第三部分路由器原理與技術第三部分路由器原理與技術1路由器的概念路由器是工作在網(wǎng)絡層上，可以連接不同類型網(wǎng)絡，能夠選擇數(shù)據(jù)傳送路徑并對數(shù)據(jù)進行轉發(fā)的網(wǎng)絡設備。從通信的角度看，路由器是一種中繼系統(tǒng)，與物理層中的中繼器、數(shù)據(jù)鏈路層中的網(wǎng)橋類似，只不過它工作在網(wǎng)絡層，比中繼器和網(wǎng)橋要復雜的多，功能也要強大的多而已。路由器的概念路由器是工作在網(wǎng)絡層上，可以連接不同類型網(wǎng)絡，能2路由器和網(wǎng)橋之間的關系除了上面提到的之外，還有以下方面：網(wǎng)橋一般只能用于局域網(wǎng)之間的連接，它可以連接不同的MAC子層，而路由器不僅可以連接局域網(wǎng)，而且可以連接廣域網(wǎng)從網(wǎng)絡層看，通過網(wǎng)橋連接在一起的若干個MAC子網(wǎng)仍是一個網(wǎng)絡。換句話說，網(wǎng)橋的作用僅僅把一個網(wǎng)絡的范圍擴大，從邏輯上講不是進行網(wǎng)際互聯(lián)；而路由器則是連接不同的網(wǎng)絡，是真正意義上的網(wǎng)絡互聯(lián)。路由器和網(wǎng)橋之間的關系除了上面提到的之外，還有以下方面：3路由器與網(wǎng)關之間的關系路由器與網(wǎng)關的關系比較復雜，早期的路由器就稱為網(wǎng)關，而現(xiàn)在的網(wǎng)關則是指網(wǎng)絡層以上的中繼系統(tǒng)，如應用層網(wǎng)關等然而不幸的是，直到現(xiàn)在，人們有時還稱路由器為網(wǎng)關，例如人們常說的默認網(wǎng)關實際上是默認路由器在閱讀有關TCP/IP的資料或文獻時，讀者如果看到網(wǎng)關一詞，應根據(jù)上下文的意思判斷其具體含義路由器與網(wǎng)關之間的關系路由器與網(wǎng)關的關系比較復雜，早期的路由4路由器互聯(lián)網(wǎng)中的地位在互聯(lián)網(wǎng)中，路由器可以說是最關鍵的一部分，它把不同的網(wǎng)絡連接在一起，使它們相互之間可以通信。全球最大的互聯(lián)網(wǎng)Internet就是通過成千上萬臺路由器把世界各地的網(wǎng)絡連接起來，使人們可以方便的開展各種業(yè)務、獲取信息等。路由器互聯(lián)網(wǎng)中的地位在互聯(lián)網(wǎng)中，路由器可以說是最關鍵的一部分5路由器互聯(lián)網(wǎng)中的地位由于路由器工作在網(wǎng)絡層（IP層），信息在傳遞過程中可能要經(jīng)過多個路由器的逐級轉發(fā)從上層看來，信息傳遞所使用的連接是端到端的。例如，主機A和主機B位于兩個不同的網(wǎng)絡中，如果它們之間要通信則必須通過一系列的路由器把其所在的網(wǎng)絡連接起來，二者在通信中傳送的信息也必須經(jīng)過各個路由器的轉發(fā)對傳輸層和應用層來說，下層的細節(jié)對它們來說是透明的，所看到的只是一條端到端的連接，就好象A和B直接相連一樣如下圖所示，不管子網(wǎng)層采用的是什么技術，路由器都可以透明把它們連接起來，讓它們彼此間進行通信路由器互聯(lián)網(wǎng)中的地位由于路由器工作在網(wǎng)絡層（IP層），信息在6路由器連接的兩個子網(wǎng)絡路由器連接的兩個子網(wǎng)絡7路由器的地位路由器是負責在網(wǎng)絡層對IP分組進行轉發(fā)的主要設備，正是路由器的廣泛使用，才使得今天的Internet具有極大的可伸縮性，在世界各地互聯(lián)了各種不同的子網(wǎng)。一方面，路由器屏蔽了下層網(wǎng)絡的技術細節(jié)，使各類網(wǎng)絡都統(tǒng)一為IP，這種一致性使全球范圍用戶之間的通信成為可能另一方面，路由器還負責對IP分組進行靈活的路由選擇，把數(shù)據(jù)逐段向目的地轉發(fā)，使全球范圍用戶之間的通信成為現(xiàn)實路由器的地位路由器是負責在網(wǎng)絡層對IP分組進行轉發(fā)的主要設備8路由器的功能

網(wǎng)絡層屬于OSI中的第三層，它解決的是網(wǎng)絡與網(wǎng)絡之間，即網(wǎng)際的通信問題，而不是同一網(wǎng)段內部的事。網(wǎng)絡層的主要功能即是提供路由，即選擇到達目標主機的最佳路徑，并沿該路徑傳送數(shù)據(jù)包。除此之外，網(wǎng)絡層還要能夠消除網(wǎng)絡擁擠，具有流量控制和擁擠控制的能力。路由器是一種典型的網(wǎng)絡層設備。路由器路由器的功能路由器9

它與前面所介紹的集線器和交換機不同，它不是應用于同一網(wǎng)段的設備，而是應用于不同網(wǎng)段或不同網(wǎng)絡之間的設備，屬網(wǎng)際設備。路由器之所以能在不同網(wǎng)絡之間起到“翻譯”的作用，是因為它不再是一個純硬件設備，而是具有相當豐富路由協(xié)議的軟、硬結構設備，如RIP協(xié)議、OSPF協(xié)議、EIGRP、IPV6協(xié)議等。這些路由協(xié)議就是用來實現(xiàn)不同網(wǎng)段或網(wǎng)絡之間的相互“理解”。（1）協(xié)議轉換：能對網(wǎng)絡層及其以下各層的協(xié)議進行轉換。（2）路由選擇：當分組從互聯(lián)的網(wǎng)絡到達路由器時，路由器能根據(jù)分組的目的地址按某種路由策略，選擇最佳路由，將分組轉發(fā)出去，并能隨網(wǎng)絡拓撲的變化，自動調整路由表。它與前面所介紹的集線器和交換機不同，它不是應用于同一網(wǎng)10（3）能支持多種協(xié)議的路由選擇：路由器與協(xié)議有關，不同的路由器有不同的路由器協(xié)議，支持不同的網(wǎng)絡層協(xié)議。如果互聯(lián)的局域網(wǎng)采用了兩種不同的協(xié)議，例如，一種是TCP/IP協(xié)議，另一種是SPX/IPX協(xié)議（即Netware的傳輸層/網(wǎng)絡層協(xié)議）。多協(xié)議路由器能支持多種協(xié)議，如IP，IPX及X.25協(xié)議，能為不同類型的協(xié)議建立和維護不同的路由表。這樣不僅能連接同一類型的網(wǎng)絡，還能用它連接不同類型的網(wǎng)絡。

