互联网络联网的基本原理5路由zslcn周生烈编译摘注评.docx
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互联网络联网的基本原理5路由zslcn周生烈编译摘注评
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(fm.DocWikiCISCO/zslcn编译注)
五.RoutingBasics路由基本原理
指导目录
Contents联网技术手册指导目录
Part1InternetworkingBasics互联网络联网基本原理
Part2LANTechnologies局域网技术
part3WANTechnologies广域网技术
part4InternetProtocols互联网协议
part5BridgingandSwitching桥接和交换
part6Routing路由
part7NetworkManagement网络管理
part8Voice/DataIntegrationTechnologies声音/数据集成技术
part9WirelessTechnologies无线技术
part10CableAccessTechnologies有线接入技术
part11Dial-upTechnology拨号技术
part12SecurityTechnologies安全技术
part13QualityofServiceNetworking联网服务质量
part14NetworkCachingTechnologies网络缓存技术
part15IBMNetworkManagementIBM网络管理
part16MultiserviceAccessTechnologies多业务接入技术
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五.RoutingBasics路由基本原理
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Thisarticleintroducestheunderlyingconceptswidelyusedinroutingprotocols.Topicssummarizedhereincluderoutingprotocolcomponentsandalgorithms.Inaddition,theroleofroutingprotocolsisbrieflycontrastedwiththeroleofroutedornetworkprotocols.
本章介绍广泛用于路由协议的基本概念。
在这里概述的论题包括路由协议的组成部分和算法。
另外,将路由协议的作用与被路由或网络协议的作用作一简短的对比。
在第VII部分的章节"路由协议s,"里,会更详细地讲述特殊的路由协议s,而使用路由协议s的网络协议,是在第VI部分,"网络协议s",中讨论。
Contents
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1WhatIsRouting?
2RoutingComponents
2.1PathDetermination
2.1.1Figure:
Destination/NextHopAssociationsDeterminetheData’sOptimalPath
2.2Switching
2.2.1Figure:
NumerousRoutersMayComeintoPlayDuringtheSwitchingProcess
3RoutingAlgorithms
3.1DesignGoals
3.1.1Figure:
SlowConvergenceandRoutingLoopsCanHinderProgress
3.2AlgorithmTypes
3.2.1StaticVersusDynamic
3.2.2Single-PathVersusMultipath
3.2.3FlatVersusHierarchical
3.2.4Host-IntelligentVersusRouter-Intelligent
3.2.5IntradomainVersusInterdomain
3.2.6Link-StateVersusDistanceVector
3.2.7RoutingMetrics
4NetworkProtocols
5ReviewQuestions
1.WhatIsRouting?
什么是路由?
Routingistheactofmovinginformationacrossaninternetworkfromasourcetoadestination.Alongtheway,atleastoneintermediatenodetypicallyisencountered.Routingisoftencontrastedwithbridging,whichmightseemtoaccomplishpreciselythesamethingtothecasualobserver.TheprimarydifferencebetweenthetwoisthatbridgingoccursatLayer2(thelinklayer)oftheOSIreferencemodel,whereasroutingoccursatLayer3(thenetworklayer).Thisdistinctionprovidesroutingandbridgingwithdifferentinformationtouseintheprocessofmovinginformationfromsourcetodestination,sothetwofunctionsaccomplishtheirtasksindifferentways.路由就是一种作用,将信息从源经过互联网络移动到目的地。
沿着这条通路,通常会遇到至少一个中间节点。
路由通常与桥接相对照,在陌生的旁观者看来,它们精确地完成同一件事情。
两者主要的不同在于,桥接发生在OSI参考模型第二层(链路层),而路由则发生在第三层(网络层)。
这种不同提供给路由和桥接用不同的信息,来处理从源到目的信息移动的过程,所以这两种功能(路由和桥接)是用不同的方法来完成它们的任务的。
Thetopicofroutinghasbeencoveredincomputerscienceliteratureformorethantwodecades,butroutingachievedcommercialpopularityaslateasthemid-1980s.Theprimaryreasonforthistimelagisthatnetworksinthe1970sweresimple,homogeneousenvironments.Onlyrelativelyrecentlyhaslarge-scaleinternetworkingbecomepopular.
