计算机网络中的路由协议

路由协议是路由器用来相互通信，以找到从发送方到接收方传输数据包的最有效路径的一组规则和算法。计算机网络中有许多路由协议，我们将在本文中讨论它们，但要正确理解路由协议，让我们先理解路由。

计算机网络中的路由

“路由”一词源于 “route”（路径），意思是数据包在计算机网络中传输的路径。路由是从一个网络移动数据包到另一个网络的过程，通过发现从源到目的地的最佳路径。帮助寻找最佳路径以将数据包从一个网络的源转发到另一个网络的目标的网络设备的设备称为路由器。

路由协议的类型

计算机网络中有三种类型的路由协议，它们是：

1. 静态路由协议

它也可以称为非自适应路由。它是一种手动配置技术，网络管理员在此技术中选择最佳路径来传输数据包从源到目的地。当网络管理员手动配置路由表中的每个路由器时，这称为静态路由。之后，路由器沿着网络管理员定义的路径将数据包转发到目的地。

它提供了安全性，因为只有管理员控制路由。它非常适合小型组织，因为它需要的带宽较少，因此成本较低。

2. 默认路由协议

默认路由协议也可以称为默认路由。当路由器遇到它不知道数据包目标网络的情况时，它会使用一种称为“默认路由”的方法。这是一种方法，路由器将所有数据包转发到单跳设备，而不管网络是什么。

默认路由是路由器在遇到这种情况时用于发送所有数据包的预定路径。当路由器不知道目标网络时，路由器会使用默认路由并将所有数据包发送到该路由。

3. 动态路由协议

它也可以称为自适应路由。这是一种方法，路由器会自动找到传输数据包从发送方到接收方的最佳路径，并将选定的路径信息放入每个路由器的路由表中。

路由器根据通信电路的情况或网络拓扑选择路径。如果节点之间的连接有任何丢失，或者决定的路径有问题，数据包会自动调整到新路径以转发到目的地。它非常适合使用许多路由器的较大型组织。

动态路由协议的类型

有两种类型的路由协议，如下所示：

1. 内部网关协议 (IGP)

在同一网络或自治系统 (AS) 内使用的路由协议，促进路由器之间路由信息的交换。IGP 的主要功能是搜索最佳路由，以便在自治系统内将数据包从发送方转发到接收方。

2. 外部网关协议 (EGP)

在各种自治系统中使用的路由协议，促进路由器之间路由信息的交换。EGP 的主要功能是搜索最佳路由，以便在各种自治系统之间将数据包从发送方转发到接收方。

内部网关协议 (IGP)

它们进一步分为链路状态路由协议、距离矢量路由协议和混合路由协议。

1. 链路状态路由协议

链路状态路由协议是一种内部网关协议，用于计算机网络中，以确定将数据包从网络上的一个点发送到另一个点的最合适路径。这些协议对网络拓扑有很好的了解，可以高效地将数据包转发到其目的地。这些协议跟踪每个链路的状态和连接类型；基于这些因素，它们会生成计算出的指标，并通过这些指标进行路由。

有几种链路状态路由协议，如下所述：

• OSPF (开放最短路径优先)

这是最流行和最广泛使用的开放标准协议。它于 34 年前（1989 年）推出。它是内部网关协议之一，使用链路状态路由算法或最短路径优先算法，该算法在单个路由域内工作。该算法由 Dijkstra 专家设计，因此也称为Dijkstra 算法。

它使用互联网协议 (IP) 类型 89 进行通信。它支持无类别域间路由 (CIDR) 和可变长度子网掩码 (VLSM)。它被开发用于 IPv4 和 IPv6 网络。它可以将大型互连网络划分为称为区域的较小型互连网络。

OSPF 路由器保留网络拓扑信息，例如同一自治系统内的路由器、链路和网络。这些信息存储在链路状态通告 (LSA) 的形式中，位于一个称为链路状态数据库 (LSDB) 的数据库中。每个路由器都有一个独特的路由器 ID (RID) 来标识单个路由器。每个路由器都包含有关连接到网络的其他所有路由器的信息，因此链路状态数据库的大小会增加。

