网络层路由

当设备通过多条路径到达目的地时，它总是选择一条路径而不是其他路径。 这个选择过程称为路由。 路由由称为路由器的特殊网络设备完成，也可以通过软件进程完成。基于软件的路由器功能有限，范围有限。

路由器总是配置有一些默认路由。 如果没有找到特定目的地的路由，默认路由会告诉路由器将数据包转发到哪里。 如果存在多条到达同一目的地的路径，路由器可以根据以下信息做出决策：

• 跳数

• 带宽

• 指标

• 前缀长度

• 延迟

路由可以静态配置或动态学习。 可以将一条路线配置为优先于其他路线。

单播路由

Internet 和 Intranet 上的大多数流量（称为单播数据或单播流量）都是通过指定目的地发送的。 在 Internet 上路由单播数据称为单播路由。 这是最简单的路由形式，因为目的地是已知的。 因此路由器只需查找路由表并将数据包转发到下一跳。

广播路由

默认情况下，广播数据包不会被任何网络上的路由器路由和转发。 路由器创建广播域。 但它可以配置为在某些特殊情况下转发广播。 广播消息发往所有网络设备。

广播路由可以通过两种方式完成（算法）：

• 路由器创建一个数据包，然后将其一一发送给每个主机。 在这种情况下，路由器会创建具有不同目标地址的单个数据包的多个副本。 所有数据包都作为单播发送，但因为它们是发送给所有的，所以它模拟路由器正在广播。

  这种方法会占用大量带宽，路由器必须是每个节点的目的地址。

• 其次，当路由器接收到一个要广播的数据包时，它只是将这些数据包从所有接口中溢出。 所有路由器都以相同的方式配置。

  

  这种方法在路由器的CPU上很容易，但可能会导致从对等路由器收到重复数据包的问题。

  反向路径转发是一种技术，在这种技术中，路由器预先知道它的前身应该从哪里接收广播。 此技术用于检测和丢弃重复项。

组播路由

组播路由是广播路由的特例，具有显着性差异和挑战。 在广播路由中，数据包被发送到所有节点，即使它们不想要它。 但是在组播路由中，数据只发送到想要接收数据包的节点。

路由器必须知道有节点希望接收多播数据包（或流），然后只有它应该转发。 组播路由采用生成树协议避免循环。

组播路由也使用反向路径转发技术，来检测和丢弃重复和循环。

任播路由

任播数据包转发是一种机制，其中多个主机可以具有相同的逻辑地址。 当接收到发往该逻辑地址的数据包时，将其发送到路由拓扑中距离最近的主机。

任播路由是在 DNS 服务器的帮助下完成的。 每当接收到任播数据包时，都会通过 DNS 询问将其发送到何处。 DNS 提供的 IP 地址是其上配置的最近 IP。

单播路由协议

有两种路由协议可用于路由单播数据包：

• 距离矢量路由协议

  Distance Vector 是一种简单的路由协议，它根据源和目标之间的跳数进行路由决策。 跳数较少的路由被认为是最佳路由。 每个路由器都将其设置的最佳路由通告给其他路由器。 最终，所有路由器都会根据对等路由器的通告建立自己的网络拓扑，

  例如路由信息协议 (RIP)。

• 链路状态路由协议

  链接状态协议是比距离向量稍微复杂的协议。 它考虑了网络中所有路由器的链路状态。 这种技术有助于路由构建整个网络的通用图。 然后，所有路由器都会为路由目的计算它们的最佳路径。例如，开放最短路径优先 (OSPF) 和中间系统到中间系统 (ISIS)。

多播路由协议

单播路由协议使用图，而多播路由协议使用树，即生成树以避免循环。 最优的树称为最短路径生成树。

• DVMRP  - 距离矢量组播路由协议

• MOSPF  - 组播开放最短路径优先

• CBT  - 基于核心的树

• PIM  - 独立于协议的组播

协议无关组播现在普遍使用。 它有两种：

• PIM 密集模式

  此模式使用基于源的树。 用于局域网等密集环境。

• PIM 稀疏模式

  此模式使用共享树。 用于广域网等稀疏环境。

路由算法

路由算法如下：

Flooding

Flooding 是最简单的数据包转发方法。 收到数据包后，路由器会将其发送到除接收数据包的接口之外的所有接口。 这给网络造成了太大的负担，并且大量重复的数据包在网络中徘徊。

生存时间 (TTL) 可用于避免数据包的无限循环。 存在另一种泛洪方法，称为选择性泛洪，以减少网络上的开销。 在这种方法中，路由器不会在所有接口上泛滥，而是在选择性的接口上泛滥。

最短路径

网络中的路由决策主要基于源和目的地之间的成本。 跳数在这里起着重要作用。 最短路径是一种使用各种算法来确定跳数最少的路径的技术。

常见的最短路径算法有：

• Dijkstra 算法

• 贝尔曼福特算法

• 弗洛伊德沃歇尔算法