路由器原理及常用的路由協(xié)議、路由算法2

2 路由原理

當IP子網(wǎng)中的一臺主機發(fā)送IP分組給同一IP子網(wǎng)的另一臺主機時(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)上的主機時(shí)，它要選擇一個(gè)能到達目的子網(wǎng)上的路由器，把IP分組送給該路由器，由路由器負責把IP分組送到目的地。如果沒(méi)有找到這樣的路由器，主機就把IP分組送給一個(gè)稱(chēng)為“缺省網(wǎng)關(guān)（default gateway）”的路由器上。“缺省網(wǎng)關(guān)”是每臺主機上的一個(gè)配置參數，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。

路由器轉發(fā)IP分組時(shí)，只根據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(guò)端口送到網(wǎng)絡(luò )上，否則，也要選擇下一個(gè)路由器來(lái)傳送分組。路由器也有它的缺省網(wǎng)關(guān)，用來(lái)傳送不知道往哪兒送的IP分組。這樣，通過(guò)路由器把知道如何傳送的IP分組正確轉發(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(guò)路由器互連起來(lái)的，Internet就是成千上萬(wàn)個(gè)IP子網(wǎng)通過(guò)路由器互連起來(lái)的國際性網(wǎng)絡(luò )。這種網(wǎng)絡(luò )稱(chēng)為以路由器為基礎的網(wǎng)絡(luò )（router based network），形成了以路由器為節點(diǎn)的“網(wǎng)間網(wǎng)”。在“網(wǎng)間網(wǎng)”中，路由器不僅負責對IP分組的轉發(fā)，還要負責與別的路由器進(jìn)行聯(lián)絡(luò )，共同確定“網(wǎng)間網(wǎng)”的路由選擇和維護路由表。

路由動(dòng)作包括兩項基本內容：尋徑和轉發(fā)。尋徑即判定到達目的地的最佳路徑，由路由選擇算法來(lái)實(shí)現。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)并維護包含路由信息的路由表，其中路由信息依賴(lài)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，更新維護路由表使之正確反映網(wǎng)絡(luò )的拓撲變化，并由路由器根據量度來(lái)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(kāi)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），如果路由器不知道如何發(fā)送分組，通常將該分組丟棄；否則就根據路由表的相應表項將分組發(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的端口上。這就是路由轉發(fā)協(xié)議（routed protocol）。

路由轉發(fā)協(xié)議和路由選擇協(xié)議是相互配合又相互獨立的概念，前者使用后者維護的路由表，同時(shí)后者要利用前者提供的功能來(lái)發(fā)布路由協(xié)議數據分組。下文中提到的路由協(xié)議，除非特別說(shuō)明，都是指路由選擇協(xié)議，這也是普遍的習慣。