在 OSPF 中，一个大的自治系统被划分为 OSPF 区域，这减少了 LSDB 的大小。

每个区域都有自己的网络、主机、路由器和其他设备。每个区域都被分配一个称为区域 ID 的标识号。每个区域仅存储有关其区域内设备的信息，而无需详细了解网络拓扑。

OSPF 网络必须有一个骨干区域，也称为区域 0，所有其他区域都连接到该区域。这种连接允许不同区域的路由器间接通信。在 OSPF 中，有区域边界路由器 (ABR) 连接自治系统内的 OSPF 区域，以及自治系统边界路由器 (ASBR) 将 OSPF 域连接到外部网络。开放最短路径优先使用成本度量来确定到达目的地的最经济有效的路径。

• IS-IS (中间系统到中间系统)

IS-IS 协议由 Digital Equipment Corporation (DEC) 于 20 世纪 80 年代末为国际标准化组织 (ISO) 开发。它是使用链路状态路由协议、交换链路状态通告 (LSA) 并维护链路状态数据库 (LSDB) 以在自治系统内进行路由的内部网关协议之一。与 OSPF 一样，它也使用 Dijkstra 算法来查找将数据包从源传输到目的地的最佳路由，但 IS-IS 不使用 IP 路由来交换路由，这一点与 OSPF 不同。IS-IS 基于无连接网络服务 (CLNS) 来交换路由。它还支持无类别域间路由 (CIDR) 和可变子网长度掩码 (VLSM)。

它使用两级层次结构：级别 1 路由和级别 2 路由。在级别 1 路由中，路由器在同一区域内交换路由信息。在级别 2 路由中，路由器提供不同区域之间的连接。仅直接与同一区域的路由器通信的路由器称为级别 1 路由器。与其他区域的路由器通信的路由器称为级别 2 路由器。L2 路由器还负责在不同自治系统之间路由流量。IS-IS 可用于路由任何网络层协议。这种灵活性使其适用于多样化的网络。

2. 距离矢量路由协议

距离矢量路由协议是内部网关协议，用于计算机网络中，以选择最有利的路径，将数据包从一个点传输到另一个点，在自治系统 (AS) 内。

在距离矢量路由协议中，距离是两个网络之间的路径的测量值，矢量是数据包应该转发的方向，以便它们通过覆盖距离到达目的地。在路由器中，矢量指示接口。

距离矢量路由协议通过距离和矢量计算路径，以将数据包传送到目标网络。当网络拓扑发生变化时，此协议会定期将其路由器的信息发送给其邻居。

有几种距离矢量路由协议，如下所述：

• RIP (路由信息协议)

它是最早的动态路由协议之一。它是一种用于计算机网络的内部网关协议，因此它在自治系统内执行路由。它是一种距离矢量路由协议，使用跳数度量来发现传输数据包到目标网络的最合适路由。

当网络拓扑发生变化时，此协议会例行地将其路由器的信息发送给其邻居。它是一种单播路由协议，用于建立一对一通信，其中将有一个发送者和一个接收者。它支持有类别路由。

RIP 使用的度量是跳数。从一个路由器到另一个路由器，计算一跳。RIP 通过计算发送方和接收方之间的跳数来计算距离。跳数最少的距离被认为是转发数据包的最佳路由。如果源和目的地之间的所有路径具有相同的跳数，那么 RIP 将在所有路径上发送消息以平衡网络负载。重要的是要知道，RIP 允许的最大跳数是 15 跳，因此网络中的最大路由器数量可以是 16 台。大于 15 跳的距离被视为不可达。

为了更新路由器有关网络中存在的路由的信息，RIP 发送消息。有两种类型的 RIP 消息：请求消息（由新进入网络的路由器发送，以获取有关其邻近路由器的信息）和响应消息，响应消息分为两种：已请求消息（作为对请求消息的响应发送）和未请求消息（以 30 秒的固定间隔发送，以更新邻近路由器关于路由和网络的信息）。

