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第5章 IP路由选择协议
认证目标
5.01 为什么使用路由选择协议
5.02 静态路由和动态路由
5.03 默认路由
5.04 链路状态和距离向量
5.05 RIP
5.06 IGRP
5.07 OSPF
想象这种情况,整个美国只有一条公路,它将只是曲曲折折地绕到人们想去的每个地
方。每辆汽车、每辆自行车、每个游行队伍、每个行人都必须使用这唯一的一条公路。
成千上万的汽车造成的交通通信量将是令人恐怖的,这会在所有的地方造成拥塞。事故
将使汽车从纽约一直堵车到洛杉矶。很明显,需要将过多的交通量转移到不同的道路上,
以将其分解为可以管理的部分。道路仍然需要交叉,这样人们仍然可以到达它们需要的
任何目的地。多个交叉也可以提供富余的路由,这样可以避免巨大的交通延迟。通过在
不同的路由上发送交通量,可以将交通拥塞压缩到最低限度。所有的事情都变得更加有
效率和可靠。
按照相同的方法,互连网络通信量需要分解,以避免网络通信量拥塞。引导互连网络通
信量达到不同网络上的过程称为路由选择。
5.1 认证目标5.01:为什么使用路由选择协议
互连网络使用路由选择以从一个网络向另一个网络发送数据。为了保证数据使用最佳的
路径到达目的地,在网络上需要某些种类的路由映射。数据旅行的网络映射过程是由路由选
择协议处理的。
局域网( L A N ) 受到天生的性能限制,它依赖于网络的大小或复杂程度。路由器和它们的路
由选择协议,可以解决一般的瓶颈问题和其他降低网络效率的情况。这些限制包括:
• 网络物理段的大小。
• 每个段上的主机数量。
• 冗余度。
• 通信量大小。
• 不同的网络拓扑。
根据网络的类型,无论是 E t h e r n e t 、令牌环网或者其他协议,网络段的大小是受到限制
的。必须创建一个新的跳,以在超出跳大小限制的距离上提供节点。跳大小通常以电缆距
离测量,或者无线限制。例如,使用双绞铜线的 E t h e r n e t 跳中,从节点到集线器的最大物理
距离是受到限制的。当在超出这个距离限制的范围里增加新节点时,必须创建另一个跳,
必须有某些方法可以从一个跳传递通信量到另一个跳。这可以由桥接或者路由选择来完成,
最近更多的使用交换技术。桥接可以将一个或多个物理跳连接起来,就好像连接对于网络
是透明的。在桥接中,将向桥接的跳上的所有节点发送广播,而且所有的节点都被认为是
在同一个逻辑网络 (子网)上。桥接发生在数据链路层。交换为每个交换端口提供专用通道而
增加带宽(也限制了节点处理的通信量 )。交换存在于数据链路层。这两种网络通信量指导方
法相对照,路由将多个逻辑网络,例如 E t h e r n e t 和令牌环网连接为一个互连网络,而每个单
独的逻辑网络保持它的逻辑网络地址。路由选择存在于网络层,并且可以分开管理互连网
络上的跳。
网络拓扑结构上每个段上允许的主机数量是受到限制的。这个限制随着采用的网络拓扑
类型的不同而不同。例如,一个使用双绞铜线的 E t h e r n e t 跳限制了主机或者节点的数量。一旦
达到了最大的主机数量,则必须创建另一个网段,并且到那个网段的通信量必须通过桥接或
路由。
图5-1 两个网络之间的冗余路由
桥接提供了跳之间传递通信量的唯一路径。然而,当需要多个传输路径时,通过提供多
第5章 IP路由选择协议 109
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条路径而实现路由选择。当互连网络通信量需要冗余时,可以用那个选项来实现路由选择协
议。图5 - 1 说明了路由选择的冗余性。
拥塞是通信量超过了网络容量的地点。网络中的拥塞可以使网络效率降低。桥接、交换
和路由选择可以控制通信量。
一些路由选择协议可以进行流量控制,所以,如果一个路由器拥塞了,另一个向它发送
互连网络通信量的路由器可以由路由选择协议通知,以降低它向那个路由器发送数据的速率。
路由选择协议完成这个操作,以确保当路由器过载时,可以得到最小的延迟。图 5 - 2 说明了用
路由选择协议控制通信量的过程。
图5-2 路由选择控制通信量
不同的网络拓扑结构,例如 F D D I 、X . 2 5 和AT M ,不总是可以桥接或者交换,因为物理介
质或物理层协议的本质阻止它这样作。为了传输互连网络通信量,不同的网络必须经过路由,
如图5 - 3所示。
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拥塞的路由器对其他路由
器发送通知,以降低发送
数据的速率,避免延迟
图5-3 不同的网络路由
理论
有两种基本机制构成路由选择:
• 路由的确定。
• 互连网络上数据包的传递。
这些术语将对每个路由选择协议进行讨论。有几个不同的路由选择协议,例如 R I P 或
O S P F ,而且每一个都以不同的方式确定了最佳路由。如果数据传输本身是相似的,尽管在不
同的路由选择协议中不同。
确定路由的算法
确定路由中必须要注意的一个术语就是度 ( m e t r i c ) 。度是在路由选择协议算法完成计算后
得到的一个变量值,例如网络延迟。度的目的是确定最佳路由。
第5章 IP路由选择协议 111
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