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2015年全國計算機三級考試《網(wǎng)絡(luò )技術(shù)》知識點(diǎn)：路由選擇
1.表驅動(dòng)IP進(jìn)行路由選擇
路由選擇設備一般采用表驅動(dòng)的路由選擇算法。每臺需要路由選擇的設備保存一張IP路由表 (也稱(chēng)為IP選路表)，該表存儲著(zhù)相關(guān)的網(wǎng)絡(luò )信息(如目的地址以及到達目的地址的路徑等信息)。在需要傳送IP數據報時(shí)，它就查詢(xún)該IP路由表，決定把數據報發(fā)往何處。所謂表驅動(dòng)，其實(shí)就相當于將傳輸的目的地址和路徑存在表中，需要時(shí)查詢(xún)表，根據表中的提示來(lái)選擇傳輸路徑。
IP路由表中的目的地址如何表示?前面我們提到過(guò)IP地址的編址方法，IP地址分為主機號和網(wǎng)絡(luò )號，而連接到同一網(wǎng)絡(luò )的所有主機，其網(wǎng)絡(luò )號是一樣的。因此，我們將IP路由表保存相關(guān)的網(wǎng)絡(luò )信息，使遠端傳輸在不考慮細節的情況下先傳輸到同一網(wǎng)絡(luò )，再傳送到具體主機上去。
(1)標準路由選擇算法
一個(gè)標準的IP路由表通常包含許多(N，R)對序偶，其中N指的是目的地網(wǎng)絡(luò )的IP地址，R是到網(wǎng)絡(luò )N路徑上的“下一個(gè)”路由器的IP地址。如果說(shuō)N就是火車(chē)的目的地，則R就相當于下一站。
注意：為了減小路由設備中路由表的長(cháng)度，提高路由算法的效率，路由表中的N使用目的網(wǎng)絡(luò )的網(wǎng)絡(luò )地址，而不是目的主機地址。下圖就是一個(gè)簡(jiǎn)單的網(wǎng)絡(luò )互連圖，下表為路由器R的IP路由表。
�、僦苯油哆f：關(guān)注圖中的路由器R，所連接的是兩個(gè)網(wǎng)絡(luò )：20.0.0.0和網(wǎng)絡(luò )30.0.0.0。路由器R收到IP數據報，其目的IP地址的網(wǎng)絡(luò )號為20.0.0.0，則R的下一站就是終點(diǎn)站，即20.0.0.0。同理，如果目的IP地址為30.0.0.0，R的下一站也是終點(diǎn)站，即30.0.0.0。我們可以直接向終點(diǎn)站20.0.0.0或30.0.0.0投遞數據報，直接達到目的地。
�、谙蛳乱徽就哆f：如果該IP數據報的目的IP地址是10.0.0.0，那么路由器就不能直接投遞，而是投遞數據報給下一站——路由器Q(地址為20.0.0.5)，由路由器Q繼續向下一站投遞。我們再看看0連接了兩個(gè)網(wǎng)絡(luò )10.0.0.0和網(wǎng)絡(luò )20.0.0.0，其中一個(gè)l0.0.0.0正好是終點(diǎn)站，所以數據報到了路由器0后就可以直接投遞了。
(2)子網(wǎng)選擇路由——標準路由選擇算法的擴充
很多網(wǎng)絡(luò )并沒(méi)有采用標準的IP編址，而是采用了對標準IP地址做進(jìn)一步層次劃分的子網(wǎng)掩碼。顯然，引入子網(wǎng)編址后，必須對標準路由算法進(jìn)行修改和擴充。
首先要修改和擴充的就是路由表表目。標準的路由表包括很多(N，R)對序偶，由于不攜帶子網(wǎng)信息，因此不可能用于子網(wǎng)選擇路由。
標準路由算法從IP地址前幾位就可以判斷出地址類(lèi)型，從而獲得哪一部分對應于網(wǎng)絡(luò )號、主機號。而在子網(wǎng)編址方式下，無(wú)法僅憑地址類(lèi)別來(lái)判斷網(wǎng)絡(luò )號和主機號。因此必須在IP路由表中加入子網(wǎng)掩碼，以判斷IP地址中哪些位表示網(wǎng)絡(luò )號、主機號。擴充子網(wǎng)掩碼后的IP路由表表示為(M，N，R)三元組。其中M表示子網(wǎng)掩碼，N表示目的網(wǎng)絡(luò )地址，R表示到網(wǎng)絡(luò )N路徑上的“下一個(gè)”路由器的IP地址。
