常用路由協(xié)議的分析及比較

1 概述

　　路由分為靜態(tài)路由和動(dòng)態(tài)路由，其相應(yīng)的路由表稱為靜態(tài)路由表和動(dòng)態(tài)路由表。靜態(tài)路由表由網(wǎng)絡(luò)管理員在系統(tǒng)安裝時(shí)根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的配置情況預(yù)先設(shè)定，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化后由網(wǎng)絡(luò)管理員手工修改路由表。動(dòng)態(tài)路由隨網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行情況的變化而變化，路由器根據(jù)路由協(xié)議提供的功能自動(dòng)計(jì)算數(shù)據(jù)傳輸?shù)淖罴崖窂剑纱说玫絼?dòng)態(tài)路由表。

　　根據(jù)路由算法，動(dòng)態(tài)路由協(xié)議可分為距離向量路由協(xié)議（Distance Vector Routing Protocol）和鏈路狀態(tài)路由協(xié)議（Link State Routing Protocol）。距離向量路由協(xié)議基于Bellman-Ford算法，主要有RIP、IGRP（IGRP為Cisco公司的私有協(xié)議）；鏈路狀態(tài)路由協(xié)議基于圖論中非常著名的Dijkstra算法，即最短優(yōu)先路徑（Shortest Path First，SPF）算法，如OSPF。在距離向量路由協(xié)議中，路由器將部分或全部的路由表傳遞給與其相鄰的路由器；而在鏈路狀態(tài)路由協(xié)議中，路由器將鏈路狀態(tài)信息傳遞給在同一區(qū)域內(nèi)的所有路由器。　　根據(jù)路由器在自治系統(tǒng)（AS）中的位置，可將路由協(xié)議分為內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議（Interior Gateway Protocol，IGP）和外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議（External Gateway Protocol，EGP，也叫域間路由協(xié)議）。域間路由協(xié)議有兩種：外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議（EGP）和邊界網(wǎng)關(guān)協(xié)議（BGP）。EGP是為一個(gè)簡(jiǎn)單的樹(shù)型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)而設(shè)計(jì)的，在處理選路循環(huán)和設(shè)置選路策略時(shí)，具有明顯的缺點(diǎn)，目前已被BGP代替。

　　EIGRP是Cisco公司的私有協(xié)議，是一種混合協(xié)議，它既有距離向量路由協(xié)議的特點(diǎn)，同時(shí)又繼承了鏈路狀態(tài)路由協(xié)議的優(yōu)點(diǎn)。各種路由協(xié)議各有特點(diǎn)，適合不同類型的網(wǎng)絡(luò)。下面分別加以闡述。

2 靜態(tài)路由

　　靜態(tài)路由表在開(kāi)始選擇路由之前就被網(wǎng)絡(luò)管理員建立，并且只能由網(wǎng)絡(luò)管理員更改，所以只適于網(wǎng)絡(luò)傳輸狀態(tài)比較簡(jiǎn)單的環(huán)境。靜態(tài)路由具有以下特點(diǎn)：

　　靜態(tài)路由無(wú)需進(jìn)行路由交換，因此節(jié)省網(wǎng)絡(luò)的帶寬、CPU的利用率和路由器的內(nèi)存。

　　靜態(tài)路由具有更高的安全性。在使用靜態(tài)路由的網(wǎng)絡(luò)中，所有要連到網(wǎng)絡(luò)上的路由器都需在鄰接路由器上設(shè)置其相應(yīng)的路由。因此，在某種程度上提高了網(wǎng)絡(luò)的安全性。

　　有的情況下必須使用靜態(tài)路由，如DDR、使用NAT技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。

　　靜態(tài)路由具有以下缺點(diǎn)：

　　管理者必須真正理解網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)洳⒄_配置路由。
　　
　　網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)展性能差。如果要在網(wǎng)絡(luò)上增加一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，管理者必須在所有路由器上加一條路由。
　　
　　配置煩瑣，特別是當(dāng)需要跨越幾臺(tái)路由器通信時(shí)，其路由配置更為復(fù)雜。

　　3 動(dòng)態(tài)路由

　　 動(dòng)態(tài)路由協(xié)議分為距離向量路由協(xié)議和鏈路狀態(tài)路由協(xié)議，兩種協(xié)議各有特點(diǎn)，分述如下。

　　1. 距離向量（DV）協(xié)議

　　距離向量指協(xié)議使用跳數(shù)或向量來(lái)確定從一個(gè)設(shè)備到另一個(gè)設(shè)備的距離。不考慮每跳鏈路的速率。

　　距離向量路由協(xié)議不使用正常的鄰居關(guān)系，用兩種方法獲知拓?fù)涞母淖兒吐酚傻某瑫r(shí)：

　　當(dāng)路由器不能直接從連接的路由器收到路由更新時(shí)；

　　當(dāng)路由器從鄰居收到一個(gè)更新，通知它網(wǎng)絡(luò)的某個(gè)地方拓?fù)浒l(fā)生了變化。

　　在小型網(wǎng)絡(luò)中（少于100個(gè)路由器，或需要更少的路由更新和計(jì)算環(huán)境），距離向量路由協(xié)議運(yùn)行得相當(dāng)好。當(dāng)小型網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展到大型網(wǎng)絡(luò)時(shí)，該算法計(jì)算新路由的收斂速度極慢，而且在它計(jì)算的過(guò)程中，網(wǎng)絡(luò)處于一種過(guò)渡狀態(tài)，極可能發(fā)生循環(huán)并造成暫時(shí)的擁塞。再者，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)底層鏈路技術(shù)多種多樣，帶寬各不相同時(shí)，距離向量算法對(duì)此視而不見(jiàn)。

　　距離向量路由協(xié)議的這種特性不僅造成了網(wǎng)絡(luò)收斂的延時(shí)，而且消耗了帶寬。隨著路由表的增大，需要消耗更多的CPU資源，并消耗了內(nèi)存。

　　2. 鏈路狀態(tài)（LS）路由協(xié)議

　　鏈路狀態(tài)路由協(xié)議沒(méi)有跳數(shù)的限制，使用“圖形理論”算法或最短路徑優(yōu)先算法。

　　鏈路狀態(tài)路由協(xié)議有更短的收斂時(shí)間、支持VLSM（可變長(zhǎng)子網(wǎng)掩碼）和CIDR。

　　鏈路狀態(tài)路由協(xié)議在直接相連的路由之間維護(hù)正常的鄰居關(guān)系。這允許路由更快收斂。鏈路狀態(tài)路由協(xié)議在會(huì)話期間通過(guò)交換Hello包（也叫鏈路狀態(tài)信息）創(chuàng)建對(duì)等關(guān)系，這種關(guān)系加速了路由的收斂。

　　不像距離向量路由協(xié)議那樣，更新時(shí)發(fā)送整個(gè)路由表。鏈路狀態(tài)路由協(xié)議只廣播更新的或改變的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?，這使得更新信息更小，節(jié)省了帶寬和CPU利用率。另外，如果網(wǎng)絡(luò)不發(fā)生變化，更新包只在特定的時(shí)間內(nèi)發(fā)出（通常為30min到2h）。

　　3. 鏈路狀態(tài)路由協(xié)議和距離向量路由協(xié)議的比較