網(wǎng)絡規(guī)劃設計師輔導教程：第七章 網(wǎng)絡互連

1、第7章 網(wǎng) 絡 互 連 根據(jù)網(wǎng)絡規(guī)劃設計師的考試大綱，本章考生應掌握以下知識點： （1）網(wǎng)絡互連的基本概念。 （2）網(wǎng)絡互連的方法。 （3）網(wǎng)絡互連的路由算法，包括靜態(tài)路由、動態(tài)路由、廣播路由和分層路由算法等。 7.1 概述 在計算機網(wǎng)絡的實際應用中，要實現(xiàn)更大程度、更大范圍的數(shù)據(jù)通信和資源共享，常常需要將類型不 同規(guī)模各異的多個網(wǎng)絡相互連接在一起。網(wǎng)絡互連的目的就是將不同類型網(wǎng)絡中的計算機連接起來，這樣 從功能和邏輯上來講，這些網(wǎng)絡中的計算機就已經(jīng)組成了一個更大的計算機網(wǎng)絡。網(wǎng)絡互連可以改善網(wǎng) 絡的性能，主要體現(xiàn)在提高系統(tǒng)的可靠性、改進系統(tǒng)的性能、增加系統(tǒng)保密性、建網(wǎng)方便、增加地 理覆蓋范圍

2、等方面。隨著商業(yè)需求的推動，特別是互聯(lián)網(wǎng)的深入人心，網(wǎng)絡互連技術(shù)成為實現(xiàn)如互 聯(lián)網(wǎng)這樣的大規(guī)模網(wǎng)絡通信和資源共享的關(guān)鍵技術(shù)。 網(wǎng)絡互連的主要目的有以下三個方面： （1）將不同的網(wǎng)絡或相同的網(wǎng)絡用互連設備連接在一起形成一個范圍更大的網(wǎng)絡； （2）為增加網(wǎng)絡性能或出于安全和管理方面的考慮將原來一個很大的網(wǎng)絡劃分為幾個網(wǎng)段或邏輯上的 子網(wǎng)； （3）實現(xiàn)異種網(wǎng)之間的服務和資源共享。 要實現(xiàn)網(wǎng)絡互連，有許多關(guān)鍵的問題需要解決。比如：從物理層的角度采用什么傳輸介質(zhì)、傳輸標準 和傳輸設備把兩個網(wǎng)絡連接起來；一個網(wǎng)絡如何實現(xiàn)和另一個網(wǎng)絡的互訪和通信；兩個網(wǎng)絡如果出現(xiàn)協(xié)議 異構(gòu)的情況該如何解決；網(wǎng)絡間傳輸速率和

3、帶寬上的差異應該如何處理等。 網(wǎng)絡互連有一些基本的要求，具體如下： （1）在網(wǎng)絡之間提供至少一條鏈路； （2）提供不同網(wǎng)絡節(jié)點之間的路由選擇和數(shù)據(jù)傳送； （3）提供網(wǎng)絡日志服務，記錄網(wǎng)絡資源使用情況，提供各用戶使用網(wǎng)絡的記錄及有關(guān)狀態(tài)信息； （4）在提供網(wǎng)絡互連時，應盡量避免由于互連而降低網(wǎng)絡的通信性能； （5）不修改互連在一起的各網(wǎng)絡原有的結(jié)構(gòu)和協(xié)議，這就要求網(wǎng)絡互連設備應能夠進行協(xié)議轉(zhuǎn)換，協(xié) 調(diào)各個網(wǎng)絡的不同性能，這些性能包括：不同的尋址方式、不同的最大分組長度、不同的傳輸速率、不同 的存活時間、不同的網(wǎng)絡訪問機制、差錯恢復、狀態(tài)報告、路由選擇技術(shù)、用戶訪問控制、連接和無連接 方式等。 對

4、應于計算機網(wǎng)絡的分層模型，每一層在網(wǎng)絡互連中都有具體的含義和任務。物理層的意義是不同地 理范圍的網(wǎng)段的互連，其主要任務是通過一定的物理傳輸介質(zhì)包括有線介質(zhì)或無線介質(zhì)把不同地理位置的 網(wǎng)段連接起來，涉及傳輸介質(zhì)和通信標準的選用等問題。物理層網(wǎng)絡互連設備主要有中繼器、集 線器等。 網(wǎng)絡規(guī)劃設計師考試輔導教程 網(wǎng)絡互連對于數(shù)據(jù)鏈路層就意味著兩個或多個同一類的局域網(wǎng)連接起來。由于涉及協(xié)議，所以數(shù)據(jù)鏈路層 應考慮不同協(xié)議之間的轉(zhuǎn)換問題。數(shù)據(jù)鏈路層常見的網(wǎng)絡互連設備有網(wǎng)橋和交換機等。網(wǎng)絡層主要解決廣 域網(wǎng)的互連問題，主要是利用 IP、IPX 等網(wǎng)絡層協(xié)議實現(xiàn)路由選擇和地址識別等功能，從而實現(xiàn)更大范圍 內(nèi)的

5、計算機網(wǎng)絡通信。網(wǎng)絡層通常用到的互連設備包括路由器和第三層交換機。傳輸層及其以上的網(wǎng)絡高 層主要負責不同網(wǎng)絡協(xié)議之間的轉(zhuǎn)換，由于網(wǎng)絡協(xié)議的千差萬別，高層的網(wǎng)絡互連最為復雜。網(wǎng)絡互連設 備是網(wǎng)關(guān)。網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu)各層的網(wǎng)絡互連功能與互連設備如表 7-1 所示。 表 7-1 網(wǎng)絡層次 應用層 表示層 會話層 傳輸層 網(wǎng)絡層 數(shù)據(jù)鏈路層 物理層 OSI 各層次與網(wǎng)絡互連設備對應關(guān)系一覽表 協(xié)議數(shù)據(jù)單元 消息 消息 消息 段 分組（包） 幀 比特（比特流） 端口 IP 地址 MAC 地址 路由器、第三層交換機 網(wǎng)橋、交換機 中繼器、集線器 網(wǎng)關(guān) 地址類型 網(wǎng)絡互連設備 基本功能 向網(wǎng)絡用戶提供業(yè)務及應用業(yè)

6、務接口 數(shù)據(jù)的表示、壓縮/解壓縮、加密/解密 建立、維護和釋放會話 將數(shù)據(jù)包傳輸?shù)街付ǖ亩丝冢瑢崿F(xiàn)端到端的傳輸 把數(shù)據(jù)包傳輸?shù)街付ňW(wǎng)絡 把數(shù)據(jù)幀傳輸?shù)街付ㄖ鳈C 傳輸比特流 網(wǎng)絡互連的方式主要有兩種：一種是利用網(wǎng)間連接器實現(xiàn)網(wǎng)絡互連；另一種是通過互聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)網(wǎng)絡互 連。 一個網(wǎng)絡的主要組成部分是節(jié)點（即通信處理器）和主機，因此利用網(wǎng)間連接器實現(xiàn)網(wǎng)絡互連又可以 根據(jù)互連的級別不同，將這種方式分為以下兩類： （1）節(jié)點級互連 這種連接方式比較適合于具有相同交換方式的網(wǎng)絡互連，常用的連接設備有網(wǎng)卡和網(wǎng)橋。 （2）主機級互連 這種互連方式主要適用于在不同類型的網(wǎng)絡間進行互連的情況。常見的網(wǎng)間連接器有網(wǎng)關(guān)。

