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2015年全國計算機三級考試《網(wǎng)絡技術》知識點：路由選擇
1.表驅(qū)動IP進行路由選擇
路由選擇設備一般采用表驅(qū)動的路由選擇算法。每臺需要路由選擇的設備保存一張IP路由表 (也稱為IP選路表)，該表存儲著相關的網(wǎng)絡信息(如目的地址以及到達目的地址的路徑等信息)。在需要傳送IP數(shù)據(jù)報時，它就查詢該IP路由表，決定把數(shù)據(jù)報發(fā)往何處。所謂表驅(qū)動，其實就相當于將傳輸?shù)哪康牡刂泛吐窂酱嬖诒碇校枰獣r查詢表，根據(jù)表中的提示來選擇傳輸路徑。
IP路由表中的目的地址如何表示?前面我們提到過IP地址的編址方法，IP地址分為主機號和網(wǎng)絡號，而連接到同一網(wǎng)絡的所有主機，其網(wǎng)絡號是一樣的。因此，我們將IP路由表保存相關的網(wǎng)絡信息，使遠端傳輸在不考慮細節(jié)的情況下先傳輸?shù)酵痪W(wǎng)絡，再傳送到具體主機上去。
(1)標準路由選擇算法
一個標準的IP路由表通常包含許多(N，R)對序偶，其中N指的是目的地網(wǎng)絡的IP地址，R是到網(wǎng)絡N路徑上的“下一個”路由器的IP地址。如果說N就是火車的目的地，則R就相當于下一站。
注意：為了減小路由設備中路由表的長度，提高路由算法的效率，路由表中的N使用目的網(wǎng)絡的網(wǎng)絡地址，而不是目的主機地址。下圖就是一個簡單的網(wǎng)絡互連圖，下表為路由器R的IP路由表。
①直接投遞：關注圖中的路由器R，所連接的是兩個網(wǎng)絡：20.0.0.0和網(wǎng)絡30.0.0.0。路由器R收到IP數(shù)據(jù)報，其目的IP地址的網(wǎng)絡號為20.0.0.0，則R的下一站就是終點站，即20.0.0.0。同理，如果目的IP地址為30.0.0.0，R的下一站也是終點站，即30.0.0.0。我們可以直接向終點站20.0.0.0或30.0.0.0投遞數(shù)據(jù)報，直接達到目的地。
②向下一站投遞：如果該IP數(shù)據(jù)報的目的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。我們再看看0連接了兩個網(wǎng)絡10.0.0.0和網(wǎng)絡20.0.0.0，其中一個l0.0.0.0正好是終點站，所以數(shù)據(jù)報到了路由器0后就可以直接投遞了。
(2)子網(wǎng)選擇路由——標準路由選擇算法的擴充
很多網(wǎng)絡并沒有采用標準的IP編址，而是采用了對標準IP地址做進一步層次劃分的子網(wǎng)掩碼。顯然，引入子網(wǎng)編址后，必須對標準路由算法進行修改和擴充。
首先要修改和擴充的就是路由表表目。標準的路由表包括很多(N，R)對序偶，由于不攜帶子網(wǎng)信息，因此不可能用于子網(wǎng)選擇路由。
標準路由算法從IP地址前幾位就可以判斷出地址類型，從而獲得哪一部分對應于網(wǎng)絡號、主機號。而在子網(wǎng)編址方式下，無法僅憑地址類別來判斷網(wǎng)絡號和主機號。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)絡號、主機號。擴充子網(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)絡地址，R表示到網(wǎng)絡N路徑上的“下一個”路由器的IP地址。
當進行路由選擇時，將IP數(shù)據(jù)報中的目的IP地址取出，與路由表表目中的“子網(wǎng)掩碼”進行逐位“與”運算，運算的結果再與表目中的“目的網(wǎng)絡地址”比較，如果相同，說明路由選擇成功，IP數(shù)據(jù)報沿“下一站地址”傳送出去。
上圖顯示了通過3臺路由器連接4個子網(wǎng)的情況。如果路由器R收到一個目的地址為10.4.0.16的IP數(shù)據(jù)報，以下是路由器R進行路由選擇的過程：
①在進行路由選擇前應將該IP地址(10.4.0.16)與路由表對應的子網(wǎng)掩碼255.255.0.0進行逐位“與”操作，得到的結果是l 0.4.0.0。
②10.4.0.0與本表項目中的網(wǎng)絡地址l0.2.0.0不相同，說明路由選擇不成功。需要對路由表的下一個表項進行相同的操作。
③繼續(xù)將數(shù)據(jù)報的IP地址l0.4.0.16與路由表的第二項對應的子網(wǎng)掩碼255.255.0.0進行“與”操作，得到的結果也是l0.4.0.0，這與第二項中的網(wǎng)絡地址l0.3.0.0也不相同。需要對路由表第三個表項進行相同的操作。
