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2015年全國(guó)計(jì)算機(jī)三級(jí)考試《網(wǎng)絡(luò)技術(shù)》知識(shí)點(diǎn)：路由選擇
1.表驅(qū)動(dòng)IP進(jìn)行路由選擇
路由選擇設(shè)備一般采用表驅(qū)動(dòng)的路由選擇算法。每臺(tái)需要路由選擇的設(shè)備保存一張IP路由表 (也稱(chēng)為IP選路表)，該表存儲(chǔ)著相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)信息(如目的地址以及到達(dá)目的地址的路徑等信息)。在需要傳送IP數(shù)據(jù)報(bào)時(shí)，它就查詢(xún)?cè)揑P路由表，決定把數(shù)據(jù)報(bào)發(fā)往何處。所謂表驅(qū)動(dòng)，其實(shí)就相當(dāng)于將傳輸?shù)哪康牡刂泛吐窂酱嬖诒碇�，需要時(shí)查詢(xún)表，根據(jù)表中的提示來(lái)選擇傳輸路徑。
IP路由表中的目的地址如何表示?前面我們提到過(guò)IP地址的編址方法，IP地址分為主機(jī)號(hào)和網(wǎng)絡(luò)號(hào)，而連接到同一網(wǎng)絡(luò)的所有主機(jī)，其網(wǎng)絡(luò)號(hào)是一樣的。因此，我們將IP路由表保存相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)信息，使遠(yuǎn)端傳輸在不考慮細(xì)節(jié)的情況下先傳輸?shù)酵痪W(wǎng)絡(luò)，再傳送到具體主機(jī)上去。
(1)標(biāo)準(zhǔn)路由選擇算法
一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的IP路由表通常包含許多(N，R)對(duì)序偶，其中N指的是目的地網(wǎng)絡(luò)的IP地址，R是到網(wǎng)絡(luò)N路徑上的“下一個(gè)”路由器的IP地址。如果說(shuō)N就是火車(chē)的目的地，則R就相當(dāng)于下一站。
注意：為了減小路由設(shè)備中路由表的長(zhǎng)度，提高路由算法的效率，路由表中的N使用目的網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)地址，而不是目的主機(jī)地址。下圖就是一個(gè)簡(jiǎn)單的網(wǎng)絡(luò)互連圖，下表為路由器R的IP路由表。
�、僦苯油哆f：關(guān)注圖中的路由器R，所連接的是兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)：20.0.0.0和網(wǎng)絡(luò)30.0.0.0。路由器R收到IP數(shù)據(jù)報(bào)，其目的IP地址的網(wǎng)絡(luò)號(hào)為20.0.0.0，則R的下一站就是終點(diǎn)站，即20.0.0.0。同理，如果目的IP地址為30.0.0.0，R的下一站也是終點(diǎn)站，即30.0.0.0。我們可以直接向終點(diǎn)站20.0.0.0或30.0.0.0投遞數(shù)據(jù)報(bào)，直接達(dá)到目的地。
�、谙蛳乱徽就哆f：如果該IP數(shù)據(jù)報(bào)的目的IP地址是10.0.0.0，那么路由器就不能直接投遞，而是投遞數(shù)據(jù)報(bào)給下一站——路由器Q(地址為20.0.0.5)，由路由器Q繼續(xù)向下一站投遞。我們?cè)倏纯?連接了兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)10.0.0.0和網(wǎng)絡(luò)20.0.0.0，其中一個(gè)l0.0.0.0正好是終點(diǎn)站，所以數(shù)據(jù)報(bào)到了路由器0后就可以直接投遞了。
(2)子網(wǎng)選擇路由——標(biāo)準(zhǔn)路由選擇算法的擴(kuò)充
很多網(wǎng)絡(luò)并沒(méi)有采用標(biāo)準(zhǔn)的IP編址，而是采用了對(duì)標(biāo)準(zhǔn)IP地址做進(jìn)一步層次劃分的子網(wǎng)掩碼。顯然，引入子網(wǎng)編址后，必須對(duì)標(biāo)準(zhǔn)路由算法進(jìn)行修改和擴(kuò)充。
首先要修改和擴(kuò)充的就是路由表表目。標(biāo)準(zhǔn)的路由表包括很多(N，R)對(duì)序偶，由于不攜帶子網(wǎng)信息，因此不可能用于子網(wǎng)選擇路由。
