大多數(shù)的路由選擇協(xié)議屬于下面二者之一：

距離矢量（distance vector）和鏈路狀態(tài)（link state）。

本篇學(xué)習(xí)的是距離矢量路由選擇協(xié)議的基礎(chǔ)。

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大多數(shù)的距離矢量算法是R.E.Bellman、L.R.Ford和D.R.Fulkerson所做的工作為基礎(chǔ)的，所有有時(shí)距離矢量算法又稱(chēng)為Bellman-Ford或者Ford-Fulkerson算法。

值得注意的是EIGRP是一個(gè)例外，它是基于J.J.Garcia Luna Aceves開(kāi)發(fā)的算法實(shí)現(xiàn)的。

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距離矢量名稱(chēng)的由來(lái)是因?yàn)槁酚善魇且允噶?#xff08;距離、方向）的方式被通告出去的，其中距離是根據(jù)度量定義的，方向是根據(jù)下一跳路由器定義的。

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例如，"目標(biāo)A在下一跳路由器X的方向，距離5跳之遠(yuǎn)"。這個(gè)表述隱含了每臺(tái)路由器向鄰接路由器學(xué)習(xí)它們所觀察到的路由器信息，然后在向外通告自己觀察到的路由器的信息，而每臺(tái)路由器的信息又是根據(jù)鄰接的路由器，所以所有距離矢量路由選擇有時(shí)又被認(rèn)為是"依據(jù)傳聞進(jìn)行路由選擇"。

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下面列舉的都屬于距離矢量路由協(xié)議：

IP路由選擇信息協(xié)議（RIP）；

Xerox網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的XNS RIP；

Novell的IPX RIP；

Cisco Systems的Internet網(wǎng)關(guān)路由選擇協(xié)議（IGRP）和增強(qiáng)型Internet網(wǎng)管路由選擇協(xié)議（EIGRP）；

DEC的DNA階段4；

Apple Talk的路由選擇表維護(hù)協(xié)議（RTMP）。

通用屬性

典型的距離矢量路由選擇協(xié)議通常會(huì)使用一個(gè)路由選擇算法，算法中路由器通過(guò)廣播整個(gè)路由表，定期地向所有鄰居發(fā)送路由更新信息（EIGRP不是這樣的）。

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上面表述包含了大量信息。

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1. 定期更新

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2. 鄰居

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3. 廣播更新

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4. 全路由選擇表更新

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依照傳聞進(jìn)行路由選擇

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在圖中正在進(jìn)行一個(gè)距離矢量算法，其中使用跳數(shù)作為度量。

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在T0時(shí)刻，路由器A到路由器D正好可用，而且T0時(shí)刻4臺(tái)路由器所具有的惟一信息就是它們的直連網(wǎng)絡(luò)。

路由表標(biāo)識(shí)了這些網(wǎng)絡(luò)，并且指明了它們沒(méi)有經(jīng)過(guò)下一跳路由器，是直接連接到路由器上的，所以跳數(shù)為0。

每臺(tái)路由器都將在它所有的鏈路上廣播這些信息。

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在T1時(shí)刻，路由器接受并處理第1個(gè)更新信息。

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查看此時(shí)路由器A的路由表，路由器B發(fā)給路由器A的更新信息發(fā)現(xiàn)路由器B能夠到達(dá)網(wǎng)絡(luò)10.1.2.0和10.1.3.0，而且距離都為0跳。

如果這些目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)距離路由器B為0跳，那么距離路由器A則為1跳。

所以路由器A將跳數(shù)增加1，然后檢查自己的路由表。

路由表中顯示網(wǎng)絡(luò)10.1.2.0已知，且距離為0跳，小于路由器B通告的跳數(shù)，所以路由器A忽略此信息。

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圖 距離矢量協(xié)議逐跳收斂

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由于網(wǎng)絡(luò)10.1.3.0對(duì)于路由器A來(lái)說(shuō)是新信息，所以路由器A將其輸入到路由表中。更新數(shù)據(jù)包的源地址是路由器B的接口地址（10.1.2.2），因此該地址連同計(jì)算的跳數(shù)一起被保存到路由表中。

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注意T1時(shí)刻，其他路由器也進(jìn)行了類(lèi)似操作。

在T2時(shí)刻，隨著更新周期的再次到期，另一組更新消息被廣播，路由器C告知路由器B的路由信息。

路由器B發(fā)送了最新的路由表，路由器A更新此時(shí)的路由信息。

在T3時(shí)刻，網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)收斂。每臺(tái)路由器都已經(jīng)知道了每個(gè)網(wǎng)絡(luò)以及達(dá)到每個(gè)網(wǎng)絡(luò)的下一跳路由器的地址和距離跳數(shù)。