（4）流量控制：路由器不僅具有緩沖區(qū)，而且還能控制收發(fā)雙方數(shù)據(jù)流量，使兩者更加匹配。（3）能支持多種協(xié)議的路由選擇：路由器與協(xié)議有關，不同的路由11（5）分段和組裝：當多個網(wǎng)絡通過路由器互聯(lián)時，各網(wǎng)絡傳輸?shù)臄?shù)據(jù)分組的大小可能不相同，這就需要路由器對分組進行分段或組裝。即路由器能將接收的大分組分段并封裝成小分組后轉發(fā)，或將接收的小分組組裝成大分組后轉發(fā)。如果路由器沒有分段組裝功能，那么整個互聯(lián)網(wǎng)就只能按照所允許的某個最短分組進行傳輸，大大降低了其他網(wǎng)絡的效能。（6）網(wǎng)絡管理：路由器是連接多種網(wǎng)絡的匯集點，網(wǎng)間分組都要通過它，在這里對網(wǎng)絡中的分組、設備進行監(jiān)視和管理是比較方便的。因此，高檔路由器都配置了網(wǎng)絡管理功能，以便提高網(wǎng)絡的運行效率、可靠性和可維護行。（5）分段和組裝：當多個網(wǎng)絡通過路由器互聯(lián)時，各網(wǎng)絡傳輸?shù)臄?shù)123、路由器組網(wǎng)特點：使用路由器進行網(wǎng)絡互聯(lián)具有一系列的特點，具體如下：（1）、網(wǎng)絡的互連：路由器面向網(wǎng)絡層的數(shù)據(jù)包真正實現(xiàn)網(wǎng)絡（子網(wǎng)）間互連，多協(xié)議路由器不僅可以實現(xiàn)不同類型局域網(wǎng)的互連，并且可以時間局域網(wǎng)與廣域網(wǎng)的互連以及關于網(wǎng)的互連。進行地址映射、數(shù)據(jù)轉換、路由選擇、協(xié)議轉換。路由器原理與技術課件13（2）、網(wǎng)絡的隔離：路由器不僅可以根據(jù)局域網(wǎng)的地址和協(xié)議類型，而且可以根據(jù)網(wǎng)絡號、主機號的網(wǎng)絡地址、地址掩碼、數(shù)據(jù)類型（如高層協(xié)議是文件傳輸協(xié)議、遠程登錄協(xié)議，還是電子郵件）來監(jiān)控、攔截和過濾信息；而網(wǎng)橋只能根據(jù)局域網(wǎng)的MAC地址和第三層協(xié)議類型來隔離信息。這種隔離能力不僅能避免廣播風暴提高網(wǎng)絡性能，更重要的是提高網(wǎng)絡的安全和保密性。（3）、流量控制：路由器可以有很強的流量控制能力，可以采用優(yōu)化的路由算法來均衡網(wǎng)絡負載，從而有效地控制擁塞，避免因擁塞而使網(wǎng)絡性能下降。（2）、網(wǎng)絡的隔離：路由器不僅可以根據(jù)局域網(wǎng)的地址和協(xié)議類型14路由器是如何工作？路由器要實現(xiàn)數(shù)據(jù)轉發(fā)的功能，至少需要完成兩方面的工作：選路策略（routingpolicy）：根據(jù)數(shù)據(jù)包的目的地和網(wǎng)絡的拓撲結構選擇一條最佳路徑，把對應不同目的地的最佳路徑存放在路由表中；選路機制（routingmechanism）：搜索路由表，決定向哪個接口轉發(fā)數(shù)據(jù)，并執(zhí)行相應的操作路由器是如何工作？路由器要實現(xiàn)數(shù)據(jù)轉發(fā)的功能，至少需要完成兩15IP路由工作原理路由器具備解決以下方面后，就可以完成數(shù)據(jù)轉發(fā)任務IP地址分配接口配置選路策略選路機制IP路由工作原理路由器具備解決以下方面后，就可以完成數(shù)據(jù)轉發(fā)16IP地址分配如果要實現(xiàn)網(wǎng)絡中的通信節(jié)點彼此之間的通信，首先必須給每個節(jié)點分配一個唯一的標識，在IP網(wǎng)中，這個標識就是IP地址現(xiàn)在IPv4地址按無類別（classless）分配，需采用子網(wǎng)掩碼來確定IP地址中的網(wǎng)絡號和主機號掩碼中值為“1”的位對應IP地址中的部分為網(wǎng)絡號，為“0”的位對應的則是主機號同一個網(wǎng)絡中主機的IP地址，其網(wǎng)絡號必須是相同的，這個網(wǎng)絡被稱為IP子網(wǎng)IPv6網(wǎng)絡也采用同樣的策略，IPv6地址也被認為是無類別的IP地址分配如果要實現(xiàn)網(wǎng)絡中的通信節(jié)點彼此之間的通信，首先必17接口配置要想讓數(shù)據(jù)到達正確的目的地，路由器必須能夠接收它所連接的網(wǎng)絡或路由器傳來的數(shù)據(jù)報，并根據(jù)數(shù)據(jù)報的目的IP地址把報文從正確的接口轉發(fā)出去，這就要求：路由器的接口配置要符合一定的規(guī)則有良好的選路策略和選路機制接口配置要想讓數(shù)據(jù)到達正確的目的地，路由器必須能夠接收它所連18接口配置路由器應該有多個網(wǎng)絡接口，每個接口都連接在一個LAN或者WAN子網(wǎng)上每個路由器接口都必須配置一個唯一的IP地址，每個地址都具有自己唯一的前綴，即“前導位”如果兩臺路由器通過一條點對點鏈路連接，那么路由器在連接此鏈路的接口上不必另分配IP地址每個端口的IP地址的網(wǎng)絡號要求與所連接IP子網(wǎng)的網(wǎng)絡號相同。這樣才能使各子網(wǎng)中的主機通過自己子網(wǎng)的IP地址把要求發(fā)出去的IP數(shù)據(jù)報送到路由器上。接口配置路由器應該有多個網(wǎng)絡接口，每個接口都連接在一個LAN19IP選路操作當路由器收到一份IP數(shù)據(jù)報后，判斷該報文若數(shù)據(jù)報無效或錯誤的（如TTL字段超過了規(guī)定的數(shù)值），路由器會把報文丟棄；否則路由器會根據(jù)數(shù)據(jù)報的目的IP地址轉發(fā)該報文轉發(fā)前，需再判斷該報文：若它的目的IP地址在與路由器直接相連的一個子網(wǎng)上，路由器會通過相應的接口把報文轉發(fā)到目的子網(wǎng)上去；否則會把它轉發(fā)到下一跳路由器數(shù)據(jù)報的目的地址與下一跳路由器之間的對應關系和網(wǎng)絡的拓撲結構有關路由器總是認為下一跳更接近數(shù)據(jù)報的目的地。IP選路操作當路由器收到一份IP數(shù)據(jù)報后，判斷該報文20IP選路操作為此，路由器必須維護一個路由表，并通過查詢路由表來決定向哪個方向轉發(fā)數(shù)據(jù)路由表反映網(wǎng)絡的拓撲結構，一條表項應該包含數(shù)據(jù)報的目的IP地址（通常是目的主機所在網(wǎng)絡的地址）、下一跳路由器的地址和相應的網(wǎng)絡接口等路由器能生成路由表，并在網(wǎng)絡拓撲若有變化的時候更新，即選路策略路由器在收到數(shù)據(jù)報后就可以查詢路由表，根據(jù)目的IP地址得出下一跳的地址和對應的網(wǎng)絡接口，把報文從得到的接口轉發(fā)發(fā)出去，即選路機制IP選路操作為此，路由器必須維護一個路由表，并通過查詢路由表21IP選路操作在路由表項中，目的IP地址是目的主機所在子網(wǎng)的網(wǎng)絡地址無論采用主機地址還是網(wǎng)絡地址，數(shù)據(jù)最后都要被傳到連接目的子網(wǎng)的路由器上若為每臺主機都建立路由表項，那么路由表的規(guī)模一定大的不可想象，路由器也會因此而崩潰但不意味著不允許在路由表中使用主機地址，即主機路由實際上主機路由的優(yōu)先級是最高的，即在搜索路由表時先查找主機路由默認網(wǎng)關：在路由表中沒有找到匹配的路由時，就會把數(shù)據(jù)送到“默認網(wǎng)關”上去IP選路操作在路由表項中，目的IP地址是目的主機所在子網(wǎng)的網(wǎng)22選路策略其實質：如何確定數(shù)據(jù)傳送的最佳路徑？