當進(jìn)行路由選擇時(shí)，將IP數據報中的目的IP地址取出，與路由表表目中的“子網(wǎng)掩碼”進(jìn)行逐位“與”運算，運算的結果再與表目中的“目的網(wǎng)絡(luò )地址”比較，如果相同，說(shuō)明路由選擇成功，IP數據報沿“下一站地址”傳送出去。
上圖顯示了通過(guò)3臺路由器連接4個(gè)子網(wǎng)的情況。如果路由器R收到一個(gè)目的地址為10.4.0.16的IP數據報，以下是路由器R進(jìn)行路由選擇的過(guò)程：
�、僭谶M(jìn)行路由選擇前應將該IP地址(10.4.0.16)與路由表對應的子網(wǎng)掩碼255.255.0.0進(jìn)行逐位“與”操作，得到的結果是l 0.4.0.0。
�、�10.4.0.0與本表項目中的網(wǎng)絡(luò )地址l0.2.0.0不相同，說(shuō)明路由選擇不成功。需要對路由表的下一個(gè)表項進(jìn)行相同的操作。
�、劾^續將數據報的IP地址l0.4.0.16與路由表的第二項對應的子網(wǎng)掩碼255.255.0.0進(jìn)行“與”操作，得到的結果也是l0.4.0.0，這與第二項中的網(wǎng)絡(luò )地址l0.3.0.0也不相同。需要對路由表第三個(gè)表項進(jìn)行相同的操作。
�、�(第三項也不符合要求)以此類(lèi)推，當對路由表的最后一個(gè)表項(第4項)操作時(shí)，IP地址10.4.0.16與子網(wǎng)掩碼255.255.0.0“與”操作的結果是l0.4.0.0，同目的網(wǎng)絡(luò )地址l0.4.0.0一致，說(shuō)明選擇路由是正確的。
�、萋酚善鱎將數據報轉發(fā)給該表項指定的下一個(gè)路由器l0.3.0.7(即路由器S)。
路由器S接收到該IP數據報后，也需要按照自己的路由表，決定數據報的去向。
小知識：
“與”操作：一種邏輯算法，常在計算機中以“與門(mén)”的形式存在。表示為：AND。1AND l=1，lAND 0=0，0AND 0=0。兩數同為1，與操作結果為I;兩數不同，與操作結果為0;兩數同為0，與操作結果也是0。
注意：要求是將IP數據報的目的IP地址和路由表中各表項對應的子網(wǎng)掩碼進(jìn)行逐位的、“與”操作。這里首先要將IP地址和子網(wǎng)掩碼的每個(gè)字節換算成8位二進(jìn)制數(4個(gè)字節共32位二進(jìn)制數)，然后每一位二進(jìn)制數進(jìn)行“與”操作。
10.4.0.16=00001010000001000000000000010000
255.255.0.0=1111111111111110000000000000000
將兩者的每一位二進(jìn)制數進(jìn)行“與”操作，得到的結果為：00001010000001000000000000000000=10.4.0.0
(3)路由表中的特殊路由
�、倌J路由：在路由選擇過(guò)程中，如果路由表沒(méi)有明確指明一條到達目的網(wǎng)絡(luò )的路由信息，那么把數據報轉發(fā)到默認路由指定的路由器。
�、谔囟ㄖ鳈C路由：對單個(gè)主機指定一條特別的路徑就是所謂的特定主機路由。
(4)統一的路由選擇算法
如果允許使用任意的掩碼形式，那么子網(wǎng)路由選擇算法不但能按照同樣的方式處理網(wǎng)絡(luò )路由、默認路由、特定主機路由以及字節相連網(wǎng)絡(luò )路由，還可以將標準路由選擇算法作為它的一個(gè)特例。
以下是路由表的統一設置：
