TCP-IP详解卷1-09：IP路由

TCP-IP详解卷1-09：IP路由
一：介绍
    IP路由操作对于运行TCP／IP的系统来说是最基本的，不管是主机还是路由器。路由表项的内容很简单，包括： 5 bit标志、目的IP地址（主机、网络或默认）、下一站路由器的IP地址（间接路由）或者本地接口的IP地址（直接路由）及指向本地接口的指针。主机表项比网络表项具有更高的优先级，而网络表项比默认项具有更高的优先级。

二：网桥互连和路由器互连
    网络的互连有多种方式，其中使用最多的是网桥 互连和路由器互连。
    1： 网桥互连
        A：网桥工作在OSI模型中的第二层，即链路层。完成数据帧（frame）的转发，主要目 的是在连接的网络间提供透明的通信。
        B：网桥的转发是依据数据帧中的源地址和目的地址 来判断一个帧是否应转发和转发到哪个端口。帧中的地址称为“MAC”地址或“硬件” 地址，一般就是网卡所带的地址。
        C：网桥只能连接相同或相似的网络。网桥的作用是把两个或多个网络互连起来，提供透明的通信。网络上的设备看不到 网桥的存在，设备之间的通信就如同在一个网上一样方便。由于网桥是在数据帧上进行 转发的，因此只能连接相同或相似的网络（相同或相似结构的数据帧），如以太网之 间、以太网与令牌环（token ring）之间的互连，对于不同类型的网络（数据帧结构不 同），如以太网与X.25之间，网桥就无能为力了。
    2： 路由互连
        A：路由器工作在OSI模型中的第三层，即网络层。路由器利用网络层定义的“逻辑” 上的网络地址（即IP地址）来区别不同的网络，实现网络的互连和隔离，保持各个网络 的独立性。路由器不转发广播消息，而把广播消息限制在各自的网络内部。发送到其他 网络的数据先被送到路由器，再由路由器转发出去。
        B：IP路由器只转发IP分组，把其余的部分挡在网内（包括广播），从而保持各个网络 具有相对的独立性，这样可以组成具有许多网络（子网）互连的大型的网络。由于是在 网络层的互连，路由器可方便地连接不同类型的网络，只要网络层运行的是IP协议，通 过路由器就可互连起来。
        C：路由器有多个端口，用于连接多个IP子网。每个端口的IP地址的网络号要求与所连 接的IP子网的网络号相同。不同的端口为不同的网络号，对应不同的IP子网，这样才能 使各子网中的主机通过自己子网的IP地址把要求出去的IP分组送到路由器上。

三：路由原理
    1： 当IP子网中的一台主机发送IP分组给同一IP子网的另一台主机时，它将直接把IP分组送到网络上，对方就能收到。
    2： 要送给不同IP子网上的主机时，它要选择一个能到达 目的子网上的路由器，把IP分组送给该路由器，由路由器负责把IP分组送到目的地。
        如 果没有找到这样的路由器，主机就把IP分组送给一个称为“缺省网关（default gateway）”的路由器上。
        “缺省网关”是每台主机上的一个配置参数，它是接在同一 个网络上的某个路由器端口的IP地址。
    3： 路由器转发IP分组时，只根据IP分组目的IP地址的网络号部分，选择合适的端口， 把IP分组送出去。
        同主机一样，路由器也要判定端口所接的是否是目的子网，如果是， 就直接把分组通过端口送到网络上，否则，也要选择下一个路由器来传送分组。
        路由器也有它的缺省网关，用来传送不知道往哪儿送的IP分组。
        这样，通过路由器把知道如何 传送的IP分组正确转发出去，不知道的IP分组送给“缺省网关”路由器，这样一级级地 传送，IP分组最终将送到目的地，送不到目的地的IP分组则被网络丢弃了。

四：路由动作的两项基本内容：寻径（路由选择协议）和转发（路由转发协议）
    1： 寻径：寻径即判定到达目的地的最佳路径，由 路由选择算法来实现。
        路由选择协议：由于涉及到不同的路由选择协议和路由选择算法，要相对复杂一 些。
        为了判定最佳路径，路由选择算法必须启动并维护包含路由信息的路由表，其中路由信息依赖于所用的路由选择算法而不尽相同。
        路由选择算法将收集到的不同信息填入路由表中，根据路由表可将目的网络与下一站（nexthop）的关系告诉路由器。
        路由器间互通信息进行路由更新，更新维护路由表使之正确反映网络的拓扑变化，并由路由器 根据量度来决定最佳路径。
    2： 转发：即沿寻径好的最佳路径传送信息分组。
        路由转发协议：路由器首先在路由表中查找，判明是否知道如何将分组发送到下一个站点（路由器或主机），如果路由器不知道如何发送分组，通常将该分组丢弃；否则就根据路由表的相应表项将分组发送到下一个站点，如果目 的网络直接与路由器相连，路由器就把分组直接送到相应的端口上。
    3： 关联
        路由转发协议和路由选择协议是相互配合又相互独立的概念，前者使用后者维护的路由表，同时后者要利用前者提供的功能来发布路由协议数据分组。

五：路由协议（静态路由，动态路由）
1： 静态路由：是在路由器中设置的固定的路由表。除非网络管理员干预，否则静态路由不会发生变化。
    由于静态路由不能对网络的改变作出反映，一般用于网络规模不大、拓扑结构固定的网络中。
    静态路由的优点是简单、高效、可靠。在所有的路由中，静态路 由优先级最高。
    当动态路由与静态路由发生冲突时，以静态路由为准。
2： 动态路由：动态路由是网络中的路由器之间相互通信，传递路由信息，利用收到的路由信息更新路由器表的过程。它能实时地适应网络结构的变化。
    如果路由更新信息表明发生了网络变化，路由选择软件就会重新计算路由，并发出新的路由更新信息。
    这些信息通过各个网络，引起各路由器重新启动其路由算法，并更新各自的路由表以动态地反映网络拓扑变化。
    动态路由适用于网络规模大、网络拓扑复杂的网络。
    当然，各种动态路由协议会不同程度地占用网络带宽和CPU资源。