通過建立并維護路由表來實現(xiàn)的它有兩種不同的實現(xiàn)方法:靜態(tài)路由，可分三種情況（前兩種屬于系統(tǒng)內核自動配置，后一種屬于通過人工干預）：路由器接入網(wǎng)絡后，每初始化一個接口，系統(tǒng)就會為接口自動創(chuàng)建一個直接路由通過ICMP路由器請求和通告報文來更新路由網(wǎng)絡管理員根據(jù)網(wǎng)絡的拓撲結構手動配置路由動態(tài)路由:通過運行一定的路由選擇協(xié)議（如RIP，OSPF，BGP等）來更新路由表的可以及時反映網(wǎng)絡的拓撲變化，使路由器具有較強的健壯性選路策略其實質：如何確定數(shù)據(jù)傳送的最佳路徑？23選路策略選路策略只影響路由表的內容，比如對同一個目的IP地址來說，由于選路策略的不同，最佳路徑可能也不一樣，但這并不影響選路機制的執(zhí)行過程，只是會對其執(zhí)行的結果產生影響。選路策略選路策略只影響路由表的內容，比如對同一個目的IP地址24選路機制它實際上就是如何查找路由表，并根據(jù)查表的結果把數(shù)據(jù)轉發(fā)出去路由器以下順序搜索，一旦查到匹配的表項，路由器就會把數(shù)據(jù)從相應的接口發(fā)送出去首先搜索匹配的主機地址如果沒有，再搜索匹配的網(wǎng)絡地址（可能需要子網(wǎng)掩碼）最后搜索默認路由在具體查找時，可以使用不同的算法，例如Hash算法、Radix樹算法等，算法的好壞直接影響查表的效率選路機制它實際上就是如何查找路由表，并根據(jù)查表的結果把數(shù)據(jù)轉25IP包轉發(fā)的物理過程IP包的“轉發(fā)”開始于主機，主機需要確定發(fā)出該包的最佳方式，然后將該包發(fā)往下一跳，目的主機和源主機位于同一個子網(wǎng)上時：IP包可以直接發(fā)送給目的端站，而只需涉及ARP或者查找地址映射表不在同一個子網(wǎng)上時：它必須將該包發(fā)給主機的IP配置的“默認網(wǎng)關”，由它再做進一步的轉發(fā)IP包轉發(fā)過程，通常采用的是逐跳轉發(fā)，它本身并不區(qū)分IP和其他協(xié)議，以下圖為例IP包轉發(fā)的物理過程IP包的“轉發(fā)”開始于主機，主機需要確定26IP包轉發(fā)的物理過程IP包轉發(fā)的物理過程27IP路由選擇策略典型的路由選擇策略有兩種：靜態(tài)路由：它并不是表示路由表一成不變，這里的靜態(tài)只是說明路由器不是通過彼此之間動態(tài)交換路由信息來建立和更新路由表的它常用于網(wǎng)絡規(guī)模較小、拓撲結構比較穩(wěn)定的網(wǎng)絡中在默認情況下，它的優(yōu)先級比動態(tài)路由要高它的優(yōu)點是簡單、高效、可靠；缺點是缺乏靈活性IP路由選擇策略典型的路由選擇策略有兩種：28IP路由選擇策略動態(tài)路由它可通過網(wǎng)絡中路由器間的相互通信、傳遞路由信息、利用接收到的路由信息自動更新路由表它能實時地適應網(wǎng)絡結構的變化，因此適用于規(guī)模大、拓撲復雜的網(wǎng)絡比靜態(tài)路由功能更加強大，但實現(xiàn)較復雜，并且占用網(wǎng)絡帶寬和CPU資源多IP路由選擇策略動態(tài)路由29IP路由選擇策略動態(tài)路由能使路由器的功能更加完善，這包括維護路由、發(fā)現(xiàn)和匯聚到一致的網(wǎng)絡拓撲結構等，因此研究它，有著重要意義三種廣義上的動態(tài)路由選擇協(xié)議：距離矢量路由選擇協(xié)議鏈路狀態(tài)路由選擇協(xié)議混合路由選擇協(xié)議其基本區(qū)別，主要體現(xiàn)在它們到目標產生新路由的計算和發(fā)現(xiàn)方式上的不同它可按照其他方式分類，如按它們的操作特征、使用領域和到每一個可達目標冗余路由的數(shù)量等IP路由選擇策略動態(tài)路由能使路由器的功能更加完善，這包括維護30IP路由選擇策略這里，按照發(fā)現(xiàn)和計算路由的方式，同時參考使用領域分類，即按照它們在互連網(wǎng)中所起的作用分類，可分為兩大類：內部網(wǎng)關協(xié)議（IGP）：用在一個自治系統(tǒng)中，包括RIP，OSPF等協(xié)議外部網(wǎng)關協(xié)議（EGP）：用在自治系統(tǒng)之間，包含BGP等協(xié)議，BGP用于計算穿越因特網(wǎng)的路由。注意：早期的一個外部網(wǎng)關協(xié)議就叫EGP，它是一個具體的協(xié)議，并不代表外部網(wǎng)關協(xié)議這個類別IP路由選擇策略這里，按照發(fā)現(xiàn)和計算路由的方式，同時參考使用31靜態(tài)路由的不足實例靜態(tài)路由的不足實例32靜態(tài)路由的不足實例假如路由器A和C之間的傳輸設施出現(xiàn)了故障。這個失效的結果就是在網(wǎng)絡8和192.168中的終端系統(tǒng)不能彼此進行通信，盡管存在一個通過路由器B的有效路由靜態(tài)路由的不足實例假如路由器A和C之間的傳輸設施出現(xiàn)了故障。33靜態(tài)路由的不足實例靜態(tài)路由選擇只適用于到某目標只有單個路徑的小網(wǎng)絡。在這種情況下，靜態(tài)路由選擇可能是最有效的路由選擇機制隨著網(wǎng)絡的逐漸增大，到某目標增加了冗余路徑，靜態(tài)路由選擇就出現(xiàn)了高強度勞動量的傾向。由于廣域網(wǎng)具有更復雜的拓撲特征，廣域網(wǎng)的靜態(tài)路由選擇復雜、強度大即使在大型或復雜的網(wǎng)絡中，有時配置靜態(tài)路由可以增強系統(tǒng)的安全性靜態(tài)路由可能是連接具有Stub網(wǎng)絡的小本地網(wǎng)到你的WAN網(wǎng)的最好方式靜態(tài)路由的不足實例靜態(tài)路由選擇只適用于到某目標只有單個路徑的34距離矢量路由選擇協(xié)議

