(xié)議會(huì)不同程度地占用網(wǎng)絡(luò)帶寬和CPU資源。
——靜態(tài)路由和動(dòng)態(tài)路由有各自的特點(diǎn)和適用范圍,因此在網(wǎng)絡(luò)中動(dòng)態(tài)路由通常作為靜態(tài)路由的補(bǔ)充。當(dāng)一個(gè)分組在路由器中進(jìn)行尋徑時(shí),路由器首先查找靜態(tài)路由,如果查到則根據(jù)相應(yīng)的靜態(tài)路由轉(zhuǎn)發(fā)分組;否則再查找動(dòng)態(tài)路由。
——根據(jù)是否在一個(gè)自治域內(nèi)部使用,動(dòng)態(tài)路由協(xié)議分為內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議(IGP)和外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議(EGP)。這里的自治域指一個(gè)具有統(tǒng)一管理機(jī)構(gòu)、統(tǒng)一路由策略的網(wǎng)絡(luò)。自治域內(nèi)部采用的路由選擇協(xié)議稱為內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議,常用的有RIP、OSPF;外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議主要用于多個(gè)自治域之間的路由選擇,常用的是BGP和BGP-4。下面分別進(jìn)行簡要介紹。
3.1 RIP路由協(xié)議
——RIP協(xié)議最初是為Xerox網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的Xerox parc通用協(xié)議而設(shè)計(jì)的,是Internet中常用的路由協(xié)議。RIP采用距離向量算法,即路由器根據(jù)距離選擇路由,所以也稱為距離向量協(xié)議。路由器收集所有可到達(dá)目的地的不同路徑,并且保存有關(guān)到達(dá)每個(gè)目的地的最少站點(diǎn)數(shù)的路徑信息,除到達(dá)目的地的最佳路徑外,任何其它信息均予以丟棄。同時(shí)路由器也把所收集的路由信息用RIP協(xié)議通知相鄰的其它路由器。這樣,正確的路由信息逐漸擴(kuò)散到了全網(wǎng)。
——RIP使用非常廣泛,它簡單、可靠,便于配置。但是RIP只適用于小型的同構(gòu)網(wǎng)絡(luò),因?yàn)樗试S的最大站點(diǎn)數(shù)為15,任何超過15個(gè)站點(diǎn)的目的地均被標(biāo)記為不可達(dá)。而且RIP每隔30s一次的路由信息廣播也是造成網(wǎng)絡(luò)的廣播風(fēng)暴的重要原因之一。
3.2 OSPF路由協(xié)議
——80年代中期,RIP已不能適應(yīng)大規(guī)模異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的互連,0SPF隨之產(chǎn)生。它是網(wǎng)間工程任務(wù)組織(1ETF)的內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議工作組為IP網(wǎng)絡(luò)而開發(fā)的一種路由協(xié)議。
——0SPF是一種基于鏈路狀態(tài)的路由協(xié)議,需要每個(gè)路由器向其同一管理域的所有其它路由器發(fā)送鏈路狀態(tài)廣播信息。在OSPF的鏈路狀態(tài)廣播中包括所有接口信息、所有的量度和其它一些變量。利用0SPF的路由器首先必須收集有關(guān)的鏈路狀態(tài)信息,并根據(jù)一定的算法計(jì)算出到每個(gè)節(jié)點(diǎn)的最短路徑。而基于距離向量的路由協(xié)議僅向其鄰接路由器發(fā)送有關(guān)路由更新信息。
——與RIP不同,OSPF將一個(gè)自治域再劃分為區(qū),相應(yīng)地即有兩種類型的路由選擇方式:當(dāng)源和目的地在同一區(qū)時(shí),采用區(qū)內(nèi)路由選擇;當(dāng)源和目的地在不同區(qū)時(shí),則采用區(qū)間路由選擇。這就大大減少了網(wǎng)絡(luò)開銷,并增加了網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性。當(dāng)一個(gè)區(qū)內(nèi)的路由器出了故障時(shí)并不影響自治域內(nèi)其它區(qū)路由器的正常工作,這也給網(wǎng)絡(luò)的管理、維護(hù)帶來方便。