7、 通過互聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)網(wǎng)絡互連的具體含義是：在兩個計算機網(wǎng)絡中，為了連接各種類型的主機，需要多個 通信處理機構(gòu)成一個通信子網(wǎng)，然后將主機連接到子網(wǎng)的通信處理設備上；當要在兩個網(wǎng)絡間進行通信時， 源網(wǎng)可將分組發(fā)送到互聯(lián)網(wǎng)上，再由互聯(lián)網(wǎng)把分組傳送給目標網(wǎng)。 當利用網(wǎng)關(guān)實現(xiàn)兩個網(wǎng)絡的互連時，需要兩個協(xié)議轉(zhuǎn)換程序，其中之一用于將網(wǎng)絡一的協(xié)議轉(zhuǎn)換為網(wǎng) 絡二的協(xié)議；而另一程序則進行相反的操作，即將網(wǎng)絡二的協(xié)議轉(zhuǎn)換成網(wǎng)絡一的協(xié)議。用這種方法實現(xiàn)互 連時，所需協(xié)議轉(zhuǎn)換程序的數(shù)目與網(wǎng)絡數(shù)目 n 的平方成比例，即程序數(shù)為 n(n-1，但利用互聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)網(wǎng)絡 互連時，所需的協(xié)議轉(zhuǎn)換程序數(shù)目與網(wǎng)絡數(shù)目成比例，即程序數(shù) 為 2

8、n。當所需互連的網(wǎng)絡數(shù)目較多時，顯 然后一種方式可明顯減少協(xié)議轉(zhuǎn)換程序的數(shù)目。 根據(jù)所連接網(wǎng)絡覆蓋范圍類型的不同，可以對網(wǎng)絡互連進行相應的分類。計算機網(wǎng)絡根據(jù)覆蓋范圍可 以分為局域網(wǎng)（LAN）、廣域網(wǎng)（WAN）和城域網(wǎng)（MAN），在這里我們可以把城域網(wǎng)（MAN）劃歸到 IEEE802 局域網(wǎng)標準中去，這樣網(wǎng)絡互連就可以分為四種類型：LAN-LAN、LAN-WAN、WAN-WAN、 LAN-WAN-LAN。下面分別介紹一下這四種類型的網(wǎng)絡互連形式。 1LAN-LAN 這種網(wǎng)絡互連類型發(fā)生在 OSI/RM 的數(shù)據(jù)鏈路層，主要用到的設備包括網(wǎng)橋、中繼器和路由器等。它 又可以細分為同種 LAN-LAN

9、 互連和異種 LAN-LAN 互連。對于同種 LAN-LAN 互連，只要利用中繼器就 可以實現(xiàn)；而異種 LAN-LAN 互連則比較復雜，可能用網(wǎng)橋和路由器來實現(xiàn)，如圖 7-1 所示。 206 第 7 章 網(wǎng)絡互連 圖 7-1 LAN-LAN 互連 2LAN-WAN LAN-WAN 互連形式發(fā)生在 OSI 參考模型的網(wǎng)絡層， 主要應用的網(wǎng)絡互連設備是路由器或網(wǎng)關(guān)。 顯然， 在網(wǎng)絡層實現(xiàn)互連比在數(shù)據(jù)鏈路層實現(xiàn)網(wǎng)絡互連要復雜一些。LAN-WAN 互連如圖 7-2 所示。 圖 7-2 LAN-WAN 互連 3WAN-WAN 這種網(wǎng)絡互連形式發(fā)生在 OSI 參考模型的傳輸層及其以上層。通過路由器和網(wǎng)關(guān)等

10、網(wǎng)絡互連設備可以 實現(xiàn)將兩個及兩個以上的廣域網(wǎng)互連起來，分別連入各個廣域網(wǎng)的主機資源能夠?qū)崿F(xiàn)共享。這種網(wǎng)絡互連 類型涉及網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu)中的多個層次，所涉及的網(wǎng)絡協(xié)議也很多，所以實現(xiàn)的復雜度很高。WAN-WAN 互 207 網(wǎng)絡規(guī)劃設計師考試輔導教程 連如圖 7-3 所示。 圖 7-3 WAN-WAN 互連 4LAN-WAN-LAN 該網(wǎng)絡互連類型發(fā)生在網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡層、傳輸層及其以上層，用于將兩個或兩個以上分布在不 同地理位置的 LAN 通過 WAN 實現(xiàn)互連。主要用到的連接設備有路由器和網(wǎng)關(guān)。顯然，與 LAN-WAN 和 WAN-WAN 互連類型一樣，LAN-WAN-LAN 互連同樣涉及各

11、種網(wǎng)絡層及其以上各層的眾多協(xié)議，所以非 常復雜。LAN-WAN-LAN 互連如圖 7-4 所示。 圖 7-4 LAN-WAN-LAN 互連 7.2 208 路由算法 路由器的作用是管理網(wǎng)絡中的流量并為分組數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)選擇最佳路由，而路由器選擇最佳路由的策略 第 7 章 網(wǎng)絡互連 就是路由算法。 路由算法必須健壯，即在出現(xiàn)不正?；虿豢深A見事件的情況下必須仍能正常處理，例如硬件故障、高 負載和不正確的實現(xiàn)。因為路由器位于網(wǎng)絡的連接點，當它們失效時會產(chǎn)生重大的問題。最好的路由算法 通常是那些經(jīng)過了時間考驗、證實在各種網(wǎng)絡條件下都很穩(wěn)定的算法。此外路由算法必須能快速聚合，聚 合是所有路由器對最佳路徑達成

12、一致的過程。當某網(wǎng)絡事件使路徑斷掉或不可用時，路由 器通過網(wǎng)絡分發(fā) 路由更新信息，促使最佳路徑的重新計算，最終使所有路由器達成一致。聚合很慢的路由算法可能會產(chǎn)生 路由環(huán)或網(wǎng)路中斷。 路由算法的設計目標主要有： （1）最優(yōu)化 即路由算法選擇最佳路徑的能力。路由算法的最優(yōu)化指標主要根據(jù)度量值（Metric）和權(quán)值來計算。 （2）簡潔性 算法設計必須高效地為路由協(xié)議提供路由選擇策略的功能，盡量減少軟件和應用的開銷。當實現(xiàn)路由 算法的軟件必須運行在物理資源有限的計算機上時高效尤其重要。 （3）魯棒性 路由算法處于非正?；虿豢深A料的環(huán)境，如硬件故障、負載過高或操作失誤時，都能正確運行。由于 路由器分布在

