网络工程的设计与实践(第二版)第11章路由算法与实验.ppt

; 11.1 基 本 原 理11.1.1 路由器的定义　　路由是指通过相互连接的网络把信息从源地点移动到目标地点的活动。一般在路由过程中，信息会经过一个或多个中间节点。普通用户通常容易将路由和交换的概念混淆。其实，两者之间的主要区别就是交换发生在OSI参考模型的第二层(数据链路层)，而路由发生在第三层，即网络层。这一区别决定了路由和交换在移动信息的过程中需要使用不同的控制信息，所以两者实现各自功能的方式是不同的。;　　路由器是互联网络的枢纽，是“交通警察”，是互联网的主要节点设备。路由器通过路由决定数据的转发。转发策略称为路由选择(routing)，这也是路由器名称的由来(router，转发者)。作为不同网络之间互相连接的枢纽，路由器系统构成了基于TCP/IP的国际互联网络Internet的主体脉络，也可以说，路由器构成了Internet的骨架。它的处理速度是网络通信的主要瓶颈之一，其可靠性则直接影响着网络互连的质量。因此，在园区网、地区网乃至整个Internet研究领域中，路由器技术始终处于核心地位，其发展历程和方向成为整个Internet研究的一个缩影。;11.1.2 路由器的构成　　路由器具有四个要素：输入端口、输出端口、交换开关和路由处理器。　　(1) 输入端口是物理链路和输入包的进口。端口通常由线卡提供，一块线卡一般支持4、8或16个端口。一个输入端口具有许多功能：第一个功能是进行数据链路层的封装和解封装；第二个功能是在转发表中查找输入包目的地址并决定目的端口(称为路由查找)，路由查找可以使用一般的硬件来实现，或者通过在每块线卡上嵌入一个微处理器来完成；第三，为了提供QoS(Quality of Service，服务质量)，端口要把收到的包分成几个预定义的服务级别；第四，端口可能需要;运行如SLIP和PPP(点对点协议)这样的数据链路级协议，或者如PPTP(Point-to-Point Tunnel Protocol，点对点隧道协议)这样的网络级协议。路由查找完成后，必须用交换开关将包送到其输出端口。如果路由器是输入端队列型的，则几个输入端共享同一个交换开关。这样输入端口的最后一项功能是公共资源(如交换开关)的仲裁协议。;11.1.3 路由器的分类　　从体系结构上看，路由器可以分为第一代单总线单CPU型路由器、第二代单总线主从CPU型路由器、第三代单总线对称式多CPU型路由器、第四代多总线多CPU型路由器、第五代共享内存式路由器、第六代交叉开关体系路由器和基于机群系统的路由器等多类。　　从网络级别上看，路由器可以分为接入路由器、企业级路由器、骨干网路由器和太比特路由器四种。接入路由器使得家庭和小型企业可以连接到某个互联网服务提供商；企业级路由器连接一个校园或企业内成千上万的计算机，不但要求端口数目多、价格低廉，而且要求配置起来简单方便，并提供QoS；骨干网路由器终端系统通常是不能直接访问的，;它们连接长距离骨干网上的ISP和企业网络，要求路由器能对少数链路进行高速路由转发。在未来核心互联网使用的三种主要技术中，光纤和DWDM都已经是很成熟并且是现成的，如果没有与现有的光纤技术和DWDM技术提供的原始带宽对应的路由器，新的网络基础设施将无法从根本上得到性能的改善，因此开发高性能的骨干交换/路由器(太比特路由器)已经成为一项迫切的要求。太比特路由器技术现在主要还处于开发实验阶段。;11.1.4 路由器的功能　　路由器的一个功能是连通不同的网络，另一??功能是选择信息传送的线路。选择通畅快捷的路径，能大大提高通信速度，减轻网络系统通信负荷，节约网络系统资源，提高网络系统畅通率，从而让网络系统发挥出更大的效益来。　　一般说来，异种网络的互连与多个子网的互连由路由器来完成。;　　路由器的主要工作是为经过路由器的每个数据帧寻找最佳传输路径，并将该数据有效地传送到目的站点。由此可见，选择最佳路径的策略，即路由算法，是路由器的关键所在。为完成这项工作，在路由器的路由表(Routing Table)中保存着子网的标志信息、网上路由器的个数、下一个路由器的名字等各种传输路径的相关数据。路由表可以是由系统管理员固定设置好的，也可以由系统动态修改；可以由路由器自动调整，也可以由主机控制。;　　(1) 静态路径表：由系统管理员事先设置好的固定的路径表称之为静态(Static)路径表，一般是在系统安装时就根据网络的配置情况预先设定的，它不会随未来网络结构的改变而改变。　　(2) 动态路径表：动态(Dynamic)路径表是路由器根据网络系统的运行情况而自动调整的路径表。路由器根据路由选择协议(Routing Protocol)提供的功能，自动学习和记忆网络运行情况，在需要时自动计算数据传输的最佳路径。;11.1.5