路由器路由算法

互联网是由路由器连接的网络组合而成的。为了能让数据包正确达地到达目标主机，路由器必须在途中进行正确地转发。这种向“正确的方向”转发数据所进行的处理就叫做路由控制或路由。

路由器根据路由控制表（Routing Table）转发数据包。它根据所收到的数据包中目标主机的IP地址与路由控制表的比较得出下一个应该接收的路由器。

静态路由和动态路由

静态路由：
静态路由是事先设置好路由器和主机中并将路由信息固定的一种方法。通常是由使用者手工操作完成的。当网络拓扑发生变化时，静态路由不会自动适应拓扑改变，而是需要管理员手动进行调整。对管理员负担较大，更新速度慢。但是静态路由配置简单，并且无需像动态路由那样占用路由器的CPU资源来计算和分析路由更新，而且静态路由一般优先级高于动态路由。

静态路由一般适用于结构简单的网络。在复杂网络环境中，一般会使用动态路由协议来生成动态路由。不过，即使是在复杂网络环境中，合理地配置一些静态路由也可以改进网络的性能。

动态路由：
动态路由是与静态路由相对的一个概念，指路由器能够根据路由器之间的交换的特定路由信息自动地建立自己的路由表，并且能够根据链路和节点的变化适时地进行自动调整。

使用动态路由的情况下，管理员必须设置好路由协议，其设定过程的复杂程度与具体要设置路由协议的类型有直接关系。例如在RIP的情况下，基本上无需过多的设置。而根据OSPF进行较详细路由控制时，设置工作将会非常繁琐。

路由控制范围

自治系统
自治系统（Autonomous System，AS）指的是在单一技术管理下的一组路由器，这些路由器使用同一种内部路由选择协议并且通过外部路由协议与其他的AS进行连接，一般来说一个大学、一个公司内部的所有路由器就属于一个自治系统，或者说区域网络、ISP（互联网服务提供商)等都是典型的例子。

路由协议
自治系统内部动态路由采用的协议是域内路由协议，即 IGP（Interior Gateway Protocol），也叫内部网关协议。内部网关协议比较常用的有RIP和OSPF。
而自治系统之间的路由控制采用的是域间路由协议，即 EGP（External Gateway Protocol），也叫外部网关协议。外部网关协议比较常见的是BGP。

路由算法

路由算法最具代表性的两类是链路状态算法LS（Link State）和距离向量算法DV（Distance-Vector）

根据分类可分为：
全局式路由选择算法：所有路由器掌握完整的网络拓扑和链路费用信息。例如链路状态算法。
分散式路由选择算法：路由器值掌握物理相连的邻居以及链路费用，邻居间信息交换、运算的迭代过程。例如距离向量算法。

主要路由协议有以下几种：
在这里插入图片描述
（由于EGP’不支持CIDR，现在已经不再用作互联网的对外连接协议了，这里就不详细介绍了）

至于这些路由协议属于哪一层，可以认为它们不属于网络层协议，RIP的下一层为UDP，所以RIP是应用层的，OSPF用IP，所以OSPF是传输层的，BGP用TCP，所以BGP归类到应用层里比较合理。这与书《计算机网络自顶向下方法与Internet特色》意思基本一致。但它们计算出来的路径最终为网络层提供服务。
(在TCP/IP协议栈中，Routed Protocol（eg. IP）工作在网络层，而Routing Protocol（eg.BGP）工作在传输层或应用层，他们之间的关系为：Routing Protocol负责学习最佳路径，而Routed Protocol根据最佳路径将来自上层的信息封装在IP包里传输。)
参考：RIP、OSPF等路由协议严格意义上讲属哪一层?

RIP

RIP全称为路由信息协议，下一层是UDP，是一种基于距离向量的路由选择算法，属于内部网关协议，其最大优点就是简单。
基于距离向量的意思就是根据距离（代价）和方向决定目标网络或者目标主机位置的一种方式。
RIP一般会采用洪泛法来进行更新，但是这样的问题就在于当网络构造变得复杂的时候在获得稳定的路由信息之前需要消耗大量的时间（俗称“坏消息传得慢”），而且比较容易法生路由循环等问题。

RIP规定：

网络中每个路由器都要维护从它自己到其他每一个目标网络的距离记录（也就是路由表）。
距离也被称为跳数，直接相连的路由器跳数为1，然后每经过一个跳数就加1，最多不能超过15，距离为16的两个路由器被认为是不可达（防止环的问题）。
两个路由器之间每隔30S发送一次路由信息。（RIP将路由控制信息定期(30秒一次）向全网广播。如果没有收到路由控制信息，发送路由器与外界的连接就会被断开。不过，这有可能是由于丢包导致的，因此RIP规定等待5次。如果等了6次（(180秒)仍未收到路由信息，才会真正关闭连接。
）
不支持子网掩码（RIP2中支持）。

RIP是一个基于UDP的网络协议（内容跟在UDP的数据部分后面发送），选择的是路由跳数最少的路径而非最短时间的，适合用于比较小的网络。

如何解决路由环路的问题？
由于RIP协议中经常会出现环路的问题，所以一般有以下方法来防止一个数据包进入环路：

最长距离不超过16，如果超过16则直接把数据包丢弃。
规定一个路由器不再把所收到的路由信息原路返回给发送端，这也被称为水平分割。

但是这样仍然不能解决网络中带有环这个根本问题，所以又提出了如下解决方案：

毒性逆转：指的是当网络中发生链路被断开的时候不是不在发送这个消息而是将这个无法通信的消息传播出去。
触发更新：当路由表发生变化的时候直接更新而不是等待30S。

OSPF

与RIP正好相反，OSPF常常用于管理比较大和复杂的网络。
OSPF全称开放最短路径优先协议，下一层是IP，采用的是链路状态路由算法，属于内部网关协议，每个节点会使用洪泛法的方式向其他节点告知自己与那些节点相邻，并且自己的度量（也就是从自己这里传递的代价），这样所有的节点都能直接构建出一个网络拓扑结构，最后会采用Dijkstra算法计算出一个最优的路径。
但是这样又带来一个问题，当网络巨大的时候构建出一个完整的网络拓扑图的代价是非常巨大的，所以OSPF引入了“区域”的概念，把一个自治网络划分为若干个更小的范围，将洪泛法局限在区域之内而非整个网络，每个区域会指定若干个路由器作为默认路由来参与对外的信息交换。

RIP的缺点还在于它利用好路由控制信息一遍确认是否连接了网络，一边传递网络信息，当网络比较巨大时候就路由控制信息就会随之变大，并且当路由表没什么变化的时候也会发送数据，浪费了网络带宽。

相对了，OSPF面对这些问题划分出了5个不同功能的数据包：