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距離矢量算法提供了指向網(wǎng)絡(luò)的路標(biāo)。該算法給出了方向和距離，但沒(méi)有給出沿著這條路徑行走的細(xì)節(jié)。就像交叉路口一樣，很容容易受到意外或故意的誤導(dǎo)。

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下面給出的是距離矢量算法的困境以及一些改進(jìn)的措施。

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路由失效計(jì)數(shù)器

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如果網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)收斂，那么當(dāng)部分網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浒l(fā)生變化時(shí)，它怎樣處理重新收斂問(wèn)題呢？

如果網(wǎng)絡(luò)10.1.5.0發(fā)生故障，答案很簡(jiǎn)單——在下一個(gè)周期中，路由器D將這個(gè)網(wǎng)絡(luò)標(biāo)記為不可達(dá)并且發(fā)送該信息。

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如果網(wǎng)絡(luò)10.1.5.0沒(méi)有發(fā)生故障，而是路由器D發(fā)生故障了？

路由器A、B、C的路由表中仍然保存著關(guān)于網(wǎng)絡(luò)10.1.5.0的信息，雖然該信息不再有用，但是卻沒(méi)有路由器通知它們。

它們將不知不覺(jué)地向一個(gè)不可達(dá)網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)著數(shù)據(jù)包——即在網(wǎng)絡(luò)中打開(kāi)了一個(gè)黑洞。

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處理這個(gè)問(wèn)題的方式是為路由表中的每個(gè)表項(xiàng)設(shè)置一個(gè)失效計(jì)時(shí)器。

例如，當(dāng)路由器C首次知道10.1.5.0并將其輸入到路由表中時(shí)，路由器C將為該路由器設(shè)置計(jì)時(shí)器。

每隔一定時(shí)間間隔路由器C都會(huì)收到路由器D的更新信息，路由器C在丟棄有關(guān)10.1.5.0的信息的同時(shí)復(fù)位該路由的計(jì)時(shí)器。

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如果路由器D發(fā)生故障，路由器C將不能接收到關(guān)于10.1.5.0的更新信息。這時(shí)計(jì)時(shí)器將會(huì)超時(shí)，路由器C將把該路由標(biāo)記為不可達(dá)，并將在下一個(gè)更新周期時(shí)傳遞該信息。

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路由器超時(shí)的典型周期范圍是3~6個(gè)更新周期。路由器在丟失單個(gè)更新信息之后將不會(huì)使路由器無(wú)效的，因?yàn)閿?shù)據(jù)包的損壞、丟失或者某種網(wǎng)絡(luò)延遲都會(huì)造成這種事件的發(fā)生。但是如果路由失效周期太長(zhǎng)，網(wǎng)絡(luò)收斂速度將會(huì)非常慢。

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水平分隔

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目前，每個(gè)路由器在每個(gè)更新周期都要向每個(gè)鄰居發(fā)送它的整個(gè)路由表。但是并沒(méi)有必要，如果路由器A將學(xué)自路由器B的網(wǎng)絡(luò)再?gòu)V播給路由器B，那么這是一種浪費(fèi)，因?yàn)锽已經(jīng)知道這些網(wǎng)絡(luò)。

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路由的指向與數(shù)據(jù)包流動(dòng)方向相反的路由被稱(chēng)為逆向路由（reverse route）。水平分隔（split horizon）是一種在兩臺(tái)路由器之間阻止逆向路由的技術(shù)。

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這樣除了不會(huì)浪費(fèi)資源，還因?yàn)椴粫?huì)把從路由器學(xué)習(xí)的可達(dá)性信息再返回給這臺(tái)路由器。

動(dòng)態(tài)路由選擇協(xié)議最重要的功能就是監(jiān)測(cè)和補(bǔ)償拓?fù)渥兓绻W(wǎng)絡(luò)的最優(yōu)路徑不可用，協(xié)議必須尋找下一個(gè)最優(yōu)路徑。

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假設(shè)路由器監(jiān)測(cè)到網(wǎng)絡(luò)10.1.5.0發(fā)生故障，將網(wǎng)絡(luò)標(biāo)記為不可達(dá)并且在下一個(gè)更新周期通知路由器C。然后在路由器D更新計(jì)時(shí)器觸發(fā)更新之前，意外的事情發(fā)生了。路由器C的更新消息到達(dá)了路由器D，聲明路由器C可以到達(dá)網(wǎng)絡(luò)10.1.5.0，距離為1跳！

