路由协议的作用及工作原理(简述链路状态路由协议的工作原理)

路由器工作原理 传统地，路由器工作于OSI七层协议中的第三层，其主要任务是接收来自一个网络接口的数据包，根据其中所含的目的地址，决定转发到下一个目的地址。因此，路由器首先得在转发路由表中查找它的目的地址，若找到了目的地址，就在数据包的帧格前添加下一个MAC地址，同时IP数据包头的TTL（Time To Live）域也开始减数，并重新计算校验和。当数据包被送到输出端口时，它需要按顺序等待，以便被传送到输出链路上。路由器在工作时能够按照某种路由通信协议查找设备中的路由表。如果到某一特定节点有一条以上的路径，则基本预先确定的路由准则是选择最优（或最经济）的传输路径。由于各种网络段和其相互连接情况可能会因环境变化而变化，因此路由情况的信息一般也按所使用的路由信息协议的规定而定时更新。网络中，每个路由器的基本功能都是按照一定的规则来动态地更新它所保持的路由表，以便保持路由信息的有效性。为了便于在网络间传送报文，路由器总是先按照预定的规则把较大的数据分解成适当大小的数据包，再将这些数据包分别通过相同或不同路径发送出去。当这些数据包按先后秩序到达目的地后，再把分解的数据包按照一定顺序包装成原有的报文形式。路由器的分层寻址功能是路由器的重要功能之一，该功能可以帮助具有很多节点站的网络来存储寻址信息，同时还能在网络间截获发送到远地网段的报文，起转发作用；选择最合理的路由，引导通信也是路由器基本功能；多协议路由器还可以连接使用不同通信协议的网络段，成为不同通信协议网络段之间的通信平台。一般来说，路由器的主要工作是对数据包进行存储转发，具体过程如下：第一步：当数据包到达路由器，根据网络物理接口的类型，路由器调用相应的链路层功能模块，以解释处理此数据包的链路层协议报头。这一步处理比较简单，主要是对数据的完整性进行验证，如CRC校验、帧长度检查等。第二步：在链路层完成对数据帧的完整性验证后，路由器开始处理此数据帧的IP层。这一过程是路由器功能的核心。根据数据帧中IP包头的目的IP地址，路由器在路由表中查找下一跳的IP地址；同时，IP数据包头的TTL（Time To Live）域开始减数，并重新计算校验和（Checksum）。第三步：根据路由表中所查到的下一跳IP地址，将IP数据包送往相应的输出链路层，被封装上相应的链路层包头，最后经输出网络物理接口发送出去。 简单地说，路由器的主要工作就是为经过路由器的每个数据包寻找一条最佳传输路径，并将该数据包有效地传送到目的站点。由此可见，选择最佳路径策略或叫选择最佳路由算法是路由器的关键所在。为了完成这项工作，在路由器中保存着各种传输路径的相关数据——路由表（Routing Table），供路由选择时使用。上述过程描述了路由器的主要而且关键的工作过程，但没有说明其它附加性能，例如访问控制、网络地址转换、排队优先级等。
作用功能 连通不同的网络从过滤网络流量的角度来看，路由器的作用与交换机和网桥非常相似。但是与工作在网络数据链路层，从物理上划分网段的交换机不同，路由器使用专门的软件协议从逻辑上对整个网络进行划分。例如，一台支持IP协议的路由器可以把网络划分成多个子网段，只有指向特殊IP地址的网络流量才可以通过路由器。对于每一个接收到的数据包，路由器都会重新计算其校验值，并写入新的物理地址。因此，使用路由器转发和过滤数据的速度往往要比只查看数据包物理地址的交换机慢。但是，对于那些结构复杂的网络，使用路由器可以提高网络的整体效率。路由器的另外一个明显优势就是可以自动过滤网络广播。总体上说，在网络中添加路由器的整个安装过程要比即插即用的交换机复杂很多。信息传输有的路由器仅支持单一协议，但大部分路由器可以支持多种协议的传输，即多协议路由器。