13、網(wǎng)絡連接點上，所以在它們出現(xiàn)故障時會產(chǎn)生嚴重后果。最好的路由器算法通常能經(jīng)受時間 的考驗，并在各種網(wǎng)絡環(huán)境下被證實是可靠的。 （4）收斂性能好 收斂是在最佳路徑的判斷上所有路由器達到一致的過程。當某個網(wǎng)絡事件引起路由可用或不可用時， 路由器就發(fā)出更新信息。路由更新信息遍及整個網(wǎng)絡，引發(fā)重新計算最佳路徑，最終達到所有路由器一致 公認的最佳路徑。收斂慢的路由算法會造成路徑循環(huán)或網(wǎng)絡中斷。 （5）靈活性 路由算法可以快速、準確地適應各種網(wǎng)絡環(huán)境。例如，某個網(wǎng)段發(fā)生故障，路由算法要能很快發(fā)現(xiàn)故 障，并為使用該網(wǎng)段的所有路由選擇另一條最佳路徑。 路由算法的核心是路由選擇算法，即決定最佳路由選擇的具體決策

14、。設計路由算法時要考慮的技術(shù)要 素有以下幾點： （1）路由選擇是選擇最短的路由還是性能最佳的路由； （2）通信子網(wǎng)是采用虛電路操作方式還是數(shù)據(jù)報操作方式； （3）采用分布式路由算法還是集中式路由算法； （4）考慮關(guān)于網(wǎng)絡拓撲、流量和延遲等網(wǎng)絡信息的來源； （5）確定采用靜態(tài)路由還是動態(tài)路由。 路由算法使用了許多種不同的度量（Metric）標準去決定最佳路徑。復雜的路由算法可能采用多種度 量來選擇路由，通過一定的加權(quán)運算，將它們合并為單個的復合度量、再填入路由表中，作為尋徑的標準。 通常所使用的度量標準有：路徑長度（跳數(shù) Hops）、可靠性、時延（Delay）、帶寬（Bandwidth）、負載

15、（Load）、通信開銷（Cost）等。 （1）路徑長度 常用的路由度量值。一些路由協(xié)議允許網(wǎng)絡技術(shù)人員或用戶給每個網(wǎng)絡鏈接人工賦以代價值，在這種 情況下，路由長度是所經(jīng)過各個鏈接的代價總和。有些路由協(xié)議還定義了跳數(shù)，即分組在從源到目的的路 209 網(wǎng)絡規(guī)劃設計師考試輔導教程 途中必須經(jīng)過的網(wǎng)絡設備，如路由器的個數(shù)。 （2）可靠性 在路由算法中指網(wǎng)絡鏈接的可依賴性。有些網(wǎng) 絡鏈接可能比其他的失效概率更大；而網(wǎng)絡鏈路失效后， 一些網(wǎng)絡鏈接可能比其他的更易或更快修復。任何可靠性因素都可以在給可靠性賦值時計算在內(nèi)，通常是 由網(wǎng)絡技術(shù)人員給網(wǎng)絡鏈接賦以度量值。 （3）時延 指分組從源通過網(wǎng)絡到達目的地所

16、花的時間。很多因素影響到延遲，包括中間網(wǎng)絡鏈接的帶寬、經(jīng)過 每個路由器的端口隊列、所有中間網(wǎng)絡鏈接的擁塞程度以及物理距離。因為延遲是多個重要變量的混合體， 它是一個比較常用且有效的度量值。 （4）帶寬 指鏈接可用的鏈路容量。比如，在其他所有條件都相等時，100Mbps 的以太網(wǎng)鏈接比 10Mbps 的專線 更可取。雖然帶寬是鏈接可獲得的最大吞吐量，但是通過具有較大帶寬的鏈接路由不一定比經(jīng)過較慢鏈接 路由更好。例如，如果一條具有較大帶寬的快速網(wǎng)絡鏈路，分組到達目的地所花的時間可能要更長。 （5）負載 指網(wǎng)絡資源如路由器和通信信道的繁忙程度。負載可以用很多方法計算，包括 CPU 使用情況和每秒處

17、理分組數(shù)。但另一方面，持續(xù)地監(jiān)視這些參數(shù)本身也是需要耗費資源的。 （6）通信開銷 指實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信所需要付出的代價，是另一種非常重要的度量值。通信開銷可以通過其他度量值并根 據(jù)一定的計算公式得到。通信開銷的度量與用戶自身的需求緊密相關(guān)，比如有一些公司可能關(guān)系運作費用 甚于性能。即使線路延遲可能較長，他們也寧愿通過自己的線路發(fā)送數(shù)據(jù)而不采用昂貴的公用線路。 路由算法可以分為靜態(tài)路由算法和動態(tài)路由算法，而動態(tài)路由算法又可以進一步細分為距離矢量型路 由算法和鏈路狀態(tài)型路由算法。下面詳細介紹這幾種路由算法。 7.2.1 靜態(tài)路由 靜態(tài)路由（Static Route）是在路由器中以人工配置的方式設置的固定

18、路由表，即指定到達某個目標網(wǎng) 段的固定傳輸路徑，除非網(wǎng)絡管理干預，否則將不會自動更改。所以當網(wǎng)絡的拓撲結(jié)構(gòu)或鏈路的狀態(tài)發(fā)生 變化時，需要手動去修改路由表中相關(guān)的靜態(tài)路由信息。靜態(tài)路由信息在默認情況下是私有的，不會傳遞 給其他的路由器。當然，網(wǎng)管員也可以通過對路由器進行設置使之成為共享的。 靜態(tài)路由的基本屬性有以下幾點： （1）可達路由 正常的路由都屬于這種情況，即 IP 報文按照目的地標示的路由被送往下一跳，這是靜態(tài)路由的一般 用法。 （2）目標不可達路由 當?shù)侥骋荒康牡氐撵o態(tài)路由具有“丟棄”屬性時，任何去往該目的地的 IP 報文都將被丟棄，并且通知 源主機目的地不可達。 （3）目的地為黑洞的

19、路由 當?shù)侥骋荒康牡氐撵o態(tài)路由具有“黑洞”屬性時，任何去往該目的地的 IP 報文都將被丟棄，并且 不通 知源主機。這里所謂的“黑洞”是指將所有無關(guān)路由吸入其中，使它們有來無回的路由，也就是目的地址 210 第 7 章 網(wǎng)絡互連 為該網(wǎng)段的數(shù)據(jù)報文到達設備之后，將直接被丟棄。黑洞路由一般是網(wǎng)絡管理員主動建立的路由條目。 靜態(tài)路由協(xié)議的優(yōu)點非常明顯： （1）由于是人工手動設置的，所以具有設置簡單、傳輸效率高、性能可靠等優(yōu)點； （2）在所有的路由協(xié)議中靜態(tài)路由的優(yōu)先級是最高的，當靜態(tài)路由協(xié)議與其他路由協(xié)議發(fā)生沖突時， 會自動以靜態(tài)路由協(xié)議為準。 （3）使用靜態(tài)路由的另一個好處是網(wǎng)絡安全保密性高。靜態(tài)