（Bellman-Ford算法）它周期地發(fā)送它們的路由選擇表給直接連接的鄰居。每一個接收者都增加表中的距離矢量，并向它自己的鄰居直接轉發(fā)。這樣一步一步的處理，可使每一個路由器知道了別的路由器的情況，并形成了關于網(wǎng)絡“距離”的累積透視圖但“距離”信息模糊，不能獲得其它路由器或網(wǎng)絡拓撲的任何確切信息壞消息傳播的慢距離矢量路由選擇協(xié)議

（Bellman-Ford算法）它周35距離矢量路由選擇協(xié)議距離矢量路由選擇協(xié)議36距離矢量路由選擇協(xié)議在任何具有冗余路徑的互聯(lián)網(wǎng)中，使用基于距離矢量算法的協(xié)議比使用靜態(tài)路由要更好，原因在于距離矢量路由選擇協(xié)議能動態(tài)地測試和糾正網(wǎng)絡中的失效如果網(wǎng)絡中的所有變量都保持不變（包括通信層、每一個鏈路的帶寬甚至傳輸技術），物理最短的路徑存在最小的傳播延遲，因此，邏輯上應該采納較短的路由典型例子：RIP、BGP（采取了一些措施克服“壞消息傳播的慢”等缺點）距離矢量路由選擇協(xié)議在任何具有冗余路徑的互聯(lián)網(wǎng)中，使用基于距37鏈路狀態(tài)路由選擇方式也被稱為最短路徑優(yōu)先協(xié)議路由器都要維護一個復雜的網(wǎng)絡拓撲數(shù)據(jù)庫，以反映整個網(wǎng)絡的拓撲結構。它的建立和更新是通過與其他路由器交換鏈路狀態(tài)的通告（LSA，Link-stateAdvertisement）來實現(xiàn)的一個路由器的鏈路狀態(tài)（LinkState）是指它與哪些網(wǎng)絡或路由器相鄰，以及到這些網(wǎng)絡或路由器的度量。采用SPF算法計算出連接網(wǎng)絡目標的信息，并用這個信息更新路由表這個過程可以體現(xiàn)于元件失效或網(wǎng)絡增長所引起的網(wǎng)絡拓撲的變化鏈路狀態(tài)路由選擇方式也被稱為最短路徑優(yōu)先協(xié)議38鏈路狀態(tài)路由選擇方式LSAs的變化是由網(wǎng)絡中的事件觸發(fā)的，而不是周期進行的。因此，路由器開始匯聚之前，也不需要等待一系列定時器的工作，從而加快匯聚過程。鏈路狀態(tài)路由選擇方式LSAs的變化是由網(wǎng)絡中的事件觸發(fā)的，而39鏈路狀態(tài)路由選擇方式使用鏈路狀態(tài)路由選擇協(xié)議，可辨別出北京和西安間兩條路徑的優(yōu)劣，并選擇最好的一個假設正在使用的路由是經(jīng)由太原的，然而出現(xiàn)了故障，鏈路狀態(tài)路由選擇協(xié)議可以迅速檢測到這個變化，并開始經(jīng)由南京轉發(fā)數(shù)據(jù)優(yōu)點在于：比靜態(tài)路由或距離矢量協(xié)議有更好的網(wǎng)絡穩(wěn)定性鏈路狀態(tài)路由選擇方式使用鏈路狀態(tài)路由選擇協(xié)議，可辨別出北京和40鏈路狀態(tài)路由的潛在問題在初始化發(fā)現(xiàn)階段，大量占用網(wǎng)絡資源。但是否會明顯地防礙網(wǎng)絡的性能，取決于兩個方面：可用帶寬的大小必須變化路由選擇信息的路由器的數(shù)量在大網(wǎng)絡中使用小鏈路（如基于幀中繼的低帶寬），其影響會比在較小網(wǎng)絡使用大帶寬鏈路更加嚴重對內存和處理器的要求較高，因此這類配置要完善，增加費用鏈路狀態(tài)路由的潛在問題在初始化發(fā)現(xiàn)階段，大量占用網(wǎng)絡資源。但41混合路由選擇方式混合路由選擇協(xié)議使用距離矢量度量，但比傳統(tǒng)的距離矢量協(xié)議更強調精確的度量。它們比距離矢量協(xié)議匯聚快，更新開銷小它通常是時間驅動而不是周期發(fā)生的，這為各種實際應用節(jié)省了帶寬。例子：Cisco的增強型內部網(wǎng)關路由選擇協(xié)議EIGRP基于距離矢量和鏈路狀態(tài)路由選擇協(xié)議各自的優(yōu)點設計而成，克服了它們在性能上的限制或不足混合路由選擇方式混合路由選擇協(xié)議使用距離矢量度量，但比傳統(tǒng)的42路由協(xié)議的選擇在互聯(lián)網(wǎng)中，有太多的選擇。盡管前面的內容有助于區(qū)分各類動態(tài)路由選擇協(xié)議，但仍需要從存在于每一類的大量的協(xié)議中選擇一個特殊的路由選擇協(xié)議，或一些協(xié)議減少選擇范圍的一個最好方法是評價每一個協(xié)議同項目需要有關的性能特征不同于硬件，不能僅比較它們每秒傳輸?shù)姆纸M數(shù)或帶寬效率，而應該考察它們網(wǎng)絡互聯(lián)能力，常從匯聚和路由計算方面進行。當然，也要考慮到其他一些性能屬性，這包括最大網(wǎng)絡直徑和某協(xié)議在適應通信負載時工作如何。路由協(xié)議的選擇在互聯(lián)網(wǎng)中，有太多的選擇。盡管前面的內容有助于43路由協(xié)議的選擇匯聚:當網(wǎng)絡在拓撲上出現(xiàn)變化時，網(wǎng)絡中的所有路由器都要對現(xiàn)在網(wǎng)絡的拓撲形成新的認識在這過程中，路由器要彼此分享信息，又要各自獨立地計算拓撲變化對自己路由的影響。由于它們彼此協(xié)作，所以最終可以形成對新拓撲結構的共識，這時就認為這些路由器匯聚到一致匯聚時間:拓撲變化的調整:路由計算:定時更新:事件驅動更新:路由協(xié)議的選擇匯聚:44拓撲變化的調整拓撲變化的調整45匯聚時間網(wǎng)絡中的路由器完全不可能同時檢測到拓撲的變化。事實上，在網(wǎng)絡中所有路由器對新網(wǎng)絡拓撲結構達成共識之前，要存在一個明顯的時間延遲，這個延遲被稱作匯聚時間。匯聚時間與下面因素有關：路由器到變化點的距離（以站點數(shù)計算）使用動態(tài)路由選擇協(xié)議的路由器數(shù)通信鏈路上的帶寬和通信負載路由器的負載相對于拓撲變化采用的通信方式采用的路由選擇協(xié)議匯聚時間網(wǎng)絡中的路由器完全不可能同時檢測到拓撲的變化。事實上46匯聚時間通常，精心設計的網(wǎng)絡可以減少上述因素的影響，例如：在設計網(wǎng)絡時，可以減少某個路由器或通信鏈路的負載可以通過靜態(tài)路由來連接殘段網(wǎng)絡到整個網(wǎng)絡匯聚時間通常，精心設計的網(wǎng)絡可以減少上述因素的影響，例如：47路由計算一個路由選擇協(xié)議的匯聚能力是它計算路由能力的函數(shù)。路由選擇協(xié)議的路由計算效率取決于以下幾個因素：協(xié)議是否計算、儲存到某目標的多個路由路由選擇更新發(fā)起的方式用于計算距離或代價的度量路由計算一個路由選擇協(xié)議的匯聚能力是它計算路由能力的函數(shù)。路48定時更新定時更新是一種非常簡單的機制。在路由器中，當一個定時器超時，不管網(wǎng)絡拓撲是否出現(xiàn)變化，都要發(fā)起一個更新。