文档介绍：因特网的路由选择技术
前言
21世纪将进入信息时代,信息高速公路将成为信息社会的主要传播媒体,因特网作为这项革命的推动力,近几年来急剧发展起来,用户已超过了6000万。由于因特网丰富的信息资源、灵活方便地信息存取方式,已越来越被人们所认同。因特网的连网概念是利用装有连网协议的路由器进行对等对话来选择路由,到达最终的目的地,因而路由选择是其核心技术。
本论文对常用的内部网关路由协议RIP、OSPF、IGRP、E-IGRP及外部网关路由协议BGP的特性、优缺点进行了比较讨论,并在此基础上提出了一些因特网上的路由选择策略,对路由的优化配置也提出了一些方案,如路由聚合的使用等。最后,对当今最新的路由交换技术,如多协议标记交换(MPLS)技术、线速路由交换机作了简单的介绍。
第一章路由选择概述

路由选择是指选择通过互连网络从源节点向目的节点传输信息的通道,而且信息至少通过一个中间节点。路由选择工作在OSI参考模型的网络层。
路由选择的组成
路由选择包括两个基本操作,即最佳路径的判定和网间信息包的传送(交换)。两者之间,路径的判定相对复杂。

在确定最佳路径的过程中,路由选择算法需要初始化和维护路由选择表(routing table)。路由选择表中包含的路由选择信息根据路由选择算法的不同而不同。一般在路由表中包括这样一些信息:目的网络地址,相关网络节点,对某条路径满意程度,预期路径信息等。
路由器之间传输多种信息来维护路由选择表,修正路由消息就是最常见的一种。修正路由消息通常是由全部或部分路由选择表组成,路由器通过分析来自所有其他路由器的最新消息构造一个完整的网络拓扑结构详图。链路状态广播便是一种路由修正信息。

所谓交换指当一台主机向另一台主机发送数据包时,源主机通过某种方式获取路由器地址后,通过目的主机的协议地址(网络层)将数据包发送到指定的路由器物理地址(介质访问控制层)的过程。
通过使用交换算法检查数据包的目的协议地址,路由器可确定其是否知道如何转发数据包。如果路由器不知道如何将数据包转发到下一个节点,将丢弃该数据包;如果路由器知道如何转发,就把物理目的地址变换成下一个节点的地址,然后转发该数据包。在传输过程中,其物理地址发生变化,但协议地址总是保持不变。下图给出了交换过程:
源主机PC
目的主机地址(协议地址)
路由器1(物理地址)
数据包

到目的主机地址(协议地址)
路由器2(物理地址)
路由器1
数据包
路由器2
数据包
到目的主机地址(协议地址)
路由器3(物理地址)
+
路由器3
数据包
到目的主机地址(协议地址)
到目的主机地址(物理地址)

目的主机PC
路由选择算法
各种路由算法不尽相同,主要是由于:首先,算法设计者的设计目标会影响路由选择协议的运行结果;其次,现有的各种路由选择算法对网络和路由器资源的影响不同;最后,不同的计量标准也会影响最佳路径的计算结果。
路由选择算法设计目标
最优性
最优性指路由选择算法选择最优路径的能力,最优路径取决于计量标准和用于计量的权值。
简易性和低开销
所谓简易性和低开销指必须用最少的软件和最低的开销来提供最有效的功能。
强壮性和稳定性
强壮性和稳定性意味着路由选择协议必须在出现异常情况或突发事件时(如硬件故障,高负载状态和不正确操作)也能正常运行。稳定性则要求其能运行于各种不同的网络环境中,并且有良好容错性。
快速收敛性
所谓收敛是指所有路由器在最佳路径上取得一致的过程。当路由器发送修正路由消息,该消息在网络上传播,引发路由器重新计算最优路由,并最终促使所有路由器承认新的最优路由,这就是路由收敛的过程。如果路由选择算法收敛过慢,会导致路由循环或网络发生故障。
灵活性
灵活性要求路由选择算法能迅速准确地适应网络环境(如网络带宽、路由器队列大小、网络延迟)的变化。
路由算法类型
( 1 ) 静态和动态路由选择算法
静态路由选择算法严格来说并不是一种算法,而是由网络管理员在路由选择前就已手工建立了映射表。九十年代以来,大多数优秀路由选择算法都是动态的,通过分析接收的路由修正消息来适应网络环境的变化。但静态路由选择算法也可以弥补动态路由选择算法的某些不足,如可以指定一些无法选择路由的数据包转发到某个指定的路由器,以保证所有数据包都得到处理。
( 2 ) 单路径和多路径路由选择算法
一些复杂的路由选择协议支持多路径到达同一目的节点,多路径路由算法允许信息流在多条链路上进行复用,从而提高了数据吞吐率和可靠性,如OSPF,EIGRP协