路由算法

一、路由算法的基本概念
1、什么是路由算法
路由算法是提高路由协议功能，减少路由时开销的一种算法。它的目的是找到源路由器到目的路由器的最佳路径。
2、设计路由算法时应考虑的因素
（1）最优化
路由算法必须能够在源路由器和目的路由器之间找到最优路径。
（2）简洁性
由于计算机物理资源有限，因此路由算法必须保证简洁，以减少软件和应用的开销。
（3）坚固性
当出现任何非正常或者不可预料的情况时，比如硬件故障、负载过高或者操作失误时，都可以正常运行。
（4）快速收敛
收敛是在最佳路径的选择上所有路由器达到一致的过程，当某个路由器出现故障时，就会更新路由表，然后路由器会将该更新信息发布到网络上，引发重新计算最佳路径，最终会得到所有的路由器都认可的最佳路径。
（5）灵活性
路由算法要求可以快速准确的适应各种网络环境。
二、常见的路由生产算法
1、LS算法
采用LS算法得每个路由器都必须遵循以下步骤：
（1）确认在物理上与之相连的路由器并获得他们的IP地址：每一个路由器都会向所在的网络发一个分组数据包，该网络上的每个接收到该数据包的路由器都会向该路由器发一个包含自身IP地址的应答消息。
（2）测量相邻路由器的延时：向相邻的路由器发送一个数据包，每一个接收到该数据包的路由器会发送一个应答数据包给该路由器，而最终所获得的延时就是将往返时间除以2。
（3）向该网络中的所有路由器发送自己的消息，并且接受其他路由器发送的消息：这一条保证了每一个路由器都能够知道网络的结构和状态。
（4）使用一个合适的算法，确定两点之间的最佳路由。
2、Dijkstra算法
（1）路由器建立一张网络图，并确定源节点和目的节点。再建立一张邻接矩阵，该矩阵中的元素表示链路权值。如果两个节点之间没有链路直接相连，则将权值设为无穷大。
（2）路由器为网络中的每一个节点建立一组状态记录，该记录包括：
前序字段——表示当前节点之前的节点
长度字段——表示从源节点到当前节点的权值之和
标号字段——表示节点的状态，“永久”或者“暂时”状态
（3）路由器初始化状态记录集参数，将它们的长度设为“无穷大”，标号设为“暂时”。
（4）路由器设置一个T节点：例如将A节点设为源T节点，则将A节点设为“永久状态”，表示A节点的状态不再改变。一个T节点仅仅是一个代理。
（5）路由器更新所有与源T节点相连的所有暂时性节点的状态记录集。
（6）路由器在所有的暂时性节点中选择距离A节点权值最低的节点，该节点将是新的T节点。
（7）如果该节点不是目的节点，则返回到步骤（5）。
（8）如果节点是V2，路由器则向前回溯，将它的前序节点从状态记录集中提取出来，如此循环，直到提取到V1为止。这个节点列表便是从V1到V2的最佳路由。
3、链路向量选路算法
链路状态算法：发送路由信息到互联网上所有的节点，对于每一个路由器，仅发送其路由表中描述了自身状态的那一部分。
4、距离向量算法
距离向量算法要求每个路由器发送其路由表中的全部或者部分信息到邻接节点上。
与链路状态算法的比较：链路向量算法是将少量更新信息发送到互联网上，而距离向量算法发送大量的更新信息到邻接路由器，因此前者收敛更快，在一定程度上更不易产生路由循环，但是链路向量算法需要更强的CPU能力和更多的内存空间，因此在实现是显得更加昂贵一些。