這有兩個含義：執(zhí)行了許多不需要的更新，浪費了帶寬和路由器的資源如果匯聚由時間來驅動，匯聚次數(shù)就不必要地增加定時更新定時更新是一種非常簡單的機制。49事件驅動更新事件驅動更新是發(fā)起路由選擇更新更加復雜的方式。當網(wǎng)絡拓撲變化被檢測到時，路由器就發(fā)起一個更新。假如拓撲變化產生了匯聚的要求，這種方式顯然是最有效的一個。一般可以通過選擇不同的路由選擇協(xié)議來選擇更新觸發(fā)器事件驅動更新事件驅動更新是發(fā)起路由選擇更新更加復雜的方式。50IP路由器的設計與實現(xiàn)IP路由器的設計與實現(xiàn)51IP路由器基本組成與類型路由器基本組成可以分為以下功能模塊：輸入部分（端口）輸出部分（端口）包轉發(fā)或交換結構部分（switchingfabric）路由計算或處理部分IP路由器基本組成與類型路由器基本組成可以分為以下功能模塊：52輸入部分/輸出部分實現(xiàn)數(shù)據(jù)鏈路層的封裝/去封裝，并按一定的路由查詢算法依輸入分組的目的地址等參數(shù)來決定轉發(fā)的目的端口（該功能可以通過專用的硬件設備或通用的處理器來實現(xiàn)）未來路由器的輸入端口還應對數(shù)據(jù)進行業(yè)務歸類，以便提供QoS擔保輸入部分/輸出部分實現(xiàn)數(shù)據(jù)鏈路層的封裝/去封裝，并按一定的路53路由計算部分路由計算部分通常是根據(jù)網(wǎng)絡結構，選擇相應的路由協(xié)議，計算出相應路由表，從而控制和實現(xiàn)包的轉發(fā)過程路由計算部分路由計算部分通常是根據(jù)網(wǎng)絡結構，選擇相應的路由協(xié)54包轉發(fā)或交換結構部分如今最常見的交換結構是總線、Cross-bar和共享內存。總線結構最為簡單，但必須為共享數(shù)據(jù)傳輸通道花費一定的開銷Cross-bar結構相當于多條并行工作的總線，但需要為流經(jīng)它的數(shù)據(jù)不斷進行ON/OFF切換，這就限制了交換的速率在共享內存結構中，分組的交換是通過指針調用實現(xiàn)的，它受限于內存訪問的速度。統(tǒng)計表明，內存訪問速度每年僅能提高5%，這是遠不能滿足需要的。為了提供QoS，輸出端口也將執(zhí)行相應地調度算法以支持不同的優(yōu)先級，同時進行數(shù)據(jù)鏈路的封裝/去封裝。包轉發(fā)或交換結構部分如今最常見的交換結構是總線、Cross-55路由器分類按路由器在網(wǎng)絡中所處的位置，可以分為:主干路由器：關鍵因素是可靠性和速度企業(yè)路由器：主要目標是為眾多端點提供廉價的連接端接入路由器在設計這幾種路由器時，側重點有所不同路由器分類按路由器在網(wǎng)絡中所處的位置，可以分為:56第三部分路由器原理與技術第三部分路由器原理與技術57路由器的概念路由器是工作在網(wǎng)絡層上，可以連接不同類型網(wǎng)絡，能夠選擇數(shù)據(jù)傳送路徑并對數(shù)據(jù)進行轉發(fā)的網(wǎng)絡設備。從通信的角度看，路由器是一種中繼系統(tǒng)，與物理層中的中繼器、數(shù)據(jù)鏈路層中的網(wǎng)橋類似，只不過它工作在網(wǎng)絡層，比中繼器和網(wǎng)橋要復雜的多，功能也要強大的多而已。路由器的概念路由器是工作在網(wǎng)絡層上，可以連接不同類型網(wǎng)絡，能58路由器和網(wǎng)橋之間的關系除了上面提到的之外，還有以下方面：網(wǎng)橋一般只能用于局域網(wǎng)之間的連接，它可以連接不同的MAC子層，而路由器不僅可以連接局域網(wǎng)，而且可以連接廣域網(wǎng)從網(wǎng)絡層看，通過網(wǎng)橋連接在一起的若干個MAC子網(wǎng)仍是一個網(wǎng)絡。換句話說，網(wǎng)橋的作用僅僅把一個網(wǎng)絡的范圍擴大，從邏輯上講不是進行網(wǎng)際互聯(lián)；而路由器則是連接不同的網(wǎng)絡，是真正意義上的網(wǎng)絡互聯(lián)。路由器和網(wǎng)橋之間的關系除了上面提到的之外，還有以下方面：59路由器與網(wǎng)關之間的關系路由器與網(wǎng)關的關系比較復雜，早期的路由器就稱為網(wǎng)關，而現(xiàn)在的網(wǎng)關則是指網(wǎng)絡層以上的中繼系統(tǒng)，如應用層網(wǎng)關等然而不幸的是，直到現(xiàn)在，人們有時還稱路由器為網(wǎng)關，例如人們常說的默認網(wǎng)關實際上是默認路由器在閱讀有關TCP/IP的資料或文獻時，讀者如果看到網(wǎng)關一詞，應根據(jù)上下文的意思判斷其具體含義路由器與網(wǎng)關之間的關系路由器與網(wǎng)關的關系比較復雜，早期的路由60路由器互聯(lián)網(wǎng)中的地位在互聯(lián)網(wǎng)中，路由器可以說是最關鍵的一部分，它把不同的網(wǎng)絡連接在一起，使它們相互之間可以通信。全球最大的互聯(lián)網(wǎng)Internet就是通過成千上萬臺路由器把世界各地的網(wǎng)絡連接起來，使人們可以方便的開展各種業(yè)務、獲取信息等。路由器互聯(lián)網(wǎng)中的地位在互聯(lián)網(wǎng)中，路由器可以說是最關鍵的一部分61路由器互聯(lián)網(wǎng)中的地位由于路由器工作在網(wǎng)絡層（IP層），信息在傳遞過程中可能要經(jīng)過多個路由器的逐級轉發(fā)從上層看來，信息傳遞所使用的連接是端到端的。例如，主機A和主機B位于兩個不同的網(wǎng)絡中，如果它們之間要通信則必須通過一系列的路由器把其所在的網(wǎng)絡連接起來，二者在通信中傳送的信息也必須經(jīng)過各個路由器的轉發(fā)對傳輸層和應用層來說，下層的細節(jié)對它們來說是透明的，所看到的只是一條端到端的連接，就好象A和B直接相連一樣如下圖所示，不管子網(wǎng)層采用的是什么技術，路由器都可以透明把它們連接起來，讓它們彼此間進行通信路由器互聯(lián)網(wǎng)中的地位由于路由器工作在網(wǎng)絡層（IP層），信息在62路由器連接的兩個子網(wǎng)絡路由器連接的兩個子網(wǎng)絡63路由器的地位路由器是負責在網(wǎng)絡層對IP分組進行轉發(fā)的主要設備，正是路由器的廣泛使用，才使得今天的Internet具有極大的可伸縮性，在世界各地互聯(lián)了各種不同的子網(wǎng)。一方面，路由器屏蔽了下層網(wǎng)絡的技術細節(jié)，使各類網(wǎng)絡都統(tǒng)一為IP，這種一致性使全球范圍用戶之間的通信成為可能另一方面，路由器還負責對IP分組進行靈活的路由選擇，把數(shù)據(jù)逐段向目的地轉發(fā)，使全球范圍用戶之間的通信成為現(xiàn)實路由器的地位路由器是負責在網(wǎng)絡層對IP分組進行轉發(fā)的主要設備64路由器的功能