20、路由不需要與其他網(wǎng)絡設備頻繁交換路由 信息，具有一定的隱蔽性。 靜態(tài)路由的缺點也很突出，那就是不能自動適應網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)的變化，當網(wǎng)絡發(fā)生故障或者拓撲發(fā) 生變化后，可能會出現(xiàn)路由不可達，導致網(wǎng)絡中斷，此時必須由網(wǎng)絡管理員手工修改靜態(tài)路由的配置。 通過配置靜態(tài)路由，可以人為地指定對某一網(wǎng)絡訪問時所要經(jīng)過的路徑。在網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)比較簡單，并且 到達某一網(wǎng)絡只有唯一路徑時，均采用靜態(tài)路由。如圖 7-5 所示，在該網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)中，如果本地網(wǎng)絡之 外的其他網(wǎng)絡或者用戶訪問該網(wǎng)絡是必須經(jīng)過路由器 A 和路由器 B 之間的通信鏈路，則網(wǎng)絡管理員可以在 路由器 A 中設置一條指向路由器 B 的靜態(tài)路由信息。 這樣由于

21、網(wǎng)絡在使用靜態(tài)路由后， 路由器 A 和路由器 B 之間沒有必要進行路由信息的交換， 因此可以減少路由器 A 和路由器 B 之間 WAN 鏈路上的數(shù)據(jù)傳輸量。 PC WAN PC 交換機 路由器A 路由器B PC 圖 7-5 靜態(tài)路由應用場景示意圖 由于上述特點，靜態(tài)路由的適用場合為小型的網(wǎng)絡互連以及單路徑且 IP 靜態(tài)配置的網(wǎng)絡環(huán)境。一般互 連的網(wǎng)絡數(shù)量少于 10 個，網(wǎng)際網(wǎng)絡上的任意兩個節(jié)點之間只有一條路徑用于傳送數(shù)據(jù)包，網(wǎng)際網(wǎng)絡的拓撲 結(jié)構(gòu)不隨時間的變化而更改。典型的具體應用環(huán)境有小公司、家庭辦公室 IP 網(wǎng)際網(wǎng)絡、使用單個網(wǎng)絡的 分支機構(gòu)等。 另外還有一種特殊的靜態(tài)路由叫做默認路由（De

22、fault Route），它是針對 IP數(shù)據(jù)包中的目的地址找不 到存在的其他路由時，路由器所選擇的路由。目的地不在路由器的路由表里的所有數(shù)據(jù)包都會使用默認路 由。這條路由一般會指明下一跳為另一個路由器，而這個路由器也同樣處理數(shù)據(jù)包。如果知道這個數(shù)據(jù)包 路由的確切表項，則數(shù)據(jù)包會按照已知的路由表項被轉(zhuǎn)發(fā)；否則，數(shù)據(jù)包會被轉(zhuǎn)發(fā)到默認路由，從而到達 另一個路由器。每次轉(zhuǎn)發(fā)，路由都增加了一跳的距離。 當?shù)竭_了一個知道如何到達目的地址的路由器時，這個路由器就會根據(jù) 最長前綴匹配來選擇有效的路 由。子網(wǎng)掩碼匹配目的IP 地址且掩碼最長的網(wǎng)絡會被選擇。用無類別域間路由標記表示的IPv4默認路由是 0.0.0

23、.0/0。因為子網(wǎng)掩碼是/0，所以它是最短的可能匹配。當查找不到匹配的路由時，自然而然就會轉(zhuǎn)而使 用這條默認路由。一些組織的路由器一般把默認路由設為一個連接到網(wǎng)絡服務提供商的路由器。這樣，目 的地址為非本網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)包都會被該路由器轉(zhuǎn)發(fā)到該網(wǎng)絡服務提供商。當那些數(shù)據(jù)包到了外網(wǎng)，如果該路 由器不知道該如何路由它們，就會把它們發(fā)到它自己的默認路由里，而這又會是另一個連接到更大網(wǎng)絡的 路由器。同樣地，如果仍然不知道該如何路由那些數(shù)據(jù)包，它們會去到互聯(lián)網(wǎng)的主干線路上。這樣，目的 211 網(wǎng)絡規(guī)劃設計師考試輔導教程 地址會被認為不存在，數(shù)據(jù)包就會被丟棄。主機里的默認路由通常被稱作默認網(wǎng)關(guān)。默認網(wǎng)關(guān)通常會是

24、一 個有過濾功能的設備，如路由器、防火墻和代理服務器等。 7.2.2 動態(tài)路由 互聯(lián)網(wǎng)是個龐大的系統(tǒng)，其拓撲結(jié)構(gòu)也在隨時改變，這樣在某些復雜的情況下我們的靜態(tài)路由配置就 不一定能獲得最佳的尋路路徑了。另外，一旦網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，我們手動配置的靜態(tài)路由和默認路由也 往往無法及時跟著改變。在這種背景下，網(wǎng)絡技術(shù)人員引入了動態(tài)路由（Dynamic Route）的概念。動態(tài)路 由是指路由器能夠自動地建立自己的路由表，并且能夠根據(jù)實際情況的變化適時地進行調(diào)整。動態(tài)路由的 路由表項是通過相互連接的路由器之間交換彼此信息，然后按照一定的算法優(yōu)化出來的，而這些路由信息 在一定時間里不斷更新，以適應不斷變化的網(wǎng)

25、絡，以隨時獲得最優(yōu)的尋路效果。 在如圖 7-6 所示網(wǎng)絡拓撲中，為了實現(xiàn) LAN1 和 LAN2 之間的通信，我們可以在路由器 R-A 上配置靜 態(tài)路由指向路由器 R-D，通過 R-D 到達 LAN2。這時，如果 R-A 和 R-D 之間直接相連的鏈路出現(xiàn)了故障， R-A 就不知所措了，LAN1 和 LAN2 之間的通信就中斷了。但其實通過 R-A 到達 R-D 最后抵達 LAN2 除了 經(jīng)過 R-A 與 R-D 之間直接相連的鏈路外，還可以經(jīng)過 R-B 或 R-C 到達 R-D。這時如果我們在這個拓撲結(jié) 構(gòu)中配置動態(tài)路由協(xié)議，那么運行情況就不同了。當 R-A 與 R-D 之間直接相連的鏈路出

26、現(xiàn)故障時，各路由 器之間通過交換路由消息，R-A 路由器會自動發(fā)現(xiàn)到達 R-D 還可以經(jīng)過 R-B 或 R-C，并及時修改路由表， 最后到達目標網(wǎng)絡 LAN2。 RB RA LAN1 RC RD LAN2 圖 7-6 動態(tài)路由 動態(tài)路由機制的運作依賴于路由器的以下兩個基本功能： （1）對路由表的維護； （2）路由器之間適時的路由信息交換。 在動態(tài)路由算法 中，路由器之間交換路由消息是按照一定的觸發(fā)條件自動完成的，而路由表的維護工 作也不再像靜態(tài)路由算法那樣由管理員手工進行，而是自行計算自動實現(xiàn)。網(wǎng)絡管理員只需簡單地在每臺 路由器上配置動態(tài)路由協(xié)議，其他的工作都交給路由協(xié)議去完成即可，網(wǎng)絡管理員