標(biāo)準(zhǔn)路由算法從IP地址前幾位就可以判斷出地址類(lèi)型，從而獲得哪一部分對(duì)應(yīng)于網(wǎng)絡(luò)號(hào)、主機(jī)號(hào)。而在子網(wǎng)編址方式下，無(wú)法僅憑地址類(lèi)別來(lái)判斷網(wǎng)絡(luò)號(hào)和主機(jī)號(hào)。因此必須在IP路由表中加入子網(wǎng)掩碼，以判斷IP地址中哪些位表示網(wǎng)絡(luò)號(hào)、主機(jī)號(hào)。擴(kuò)充子網(wǎng)掩碼后的IP路由表表示為(M，N，R)三元組。其中M表示子網(wǎng)掩碼，N表示目的網(wǎng)絡(luò)地址，R表示到網(wǎng)絡(luò)N路徑上的“下一個(gè)”路由器的IP地址。
當(dāng)進(jìn)行路由選擇時(shí)，將IP數(shù)據(jù)報(bào)中的目的IP地址取出，與路由表表目中的“子網(wǎng)掩碼”進(jìn)行逐位“與”運(yùn)算，運(yùn)算的結(jié)果再與表目中的“目的網(wǎng)絡(luò)地址”比較，如果相同，說(shuō)明路由選擇成功，IP數(shù)據(jù)報(bào)沿“下一站地址”傳送出去。
上圖顯示了通過(guò)3臺(tái)路由器連接4個(gè)子網(wǎng)的情況。如果路由器R收到一個(gè)目的地址為10.4.0.16的IP數(shù)據(jù)報(bào)，以下是路由器R進(jìn)行路由選擇的過(guò)程：
�、僭谶M(jìn)行路由選擇前應(yīng)將該IP地址(10.4.0.16)與路由表對(duì)應(yīng)的子網(wǎng)掩碼255.255.0.0進(jìn)行逐位“與”操作，得到的結(jié)果是l 0.4.0.0。
�、�10.4.0.0與本表項(xiàng)目中的網(wǎng)絡(luò)地址l0.2.0.0不相同，說(shuō)明路由選擇不成功。需要對(duì)路由表的下一個(gè)表項(xiàng)進(jìn)行相同的操作。
③繼續(xù)將數(shù)據(jù)報(bào)的IP地址l0.4.0.16與路由表的第二項(xiàng)對(duì)應(yīng)的子網(wǎng)掩碼255.255.0.0進(jìn)行“與”操作，得到的結(jié)果也是l0.4.0.0，這與第二項(xiàng)中的網(wǎng)絡(luò)地址l0.3.0.0也不相同。需要對(duì)路由表第三個(gè)表項(xiàng)進(jìn)行相同的操作。
�、�(第三項(xiàng)也不符合要求)以此類(lèi)推，當(dāng)對(duì)路由表的最后一個(gè)表項(xiàng)(第4項(xiàng))操作時(shí)，IP地址10.4.0.16與子網(wǎng)掩碼255.255.0.0“與”操作的結(jié)果是l0.4.0.0，同目的網(wǎng)絡(luò)地址l0.4.0.0一致，說(shuō)明選擇路由是正確的。
�、萋酚善鱎將數(shù)據(jù)報(bào)轉(zhuǎn)發(fā)給該表項(xiàng)指定的下一個(gè)路由器l0.3.0.7(即路由器S)。
路由器S接收到該IP數(shù)據(jù)報(bào)后，也需要按照自己的路由表，決定數(shù)據(jù)報(bào)的去向。
小知識(shí)：
“與”操作：一種邏輯算法，常在計(jì)算機(jī)中以“與門(mén)”的形式存在。表示為：AND。1AND l=1，lAND 0=0，0AND 0=0。兩數(shù)同為1，與操作結(jié)果為I;兩數(shù)不同，與操作結(jié)果為0;兩數(shù)同為0，與操作結(jié)果也是0。
注意：要求是將IP數(shù)據(jù)報(bào)的目的IP地址和路由表中各表項(xiàng)對(duì)應(yīng)的子網(wǎng)掩碼進(jìn)行逐位的、“與”操作。這里首先要將IP地址和子網(wǎng)掩碼的每個(gè)字節(jié)換算成8位二進(jìn)制數(shù)(4個(gè)字節(jié)共32位二進(jìn)制數(shù))，然后每一位二進(jìn)制數(shù)進(jìn)行“與”操作。
10.4.0.16=00001010000001000000000000010000
255.255.0.0=1111111111111110000000000000000
將兩者的每一位二進(jìn)制數(shù)進(jìn)行“與”操作，得到的結(jié)果為：00001010000001000000000000000000=10.4.0.0
(3)路由表中的特殊路由
�、倌J(rèn)路由：在路由選擇過(guò)程中，如果路由表沒(méi)有明確指明一條到達(dá)目的網(wǎng)絡(luò)的路由信息，那么把數(shù)據(jù)報(bào)轉(zhuǎn)發(fā)到默認(rèn)路由指定的路由器。
�、谔囟ㄖ鳈C(jī)路由：對(duì)單個(gè)主機(jī)指定一條特別的路徑就是所謂的特定主機(jī)路由。