路由这个论题,出现在计算机科学文献里,已经有多于20年的时间,然而路由实现在商业上流行,则是迟至80年代中期。
其原因在于70年代的网络s还是简单,同质的环境s。
大规模互联网络联网的流行出现较晚。
2.RoutingComponents路由的组成部分
Routinginvolvestwobasicactivities:
determiningoptimalroutingpathsandtransportinginformationgroups(typicallycalledpackets)throughaninternetwork.Inthecontextoftheroutingprocess,thelatteroftheseisreferredtoaspacketswitching.Althoughpacketswitchingisrelativelystraightforward,pathdeterminationcanbeverycomplex.
路由涉及两种活动:
确定优化路由通路s,和传输通过互联网络的信息组s(通常叫数据包s)。
在路由过程的上下文中,后一活动称为包交换。
虽然包交换相对直观,通路确定却可能十分复杂。
PathDetermination通路确定
Routingprotocolsusemetricstoevaluatewhatpathwillbethebestforapackettotravel.Ametricisastandardofmeasurement,suchaspathbandwidth,thatisusedbyroutingalgorithmstodeterminetheoptimalpathtoadestination.Toaidtheprocessofpathdetermination,routingalgorithmsinitializeandmaintainroutingtables,whichcontainrouteinformation.Routeinformationvariesdependingontheroutingalgorithmused.
路由协议使用度量来评价,这样使通路能最好地传输数据包。
一次度量就是一次标准测量,如通路带宽,路由算法s使用它来确定到达一个目标的最佳路径。
为了辅助路径确定的过程,路由算法s启动和维持包含路由信息的路由表s。
路由信息的变化取决于所用的路由算法。
Routingalgorithmsfillroutingtableswithavarietyofinformation.Destination/nexthopassociationstellarouterthataparticulardestinationcanbereachedoptimallybysendingthepackettoaparticularrouterrepresentingthe"nexthop"onthewaytothefinaldestination.Whenarouterreceivesanincomingpacket,itchecksthedestinationaddressandattemptstoassociatethisaddresswithanexthop.
路由算法s将各种信息填入路由表s。
目标/下一跳组合告诉路由器,一个具体的目标可以优化地到达,只要将数据包,沿着通向最终目标的通路,送到表示'下一跳'的具体路由器。
当路由器接收到一个数据包时,它就检查目标地址,并在目标地址上结合下一跳相关地址。
图5-1说明了一个例样目标/效益跳路由表。
Figure:
Destination/NextHopAssociationsDeterminetheData’sOptimalPathdepictsasampledestination/nexthoproutingtable.
Figure:
Destination/NextHopAssociationsDeterminetheData’sOptimalPath
Routingtablesalsocancontainotherinformation,suchasdataaboutthedesirabilityofapath.Routerscomparemetricstodetermineoptimalroutes,andthesemetricsdifferdependingonthedesignoftheroutingalgorithmused.Avarietyofcommonmetricswillbeintroducedanddescribedlaterinthisarticle.
路由表s也可以包含其他信息,如有关所希望通路的数据。
路由器s比较度量值来确定优化由路,而这些度量值则取决于所使用的路由算法的设计,而有所不同。
各种通用的度量s将被介绍,并在本章后面予以说明。
Routerscommunicatewithoneanotherandmaintaintheirroutingtablesthroughthetransmissionofavarietyofmessages.Theroutingupdatemessageisonesuchmessagethatgenerallyconsistsofalloraportionofaroutingtable.Byanalyzingroutingupdatesfromallotherrouters,aroutercanbuildadetailedpictureofnetworktopology.Alink-stateadvertisement,anotherexampleofamessagesentbetweenrouters,informsotherroutersofthestateofthesender'slinks.Linkinformationalsocanbeusedtobuildacompletepictureofnetworktopologytoenablerouterstodetermineoptimalroutestonetworkdestinations.
路由器s彼此通信,并通过传输各种消息来维持它们的路由表s。
路由更新消息是一种这样的消息,它们构成了路由表的全部或部分。
通过分析来自所有其它路由器的路由更新消息,一个路由器就可以建立一张详细的网络投票图。
一个链路状态通告,路由器间发送消息的另一种例子,通知其它路由器,告知发送者链路s的状态。
链路信息也可以用来建立一张完整的网络拓扑图,以使路由器s能确定由路到网络目标s的优化通路。
Switching交换
Switchingalgorithmsisrelativelysimple;itisthesameformostroutingprotocols.Inmostcases,ahostdeterminesthatitmustsendapackettoanotherhost.Havingacquiredarouter'saddressbysomemeans,thesourcehostsendsapacketaddressedspecificallytoarouter'sphysical(MediaAccessControl[MAC]-layer)address,thistimewiththeprotocol(networklayer)addressofthedestinationhost.