27、的工作量大大減少。 與靜態(tài)路由算法相比，動態(tài)路由的優(yōu)點主要體現(xiàn)在以下方面： （1）簡化網(wǎng)絡管理，大大降低網(wǎng)絡管理的工作量； （2）大大提高網(wǎng)絡對拓撲結(jié)構(gòu)變化的響應速度，無論是網(wǎng)絡正常的規(guī)模增減，還是網(wǎng)絡鏈路的異常和 故障，相鄰的路由器都能夠檢測到它的變化，并把拓撲結(jié)構(gòu)的變化通知給網(wǎng)絡中的其他路由器，使自己的 路由表和其他路由器的路由表都發(fā)生相應的變化，這樣就能夠提高網(wǎng)絡對故障的自適應能力。 212 第 7 章 網(wǎng)絡互連 在當今的計算機網(wǎng)絡環(huán)境中， 動態(tài)路由算法是我們選擇的主要技術(shù)方案。 當路由器較少 （少于 10 臺 ）， 而且網(wǎng)絡拓撲較為單一時，我們可以選擇靜態(tài)路由；如果網(wǎng)絡規(guī)模擴大時，就普

28、遍選用動態(tài)路由來管理網(wǎng)絡。 根據(jù)算法原理的不同，動態(tài)路由算法又可以進行進一步的細分，這些算法的特點不盡相同，適用的網(wǎng) 絡規(guī)模也不盡相同。 常見的動態(tài)路由算法有兩種： 距離矢量型 （Distance Vector） 路由算法和鏈路狀態(tài)型 （Link State）路由算法。 （1）距離矢量型路由算法 顧名思義，距離矢量型路由算法就是相鄰的路由器之間相互交換整個路由表，并進行矢量的疊加，然 后根據(jù)一定的度量值選定最佳路由，最后生成整個路由表。距離矢量型協(xié)議是平面式的路由組織結(jié)構(gòu)，因 此實現(xiàn)簡單，管理方便，其缺點是收斂速度較慢，需要傳輸?shù)膱笪牧看?，網(wǎng)絡傳輸開銷較大，存在著路由 環(huán)路的風險。為了避免路由

29、環(huán)路的巨大危害，必須采取特殊的處理技術(shù)手段。基于距離矢量型路由算法的 常見動態(tài)路由協(xié)議主要有路由信息協(xié)議（RIP）、邊界網(wǎng)關(guān)協(xié)議（BGP）等。 （2）鏈路狀態(tài)型路由算法 鏈路狀態(tài)型路由算法采用層次型路由管理結(jié)構(gòu)，實施該算法的路由器不是簡單地從相鄰路由器那里學 習路由，而是把路由器分成多個不同的區(qū)域，某個路由器僅僅收集所處區(qū)域內(nèi)所有路由器的鏈路狀態(tài)信息， 根據(jù)鏈路狀態(tài)信息生成網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)，并進一步計算出路由表。常見的應用鏈路狀態(tài)型路由算法的協(xié)議有 開放最短路徑優(yōu)先協(xié)議（OSPF）、IS-IS 等。 動態(tài)路由算法與靜態(tài)路由算法的區(qū)別如表 7-2 所示。 表 7-2 路由表生成方式 路由安全性 對網(wǎng)

30、絡拓撲變化的適應能力 額外開銷 對路由器運算能力的要求 適用場合 動態(tài)路由算法與靜態(tài)路由算法的比較 動態(tài)路由算法 靜態(tài)路由算法 手工配置 較高 差 無 低 小型、簡單的網(wǎng)絡環(huán)境 自動生成 較低 較強 較大 較高 大型、復雜的網(wǎng)絡環(huán)境 7.2.3 距離矢量型路由算法 在所有的動態(tài)路由協(xié)議中，最簡單的就是基于距離矢量算法的距離矢量型路由協(xié)議。距離矢量型 （Distance Vector，DV）路由算法也被稱為 Bellman-Ford 路由算法和 Ford-Fulkerson 路由算法。 距離矢量型路由算法的特點為： （1）分布式，每個節(jié)點接收來自與其鄰接節(jié)點的信息，執(zhí)行路由計算，將計算結(jié)果回傳給

31、鄰接的節(jié)點； （2）迭代性，即計算過程循環(huán)進行，直到相鄰節(jié)點沒有可交換的信息為止； （3）異步工作方式，并不要求所有節(jié)點相互鎖步操作。 1距離矢量算法 DV 算法的基本實現(xiàn)思想是：計算任何一個節(jié)點到某特定目的網(wǎng)絡的路徑，都是取其到相鄰節(jié)點的開 銷與相鄰節(jié)點到特定目的網(wǎng)絡開銷和的最優(yōu)值。 如圖 7-7 所示，我們考慮X節(jié)點經(jīng)由Z節(jié)點到達Y，用DX(Y,Z表示為X經(jīng)鄰居節(jié)點Z到達Y的距離。 213 網(wǎng)絡規(guī)劃設計師考試輔導教程 X 圖 7-7 Z DV 算法距離定義 Y DV 算法規(guī)定： DX(Y,Z = c(X,Z + min w DZ (Y,w 其中 w 為 Z 的所有直接鄰居（包括 X）。 如

32、圖 7-8 所示為DV算法的一個計算實例。比如我們要計算DE(B,Dc(E,D + DD(B,w1 + 3 =4 。圖 中所示結(jié)果類似。 經(jīng)過的相鄰節(jié)點 B 8 A 2 7 1 C D ( A 2 B C E A 2 8 7 5 B 13 7 8 10 D 4 4 3 1 E 1 圖 7-8 D DV 算法計算實例 D 希賽專家提示您：圖 7-8 中表格的意思為節(jié)點 E 經(jīng)過相鄰節(jié)點（A、B、D）到各節(jié)點（A、B、C、D） 的距離。例如表中行 A 列 B 值為 13，經(jīng)過的路徑為 E-B-C-D-E-A，該路徑長度為 7+1+2+1+2=13；有如表 中行 A 列 A 值為 2，經(jīng)過的路徑為

33、A-A，因此長度為 2。 如果應用在實際的計算機網(wǎng)絡環(huán)境中，距離矢量算法就通過上述方法累加網(wǎng)絡距離，并維護網(wǎng)絡拓撲 信息數(shù)據(jù)庫。距離矢量協(xié)議定期直接傳送各自路由表的所有信息給鄰居，比如 RIP 中的更新周期為 30s。網(wǎng) 絡中的路由器從自己的鄰居路由器得到路由信息，并將這些路由信息連同自己的本地路由信息發(fā)送給其他 鄰居，這樣一級一級地傳遞下去最后達到全網(wǎng)同步。每個路由器都不了解整個網(wǎng)絡拓撲，它們只知道與自 己直接相連的網(wǎng)絡情況，并根據(jù)從鄰居處得到的路由信息更新自己的路由表。它所有的信息都依靠道聽途 說，它相信所有鄰居告訴它的所有信息，只在這些鄰居中選擇最優(yōu)的來采用。 2路由的收斂過程 基于距離

34、矢量算法的距離矢量型路由協(xié)議的路由收斂過程首先是網(wǎng)絡中路由器生成自己的直連路由。 所謂直連路由是指與路由器自己直接相連的網(wǎng)絡。如圖 7-9 所示，路由器 R-A 的直連路 由是兩個網(wǎng)段，分 別是 192.166.10.0 和 192.166.20.0；R-B 的直連路由是兩個網(wǎng)段：192.166.20.0 和 192.166.30.0；R-C 的直連 網(wǎng)段為 192.166.30.0 和 192.166.40.0。 214 第 7 章 網(wǎng)絡互連 R-A 192.166.10.0 S0/0 S1/0 192.166.20.0 S0/0 R-B 192.166.30.0 S1/0 S0/0 S1/