④(第三項也不符合要求)以此類推，當對路由表的最后一個表項(第4項)操作時，IP地址10.4.0.16與子網(wǎng)掩碼255.255.0.0“與”操作的結果是l0.4.0.0，同目的網(wǎng)絡地址l0.4.0.0一致，說明選擇路由是正確的。
⑤路由器R將數(shù)據(jù)報轉發(fā)給該表項指定的下一個路由器l0.3.0.7(即路由器S)。
路由器S接收到該IP數(shù)據(jù)報后，也需要按照自己的路由表，決定數(shù)據(jù)報的去向。
小知識：
“與”操作：一種邏輯算法，常在計算機中以“與門”的形式存在。表示為：AND。1AND l=1，lAND 0=0，0AND 0=0。兩數(shù)同為1，與操作結果為I;兩數(shù)不同，與操作結果為0;兩數(shù)同為0，與操作結果也是0。
注意：要求是將IP數(shù)據(jù)報的目的IP地址和路由表中各表項對應的子網(wǎng)掩碼進行逐位的、“與”操作。這里首先要將IP地址和子網(wǎng)掩碼的每個字節(jié)換算成8位二進制數(shù)(4個字節(jié)共32位二進制數(shù))，然后每一位二進制數(shù)進行“與”操作。
10.4.0.16=00001010000001000000000000010000
255.255.0.0=1111111111111110000000000000000
將兩者的每一位二進制數(shù)進行“與”操作，得到的結果為：00001010000001000000000000000000=10.4.0.0
(3)路由表中的特殊路由
①默認路由：在路由選擇過程中，如果路由表沒有明確指明一條到達目的網(wǎng)絡的路由信息，那么把數(shù)據(jù)報轉發(fā)到默認路由指定的路由器。
②特定主機路由：對單個主機指定一條特別的路徑就是所謂的特定主機路由。
(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)絡路由、默認路由、特定主機路由以及字節(jié)相連網(wǎng)絡路由，還可以將標準路由選擇算法作為它的一個特例。
以下是路由表的統(tǒng)一設置：
①在路由表中，對于特定的主機路由，采用255.255.255.255作為子網(wǎng)掩碼，采用目的主機的口作為目的地址。
②對于默認路由，采用0.0.0.0作為子網(wǎng)掩碼，默認路由器的地址作為目的地址。
③對于標準網(wǎng)絡路由，以A類IP地址為例，采用255.0.0.0作為子網(wǎng)掩碼，而目的網(wǎng)絡地址作為目的地址。
④對于一般的子網(wǎng)路由，采用相應的子網(wǎng)掩碼和相應的目的子網(wǎng)地址構造路由表表項。
這樣路由表的統(tǒng)一使路由選擇算法得到極大的簡化。
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于路由表的正確性。如果路由表出錯，IP數(shù)據(jù)報就不可能按照正確的路徑轉發(fā)。路由表可以分為靜態(tài)路由和動態(tài)路由兩類。
為了實現(xiàn)動態(tài)路由，互聯(lián)網(wǎng)中的路由器必須運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，應用最廣泛的路由選擇協(xié)議有兩種：
一種稱為路由信息協(xié)議(RIP)，另一種稱為開放式最短路徑優(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)上的直接實現(xiàn)。它規(guī)定了路由器之間交換路由信息的時間、交換信息的格式、錯誤的處理等。
(3)RIP協(xié)議與子網(wǎng)路由
RIP協(xié)議的最大優(yōu)點是配置和部署相當簡單。RIP協(xié)議的第二版本支持子網(wǎng)路由、身份認證和多播等特性。
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)議要復雜得多。
鏈路一狀態(tài)(Lillk—Status，L--S)路由選擇算法，也稱為最短路徑優(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，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、動態(tài)的IP互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境。
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