计算机网络note_路由选择算法

最新推荐文章于 2023-04-28 10:26:35 发布

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分类专栏： # 计算机网络文章标签：网络

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1、路由

1.1、路由的概念

路由：按照某种指标（传输延迟、跳数、拥塞程度）找到一条从源主机到目标主机的“较好”的路径。

路由器连接子网，主机在子网当中，主机之间的路径，可以等价于源子网到目标子网的路径；

1.2、路由选择算法的原则

正确性：路径能正确导向目标IP，且没有处理不了的目标IP；
简单性：算法简单，最优但复杂的算法延迟很大并不实用；
健壮性：能适应网络拓扑的变化，带宽的变化；
最优性：某个指标最优（可次优）；

2、网络拓扑的一些概念

2.1、网络拓扑图的概念

节点：路由；
边：代价；（延时、拥塞程度等）

问题：求节点u到节点z的一条路径，使得代价最小；

2.2、汇集树（sink tree）

一个节点到所有其他节点的最优路径形成的树；

网络拓扑是（a），B的汇集树是（b)，(b)中显示了节点B到其他任意一个节点的最优路径；

3、link state 算法

基于全局路由信息，所有的路由器拥有完整的拓扑和边代价的信息；

获得整个网络拓补和代价信息；
使用LS路由算法（dijstra算法），计算本节点到其他节点的最优路径（汇集树）；
按照这个最优路径得到路由表，转发；

LS算法工作过程：

1、获知相邻节点网络地址；

一个路由器上电之后，向所有线路发送HELLO分组；
其他路由器收到HELLO分组，应答，告知自己的名字（全局唯一）；
在LAN中通过广播HELLO分组获得其他路由器的信息，可以认为引入一个人工节点；

2、测量到相邻节点的代价（延迟、开销）

实测法，发送一个分组要求对方立即响应，测出RTT；

3、组装一个LS分组，描述它到其他相邻节点及代价的情况；

4、将LS分组泛洪到所有其他路由器；

要避免环状泛洪；比如加一个TTL字段；

5、以上4步，获取整个网络拓扑和边代价，通过Dijstra算法找出到其他所有节点最短路径；

可能会震荡，比如指标是拥塞程度，大家通过计算都从轻载的路径走，导致轻载变重载，又切换到另一条可能原本重载的路径；

LS算法应用情况

OSPF协议，用于Internet；
IS-IS（intermediate system - intermediate system），用于Internet主干中；

4、distance vector算法

4.1、DV算法思路

利用Bellman-Ford方程，迭代地与邻居交换路由信息，更新路由信息；

一个简单的例子，u的邻居有x,v,w，要计算到z的值，就计算通过三个邻居到达z的值+u本身到邻居的值，取最小；

4.2、DV算法整体工作流程

初始

三个节点XYZ都只知道自己到邻居XYZ的距离；

第一次交换

对于X，YZ的信息交给X，X开始重新计算自己到XYZ的代价，发现有短路径，于是更新；
- X到X的代价，0；
- X到Y的代价，X直接到Y，X通过Z到Y，取最小值2；
- X到Z的代价，X直接到Z，X通过Y到Z，取最小值3；
对于Y，XZ的信息交给Y，Y重新计算，发现自己不需要更新；
对于Z，XY的信息交给Z，Z重新计算，需要更新；

第二次交换

对于X，把Z的信息更新；
对于Y，把XZ的信息更新；
对于Z，把X的信息更新；

4.3、DV算法的特点及改进

好消息传得快；（某个路由器接入，或有更短路径）

好消息的传播，以每一个交换周期前进一个路由器的速度进行；

坏消息传得慢，无限次循环；（比如某个路由器断开连接）

初始，B、C、D、E到达A的代价是1；然后，A断开；

第一次交换，A的表项无了，B要更新信息，B到A = B到C + C到A =1+2=3；

第二次交换，由于B的表项更新了，C的表项也要更新，C到A = C到B + B到A = 1+3=4；

第三次交换，由于C的表项更新了，B和D的表项更新，B和D到A都是从C这个邻居的，因此是C到A+1=5；

第四次交换，B更新了C又要更新，C又加1变成6；同时上次D更新了导致E更新，消息这才传到E，而且还是不对的，后面循环.....

水平分裂（split horizon）算法，对上述无穷计算问题的解决方法

还是按上面的图说明，一开始BCDE是1234，然后A断开；

第一次交换，A的表项无了，B要更新信息，B问C，由于C到A是经过B的所以C告诉B自己不可达A；

第二次交换，由于B的表项更新了，C的表项也要更新，通过邻居B到不了A了，通过邻居D也到不了A（原因同上，D知道自己是经过C到A的，所以当C问自己到A的代价，回复不可达）