交换算法相对简单;对于大多数路由协议s都是一样的。
在大多数的情况下,一个主机确定它必须将一个数据包传送给另外一个主机。
通过某些方法,得到所需要的路由器地址,源主机就将一个带有目的主机协议(网络层)地址的数据包,针对寻址路由器的物理(MAC(介质访问控制)层)地址发送出去。
Asitexaminesthepacket'sdestinationprotocoladdress,therouterdeterminesthatiteitherknowsordoesnotknowhowtoforwardthepackettothenexthop.Iftherouterdoesnotknowhowtoforwardthepacket,ittypicallydropsthepacket.Iftherouterknowshowtoforwardthepacket,however,itchangesthedestinationphysicaladdresstothatofthenexthopandtransmitsthepacket.当路由器检查数据包的协议目的地址时,如果路由器不知道如何转发数据包,通常就丢弃它;如果知道,就改变目的物理地址到下一跳,并传送该数据包。
Thenexthopmaybetheultimatedestinationhost.Ifnot,thenexthopisusuallyanotherrouter,whichexecutesthesameswitchingdecisionprocess.Asthepacketmovesthroughtheinternetwork,itsphysicaladdresschanges,butitsprotocoladdressremainsconstant,asillustratedinFigure:
NumerousRoutersMayComeintoPlayDuringtheSwitchingProcess.
这下一跳可能是最后目的主机。
如果不是,下一跳通常是另一个路由器,它执行同样的交换决策过程。
当数据包移动通过互联网络时,它的物理地址就改变了,但它的协议地址保持不变,如在图5-2中举例说明的那样。
Theprecedingdiscussiondescribesswitchingbetweenasourceandadestinationendsystem.TheInternationalOrganizationforStandardization(ISO)hasdevelopedahierarchicalterminologythatisusefulindescribingthisprocess.Usingthisterminology,networkdeviceswithoutthecapabilitytoforwardpacketsbetweensubnetworksarecalledendsystems(ESs),whereasnetworkdeviceswiththesecapabilitiesarecalledintermediatesystems(ISs).ISsarefurtherdividedintothosethatcancommunicatewithinroutingdomains(intradomainISs)andthosethatcommunicatebothwithinandbetweenroutingdomains(interdomainISs).Aroutingdomaingenerallyisconsideredaportionofaninternetworkundercommonadministrativeauthoritythatisregulatedbyaparticularsetofadministrativeguidelines.Routingdomainsarealsocalledautonomoussystems.Withcertainprotocols,routingdomainscanbedividedintoroutingareas,butintradomainroutingprotocolsarestillusedforswitchingbothwithinandbetweenareas.
前面的讨论叙述了一个源和一个目的端系统间的交换。
ISO已经开发了一类层次的术语,用来描述这个过程。
按此类术语,一种网络设备,如果在子网间没有转发数据包的能力,该种设备就叫做ES(端系统);有此能力的,叫IS(中间系统)。
ISs进一步分为域内ISs(在路由域内可以通信),和域间ISs(在路由域内和域间)可以通信。
一个路由域通常认为是一个互联网络的一部分,该互联网络在公共的管理授权下,受一组特殊的管理原则指导。
路由域也叫ASs(自治系统s)。
在某些协议中,路由域s可以细分成路由区s,域内路由协议s仍可用于区内交换和区间交换。
Figure:
NumerousRoutersMayComeintoPlayDuringtheSwitchingProcess
3.RoutingAlgorithms路由算法
Routingalgorithmscanbedifferentiatedbasedonseveralkeycharacteristics.First,theparticulargoalsofthealgorithmdesigneraffecttheoperationoftheresultingroutingprotocol.Second,varioustypesofroutingalgorithmsexist,andeachalgorithmhasadifferentimpactonnetworkandrouterresources.Finally,routingalgorithmsuseavarietyofmetricsthataffectcalculationofoptimalroutes.Thefollowingsectionsanalyzetheseroutingalgorithmattributes.
路由算法s可以根据若干关键特征来区分。
其一,算法设计者的具体目标s影响到最终路由协议的操作;其二,有各种类型的路由算法,每一种算法对于网络和路由资源有不同的影响;其三,路由算法使用各种影
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