計算機三級考試路由器與路由選擇知識輔導

導語：路由選擇裝置一般採用表驅動的路由選擇演算法下面就由小編為大家帶來計算機三級考試路由器與路由選擇知識輔導，希望能給大家帶來幫助！

　　1．表驅動IP進行路由選擇

路由選擇裝置一般採用表驅動的路由選擇演算法。每臺需要路由選擇的裝置儲存一張IP路由表(也稱為IP選路表)，該表儲存著相關的網路資訊(如目的地址以及到達目的地址的路徑等資訊)。在需要傳送IP資料報時，它就查詢該IP路由表，決定把資料報發往何處。所謂表驅動，其實就相當於將傳輸的目的地址和路徑存在表中，需要時查詢表，根據表中的提示來選擇傳輸路徑。

IP路由表中的目的地址如何表示?前面我們提到過IP地址的編址方法，IP地址分為主機號和網路號，而連線到同一網路的所有主機，其網路號是一樣的。因此，我們將IP路由表儲存相關的網路資訊，使遠端傳輸在不考慮細節的情況下先傳輸到同一網路，再傳送到具體主機上去。

(1)標準路由選擇演算法

一個標準的IP路由表通常包含許多(N，R)對序偶，其中N指的是目的地網路的IP地址，R是到網路N路徑上的“下一個”路由器的IP地址。如果說N就是火車的目的地，則R就相當於下一站。

注意：為了減小路由裝置中路由表的長度，提高路由演算法的效率，路由表中的N使用目的網路的網路地址，而不是目的主機地址。下圖就是一個簡單的網路互連圖，下表為路由器R的IP路由表。

①直接投遞：關注圖中的路由器R，所連線的是兩個網路：20．0．0．0和網路30．0．0．0。路由器R收到IP資料報，其目的IP地址的網路號為20．0．0．0，則R的下一站就是終點站，即20．0．0．0。同理，如果目的IP地址為30．0．0．0，R的下一站也是終點站，即30．0．0．0。我們可以直接向終點站20．0．0．0或30．0．0．0投遞資料報，直接達到目的地。

②向下一站投遞：如果該IP資料報的目的IP地址是10．0．0．0，那麼路由器就不能直接投遞，而是投遞資料報給下一站——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連線了兩個網路10．0．0．0和網路20．0．0．0，其中一個l0．0．0．0正好是終點站，所以資料報到了路由器0後就可以直接投遞了。

(2)子網選擇路由——標準路由選擇演算法的擴充

很多網路並沒有採用標準的IP編址，而是採用了對標準IP地址做進一步層次劃分的子網掩碼。顯然，引入子網編址後，必須對標準路由演算法進行修改和擴充。

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，由於不攜帶子網資訊，因此不可能用於子網選擇路由。

標準路由演算法從IP地址前幾位就可以判斷出地址型別，從而獲得哪一部分對應於網路號、主機號。而在子網編址方式下，無法僅憑地址類別來判斷網路號和主機號。因此必須在IP路由表中加入子網掩碼，以判斷IP地址中哪些位表示網路號、主機號。擴充子網掩碼後的IP路由表表示為(M，N，R)三元組。其中M表示子網掩碼，N表示目的網路地址，R表示到網路N路徑上的“下一個”路由器的IP地址。

當進行路由選擇時，將IP資料報中的目的IP地址取出，與路由表表目中的“子網掩碼”進行逐位“與”運算，運算的結果再與表目中的“目的網路地址”比較，如果相同，說明路由選擇成功，IP資料報沿“下一站地址”傳送出去。

上圖顯示了通過3臺路由器連線4個子網的情況。如果路由器R收到一個目的地址為10．4．0．16的IP資料報，以下是路由器R進行路由選擇的過程：

①在進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掩碼255．255．0．0進行逐位“與”操作，得到的結果是l 0．4．0．0。

②10．4．0．0與本表專案中的網路地址l0．2．0．0不相同，說明路由選擇不成功。需要對路由表的下一個表項進行相同的操作。

③繼續將資料報的IP地址l0．4．0．16與路由表的第二項對應的子網掩碼255．255．0．0進行“與”操作，得到的結果也是l0．4．0．0，這與第二項中的網路地址l0．3．0．0也不相同。需要對路由表第三個表項進行相同的操作。

