路由原理

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當IP子網中的一臺主機發送IP分組給同一IP子網的另一臺主機時,它將直接把IP分組送到網絡上,對方就能收到。而要送給不同IP于網上的主機時,它要選擇一個能到達目的子網上的路由器,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。如果沒有找到這樣的路由器,主機就把IP分組送給一個稱為“缺省網關(default gateway)”的路由器上。“缺省網關”是每臺主機上的一個配置參數,它是接在同一個網絡上的某個路由器端口的IP地址。
路由器轉發IP分組時,只根據IP分組目的IP地址的網絡號部分,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,如果是,就直接把分組通過端口送到網絡上,否則,也要選擇下一個路由器來傳送分組。路由器也有它的缺省網關,用來傳送不知道往哪兒送的IP分組。這樣,通過路由器把知道如何傳送的IP分組正確轉發出去,不知道的IP分組送給“缺省網關”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分組則被網絡丟棄了。
——目前TCP/IP網絡,全部是通過路由器互連起來的,Internet就是成千上萬個IP子網通過路由器互連起來的國際性網絡。這種網絡稱為以路由器為基礎的網絡(router based network),形成了以路由器為節點的“網間網”。在“網間網”中,路由器不僅負責對IP分組的轉發,還要負責與別的路由器進行聯絡,共同確定“網間網”的路由選擇和維護路由表。
——路由動作包括兩項基本內容:尋徑和轉發。尋徑即判定到達目的地的最佳路徑,由路由選擇算法來實現。由于涉及到不同的路由選擇協議和路由選擇算法,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并維護包含路由信息的路由表,其中路由信息依賴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絡與下一站(nexthop)的關系告訴路由器。路由器間互通信息進行路由更新,更新維護路由表使之正確反映網絡的拓撲變化,并由路由器根據量度來決定最佳路徑。這就是路由選擇協議(routing protocol),例如路由信息協議(RIP)、開放式最短路徑優先協議(OSPF)和邊界網關協議(BGP)等。
——轉發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送到下一個站點(路由器或主機),如果路由器不知道如何發送分組,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送到下一個站點,如果目的網絡直接與路由器相連,路由器就把分組直接送到相應的端口上。這就是路由轉發協議(routed protocol)。
——路由轉發協議和路由選擇協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,同時后者要利用前者提供的功能來發布路由協議數據分組。下文中提到的路由協議,除非特別說明,都是指路由選擇協議,這也是普遍的習慣。

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