[HITCN]哈工大2020秋计算机网络复习笔记 (8)

4 网络层

4.9 路由算法

网络抽象：图G = (N, E)，N = 路由器集合，E = 链路集合

费用(Costs)：每段链路的费用可以总是1，或者是，带宽的倒数、拥塞程度等

图的抽象在网络领域应用很广泛 e.g.:P2P，其中，N是 peers集合，而E是TCP连接集合

关键问题：源到目的（如u到z）的最小费用路径是什么？

路由算法：寻找最小费用路径的算法

路由算法分类

• 静态路由：手工配置；路由更新慢；优先级高

• 动态路由：路由更新快；定期更新；及时响应链路费用或网络拓扑变化

• 全局信息：所有路由器掌握完整的网络拓扑和链路费用信息。e.g. 链路状态(LS)路由算法

• 分散(decentralized)信息：路由器只掌握物理相连的邻居以及链路费用，邻居间信息交换、运算的迭代过程。e.g. 距离向量(DV)路由算法

4.9.1 链路状态路由算法

Dijkstra 算法

• 所有结点(路由器)掌握网络拓扑和链路费用：通过“链路状态广播”；所有结点拥有相同信息

• 计算从一个结点(“源”)到达所有其他结点的最短路径：获得该结点的转发表

• 迭代：k次迭代后，得到到达k个目的结点的最短路径

c(x,y)：结点x到结点y链路费用；如果x和y不直接相连，则=∞

D(v)：从源到目的v的当前路径费用值

p(v)：沿从源到v的当前路径，v的前序结点

N’：已经找到最小费用路径的结点集合

初始化:
N' = {u}
for 所有结点v
	if v毗邻u
		then D(v) = c(u,v)
	else D(v) = ∞

Loop
	找出不在 N’中的w ，满足D(w)最小
	将w加入N'
	更新w的所有不在N’中的邻居v的D(v) :
 		D(v) = min( D(v), D(w) + c(w,v) )
	 /*到达v的新费用或者是原先到达v的费用，或者是已知的到达w的最短路径费用加上w到v的费用 */
until 所有结点在N’中

算法存在震荡(oscillations)可能：假设链路费用是该链路承载的通信量。初始为图1，此时会认为图2的代价更小，更新路由表为图2，又认为图3的代价更小，更新路由表为图3，又认为图2的代价更小，如此往复。如果一个B发往A的数据报恰好遇上了每次更新路由表，那么它将一直在B和B和D之间转发，直到TTL耗尽。