網(wǎng)絡層屬于OSI中的第三層，它解決的是網(wǎng)絡與網(wǎng)絡之間，即網(wǎng)際的通信問題，而不是同一網(wǎng)段內部的事。網(wǎng)絡層的主要功能即是提供路由，即選擇到達目標主機的最佳路徑，并沿該路徑傳送數(shù)據(jù)包。除此之外，網(wǎng)絡層還要能夠消除網(wǎng)絡擁擠，具有流量控制和擁擠控制的能力。路由器是一種典型的網(wǎng)絡層設備。路由器路由器的功能路由器65

它與前面所介紹的集線器和交換機不同，它不是應用于同一網(wǎng)段的設備，而是應用于不同網(wǎng)段或不同網(wǎng)絡之間的設備，屬網(wǎng)際設備。路由器之所以能在不同網(wǎng)絡之間起到“翻譯”的作用，是因為它不再是一個純硬件設備，而是具有相當豐富路由協(xié)議的軟、硬結構設備，如RIP協(xié)議、OSPF協(xié)議、EIGRP、IPV6協(xié)議等。這些路由協(xié)議就是用來實現(xiàn)不同網(wǎng)段或網(wǎng)絡之間的相互“理解”。（1）協(xié)議轉換：能對網(wǎng)絡層及其以下各層的協(xié)議進行轉換。（2）路由選擇：當分組從互聯(lián)的網(wǎng)絡到達路由器時，路由器能根據(jù)分組的目的地址按某種路由策略，選擇最佳路由，將分組轉發(fā)出去，并能隨網(wǎng)絡拓撲的變化，自動調整路由表。它與前面所介紹的集線器和交換機不同，它不是應用于同一網(wǎng)66（3）能支持多種協(xié)議的路由選擇：路由器與協(xié)議有關，不同的路由器有不同的路由器協(xié)議，支持不同的網(wǎng)絡層協(xié)議。如果互聯(lián)的局域網(wǎng)采用了兩種不同的協(xié)議，例如，一種是TCP/IP協(xié)議，另一種是SPX/IPX協(xié)議（即Netware的傳輸層/網(wǎng)絡層協(xié)議）。多協(xié)議路由器能支持多種協(xié)議，如IP，IPX及X.25協(xié)議，能為不同類型的協(xié)議建立和維護不同的路由表。這樣不僅能連接同一類型的網(wǎng)絡，還能用它連接不同類型的網(wǎng)絡。

（4）流量控制：路由器不僅具有緩沖區(qū)，而且還能控制收發(fā)雙方數(shù)據(jù)流量，使兩者更加匹配。（3）能支持多種協(xié)議的路由選擇：路由器與協(xié)議有關，不同的路由67（5）分段和組裝：當多個網(wǎng)絡通過路由器互聯(lián)時，各網(wǎng)絡傳輸?shù)臄?shù)據(jù)分組的大小可能不相同，這就需要路由器對分組進行分段或組裝。即路由器能將接收的大分組分段并封裝成小分組后轉發(fā)，或將接收的小分組組裝成大分組后轉發(fā)。如果路由器沒有分段組裝功能，那么整個互聯(lián)網(wǎng)就只能按照所允許的某個最短分組進行傳輸，大大降低了其他網(wǎng)絡的效能。（6）網(wǎng)絡管理：路由器是連接多種網(wǎng)絡的匯集點，網(wǎng)間分組都要通過它，在這里對網(wǎng)絡中的分組、設備進行監(jiān)視和管理是比較方便的。因此，高檔路由器都配置了網(wǎng)絡管理功能，以便提高網(wǎng)絡的運行效率、可靠性和可維護行。（5）分段和組裝：當多個網(wǎng)絡通過路由器互聯(lián)時，各網(wǎng)絡傳輸?shù)臄?shù)683、路由器組網(wǎng)特點：使用路由器進行網(wǎng)絡互聯(lián)具有一系列的特點，具體如下：（1）、網(wǎng)絡的互連：路由器面向網(wǎng)絡層的數(shù)據(jù)包真正實現(xiàn)網(wǎng)絡（子網(wǎng)）間互連，多協(xié)議路由器不僅可以實現(xiàn)不同類型局域網(wǎng)的互連，并且可以時間局域網(wǎng)與廣域網(wǎng)的互連以及關于網(wǎng)的互連。進行地址映射、數(shù)據(jù)轉換、路由選擇、協(xié)議轉換。路由器原理與技術課件69（2）、網(wǎng)絡的隔離：路由器不僅可以根據(jù)局域網(wǎng)的地址和協(xié)議類型，而且可以根據(jù)網(wǎng)絡號、主機號的網(wǎng)絡地址、地址掩碼、數(shù)據(jù)類型（如高層協(xié)議是文件傳輸協(xié)議、遠程登錄協(xié)議，還是電子郵件）來監(jiān)控、攔截和過濾信息；而網(wǎng)橋只能根據(jù)局域網(wǎng)的MAC地址和第三層協(xié)議類型來隔離信息。這種隔離能力不僅能避免廣播風暴提高網(wǎng)絡性能，更重要的是提高網(wǎng)絡的安全和保密性。（3）、流量控制：路由器可以有很強的流量控制能力，可以采用優(yōu)化的路由算法來均衡網(wǎng)絡負載，從而有效地控制擁塞，避免因擁塞而使網(wǎng)絡性能下降。（2）、網(wǎng)絡的隔離：路由器不僅可以根據(jù)局域網(wǎng)的地址和協(xié)議類型70路由器是如何工作？路由器要實現(xiàn)數(shù)據(jù)轉發(fā)的功能，至少需要完成兩方面的工作：選路策略（routingpolicy）：根據(jù)數(shù)據(jù)包的目的地和網(wǎng)絡的拓撲結構選擇一條最佳路徑，把對應不同目的地的最佳路徑存放在路由表中；選路機制（routingmechanism）：搜索路由表，決定向哪個接口轉發(fā)數(shù)據(jù)，并執(zhí)行相應的操作路由器是如何工作？路由器要實現(xiàn)數(shù)據(jù)轉發(fā)的功能，至少需要完成兩71IP路由工作原理路由器具備解決以下方面后，就可以完成數(shù)據(jù)轉發(fā)任務IP地址分配接口配置選路策略選路機制IP路由工作原理路由器具備解決以下方面后，就可以完成數(shù)據(jù)轉發(fā)72IP地址分配如果要實現(xiàn)網(wǎng)絡中的通信節(jié)點彼此之間的通信，首先必須給每個節(jié)點分配一個唯一的標識，在IP網(wǎng)中，這個標識就是IP地址現(xiàn)在IPv4地址按無類別（classless）分配，需采用子網(wǎng)掩碼來確定IP地址中的網(wǎng)絡號和主機號掩碼中值為“1”的位對應IP地址中的部分為網(wǎng)絡號，為“0”的位對應的則是主機號同一個網(wǎng)絡中主機的IP地址，其網(wǎng)絡號必須是相同的，這個網(wǎng)絡被稱為IP子網(wǎng)IPv6網(wǎng)絡也采用同樣的策略，IPv6地址也被認為是無類別的IP地址分配如果要實現(xiàn)網(wǎng)絡中的通信節(jié)點彼此之間的通信，首先必73接口配置要想讓數(shù)據(jù)到達正確的目的地，路由器必須能夠接收它所連接的網(wǎng)絡或路由器傳來的數(shù)據(jù)報，并根據(jù)數(shù)據(jù)報的目的IP地址把報文從正確的接口轉發(fā)出去，這就要求：路由器的接口配置要符合一定的規(guī)則有良好的選路策略和選路機制接口配置要想讓數(shù)據(jù)到達正確的目的地，路由器必須能夠接收它所連74接口配置路由器應該有多個網(wǎng)絡接口，每個接口都連接在一個LAN或者WAN子網(wǎng)上每個路由器接口都必須配置一個唯一的IP地址，每個地址都具有自己唯一的前綴，即“前導位”如果兩臺路由器通過一條點對點鏈路連接，那么路由器在連接此鏈路的接口上不必另分配IP地址每個端口的IP地址的網(wǎng)絡號要求與所連接IP子網(wǎng)的網(wǎng)絡號相同。