文档介绍：第 8 章路由器与路由选择
在 ip 互联网中,路由选择(routing)是指选择一条路径发送 IP 数据
报的过程,而进行这种路由选择的计算机就叫做路由器(router)。
实际上,互联网就是由具有路由选择功能的路由器将多个网络连接所
组成的。由于 IP 联网使用面向非连接的互联网解决方案,因此,互联网
中每个自治的路由器独立地对待 IP 数据报。一旦 IP 数据报进入互联网,
路由器就要负责为这些数据报选路,并将它们从源主机送往目的主机。
那么,互联网中什么设备需要具有路由选择功能呢?首先,路由器应
该具有路由选择功能。它处于网络与网络连接的十字路口,主要任务就是
路由选择(如图 8-1 中的路由器 R1、 R2、R3 和 R4);其次,具有多个物
理连接主机(多宿主主机)需要具有路由选择功能。在发送 IP 数椐报
前,它需要决定将数据报发送到哪个物理连接更好(如图 8-1 中的具有两
条物理连接的多宿主主机 C);再次,有单个物理连接的主机也需要具有路
由选择功能。如果它通过网络与两个或多个路由器相连,在发送 IP 数据
报之前它必须决定将数据报发送给哪个路由器(如图 8-1 中的主机 A 和主
机 B)。
8. 1 路由选择
表驱动 IP 选路
在 IP 互联网中,需要进行路由选择的设备一般采用表驱动的路由选
择算法。每台需要路由选择的设备保存一张 IP 路由表(也叫 IP 选路
表),该表存储着有关目的地址及怎样到达目的地址的信息。在需要传送
IP 数据报时,路由软件查询该 IP 路由表,决定把数据报发往何处。
那么,在 IP 路由表中目的地址怎么表示呢?互联网可以包含成千上
万台主机,如果路由表列出到达所有主机的路径信息,不但需要巨大的内
存资源,而且需要很长的路由表查洵时间。显然,这是不太可能的。幸运
的是,ip 地址的编址方法可以帮助我们隐藏互联网上大量的主机信息。由
于 IP id)和主机号(hostid)两部分,而连接到
同一网络的所有主机共享同一网络号,因此,可以把有关特定主机的信息
与它所存在的环境隔离开来,IP 路由表中仅保存相关的网络信息,使远端
的主机在不知道细节的情况下将 IP 数据报发送过来。
标准路由选择算法
一个标准的 IP 路由表通常包含许多(N,R)对序偶,其中 N 指的是目
的网络的 IP 地址,R 是到网络路径上的“下一个”路由器的 IP 地址。因
此,在路由器 R 中的路由表仅仅指定了从 R 到目的网络路径上的一步,而
路由器并不知道达到目的地的完整路径。这就是下一站选路的基本思想。
需要注意的是,为了减小路由设备中路由表的长度,提高路由算法的
效率,路由表中的 N 常常使用目的网络的网络地址,而不是目的主机地
址,尽管我们可以将目的主机地址放入路由表中。图 8-2 给出一个简单的
网络互联图,表 8-1 为路由器 R 的 IP 路由表。
图 8-2 通过三个路由器互联的四个网络
在图 8-2 中,网络 和网络 都与路由器直接相连,
路由器 R 收到一 IP 数据报,如果其目的 IP 地址的网络号为 或
,那么,R 就可以将表 8-1 路由器 R 的路由表
该报文直接传送给目的主
机。如果收到报文的目的地
网络号为 ,那么,R
就需要将该报文传送给与其
直接相连的另一路由器 Q,由路由器 Q 再次投递该报文。同理,如果接收
报文的目的地址网络号为 ,那么,R 就需要将报文传送给路由器
S 。
基本的下一站路由选择算法如图 8-3 所示
图 8-3 基本的下一站路由选择算法
、无类别域间路由——标准路由选择算法的扩充
目前,大多数网络并没有采用标准的 IP 编址,而是釆用了无类别 IP
编址(子网编址可以看成无类別 IP 编址的特例)。无类别域间路由
( Classless Liter - Domain Routing, CIDR)就是路由器为 IP 数据报在
无类別 IP 编址的网络之间进行选路的过程。显然,在采用无类别 IP 编
址方式后,仅仅通过一个 IP 地址的前几个比特已经不能判断它所属的网
络,因此,引入无类别 IP 编址以后,必须对标准路由选择算法进行修改
和扩充,以满足无类别域间路由的需要。
在无类别 IP 编址中,由于一个 IP 地址所属的网络必须通过 IP 地址
与其掩码的组合才能得到,因此除了(N,R)之外,必须在路由表中增加
掩码信息(或