路由算法的分类（自适应路由、非自适应路由）

路由，是一个寻找抵达各个目的地的路径的过程。该过程中会创建一个叫做"路由表"的东西，路由器会根据路由表来决定如何转发数据包。路由算法会决定将数据包通过哪个路由传输到目的地。

路由算法可以分为三大类：

1. 自适应算法（adaptive algorithms）
2. 非自适应算法（non-adaptive algorithms）
3. 混合算法（hybrid algorithms）

自适应路由算法（Adaptive Algorithms）

自适应算法会在网络拓扑或流量负载发生变化时改变路由选择（routing decisions），因此也被称为动态路由。该路由方式会依赖当前拓扑、网络负载、延迟等动态信息来调整路由。优化参数包含距离、跳数、预计传输时间等。

自适应算法可以进一步细分为：

• 孤立（Isolated）：在该方法中，每个节点都只使用自己拥有的信息来调整路由，而不关心其他节点拥有的信息，发送数据的节点对其他链路一无所知。该方案的缺点是数据包可能会被发往一个正处于拥塞状态的网络，带来更大的延迟。算法有：Hot potato 路由和 backward learning。
• 中心化（Centralized）：该方法中，一个中央节点拥有网络的所有信息，并作出所有的路由决策。这么做的优点是只需要有一个节点保存网络的全部信息，坏处是该节点一旦挂了网络就挂了。链路状态算法就被称作是一个中心化算法，因为其需要考虑网络中每一条链路上的开销。
• 分布式（Distributed）：该方法中，每个节点都会从自己的邻居那里获取网络信息，根据这些信息来转发数据包。这么做的缺点是，如果网络状态在两次信息更新的间隔中发生了变化，那么在这个变化过程中发送的数据包就会有比较大的延迟。该类算法通常会计算源地址和目的地址之间的最小开销路径。

优点

1. 动态：自适应算法能够根据网络状态动态调整路由，选择更好的路径，带来更好的性能、更大带宽和更低的延迟
2. 负载均衡：自适应算法能够在多个路径上分摊网络流量，避免拥塞，高效利用多个链路；
3. 失效容忍（Fault Tolerance）：自适应路由算法可以让数据包绕开失效的网络部分完成路由，增强可用性和可靠性；
4. 更高性能：通过选择更短、更低拥塞的路径来实现更好的网络性能

缺点

1. 复杂：相较于非自适应算法更加复杂，实现和维护更困难；
2. 额外开销：算法需要更强的算力和内存，增加资源开销；
3. 路由环路：有时会产生路由环路，导致数据包永远无法抵达目的地；
4. 延迟：为每个数据包计算最短路径需要消耗时间，可能导致更大的延迟

非自适应路由算法（Non-Adaptive Algorithms）

该类算法不会自己修改路由——路由器中的路由都是预先计算好并下载进路由器的，因此也被称作 "静态路由" 。

该类算法可进一步细分为：

• 洪泛（Flooding）：该技术会将入向数据包从所有接口发出（除了传入该数据包的接口）。这么做的问题是数据包可能会被环路路由，节点可能会多次收到相同的数据包，但该问题可以通过序列号、跳数和生成树解决。
• 随机走动（Random walk）：该方法中，每个节点都会将数据包随机发给自己的邻居。由于通常都会选排队最短的链路发送数据包，因此该方法的鲁棒性很强。

优点

1. 简洁：更好实现也更好维护，能够降低网络基础设施的复杂度；
2. 开销低：只需要很少的运算资源；
3. 更少的路由环路；
4. 低延迟

缺点

1. 低效：可能会选择非最优路径发送数据。带来拥塞、延迟等；
2. 不灵活：无法根据网络状态进行调整；

混合算法

该类算法混合了自适应和非自适应算法 —— 混合算法方案将网络划分为多个区域，在每个区域中使用适合的算法。混合算法可以进一步划分为：

• 链路状态（link-state）：该方法中，每个路由器会为网络创建一个详细而完整的地图，然后把该地图和其他所有的路由器共享。该方法可实现更精准高效的路由选择；
• 距离向量（Distance vector）：该方法中，每个路由器都会维护一个表，该表包含了到达网络中每个节点的距离和方向信息。该表会和网络中的所有路由器共享。该方法的弊端是可能导致路由环路。

链路状态路由

• 每个路由器都会和网络中的所有其他路由器共享自己邻居的信息；
• 通过洪泛向所有路由器共享自己拥有的关于邻居的信息；
• 只在信息发生变化时再次共享信息；
• 使用 Dijkstra 算法构造路由表；
• 问题：洪泛会带来较大的流量。洪泛的无限环路问题可以通过 TTL 解决

距离向量路由

• 路由器会计算自己和目的地之间的距离（跳数）；
• 路由器会向自己的邻居共享网络信息，同时根据邻居共享的信息更新自己的路由表；
• 以相同的时间间隔和邻居共享信息；
• 使用 Bellman-Ford 算法制作路由表；
• 问题：
  • 无限计数问题（Count to infinity problem）：可以通过分裂视野（Splitting horizon）的方法来解决。主要思路是路由器不将接收到的路由信息送回传入信息的接口；
  • 好消息传播的快，坏消息传得慢；

路由和洪泛的区别

路由	洪泛
需要路由表	无需路由表
可能得到最短路径	总是得到最短路径
不那么可靠	更可靠
流量少	流量很大
没有重复包	可能会出现重复包