這樣才能使各子網(wǎng)中的主機通過自己子網(wǎng)的IP地址把要求發(fā)出去的IP數(shù)據(jù)報送到路由器上。接口配置路由器應該有多個網(wǎng)絡接口，每個接口都連接在一個LAN75IP選路操作當路由器收到一份IP數(shù)據(jù)報后，判斷該報文若數(shù)據(jù)報無效或錯誤的（如TTL字段超過了規(guī)定的數(shù)值），路由器會把報文丟棄；否則路由器會根據(jù)數(shù)據(jù)報的目的IP地址轉發(fā)該報文轉發(fā)前，需再判斷該報文：若它的目的IP地址在與路由器直接相連的一個子網(wǎng)上，路由器會通過相應的接口把報文轉發(fā)到目的子網(wǎng)上去；否則會把它轉發(fā)到下一跳路由器數(shù)據(jù)報的目的地址與下一跳路由器之間的對應關系和網(wǎng)絡的拓撲結構有關路由器總是認為下一跳更接近數(shù)據(jù)報的目的地。IP選路操作當路由器收到一份IP數(shù)據(jù)報后，判斷該報文76IP選路操作為此，路由器必須維護一個路由表，并通過查詢路由表來決定向哪個方向轉發(fā)數(shù)據(jù)路由表反映網(wǎng)絡的拓撲結構，一條表項應該包含數(shù)據(jù)報的目的IP地址（通常是目的主機所在網(wǎng)絡的地址）、下一跳路由器的地址和相應的網(wǎng)絡接口等路由器能生成路由表，并在網(wǎng)絡拓撲若有變化的時候更新，即選路策略路由器在收到數(shù)據(jù)報后就可以查詢路由表，根據(jù)目的IP地址得出下一跳的地址和對應的網(wǎng)絡接口，把報文從得到的接口轉發(fā)發(fā)出去，即選路機制IP選路操作為此，路由器必須維護一個路由表，并通過查詢路由表77IP選路操作在路由表項中，目的IP地址是目的主機所在子網(wǎng)的網(wǎng)絡地址無論采用主機地址還是網(wǎng)絡地址，數(shù)據(jù)最后都要被傳到連接目的子網(wǎng)的路由器上若為每臺主機都建立路由表項，那么路由表的規(guī)模一定大的不可想象，路由器也會因此而崩潰但不意味著不允許在路由表中使用主機地址，即主機路由實際上主機路由的優(yōu)先級是最高的，即在搜索路由表時先查找主機路由默認網(wǎng)關：在路由表中沒有找到匹配的路由時，就會把數(shù)據(jù)送到“默認網(wǎng)關”上去IP選路操作在路由表項中，目的IP地址是目的主機所在子網(wǎng)的網(wǎng)78選路策略其實質：如何確定數(shù)據(jù)傳送的最佳路徑？通過建立并維護路由表來實現(xiàn)的它有兩種不同的實現(xiàn)方法:靜態(tài)路由，可分三種情況（前兩種屬于系統(tǒng)內核自動配置，后一種屬于通過人工干預）：路由器接入網(wǎng)絡后，每初始化一個接口，系統(tǒng)就會為接口自動創(chuàng)建一個直接路由通過ICMP路由器請求和通告報文來更新路由網(wǎng)絡管理員根據(jù)網(wǎng)絡的拓撲結構手動配置路由動態(tài)路由:通過運行一定的路由選擇協(xié)議（如RIP，OSPF，BGP等）來更新路由表的可以及時反映網(wǎng)絡的拓撲變化，使路由器具有較強的健壯性選路策略其實質：如何確定數(shù)據(jù)傳送的最佳路徑？79選路策略選路策略只影響路由表的內容，比如對同一個目的IP地址來說，由于選路策略的不同，最佳路徑可能也不一樣，但這并不影響選路機制的執(zhí)行過程，只是會對其執(zhí)行的結果產生影響。選路策略選路策略只影響路由表的內容，比如對同一個目的IP地址80選路機制它實際上就是如何查找路由表，并根據(jù)查表的結果把數(shù)據(jù)轉發(fā)出去路由器以下順序搜索，一旦查到匹配的表項，路由器就會把數(shù)據(jù)從相應的接口發(fā)送出去首先搜索匹配的主機地址如果沒有，再搜索匹配的網(wǎng)絡地址（可能需要子網(wǎng)掩碼）最后搜索默認路由在具體查找時，可以使用不同的算法，例如Hash算法、Radix樹算法等，算法的好壞直接影響查表的效率選路機制它實際上就是如何查找路由表，并根據(jù)查表的結果把數(shù)據(jù)轉81IP包轉發(fā)的物理過程IP包的“轉發(fā)”開始于主機，主機需要確定發(fā)出該包的最佳方式，然后將該包發(fā)往下一跳，目的主機和源主機位于同一個子網(wǎng)上時：IP包可以直接發(fā)送給目的端站，而只需涉及ARP或者查找地址映射表不在同一個子網(wǎng)上時：它必須將該包發(fā)給主機的IP配置的“默認網(wǎng)關”，由它再做進一步的轉發(fā)IP包轉發(fā)過程，通常采用的是逐跳轉發(fā)，它本身并不區(qū)分IP和其他協(xié)議，以下圖為例IP包轉發(fā)的物理過程IP包的“轉發(fā)”開始于主機，主機需要確定82IP包轉發(fā)的物理過程IP包轉發(fā)的物理過程83IP路由選擇策略典型的路由選擇策略有兩種：靜態(tài)路由：它并不是表示路由表一成不變，這里的靜態(tài)只是說明路由器不是通過彼此之間動態(tài)交換路由信息來建立和更新路由表的它常用于網(wǎng)絡規(guī)模較小、拓撲結構比較穩(wěn)定的網(wǎng)絡中在默認情況下，它的優(yōu)先級比動態(tài)路由要高它的優(yōu)點是簡單、高效、可靠；缺點是缺乏靈活性IP路由選擇策略典型的路由選擇策略有兩種：84IP路由選擇策略動態(tài)路由它可通過網(wǎng)絡中路由器間的相互通信、傳遞路由信息、利用接收到的路由信息自動更新路由表它能實時地適應網(wǎng)絡結構的變化，因此適用于規(guī)模大、拓撲復雜的網(wǎng)絡比靜態(tài)路由功能更加強大，但實現(xiàn)較復雜，并且占用網(wǎng)絡帶寬和CPU資源多IP路由選擇策略動態(tài)路由85IP路由選擇策略動態(tài)路由能使路由器