由于每一种协议都有自己的规则，要在一个路由器中完成多种协议的算法，势必会降低路由器的性能。路由器的主要工作就是为经过路由器的每个数据帧寻找一条最佳传输路径，并将该数据有效地传送到目的站点。由此可见，选择最佳路径的策略即路由算法是路由器的关键所在。为了完成这项工作，在路由器中保存着各种传输路径的相关数据－－路径表（Routing Table），供路由选择时使用。路径表中保存着子网的标志信息、网上路由器的个数和下一个路由器的名字等内容。路径表可以是由系统管理员固定设置好的。静态路由表：由系统管理员事先设置好固定的路径表称之为静态（static）路径表。动态路由表：动态（Dynamic）路径表是路由器根据网络系统的运行情况而自动调整的路径表。路由器是一种多端口设备，它可以连接不同传输速率并运行于各种环境的局域网和广域网，也可以采用不同的协议。路由器属于O S I 模型的第三层--网络层。指导从一个网段到另一个网段的数据传输，也能指导从一种网络向另一种网络的数据传输。第一，网络互连：路由器支持各种局域网和广域网接口，主要用于互连局域网和广域网，实现不同网络互相通信；第二，数据处理：提供包括分组过滤、分组转发、优先级、复用、加密、压缩和防火墙等功能；第三，网络管理：路由器提供包括路由器配置管理、性能管理、容错管理和流量控制等功能。所谓“路由”，是指把数据从一个地方传送到另一个地方的行为和动作，而路由器，正是执行这种行为动作的机器，它的英文名称为Router,是一种连接多个网络或网段的网络设备，它能将不同网络或网段之间的数据信息进行“翻译”，以使它们能够相互“读懂”对方的数据，从而构成一个更大的网络。为了完成“路由”的工作，在路由器中保存着各种传输路径的相关数据－－路由表（Routing Table），供路由选择时使用。路由表中保存着子网的标志信息、网上路由器的个数和下一个路由器的名字等内容。路由表可以是由系统管理员固定设置好的，也可以由系统动态修改，可以由路由器自动调整，也可以由主机控制。在路由器中涉及到两个有关地址的名字概念，那就是：静态路由表和动态路由表。由系统管理员事先设置好固定的路由表称之为静态（static）路由表，一般是在系统安装时就根据网络的配置情况预先设定的，它不会随未来网络结构的改变而改变。动态（Dynamic）路由表是路由器根据网络系统的运行情况而自动调整的路由表。路由器根据路由选择协议（Routing Protocol）提供的功能，自动学习和记忆网络运行情况，在需要时自动计算数据传输的最佳路径。原理传输介质路由器分本地路由器和远程路由器，本地路由器是用来连接网络传输介质的，如光纤、同轴电缆、双绞线；远程路由器是用来连接远程传输介质，并要求相应的设备，如电话线要配调制解调器，无线要通过无线接收机、发射机。路由器是互联网的主要结点设备。路由器通过路由决定数据的转发。转发策略称为路由选择（routing），这也是路由器名称的由来（router，转发者）。作为不同网络之间互相连接的枢纽，路由器系统构成了基于TCP/IP 的国际互联网络Internet的主体脉络，也可以说，路由器构成了Internet的骨架。它的处理速度是网络通信的主要瓶颈之一，它的可靠性则直接影响着网络互连的质量。因此，在园区网、地区网、乃至整个Internet研究领域中，路由器技术始终处于核心地位，其发展历程和方向，成为整个Internet研究的一个缩影。在当前我国网络基础建设和信息建设方兴未艾之际，探讨路由器在互连网络中的作用、地位及其发展方向，对于国内的网络技术研究、网络建设，以及明确网络市场上对于路由器和网络互连的各种似是而非的概念，都有重要的意义。 出现了交换路由器产品，从本质上来说它不是什么新技术，而是为了提高通信能力，把交换机的原理组合到路由器中，使数据传输能力更快、更好。
