什么是路由选择协议

什么是路由选择协议

IP层协议这一节包括3部分主要内容：IP地址；IP数据报传输以及IP路由选择。前2者，尤其是IP地址的概念虽然很重要，但也比较好理解，后者既重要，又不好理解，包含的内容也非常多。如果要做非常详细讨论，意义并非很大，我们只能做一般性的讨论，下面记述一下IP路由选择这部分内容的基本思路。
路由选择的内容又包括3部分：路由表；路由选择原理，也就是路由选择算法；路由选择协议的层次，也就是具体的路由选择协议。如果时间允许，最好再讨论下路由器基本工作原理，这部分内容虽然在第10章有介绍，但此处如果先介绍下，对于理解路由选择原理有一定好处。
路由器连接不同类型的网络，通过运行路由选择协议，实现对IP数据报（分组）的路由及交换。交换，在路由器这种中间结点中，又被称为分组的存储转发。路由器主要由输入输出端口、交换机构和路由处理机组成，前2者用于交换，后者是路由器要讨论的主要内容，即路由。路由处理机的功能是：建立和维持路由表，然后，对到来的分组选择最合适的路由，并通过交换机构和输出端口转发出去。
路由器对到来的数据报，根据IP地址，通过路由表，实现对数据报的路由以及存储转发，我们称这样的机制为表驱动机制。那么，路由表的内容又是什么呢？事实上，路由器连接的是物理通信子网，路由器寻址的是物理通信子网，而不是通信子网内的主机。因此，路由器的表项应该是：
目标网络，下一路由器
也就是说，当要寻址某目标网络的时候，应该把数据报转发到下一个路由器。可见，“下一路由器”实际上起到了路标的作用，而非画出整个路由上的路径。
另外，既然路由器寻址的是物理通信子网，那么，在路由表上还应该体现出：如果网络直接连接在路由器上，可以把数据报直接交付（给物理通信子网）；如果网络没有直接连接在路由器上，则要通过“下一个路由器”进行转发。也就是说，直接连接在路由器上的网络寻址，实际上是在寻址主机，这不是IP路由选择的任务，可以直接交付。只有寻址物理通信子网，才是IP路由器的任务。这一点，正是IP路由与第3章所讨论的分组交换网路由的区别。
下面的问题是，路由表是如何形成的？实际上，路由表是由路由选择算法根据获取的信息运算出来的，路由器必须定期与周边的路由器进行信息交换，以便获取网络的状态信息，包括哪些路由器，可以连通哪些网络等。路由选择算法根据路由的度量值，计算出最佳的路由，并记录在路由表项中，最后形成路由表。度量值包括带宽，速率，路径长度，延时，通信状态，网络拓扑等。显然，选择一个好的路由选择算法，对于形成一个优良性能的路由表来说是非常重要的。
对路由选择算法性能优劣一般性的要求应该包括；正确性、稳定性、公平性、适应性以及算法是否简单等。正确性、公平性和稳定性都比较好理解，适应性是指，路由选择算法应该能够适应网络通信状态，以及拓扑结构发生变化的情况进行及时刷新，也就是说，路由应该能够适应网络通信状态的变化而变化，比如网络发生堵塞，或者网络发生故障时，应该能够动态更新路由。
对于算法，前几项要求都是必要的，但是，如果为了获得好的路由性能，算法必然复杂，就一定要消耗过多网络通信资源，因此，如何保证路由算法的简单，对于一个好的路由算法来说，也是很重要的。由此，可以把路由选择算法大致分成2类：非自适应的，和自适应的。非自适应的算法，就是路由表不随网络状态的变化而变化，路由表是静态的。这样的路由选择算法虽然缺乏适应性，但算法一定也是最简单的，一般比较适合于小型网络。对于Internet来说，网络规模都非常大，因此，一般要选择自适应的路由选择算法，路由表是动态变化的，是相对比较复杂些的。目前，在互联网技术中，主要的路由选择算法有Dijkstra最短路径算法、距离向量算法和链路状态算法等。
最后讨论路由选择协议的层次。实际上，并非在Internet上的所有的路由器都采用相同的路由选择协议，这是由于Internet的结构的原因。目前，Internet采用自治系统的体系结构。自治系统一般是指一个组织或者机构，例如一个国家。在一个自治系统内，网络可以自行决定选择网络拓扑结构，以及网络所采用的路由选择协议，这样的路由选择协议被称为内部网关协议；而在自治系统之间，则应该采用外部网关协议。目前常用的内部网关协议主要有RIP协议和OSPF协议；外部网关协议，一般采用EGP协议，这些，在教科书中已经有详细的叙述，都是比较好理解的，这里不再赘述。