35、0 路由器R-C的路由表 目標網(wǎng)絡 192.166.30.0 192.166.40.0 接口 度量值 S0/0 S1/0 0 0 R-C 192.166.40.0 路由器R-A的路由表 目標網(wǎng)絡 192.166.10.0 192.166.20.0 接口 度量值 S0/0 S1/0 0 0 路由器R-B的路由表 目標網(wǎng)絡 192.166.20.0 192.166.30.0 接口 度量值 S0/0 S1/0 0 0 圖 7-9 路由器的直連路由 接下來，路由器定期將自己完整的路由表傳送給相鄰的路由器，讓其他路由器了解自己的網(wǎng)絡狀況。 在如圖 7-10 所示網(wǎng)絡拓撲中，R-A 將自己的兩條路由表項傳

36、送給 R-B，到達 R-B 后，三個屬性分別為： （1）目標網(wǎng)絡192.166.10.0；接口S0/0；度量值（本例中假設為跳數(shù) Hops）1； （2）目標網(wǎng)絡192.166.20.0；接口S0/0；度量值1。由于 R-B 本身就擁有目標網(wǎng)絡為 192.166.20.0 的路由表項，而且度量值為 0，小于從路由器 R-A 發(fā)過來的關(guān)于 192.166.20.0 網(wǎng)段路由消息的 度量值（度量值為 1），所以 R-B 保留原有的路由表項，而采用 R-A 傳送過來的關(guān)于網(wǎng)絡 192.166.10.0 的 路由表項； （3）同理 ，R-B 也將刪除從 R-C 傳送來的網(wǎng)絡 192.166.30.0 的

37、路由表項，而保留網(wǎng)絡 192.166.40.0 的路 由消息。路由器 R-C 的情形與 R-A 相似。 這樣經(jīng)過第一個更新周期后，三個路由器中的路由表就變成了如圖 7-10 所示的情形。 R-A 192.166.10.0 S0/0 S1/0 192.166.20.0 S0/0 R-B 192.166.30.0 S1/0 S0/0 S1/0 路由器R-C的路由表 目標網(wǎng)絡 192.166.30.0 192.166.40.0 192.166.20.0 接口 度量值 S0/0 S1/0 S0/0 0 0 1 R-C 192.166.40.0 路由器R-A的路由表 目標網(wǎng)絡 192.166.10.0

38、192.166.20.0 192.166.30.0 接口 度量值 S0/0 S1/0 S1/0 0 0 1 路由器R-B的路由表 目標網(wǎng)絡 192.166.20.0 192.166.30.0 192.166.10.0 192.166.40.0 接口 度量值 S0/0 S1/0 S0/0 S1/0 0 0 1 1 圖 7-10 路由更新過程 1 在經(jīng)歷了又一個更新周期后，路由消息會繼續(xù)在各路由器之間相互傳遞。路由器 R-A 把自己所擁有的 215 網(wǎng)絡規(guī)劃設計師考試輔導教程 關(guān)于 192.166.10.0、192.166.20.0 和 192.166.30.0 網(wǎng)段的路由表項發(fā)給自己的相鄰路由器

39、 R-B；而 R-B 把自 己的四條路由表項（關(guān)于 192.166.10.0、192.166.20.0、192.166.30.0 和 192.166.40.0 網(wǎng)絡的路由消息）分別 交給 R-A 和 R-C；R-C 也把自己的三條路由表項（192.166.20.0、192.166.30.0 和 192.166.40.0 網(wǎng)絡的路由消 息）發(fā)送給 R-B。 由于 R-A 已經(jīng)擁有了 192.166.10.0、192.166.20.0 和 192.166.30.0 網(wǎng)段的路由，且度量值（分別是 0、0、 1） 比 R-B 發(fā)送過來的小 都 （分別是 2、 1） 因 R-A 保留原有的三條路由， 1

40、 、 ， 此 而僅僅新增加關(guān)于 192.166.40.0 的路由，其接口為 S1/0，度量值為 2，意味著要到達 192.166.40.0 網(wǎng)段，需要經(jīng)過 R-A 的 S1/0 接口，并且 要經(jīng)過兩個路由器。 R-C 的情形與 R-A 非常相似，在此不再贅述。 最后的路由狀態(tài)如圖 7-11 所示。 R-A 192.166.10.0 S0/0 S1/0 192.166.20.0 S0/0 R-B 192.166.30.0 S1/0 S0/0 S1/0 路由器R-C的路由表 目標網(wǎng)絡 192.166.30.0 192.166.40.0 192.166.20.0 192.166.10.0 接口 度量

41、值 S0/0 S1/0 S0/0 S0/0 0 0 1 2 R-C 192.166.40.0 路由器R-A的路由表 目標網(wǎng)絡 192.166.10.0 192.166.20.0 192.166.30.0 192.166.40.0 接口 度量值 S0/0 S1/0 S1/0 S1/0 0 0 1 2 路由器R-B的路由表 目標網(wǎng)絡 192.166.20.0 192.166.30.0 192.166.10.0 192.166.40.0 接口 度量值 S0/0 S1/0 S0/0 S1/0 0 0 1 1 圖 7-11 路由更新過程 2 從上述過程中我們可以看出， 在經(jīng)歷了若干個更新周期后， 所有的

42、路由消息都被傳遞到每臺路由器上。 這時，每臺路由器擁有全部網(wǎng)段的路由，從而實現(xiàn)了全網(wǎng)通信。我們說這時網(wǎng)絡達到了收斂狀態(tài)。 在距離矢量型路由協(xié)議中，一方面體現(xiàn)了動態(tài)路由算法的優(yōu)越性，即所有路由表的形成過程不需要網(wǎng) 絡管理員手工完成，而是由相鄰路由器之間相互交換路由消息自行完成；另一方面，由于距離矢量路由協(xié) 議更新周期較長，導致這種類型的協(xié)議收斂速度較慢，在這種情況下，如果網(wǎng)絡直徑很長，路由從一端傳 送到另外一端需要經(jīng)歷很長的時間。 3路由環(huán)路 路由環(huán)路是距離矢量型路由協(xié)議的重大缺陷。應用距離矢量型路由算法時，每個路由器都是根據(jù)從其 他路由器接收來的路由消息來建立自己的路由表，這時如果某個路由器出

43、現(xiàn)故障或者某個網(wǎng)段出現(xiàn)異常， 則會導致路由環(huán)路。 在網(wǎng)絡 192.166.10.0 發(fā)生故障之前，所有的路由器都具有正確一致的路由表，網(wǎng)絡是收斂的。當網(wǎng)絡 192.166.10.0 發(fā)生故障，路由器 R-A 最先收到故障信息，路由器 R-A 把網(wǎng)絡 192.166.10.0 設為不可達（如圖 7-12 所示），并等待更新周期到來通告這一路由變化給相鄰路由器 R-B。如果路由器 R-B 的路由更新周期 在路由器 R-A 之前到來，那么路由器 R-A 就會從路由器 R-B 那里學習到去往 192.166.10.0 的新路由（而實 際上這一路由已經(jīng)是錯誤的路由了） 這樣路由器 R-A 的路由表中就記