3.3 BGP和BGP-4路由協(xié)議
——BGP是為TCP/IP互聯(lián)網(wǎng)設(shè)計(jì)的外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議,用于多個(gè)自治域之間。它既不是基于純粹的鏈路狀態(tài)算法,也不是基于純粹的距離向量算法。它的主要功能是與其它自治域的BGP交換網(wǎng)絡(luò)可達(dá)信息。各個(gè)自治域可以運(yùn)行不同的內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議。BGP更新信息包括網(wǎng)絡(luò)號/自治域路徑的成對信息。自治域路徑包括到達(dá)某個(gè)特定網(wǎng)絡(luò)須經(jīng)過的自治域串,這些更新信息通過TCP傳送出去,以保證傳輸?shù)目煽啃浴?/p>
——為了滿足Internet日益擴(kuò)大的需要,BGP還在不斷地發(fā)展。在最新的BGp4中,還可以將相似路由合并為一條路由。
3.4 路由表項(xiàng)的優(yōu)先問題
——在一個(gè)路由器中,可同時(shí)配置靜態(tài)路由和一種或多種動(dòng)態(tài)路由。它們各自維護(hù)的路由表都提供給轉(zhuǎn)發(fā)程序,但這些路由表的表項(xiàng)間可能會(huì)發(fā)生沖突。這種沖突可通過配置各路由表的優(yōu)先級來解決。通常靜態(tài)路由具有默認(rèn)的最高優(yōu)先級,當(dāng)其它路由表表項(xiàng)與它矛盾時(shí),均按靜態(tài)路由轉(zhuǎn)發(fā)。
4 路由算法
——路由算法在路由協(xié)議中起著至關(guān)重要的作用,采用何種算法往往決定了最終的尋徑結(jié)果,因此選擇路由算法一定要仔細(xì)。通常需要綜合考慮以下幾個(gè)設(shè)計(jì)目標(biāo):
——(1)最優(yōu)化:指路由算法選擇最佳路徑的能力。
——(2)簡潔性:算法設(shè)計(jì)簡潔,利用最少的軟件和開銷,提供最有效的功能。
——(3)堅(jiān)固性:路由算法處于非正?;虿豢深A(yù)料的環(huán)境時(shí),如硬件故障、負(fù)載過高或操作失誤時(shí),都能正確運(yùn)行。由于路由器分布在網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接點(diǎn)上,所以在它們出故障時(shí)會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重后果。最好的路由器算法通常能經(jīng)受時(shí)間的考驗(yàn),并在各種網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下被證實(shí)是可靠的。
——(4)快速收斂:收斂是在最佳路徑的判斷上所有路由器達(dá)到一致的過程。當(dāng)某個(gè)網(wǎng)絡(luò)事件引起路由可用或不可用時(shí),路由器就發(fā)出更新信息。路由更新信息遍及整個(gè)網(wǎng)絡(luò),引發(fā)重新計(jì)算最佳路徑,最終達(dá)到所有路由器一致公認(rèn)的最佳路徑。收斂慢的路由算法會(huì)造成路徑循環(huán)或網(wǎng)絡(luò)中斷。
——(5)靈活性:路由算法可以快速、準(zhǔn)確地適應(yīng)各種網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。例如,某個(gè)網(wǎng)段發(fā)生故障,路由算法要能很快發(fā)現(xiàn)故障,并為使用該網(wǎng)段的所有路由選擇另一條最佳路徑。
——路由算法按照種類可分為以下幾種:靜態(tài)和動(dòng)態(tài)、單路和多路、平等和分級、源路由和透明路由、域內(nèi)和域間、鏈路狀態(tài)和距離向量。前面幾種的特點(diǎn)與字面意思基本一致,下面著重介紹鏈路狀態(tài)和距離向量算法。
——鏈路狀態(tài)算法(也稱最短路徑算法)發(fā)送路由信息到互聯(lián)網(wǎng)上所有的結(jié)點(diǎn),然而對于每個(gè)路由器,僅發(fā)送它的路由表中描述了其自身鏈路狀態(tài)的那一部分。距離向量算法(也稱為Bellman-Ford算法)則要求每個(gè)路由器發(fā)送其路由表全部或部分信息,但僅發(fā)送到鄰近結(jié)點(diǎn)上。從本質(zhì)上來說,鏈路狀態(tài)算法將少量更新信息發(fā)送至網(wǎng)絡(luò)各處,而距離向量算法發(fā)送大量更新信息至鄰接路由器。