的功能更加完善，這包括維護路由、發(fā)現(xiàn)和匯聚到一致的網(wǎng)絡拓撲結構等，因此研究它，有著重要意義三種廣義上的動態(tài)路由選擇協(xié)議：距離矢量路由選擇協(xié)議鏈路狀態(tài)路由選擇協(xié)議混合路由選擇協(xié)議其基本區(qū)別，主要體現(xiàn)在它們到目標產生新路由的計算和發(fā)現(xiàn)方式上的不同它可按照其他方式分類，如按它們的操作特征、使用領域和到每一個可達目標冗余路由的數(shù)量等IP路由選擇策略動態(tài)路由能使路由器的功能更加完善，這包括維護86IP路由選擇策略這里，按照發(fā)現(xiàn)和計算路由的方式，同時參考使用領域分類，即按照它們在互連網(wǎng)中所起的作用分類，可分為兩大類：內部網(wǎng)關協(xié)議（IGP）：用在一個自治系統(tǒng)中，包括RIP，OSPF等協(xié)議外部網(wǎng)關協(xié)議（EGP）：用在自治系統(tǒng)之間，包含BGP等協(xié)議，BGP用于計算穿越因特網(wǎng)的路由。注意：早期的一個外部網(wǎng)關協(xié)議就叫EGP，它是一個具體的協(xié)議，并不代表外部網(wǎng)關協(xié)議這個類別IP路由選擇策略這里，按照發(fā)現(xiàn)和計算路由的方式，同時參考使用87靜態(tài)路由的不足實例靜態(tài)路由的不足實例88靜態(tài)路由的不足實例假如路由器A和C之間的傳輸設施出現(xiàn)了故障。這個失效的結果就是在網(wǎng)絡8和192.168中的終端系統(tǒng)不能彼此進行通信，盡管存在一個通過路由器B的有效路由靜態(tài)路由的不足實例假如路由器A和C之間的傳輸設施出現(xiàn)了故障。89靜態(tài)路由的不足實例靜態(tài)路由選擇只適用于到某目標只有單個路徑的小網(wǎng)絡。在這種情況下，靜態(tài)路由選擇可能是最有效的路由選擇機制隨著網(wǎng)絡的逐漸增大，到某目標增加了冗余路徑，靜態(tài)路由選擇就出現(xiàn)了高強度勞動量的傾向。由于廣域網(wǎng)具有更復雜的拓撲特征，廣域網(wǎng)的靜態(tài)路由選擇復雜、強度大即使在大型或復雜的網(wǎng)絡中，有時配置靜態(tài)路由可以增強系統(tǒng)的安全性靜態(tài)路由可能是連接具有Stub網(wǎng)絡的小本地網(wǎng)到你的WAN網(wǎng)的最好方式靜態(tài)路由的不足實例靜態(tài)路由選擇只適用于到某目標只有單個路徑的90距離矢量路由選擇協(xié)議

（Bellman-Ford算法）它周期地發(fā)送它們的路由選擇表給直接連接的鄰居。每一個接收者都增加表中的距離矢量，并向它自己的鄰居直接轉發(fā)。這樣一步一步的處理，可使每一個路由器知道了別的路由器的情況，并形成了關于網(wǎng)絡“距離”的累積透視圖但“距離”信息模糊，不能獲得其它路由器或網(wǎng)絡拓撲的任何確切信息壞消息傳播的慢距離矢量路由選擇協(xié)議

（Bellman-Ford算法）它周91距離矢量路由選擇協(xié)議距離矢量路由選擇協(xié)議92距離矢量路由選擇協(xié)議在任何具有冗余路徑的互聯(lián)網(wǎng)中，使用基于距離矢量算法的協(xié)議比使用靜態(tài)路由要更好，原因在于距離矢量路由選擇協(xié)議能動態(tài)地測試和糾正網(wǎng)絡中的失效如果網(wǎng)絡中的所有變量都保持不變（包括通信層、每一個鏈路的帶寬甚至傳輸技術），物理最短的路徑存在最小的傳播延遲，因此，邏輯上應該采納較短的路由典型例子：RIP、BGP（采取了一些措施克服“壞消息傳播的慢”等缺點）距離矢量路由選擇協(xié)議在任何具有冗余路徑的互聯(lián)網(wǎng)中，使用基于距93鏈路狀態(tài)路由選擇方式也被稱為最短路徑優(yōu)先協(xié)議路由器都要維護一個復雜的網(wǎng)絡拓撲數(shù)據(jù)庫，以反映整個網(wǎng)絡的拓撲結構。它的建立和更新是通過與其他路由器交換鏈路狀態(tài)的通告（LSA，Link-stateAdvertisement）來實現(xiàn)的一個路由器的鏈路狀態(tài)（LinkState）是指它與哪些網(wǎng)絡或路由器相鄰，以及到這些網(wǎng)絡或路由器的度量。采用SPF算法計算出連接網(wǎng)絡目標的信息，并用這個信息更新路由表這個過程可以體現(xiàn)于元件失效或網(wǎng)絡增長所引起的網(wǎng)絡拓撲的變化鏈路狀態(tài)路由選擇方式也被稱為最短路徑優(yōu)先協(xié)議94鏈路狀態(tài)路由選擇方式LSAs的變化是由網(wǎng)絡中的事件觸發(fā)的，而不是周期進行的。因此，路由器開始匯聚之前，也不需要等待一系列定時器的工作，從而加快匯聚過程。鏈路狀態(tài)路由選擇方式LSAs的變化是由網(wǎng)絡中的事件觸發(fā)的，而95鏈路狀態(tài)路由選擇方式使用鏈路狀態(tài)路由選擇協(xié)議，可辨別出北京和西安間兩條路徑的優(yōu)劣，并選擇最好的一個假設正在使用的路由是經(jīng)由太原的，然而出現(xiàn)了故障，鏈路狀態(tài)路由選擇協(xié)議可以迅速檢測到這個變化，并開始經(jīng)由南京轉發(fā)數(shù)據(jù)優(yōu)點在于：比靜態(tài)路由或距離矢量協(xié)議有更好的網(wǎng)絡穩(wěn)定性鏈路狀態(tài)路由選擇方式使用鏈路狀態(tài)路由選擇協(xié)議，可辨別出北京和96鏈路狀態(tài)路由的潛在問題在初始化發(fā)現(xiàn)階段，大量占用網(wǎng)絡資源。但是否會明顯地防礙網(wǎng)絡的性能，取決于兩個方面：可用帶寬的大小必須變化路由選擇信息的路由器的數(shù)量在大網(wǎng)絡中使用小鏈路（如基于幀中繼的低帶寬），其影響會比在較小網(wǎng)絡使用大帶寬鏈路更加嚴重對內存和處理器的要求較高，因此這類配置要完善，增加費用鏈路狀態(tài)路由的潛在問題在初始化發(fā)現(xiàn)階段，大量占用網(wǎng)絡資源。但97混合路由選擇方式混合路由選擇協(xié)議使用距離矢量度量，但比傳統(tǒng)的距離矢量協(xié)議更強調精確的度量。它們比距離矢量協(xié)議匯聚快，更新開銷小它通常是時間驅動而不是周期發(fā)生的，這為各種實際應用節(jié)省了帶寬。例子：Cisco的增強型內部網(wǎng)關路由選擇協(xié)議EIGRP基于距離矢量和鏈路狀態(tài)路由選擇協(xié)議各自的優(yōu)點設計而成，克服了它們在性能上的限制或不足混合路由選擇方式混合路由選擇協(xié)議使用距離矢量度量，但比傳統(tǒng)