44、錄了一條錯誤路由 。 （經(jīng)過路由器 R-B， 216 第 7 章 網(wǎng)絡互連 可去往網(wǎng)絡 192.166.10.0，跳數(shù)增加到 2）。 R-A 192.166.10.0 S0/0 S1/0 192.166.20.0 S0/0 R-B 192.166.30.0 S1/0 S0/0 S1/0 路由器R-C的路由表 目標網(wǎng)絡 192.166.30.0 192.166.40.0 192.166.20.0 192.166.10.0 接口 度量值 S0/0 S1/0 S0/0 S0/0 0 0 1 2 R-C 192.166.40.0 路由器R-A的路由表 目標網(wǎng)絡 192.166.10.0 192.166

45、.20.0 192.166.30.0 192.166.40.0 接口 度量值 S0/0 S1/0 S1/0 S1 /0 down 路由器R-B的路由表 目標網(wǎng)絡 192.166.20.0 192.166.30.0 192.166.10.0 192.166.40.0 接口 度量值 S0/0 S1/0 S0/0 S1/0 0 0 1 1 0 1 2 圖 7-12 路由環(huán)路的形成 1 路由器 R-A 學習了一條錯誤信息后，等到它的更新周期到來時，R-A 會把這樣的路由信息再次通告給 路由器 R-B。由于這條關(guān)于 192.166.10.0 網(wǎng)絡的路由消息本來就是從 R-A 通告而來的，路由器 R-B

46、也會更 新這樣一條錯誤路由信息，認為可以通過路由器 R-A 到達網(wǎng)絡 192.166.10.0，跳數(shù)增加到 3。這樣，路由器 R-B 認為可以通過路由器 R-A 到達網(wǎng)絡 192.166.10.0， 路由器 R-A 認為可以通過路由器 B 去往 192.166.10.0 網(wǎng)絡，最終關(guān)于網(wǎng)絡 192.166.10.0 的路由消息的度量值會越來越大，從而形成了環(huán)路，如圖 7-13 和圖 7-14 所示。 R-A 192.166.10.0 S0/0 S1/0 192.166.20.0 S0/0 R-B 192.166.30.0 S1/0 S0/0 S1/0 路由器R-C的路由表 目標網(wǎng)絡 192.1

47、66.30.0 192.166.40.0 192.166.20.0 192.166.10.0 接口 度量值 S0/0 S1/0 S0/0 S0/0 0 0 1 4 R-C 192.166.40.0 路由器R-A的路由表 目標網(wǎng)絡 192.166.10.0 192.166.20.0 192.166.30.0 192.166.40.0 接口 度量值 S1/0 S1/0 S1/0 S1/0 2 0 1 2 路由器R-B的路由表 目標網(wǎng)絡 192.166.20.0 192.166.30.0 192.166.10.0 192.166.40.0 接口 度量值 S0/0 S1/0 S0/0 S1/0 0 0

48、 3 1 圖 7-13 路由環(huán)路的形成 2 217 網(wǎng)絡規(guī)劃設計師考試輔導教程 R-A 192.166.10.0 S0/0 192.166.20.0 S1/0 S0/0 R-B 192.166.30.0 S1/0 S0/0 R-C 192.166.40.0 S1/0 路由器R-C的路由表 目標網(wǎng)絡 192.166.30.0 192.166.40.0 192.166.20.0 192.166.10.0 接口 度量值 S0/0 S1/0 S0/0 S0/0 0 0 1 14 路由器R-A的路由表 目標網(wǎng)絡 192.166.10.0 192.166.20.0 192.166.30.0 192.166

49、.40.0 接口 度量值 S1/0 S1/0 S1/0 S1/0 12 0 1 2 路由器R-B的路由表 目標網(wǎng)絡 192.166.20.0 192.166.30.0 192.166.10.0 192.166.40.0 接口 度量值 S0/0 S1/0 S0/0 S1/0 0 0 13 1 圖 7-14 路由環(huán)路的形成 3 根據(jù)路由環(huán)路形成的機理，網(wǎng)絡研究者們想出了多種防止和避免環(huán)路產(chǎn)生的辦法，主要辦法有：定義 最大值、水平分割、毒性逆轉(zhuǎn)、抑制時間、觸發(fā)更新。 （1）定義最大值 即定義一個度量值的最大值，當度量值增加到最大值時，就表示該路由為不可達。比如在上述實例中， 發(fā)生路由環(huán)路時，路由器到

50、達網(wǎng)絡 192.166.10.0 的跳數(shù)會不斷增大，網(wǎng)絡無法收斂。為了解決這個問題， 我們給跳數(shù)定義一個最大值，例如在 RIP 路由協(xié)議中，允許跳數(shù)的最大值為 16。當跳數(shù)到達最大值時，網(wǎng) 絡 192.166.10.0 被認為是不可達的。路由器會在路由表中顯示網(wǎng)絡不可達信息，并不再更新到達網(wǎng)絡 192.166.10.0 的路由。 通過定義最大值，距離矢量路由協(xié)議可以解決發(fā)生環(huán)路時路由權(quán)值無限增大的問題，同時也校正了錯 誤的路由信息。但是，在最大權(quán)值到達之前，路由環(huán)路還是會存在，也 就是說，這個方案只是補救措施， 不能避免環(huán)路產(chǎn)生，而只能減輕路由環(huán)路產(chǎn)生的危害。 （2）水平分割 分析產(chǎn)生路由環(huán)路

51、的原因，其中一條就是不正確的路由消息通過獲得這條消息的接口再次發(fā)送回去， 從而導致了錯誤路由消息的循環(huán)往復。水平分割的思想就是在路由信息傳送過程中，不再把路由信息發(fā)送 給接收此路由信息的接口。 在如圖 7-15 所示的拓撲中， 路由器 R-B 中關(guān)于 192.166.10.0 的路由消息是從接口 S0/0 中學習到的， 按 照水平分割的原則，R-B 不再把這條路由消息從這個接口發(fā)出去，從而避免了路由器 R-A 收到錯誤的路由 消息，解決了路由環(huán)路的問題。路由器 R-B 在長時間無法收到網(wǎng)絡 192.166.10.0 的路由更新消息后，就會 把有關(guān)它的路由消息刪除，這樣整個網(wǎng)絡就達到了路由收斂狀

52、態(tài)。在物理鏈路沒有環(huán)路的網(wǎng)絡中，水平分 割是一種解決路由環(huán)路的非常有效的方案。 218 第 7 章 網(wǎng)絡互連 R-A 192.166.10.0 S0/0 S1/0 192.166.20.0 S0/0 R-B 192.166.30.0 S1/0 S0/0 S1/0 R-C 192.166.40.0 路由器R-A的路由表 目標網(wǎng)絡 192.166.10.0 192.166.20.0 192.166.30.0 192.166.40.0 接口 度量值 S0/0 S1/0 S1/0 S1/0 down 路由器R-B的路由表 目標網(wǎng)絡 192.166.20.0 192.166.30.0 192.166.1