——由于鏈路狀態(tài)算法收斂更快,因此它在一定程度上比距離向量算法更不易產(chǎn)生路由循環(huán)。但另一方面,鏈路狀態(tài)算法要求比距離向量算法有更強(qiáng)的CPU能力和更多的內(nèi)存空間,因此鏈路狀態(tài)算法將會(huì)在實(shí)現(xiàn)時(shí)顯得更昂貴一些。除了這些區(qū)別,兩種算法在大多數(shù)環(huán)境下都能很好地運(yùn)行。
——最后需要指出的是,路由算法使用了許多種不同的度量標(biāo)準(zhǔn)去決定最佳路徑。復(fù)雜的路由算法可能采用多種度量來選擇路由,通過一定的加權(quán)運(yùn)算,將它們合并為單個(gè)的復(fù)合度量、再填入路由表中,作為尋徑的標(biāo)準(zhǔn)。通常所使用的度量有:路徑長度、可靠性、時(shí)延、帶寬、負(fù)載、通信成本等。
5 新一代路由器
——由于多媒體等應(yīng)用在網(wǎng)絡(luò)中的發(fā)展,以及ATM、快速以太網(wǎng)等新技術(shù)的不斷采用,網(wǎng)絡(luò)的帶寬與速率飛速提高,傳統(tǒng)的路由器已不能滿足人們對路由器的性能要求。因?yàn)閭鹘y(tǒng)路由器的分組轉(zhuǎn)發(fā)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)均基于軟件,在轉(zhuǎn)發(fā)過程中對分組的處理要經(jīng)過許多環(huán)節(jié),轉(zhuǎn)發(fā)過程復(fù)雜,使得分組轉(zhuǎn)發(fā)的速率較慢。另外,由于路由器是網(wǎng)絡(luò)互連的關(guān)鍵設(shè)備,是網(wǎng)絡(luò)與其它網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信的一個(gè)“關(guān)口”,對其安全性有很高的要求,因此路由器中各種附加的安全措施增加了CPU的負(fù)擔(dān),這樣就使得路由器成為整個(gè)互聯(lián)網(wǎng)上的“瓶頸”。
——傳統(tǒng)的路由器在轉(zhuǎn)發(fā)每一個(gè)分組時(shí),都要進(jìn)行一系列的復(fù)雜操作,包括路由查找、訪問控制表匹配、地址解析、優(yōu)先級管理以及其它的附加操作。這一系列的操作大大影響了路由器的性能與效率,降低了分組轉(zhuǎn)發(fā)速率和轉(zhuǎn)發(fā)的吞吐量,增加了CPU的負(fù)擔(dān)。而經(jīng)過路由器的前后分組間的相關(guān)性很大,具有相同目的地址和源地址的分組往往連續(xù)到達(dá),這為分組的快速轉(zhuǎn)發(fā)提供了實(shí)現(xiàn)的可能與依據(jù)。新一代路由器,如IP Switch、Tag Switch等,就是采用這一設(shè)計(jì)思想用硬件來實(shí)現(xiàn)快速轉(zhuǎn)發(fā),大大提高了路由器的性能與效率。
——新一代路由器使用轉(zhuǎn)發(fā)緩存來簡化分組的轉(zhuǎn)發(fā)操作。在快速轉(zhuǎn)發(fā)過程中,只需對一組具有相同目的地址和源地址的分組的前幾個(gè)分組進(jìn)行傳統(tǒng)的路由轉(zhuǎn)發(fā)處理,并把成功轉(zhuǎn)發(fā)的分組的目的地址、源地址和下一網(wǎng)關(guān)地址(下一路由器地址)放人轉(zhuǎn)發(fā)緩存中。當(dāng)其后的分組要進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)時(shí),茵先查看轉(zhuǎn)發(fā)緩存,如果該分組的目的地址和源地址與轉(zhuǎn)發(fā)緩存中的匹配,則直接根據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)緩存中的下一網(wǎng)關(guān)地址進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā),而無須經(jīng)過傳統(tǒng)的復(fù)雜操作,大大減輕了路由器的負(fù)擔(dān),達(dá)到了提高路由器吞吐量的目標(biāo)。