④(第三項也不符合要求)以此類推，當對路由表的最後一個表項(第4項)操作時，IP地址10．4．0．16與子網掩碼255．255．0．0“與”操作的結果是l0．4．0．0，同目的網路地址l0．4．0．0一致，說明選擇路由是正確的。

⑤路由器R將資料報轉發給該表項指定的下一個路由器l0．3．0．7(即路由器S)。

路由器S接收到該IP資料報後，也需要按照自己的路由表，決定資料報的去向。

小知識：

“與”操作：一種邏輯演算法，常在計算機中以“與門”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資料報的目的IP地址和路由表中各表項對應的子網掩碼進行逐位的、“與”操作。這裡首先要將IP地址和子網掩碼的每個位元組換算成8位二進位制數(4個位元組共32位二進位制數)，然後每一位二進位制數進行“與”操作。

10．4．0．16=00001010000001000000000000010000

255．255．0．0=1111111111111110000000000000000

將兩者的每一位二進位制數進行“與”操作，得到的結果為：00001010000001000000000000000000=10．4．0．0

(3)路由表中的特殊路由

①預設路由：在路由選擇過程中，如果路由表沒有明確指明一條到達目的網路的路由資訊，那麼把資料報轉發到預設路由指定的'路由器。

②特定主機路由：對單個主機指定一條特別的路徑就是所謂的特定主機路由。

(4)統一的路由選擇演算法

如果允許使用任意的掩碼形式，那麼子網路由選擇演算法不但能按照同樣的方式處理網路路由、預設路由、特定主機路由以及位元組相連網路路由，還可以將標準路由選擇演算法作為它的一個特例。

以下是路由表的統一設定：

①在路由表中，對於特定的主機路由，採用255．255．255．255作為子網掩碼，採用目的主機的口作為目的地址。

②對於預設路由，採用0．0．0．0作為子網掩碼，預設路由器的地址作為目的地址。

③對於標準網路路由，以A類IP地址為例，採用255．0．0．0作為子網掩碼，而目的網路地址作為目的地址。

④對於一般的子網路由，採用相應的子網掩碼和相應的目的子網地址構造路由表表項。

這樣路由表的統一使路由選擇演算法得到極大的簡化。

　　2．路由表的建立與重新整理

IP網際網路的路由選擇的正確性依賴於路由表的正確性。如果路由表出錯，IP資料報就不可能按照正確的路徑轉發。路由表可以分為靜態路由和動態路由兩類。

為了實現動態路由，網際網路中的路由器必須執行相同的路由選擇協議，執行相同的路由選擇演算法。目前，應用最廣泛的路由選擇協議有兩種：

一種稱為路由資訊協議(RIP)，另一種稱為開放式最短路徑優先協議(OSPF)。RIP協議利用向量一距離演算法，而0SPF則使用鏈路一狀態演算法。

　　3．RIP協議與向量—距離演算法

RIP是網際網路中較早使用的一種動態路由選擇協議。

(I)向量一距離路由選擇演算法

向量一距離(V-D)路由選擇演算法，也稱為Bellman--Ford演算法。

(2)RIP協議

RIP協議是向量一距離路由選擇演算法在區域網上的直接實現。它規定了路由器之間交換路由資訊的時間、交換資訊的格式、錯誤的處理等。

(3)RIP協議與子網路由

RIP協議的最大優點是配置和部署相當簡單。RIP協議的第二版本支援子網路由、身份認證和多播等特性。

　　4．OSPF協議與鏈路一狀態演算法

OSPF是網際網路中另一種經常使用的路由選擇協議。0SPF使用鏈路～狀態路由演算法，與RIP協議相比，OSPF協議要複雜得多。

鏈路一狀態(Lillk—Status，L--S)路由選擇演算法，也稱為最短路徑優先(Shorest Path First，SPF)演算法。

　　5．部署和選擇路由協議

靜態路由、RIP路由選擇協議、OSPF路由選擇協議都有各自的特點，可以適用不同的網際網路環境。

(1)靜態路由

靜態路由最適合在小型的、單路徑的、靜態的IP網際網路環境下使用。

(2)RIP路由選擇協議

RIP路由選擇協議比較適合於小型到中型的、多路徑的、動態的IP網際網路環境。

(3)OSPF路由選擇協議

OSPF路由選擇協議最適合較大到特大型、多路徑的、動態的IP網際網路環境。