53、0.0 192.166.40.0 接口 度量值 S0/0 S1/0 S0/0 S1/0 0 0 1 1 路由器R-C的路由表 目標網(wǎng)絡 192.166.30.0 192.166.40.0 192.166.20.0 192.166.10.0 接口 度量值 S0/0 S1/0 S0/0 S0/0 0 0 1 2 0 1 2 圖 7-15 水平分割 （3）毒性逆轉(zhuǎn) 毒性逆轉(zhuǎn)的具體做法是當路由器的同一個接口接收到一個由自身接口曾經(jīng)發(fā)出的路由消息時，就直接 將路由消息中的度量值設置為“”（無窮大），這種做法稱為把路由“毒化”。在如圖 7-15 所示的實例 中，按照毒性逆轉(zhuǎn)的做法，網(wǎng)絡 192.166.1

54、0.0 的路由消息將變成：接口S1/0；度量值 （無窮大）。 這就意味著網(wǎng)絡 192.166.10.0 不可達。 （4）抑制時間 抑制時間可以在一定程度上避免產(chǎn)生路由環(huán)路，同時也可以抑制因復位接口等原因引起的網(wǎng)絡動蕩。 這種方法在網(wǎng)絡故障或接口復位時，使相應路由毒化，同時啟動抑制時間，控制路由器在抑制時間內(nèi)不要 輕易更新自己的路由表，從而避免產(chǎn)生環(huán)路、抑制網(wǎng)絡動蕩。 在如圖 7-15 所示的網(wǎng)絡拓撲中，當網(wǎng)絡 192.166.10.0 發(fā)生故障時，路由器 R-A 使自己路由表中的此路 由項毒化，也就是在路由表中使到達網(wǎng)絡 192.166.10.0 的路徑開銷無窮大（也就是不可達），同時啟動抑

55、制時間，在抑制時間結(jié)束之前的任何時刻，如果從同一相鄰路由器（或同一方向）又接收到此路由可達的 更新信息時，路由器就將網(wǎng)絡標識為“可達”，并刪除抑制時間。如果接收到其他相鄰路由器的更新信息 ， 且新的權(quán)值比以前的權(quán)值好，則路由器就將更新路由表，接受這一更優(yōu)的路由，并刪除抑制時間。在抑制 時間結(jié)束之前的任何時刻，如果從其他相鄰路由器接收到路徑可用的更新信息，但新的權(quán)值沒有以前的權(quán)值 好，則不接收此更新路由。如果在抑制時間過后，路由器仍能收到該更新路由信息，則路由器將更新路由表。 這種機制的不足之處在于，在大型或復雜的網(wǎng)絡中，為了防止出現(xiàn)問題，抑制時間應設置得很長。 （5）觸發(fā)更新 觸發(fā)更新機制是在

56、路由信息產(chǎn)生某些改變時，立即發(fā)送給相鄰路由器一種稱為“觸發(fā)更新”的信息。 路由器檢測到網(wǎng)絡拓撲變化，立即依次發(fā)送觸發(fā)更新信息給相鄰路由器。以此類推，每個路由器都采用相 同的機制。因此，這個更新消息會很快傳播到整個網(wǎng)絡。在圖 7-15 中，當網(wǎng)絡 192.166.10.0 不可達時，路 由器 R-A 立即通告網(wǎng)絡 192.166.10.0 不可達信息，路由器 R-B 接收到這個信息，就從 S1/0 口發(fā)出網(wǎng)絡 192.166.10.0 不可達的信息，以此類推，直到所有的路由器都得到該消息。 使用觸發(fā)更新方法能夠在一定程度上避免發(fā)生路由環(huán)路。但是，仍然存在以下兩個問題： （1）包含更新信息的數(shù)據(jù)包

57、可能會被丟掉或損壞； 219 網(wǎng)絡規(guī)劃設計師考試輔導教程 （2）如果觸發(fā)更新信息還沒有來得及發(fā)送，路由器就接收到相鄰路由器的周期性路由更新信息，則會 使路由器更新錯誤的路由信息。 為了解決以上問題，我們可以將抑制時間和觸發(fā)更新相結(jié)合。抑制時間方法的規(guī)則就是當?shù)侥骋荒康?網(wǎng)絡的路徑出現(xiàn)故障，在一定時間內(nèi)，路由器不會輕易接收到這一目的網(wǎng)絡的路徑信息。因此，將抑制時 間和觸發(fā)更新相結(jié)合，就可以確保觸發(fā)信息有足夠的時間在網(wǎng)絡中傳播。 在實際復雜的網(wǎng)絡環(huán)境中，比如在多路徑的情況下，要綜合使用這幾種方案才能在一定程度上解決環(huán) 路問題。 距離矢量型路由算法的優(yōu)點在于實現(xiàn)簡單，并且管理方便。它的缺點是： （1

58、）由于更新周期較長，因此收斂速度較慢； （2）相鄰路由器之間發(fā)送更新消息時，會將自己完整的路由表都發(fā)送給對方，發(fā)送報文量大，占用了 較多網(wǎng)絡開銷； （3）在原理上存在著路由環(huán)路，為避免路由環(huán)路需要做各種特殊處理。 7.2.4 鏈路狀態(tài)型路由算法 鏈路狀態(tài)型（Link State）路由算法也稱最短路徑優(yōu)先（Shortest Path First，SPF），該算法發(fā)送路由信 息到互聯(lián)網(wǎng)上的所有節(jié)點。然而與距離矢量型路由算法不同的是，對于每個路由器，僅發(fā)送其路由表中描 述其自身鏈路狀態(tài)的那一部分。 鏈路狀態(tài)型路由協(xié)議能夠知道遠端路由器的全部信息以及它們的互連情況， 而距離矢量 型路由協(xié)議沒有關(guān)于遠端

59、網(wǎng)絡和路由器的特定信息。 1Dijkstra 算法 假設 A 為源節(jié)點，Nv為網(wǎng)絡節(jié)點的集合，c(A,v為節(jié)點 v 到 A 的開銷，D（v）為 v 到 A 的最小 路徑。對于所有的節(jié)點 v，如果 v 和 A 鄰接，則 D(vc(A,v；否則，D(v。找出不在 N 中的節(jié)點 w， 使得 D(w最小，將 w 加入 N 中；對于不在 N 中的節(jié)點 v，更新 D（v）：D(v = min D(v，D(wc(w， v；循環(huán)尋找不在 N 中的節(jié)點 w（D(w最小）。下面我們舉例說明 Dijkstra 算法的具體計算過程。 在如圖 7-16 所示的拓撲中，要求計算出從 A 到其他目標節(jié)點的最短路徑。 3 B 2 A 1 F 1 圖 7-16 Dijkstra 算法實例 C 5 5 3 1 2 E D 2 表 7-3 列出了從 A 節(jié)點到達其他各節(jié)點的最短路徑及其選擇過程。其中，P(v代表經(jīng)過的節(jié)點，D(v 和 N 的含義詳見前文闡述。 220 第 7 章 網(wǎng)絡互連 表 7-3 步驟 0 1 2 3 4 5 N A AF AFE AFEB AFEBC AFEBCD (D(B,P(B (2,A (2,A (2,A (D(C,P(C (5,A (3,F