�、僭诼酚杀碇�，對于特定的主機路由，采用255.255.255.255作為子網(wǎng)掩碼，采用目的主機的口作為目的地址。
�、趯τ谀J路由，采用0.0.0.0作為子網(wǎng)掩碼，默認路由器的地址作為目的地址。
�、蹖τ跇藴示W(wǎng)絡(luò )路由，以A類(lèi)IP地址為例，采用255.0.0.0作為子網(wǎng)掩碼，而目的網(wǎng)絡(luò )地址作為目的地址。
�、軐τ谝话愕淖泳W(wǎng)路由，采用相應的子網(wǎng)掩碼和相應的目的子網(wǎng)地址構造路由表表項。
這樣路由表的統一使路由選擇算法得到極大的簡(jiǎn)化。
2.路由表的建立與刷新
IP互聯(lián)網(wǎng)的路由選擇的正確性依賴(lài)于路由表的正確性。如果路由表出錯，IP數據報就不可能按照正確的路徑轉發(fā)。路由表可以分為靜態(tài)路由和動(dòng)態(tài)路由兩類(lèi)。
為了實(shí)現動(dòng)態(tài)路由，互聯(lián)網(wǎng)中的路由器必須運行相同的路由選擇協(xié)議，執行相同的路由選擇算法。目前，應用最廣泛的路由選擇協(xié)議有兩種：
一種稱(chēng)為路由信息協(xié)議(RIP)，另一種稱(chēng)為開(kāi)放式最短路徑優(yōu)先協(xié)議(OSPF)。RIP協(xié)議利用向量一距離算法，而0SPF則使用鏈路一狀態(tài)算法。
3.RIP協(xié)議與向量—距離算法
RIP是互聯(lián)網(wǎng)中較早使用的一種動(dòng)態(tài)路由選擇協(xié)議。
(I)向量一距離路由選擇算法
向量一距離(V-D)路由選擇算法，也稱(chēng)為Bellman--Ford算法。
(2)RIP協(xié)議
RIP協(xié)議是向量一距離路由選擇算法在局域網(wǎng)上的直接實(shí)現。它規定了路由器之間交換路由信息的時(shí)間、交換信息的格式、錯誤的處理等。
(3)RIP協(xié)議與子網(wǎng)路由
RIP協(xié)議的最大優(yōu)點(diǎn)是配置和部署相當簡(jiǎn)單。RIP協(xié)議的第二版本支持子網(wǎng)路由、身份認證和多播等特性。
4.OSPF協(xié)議與鏈路一狀態(tài)算法
OSPF是互聯(lián)網(wǎng)中另一種經(jīng)常使用的路由選擇協(xié)議。0SPF使用鏈路～狀態(tài)路由算法，與RIP協(xié)議相比，OSPF協(xié)議要復雜得多。
鏈路一狀態(tài)(Lillk—Status，L--S)路由選擇算法，也稱(chēng)為最短路徑優(yōu)先(Shorest Path First，SPF)算法。
5.部署和選擇路由協(xié)議
靜態(tài)路由、RIP路由選擇協(xié)議、OSPF路由選擇協(xié)議都有各自的特點(diǎn)，可以適用不同的互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境。
(1)靜態(tài)路由
靜態(tài)路由最適合在小型的、單路徑的、靜態(tài)的IP互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下使用。
(2)RIP路由選擇協(xié)議
RIP路由選擇協(xié)議比較適合于小型到中型的、多路徑的、動(dòng)態(tài)的IP互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境。
(3)OSPF路由選擇協(xié)議
OSPF路由選擇協(xié)議最適合較大到特大型、多路徑的、動(dòng)態(tài)的IP互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境。
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