常见的路由算法及收敛路由原理

常见的路由算法及收敛路由原理

广域网中的路由算法

1，泛洪路由：其基本思想是源节点（发起广播的节点）将消息以分组的形式发给其相邻的节点，相邻的节点再转发给他们相邻的节点，继续下去，直至分组到达网络中的所有节点。为了限制分组的传输次数，需要附加两个规则

• 若节点B时从A收到一个广播分组，则B不会将该广播分组再转发给A。
• 每个节点仅将相同的广播分组转发给邻节点最多的一次

2，最短路由

• 许多路由的路由算法如RIP，OSPF等都是基于最短路径这一概念。分组交换网络的个中路由算法实质上都是建立在某种形式的最小费用准则的基础上。譬如，我们把准则认定为“最短路径”，那就有所谓的“最短路径”路由算法。最短路径并不单纯意味着一条物理长度最短的通路，它可以是从发送节点到达接受节点的中转次数最少。
• 最短路由的一个关键是如何定义费用。
• 如果关心分组时延，则把费用和时延相关联。此时费用与两个参数有关：链路的物理长度和链路上的业务强度。前者决定信道的传播时延，后者决定分组的发送等待时延。因此，如果将两个参数的值折算为该链路的费用或长度值（实验的大小）。则最小费用算法等效为最小时延路由算法。
• 长度通常是一个正数，它可以是物理距离的长短，时延的大小，各个节点队列长度，最小跳数等等。
• 其次，链路的长度随着时间可能是变化的，它取决于链路拥塞的情况。

最短路由关心一个节点之间的一条路径的选择和求解，因而有两个 方面的缺陷：

• 为每对节点之间仅提供一条路由，因而限制了网络的通过量。
• 适应业务的变化能力受到防止路由振荡的限制。

3，最佳路由 
它是从全网的范围内寻找所有可能的传输路径，从而使得发送节点到达接收节点的信息流的时延最小，流量最大，而不是局限于一条所谓的最短路径。

• 采用最佳路由可以克服最短路径的上述缺陷，它可以将节点对之间的流量分配在多条路径上，从而可使网络的通过量最大，时延最小。

互联网中的路由算法

分级路由选择 
将路由器划分为区域，每个路由器仅知道怎样在其所属区域选择路由和知道分组在该区域要到达的目的端的全部细节，但并不知道其他区域的内部结构。当不同的网络相连时，很自然的将每个网络看作为独立的区域，以便让一个网络中的路由器免于知道其他网络的拓扑结构。从而有效地减小每个路由表的存储内容。

Ad Hoc网络中的路由算法

传统路由算法有距离矢量算法和链路状态法，基本上是为有线网络设计的，没有考虑到网络的动态特性。而且在传统的路由算法中，网络管理的开销随着网络的规模增大而迅速增长。

• 传统路由算法中存在一些致命的缺陷，如路由闭环，收敛速度慢等问题。
• 为了适应移动Ad Hoc网络中对路由算法的新要求，目前MANET已经在距离矢量算法和链路状态法的基础上，提出了许多改进型的路由协议。同时，也有许多协议是直接从有线网络继承改进得到的

目前单播的Ad Hoc路由算法分为三种：

• 平面式路由算法：网络中的所有节点都处于同一层次上，各节点在网络中获得的路由信息基本相同。根据其设计的具体原则可进一步的将平面式路由分为Proactive Routing算法和Reactive Routing算法。
• 分层路由算法：网络按一定的规则分为多个不同的层次，在不同层次中又可以有不同的路由策略。分层的路由策略比较容易进行网络规模的扩充。
• 地理位置辅助的路由算法：网络中的节点可以获得节点的地理位置信息，通过这些信息可以有效的降低路由算法中路由简历或维护的开销

收敛路由原理

基本概念 
路由收敛指网络的拓扑结构发生变化后，路由表重新建立到发送再到学习直至稳定，并通告网络中所有相关路由器都得知该变化的过程，也就是网络拓扑变化引起的通过重新计算路由而发现替代路由的行为。通过路由收敛可以使路由域中所有路由器对当前的网络结构和路由转发达成一致的状态。收敛时间记录的是从网络的拓扑结构发生变化到网络中所有路由设备中路由表重新保持一致的状态转换过程。

触发条件 
1）路由器失效 
2）连接失效 
3）管理度量调整等

步骤包括： 
在转发层面启动定时器，所述定时器的时长用于限定路由收敛的速度；当转发层面监测到网络异常时或者控制层面对端口的关闭(Shut down)命令后，在相应的转发条目中置上标记；根据所述被置上的标记，取次优先的下一跳和出接口进行转发；控制层面重新计算相应目的地址的路由，并且更新到转发表中。本方法可以在网络状态发生变化、需要路由收敛的第一时间，由转发层面先侦测出这一变化，并直接执行收敛的结果，然后再更新路由表。由于将路由更新，转发更新的操作置后，使得路由的收敛时间大大减少。