第五章 路由算法

第五章 路由算法

如果从路由选择算法能否随网络的业务量或者拓扑变化自适应地进行调整来划分， 可分为两大类： 非自适应的和自适应的。
非自适应路由算法：静态路由选择。 这种策略的最大优点是简单和开销小。
按路由决策的方法来分， 可分为： 集中式和分布式
集中式路由算法是指网络的路由是由路由控制中心计算的， 该中心周期性收集各链路的状态， 经过路由计算后周期性地向各网络节点提供路由表
分布式路由是指网络中所有节点通过相互交换路由信息， 独立地计算到达各节点的路由。
如果按应用场合来分， 可分为： 广域网路由和互联网路由
路由选择算法的要求：正确性、计算简单、自适应性、稳定性、公平性、最优性（基于某项性能准则（时延、吞吐量、可靠性））
路由算法执行两项主要功能：源节点/目的节点对之间的路径选择；选定路径之后将分组传送到它们的目的地
路由表 通常包括到达目的节点必须经过的下一个节点（或输出链路） 以及该路由的有关质量和利用率的度量值
路径选择的原则是使到达目的节点的链路数最少
路由算法与流量控制的关系
流量控制”根据时延调整负载进入网络的业务量；进入网络的业务量影响到路由的选择；
路由算法影响分组的传输时延；而时延又影响流控所允许进入网络的业务量
- 常用路由算法
1. 网内路由（广域网路由）：解决子网内分组的路由（广播、最短路由、最佳路由）
广播：接收节点常常是全网所有成员；用途：传播公共信息、拓扑变化信息（节点移动、节点开关、链路故障）
泛洪算法： 源节点将消息以分组的形式发给其相邻的节点，相邻的节点再转发给它们的相邻节点，继续下去，直至分组到达网络中所有的节点。
洪泛算法的问题：分组的传输次数多 用于限制传输次数的附加规则：不回传，不重复转发，用分组的节点标识符和序号来保证
最短路由：一对节点之间的一条路径的选择 缺点：为每对节点仅提供一条路由，限制了网络的通过量；为避免路由振荡，适应业务变化的能力受限
最佳路由：基于平均指标的最优化，可将流量分配在多条路径上，使网络的吞通过量最大、时延最小，而非局限于一条最短路径
2. 网际路由（互联网路由）：解决不同子网之间的路由（分级路由）
实现网络互联的三种设备：
网桥：实现局域网（LAN）与LAN之间互联；网关：实现广域网（WAN）与广域网之间互联；路由器：实现LAN与WAN或LAN与LAN之间互联
分级路由选择：增大的路由表不仅占用路由器的内存，而且需要更多的CPU时间扫描表格，以及需要更大的链路容量来传送关于路由表的状态报告。为了实现充分利用有限资源的同时，还可以实现网络扩展，必须进行分级路由选择。
3. Ad Hoc网络路由：分布式的分组无线网（多种路由算法）对等式无线移动网络
特殊性： 无线信道的不可靠性 、节点移动导致的链路频繁中断、节点能量有限；节点可以随时加入和离开网络， 节点可以随处移动
自组织网络路由算法—平面式路由、分层路由、地理位置辅助的路由
- 最短路由算法
最短取决于对链路长度的定义,链路长度通常是一个正数，它可以是物理距离的长短、时延的大小、各个节点队列长度等等。
最短路由算法的理论基础是图论。
集中式最短路由算法:
Bellman-Ford（B-F）算法:点对多点

Dijkstra 算法:点对多点

距离矢量路由算法

计数至无穷问题

解决方法：在实际系统中，我们可以将无穷大设臵为网络的最大跳数加1(距离超过该值认为故障)。但是当采用时延作为距离的长度时，将很难定义一个
合适的时延上界。该时延的上界应足够大，以避免将长时延的路径认为是故障的链路。
链路状态路由算法
发现邻节点，并获取它们的地址；测量到达每一个邻节点的时延或成本； 构造一个分组来通告它所知道的所有路由信息； 发送该分组到所有其它节点；计算到所有其它节点的最短路径。
ARPANET的泛洪算法
泛洪算法又称为扩散式算法。
其基本思想是：节点通过向其所有的邻节点发送消息的方式，将拓扑更新消息广播给所有的节点。每个相邻节点收到该信息后，再将其转发给它所有
的邻节点（除了发送该信息的节点），依次类推。
ARPANET泛洪算法有两个主要的特点：能有效的防止拓扑更新信息在网络中无限次的循环；能有效的防止序号出错带来的影响。