路由信息协议有两个版本：RIP 版本 1 (RIPv1) 和 RIP 版本 2 (RIPv2)。

RIPv1 是 RIP 最早的版本，它是一种有类别协议，因此不支持 VLSM。它使用跳数度量来查找源和目的地之间的最佳路径。它定期向邻近路由器提供路由更新。

RIPv2 是 RIP 的现代版本，它是一种无类别路由协议，支持 VLSM。它使用跳数度量，但可以在路由更新中包含更多信息。它通过支持身份验证来增强安全性。

• IGRP (内部网关路由协议)

自 Cisco 在 20 世纪 80 年代中期创建以来，它是一种 Cisco 专有协议，因此IGRP 只能在那些使用 Cisco 设备的网络中使用。它是一种距离矢量路由协议，在同一自治系统内的路由器之间交换详细信息。它被创建以克服路由信息协议 (RIP) 的缺点，RIP 的跳数限制仅为 15。IGRP 使用多种度量，如带宽、可靠性、负载、最大传输单元 (MTU) 大小和延迟来选择到达目标网络的最佳路径，从而更准确地选择路由。

IGRP 中跳数的最大限制是 100，它会定期（每 90 秒）向路由器发送更新。它为从发送方到接收方传输的数据包提供了更高的安全性。

3. 混合路由协议

它是链路状态路由协议和距离矢量路由协议的组合。它具有这两种协议的特点。它用于以更可靠、更快速的方式提供最佳路径来传输数据包。

混合路由协议如下：

EIGRP (增强型内部网关路由协议)

它是Cisco 专有协议，是内部网关路由协议的改进版本。它是 Cisco 开发的 IGRP 的后继者，旨在克服 IGRP 的缺点。它也被称为混合路由协议，因为它兼具链路状态路由协议和距离矢量路由协议的特点。

它使用的度量是带宽、负载、延迟和可靠性。它使用扩散更新算法 (DUAL) 来确保无环路由。它支持无类别域间路由 (CIDR) 和可变长度子网掩码 (VLSM)。它用于高效利用带宽和快速收敛。

外部网关协议 (EGP)

最广泛使用的 EGP 是边界网关协议 (BGP)。

边界网关协议 (BGP)

它是一种动态路由协议，用于确定将数据包从一个网络传输到另一个网络的最佳路径。它是一种外部网关协议，允许路由器在不同自治系统之间交换信息。它使用路径矢量路由协议，该协议维护动态更新的路由详细信息。

BGP 可实现高效路由，以确定提供最可靠、最快速通信的目标网络最佳路径。它具有高度的可扩展性，可以无缝管理互连设备和网络的增长数量。它支持多宿主连接，这意味着组织可以同时连接到多个互联网服务提供商并自动选择最佳路径。

BGP 为组织提供了对 Internet 流量的控制，这有助于避免拥塞的路由。BGP 通过快速适应网络变化来增强 Internet 的弹性。如果路由因流量拥塞，BGP 可以将流量重定向到备用路径，以确保不间断的通信。它提供全球连接，这意味着 BGP 允许不同位置的网络互连并交换路由信息，从而促进跨越国界的无缝数据传输。

结论

• 在本文中，您了解了计算机网络中的路由协议。
• 您了解了路由，即查找将数据包转发到目标网络的最佳可能路径的过程。
• 您了解到有三种类型的路由协议：静态路由、默认路由和动态路由协议。
• 动态路由协议进一步分为内部网关协议和外部网关协议。
• 内部网关协议进一步分为距离矢量路由协议、链路状态路由协议和混合路由协议。
• 链路状态路由协议分为中间系统到中间系统 (IS-IS) 和开放最短路径优先 (OSPF)。
• 距离矢量路由协议细分为内部网关路由协议 (IGRP) 和路由信息协议 (RIP)。
• 混合路由协议包括增强型内部网关路由协议 (EIGRP)。
• 外部网关协议包括边界网关协议 (BGP)。