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但是路由器D并不知道路由器C通告的下一條最優(yōu)路徑并不合理，因而路由器D將跳數(shù)加1并在路由表中記錄一下信息：通過(guò)路由器C的接口（10.1.4.1）可以到達(dá)網(wǎng)絡(luò)10.1.5.0，距離為2條。

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這樣路由器D查詢(xún)路由表又將數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)給路由器C，路由器C再轉(zhuǎn)回給路由器D，一直無(wú)窮無(wú)盡地進(jìn)行下去，因而導(dǎo)致路由環(huán)路的發(fā)生。

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執(zhí)行水平分隔可以阻止路由環(huán)路的發(fā)生。有兩類(lèi)水平分隔方法：簡(jiǎn)單水平分隔法和毒性逆轉(zhuǎn)水平分隔法。

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簡(jiǎn)單水平分隔的規(guī)則是：從某接口發(fā)送的更新消息不能包含從該接口收到的更新所包含的網(wǎng)絡(luò)。

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簡(jiǎn)單水平分隔采用的抑制信息的工作方式。毒性逆轉(zhuǎn)水平分隔法是一種改進(jìn)方法，可以提供更積極的信息。

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毒性逆轉(zhuǎn)水平分隔法的規(guī)則是：當(dāng)更新信息被發(fā)送出某接口時(shí)，信息中將指定從該接口的更新信息中獲取的網(wǎng)絡(luò)是不可達(dá)的。

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毒性逆轉(zhuǎn)水平分隔法被認(rèn)為比簡(jiǎn)單水平分隔法更安全更健壯——一種"壞信息總比沒(méi)有消息好"的方法。

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大部分現(xiàn)代距離矢量算法的實(shí)現(xiàn)都是用了毒性逆轉(zhuǎn)水平分隔法。缺點(diǎn)是使路由器更新數(shù)據(jù)包更大了，可能會(huì)加劇鏈路的擁塞問(wèn)題。

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計(jì)數(shù)到無(wú)窮大

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水平分隔法切斷的是鄰居路由器之間的環(huán)路，但是它不能隔斷網(wǎng)絡(luò)中的環(huán)路。可達(dá)網(wǎng)絡(luò)的距離在不斷地在路由器信息增大的時(shí)候會(huì)到無(wú)窮大。減輕計(jì)數(shù)到無(wú)窮大影響的方法是定義無(wú)窮大。大多數(shù)距離矢量協(xié)議定義無(wú)窮大為16跳。

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隨著更新消息在路由器中轉(zhuǎn)圈，到某個(gè)不可達(dá)網(wǎng)絡(luò)的跳數(shù)會(huì)達(dá)到16，那時(shí)網(wǎng)絡(luò)被認(rèn)為是不可達(dá)。

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這也是路由器如何通告一個(gè)網(wǎng)絡(luò)不可達(dá)的方法。

設(shè)置最大跳數(shù)15有助于解決計(jì)數(shù)到無(wú)窮大的問(wèn)題，但是收斂速度仍舊非常慢。假設(shè)更新周期為30s，網(wǎng)絡(luò)可能花7.5min達(dá)到收斂，在這期間容易受到路由錯(cuò)誤的影響。觸發(fā)更新可以用于減少網(wǎng)絡(luò)收斂時(shí)間。

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觸發(fā)更新

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觸發(fā)更新（Triggered Update）又叫快速更新，非常簡(jiǎn)單：如果一個(gè)度量變好或者變壞，那么路由器將立即發(fā)送更新信息，而不等更新計(jì)時(shí)超時(shí)。

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抑制計(jì)時(shí)器

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如果到一個(gè)目標(biāo)的距離增加，那么路由器將為該路由設(shè)置抑制計(jì)時(shí)器。直到計(jì)時(shí)器超時(shí)，路由器才可以接受有關(guān)此路由的更新信息。

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異步更新

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一組連接在以太骨干網(wǎng)上的路由器，將不會(huì)同時(shí)廣播更新信息，因?yàn)闀?huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)包發(fā)生碰撞。但是幾個(gè)路由器共享一個(gè)廣播網(wǎng)絡(luò)時(shí)可能會(huì)發(fā)生這種情況。

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以下兩種方法維持異步更新（Asynchronous Update）：

• 每臺(tái)路由器的更新計(jì)時(shí)器獨(dú)立于路由選擇進(jìn)程，因而不會(huì)受到路由器處理負(fù)載的影響
• 每個(gè)更新周期中加入一個(gè)小的隨機(jī)時(shí)間或定時(shí)抖動(dòng)作為偏移

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總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的动态路由选择协议（二）距离矢量路由选择协议的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

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