(4)統(tǒng)一的路由選擇算法
如果允許使用任意的掩碼形式，那么子網(wǎng)路由選擇算法不但能按照同樣的方式處理網(wǎng)絡(luò)路由、默認(rèn)路由、特定主機(jī)路由以及字節(jié)相連網(wǎng)絡(luò)路由，還可以將標(biāo)準(zhǔn)路由選擇算法作為它的一個(gè)特例。
以下是路由表的統(tǒng)一設(shè)置：
�、僭诼酚杀碇�，對(duì)于特定的主機(jī)路由，采用255.255.255.255作為子網(wǎng)掩碼，采用目的主機(jī)的口作為目的地址。
�、趯�(duì)于默認(rèn)路由，采用0.0.0.0作為子網(wǎng)掩碼，默認(rèn)路由器的地址作為目的地址。
�、蹖�(duì)于標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)路由，以A類(lèi)IP地址為例，采用255.0.0.0作為子網(wǎng)掩碼，而目的網(wǎng)絡(luò)地址作為目的地址。
④對(duì)于一般的子網(wǎng)路由，采用相應(yīng)的子網(wǎng)掩碼和相應(yīng)的目的子網(wǎng)地址構(gòu)造路由表表項(xiàng)。
這樣路由表的統(tǒng)一使路由選擇算法得到極大的簡(jiǎn)化。
2.路由表的建立與刷新
IP互聯(lián)網(wǎng)的路由選擇的正確性依賴(lài)于路由表的正確性。如果路由表出錯(cuò)，IP數(shù)據(jù)報(bào)就不可能按照正確的路徑轉(zhuǎn)發(fā)。路由表可以分為靜態(tài)路由和動(dòng)態(tài)路由兩類(lèi)。
為了實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)路由，互聯(lián)網(wǎng)中的路由器必須運(yùn)行相同的路由選擇協(xié)議，執(zhí)行相同的路由選擇算法。目前，應(yīng)用最廣泛的路由選擇協(xié)議有兩種：
一種稱(chēng)為路由信息協(xié)議(RIP)，另一種稱(chēng)為開(kāi)放式最短路徑優(yōu)先協(xié)議(OSPF)。RIP協(xié)議利用向量一距離算法，而0SPF則使用鏈路一狀態(tài)算法。
3.RIP協(xié)議與向量—距離算法
RIP是互聯(lián)網(wǎng)中較早使用的一種動(dòng)態(tài)路由選擇協(xié)議。
(I)向量一距離路由選擇算法
向量一距離(V-D)路由選擇算法，也稱(chēng)為Bellman--Ford算法。
(2)RIP協(xié)議
RIP協(xié)議是向量一距離路由選擇算法在局域網(wǎng)上的直接實(shí)現(xiàn)。它規(guī)定了路由器之間交換路由信息的時(shí)間、交換信息的格式、錯(cuò)誤的處理等。
(3)RIP協(xié)議與子網(wǎng)路由
RIP協(xié)議的最大優(yōu)點(diǎn)是配置和部署相當(dāng)簡(jiǎn)單。RIP協(xié)議的第二版本支持子網(wǎng)路由、身份認(rèn)證和多播等特性。
4.OSPF協(xié)議與鏈路一狀態(tài)算法
OSPF是互聯(lián)網(wǎng)中另一種經(jīng)常使用的路由選擇協(xié)議。0SPF使用鏈路～狀態(tài)路由算法，與RIP協(xié)議相比，OSPF協(xié)議要復(fù)雜得多。
鏈路一狀態(tài)(Lillk—Status，L--S)路由選擇算法，也稱(chēng)為最短路徑優(yōu)先(Shorest Path First，SPF)算法。
5.部署和選擇路由協(xié)議
靜態(tài)路由、RIP路由選擇協(xié)議、OSPF路由選擇協(xié)議都有各自的特點(diǎn)，可以適用不同的互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境。
(1)靜態(tài)路由
靜態(tài)路由最適合在小型的、單路徑的、靜態(tài)的IP互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下使用。
(2)RIP路由選擇協(xié)議
RIP路由選擇協(xié)議比較適合于小型到中型的、多路徑的、動(dòng)態(tài)的IP互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境。
(3)OSPF路由選擇協(xié)議
OSPF路由選擇協(xié)議最適合較大到特大型、多路徑的、動(dòng)態(tài)的IP互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境。
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