路由器是一个网络分发工具，将不同网络之间的数据包进行存储和分组转发。 现实生活的原型可以参考我们熟知的物流系统。

[编辑本段]HSRP 的概念HSRP是HotStandbyRoutingProtocol（热备份路由协议）的缩写。它的作用是能够把一台或多台路由器用来做备份，所谓热备份是指当使用的路由器不能正常工作时，候补的路由器能够实现平滑的替换，尽量不被察觉。通常，我们的网络上主机设置一条缺省路由，指向主机所在网段内的一个路由器R，这样，主机发出的目的地址不在本网段的报文将被通过缺省路由发往路由器R，从而实现了主机与外部网络的通信。在这种情况下，当路由器R坏掉时，本网段内所有以路由器R为缺省路由下一跳的主机将断掉与外部的通信。HSRP实现容错备份功能，可以有效解决上述可靠性问题。HSRP解决的问题主机Pat设置缺省网关RouterA，这样访问主机Marceau需要通过RouterA来进行。一旦RouterA出现故障，主机Pat将失去与主机Marceau的联系，除非主机Pat重新指定其它的缺省网关，如Router B。

1．TCP/IP体系结构 计算机网络是由许多计算机组成的，要实现网络计算机之间数据传输，必须要做两件事，确定数据传输目的地址和保证数据迅速可靠传输的措施，这是因为数据在传输过程中很容易丢失或传错，Internet使用一种专门的计算机协议TCP/IP，以保证数据安全、可靠地到达指定的目的地，TCP/IP主要由传输控制协议TCP（Transmission Control Protocol）和网间协议IP（Internet Protocol）组成。TCP/IP是一个四层协议体系结构，如图3.1所示。Internet 对应的TCP/IP协议图3.1 TCP/IP体系结构在这个结构里，每一层负责不同的功能：链路层，有时也称作数据链路层或网络接口层，通常包括操作系统中的设备驱动程序和计算机中对应的网络接口卡。它们一起处理与电缆（或其他任何传输媒介）的物理接口细节。网间层，有时也称作互联网层，处理分组在网络中的活动，例如分组的路由选择。在TCP/IP协议组件中，网间层协议包括IP协议（网际协议）、ICMP协议（Internet互联网控制报文协议）等。传输层主要为两台主机上的应用程序提供端到端的通信。在TCP/IP协议组件中，有两个互不相同的传输协议：TCP（传输控制协议）和UDP（用户数据报协议）。TCP为两台主机提供高可靠性的数据通信。它所做的工作包括把应用程序交给它的数据分成合适的小块交给下面的网络层，确认接收到的分组，设置发送最后确认分组的超时时钟等。由于传输层提供了高可靠性的端到端的通信，因此应用层可以忽略所有这些细节。而另一方面，UDP则为应用层提供一种非常简单的服务。它只是把称作数据报的分组从一台主机发送到另一台主机，但并不保证该数据报能到达另一端。任何所需的可靠性必须由应用层来提供。应用层负责处理特定的应用程序细节。几乎各种不同的TCP/IP实现都会提供一些通用的应用程序，例如，Telnet 远程登录、FTP文件传输协议、SMTP 用于电子邮件的简单邮件传输协议和SNMP 简单网络管理协议。2．TCP/IP数据传输过程TCP/IP协议所采用的通信方式是分组交换方式。所谓分组交换，简单说就是数据在传输时分成若干段，每个数据段称为一个数据包，TCP/IP协议的基本传输单位是数据包，TCP/IP协议在数据传输过程中主要完成以下功能：（1） 首先由TCP协议把数据分成若干数据包，给每个数据包写上序号，以便接收端把数据还原成原来的格式。（2） IP协议给每个数据包写上发送主机和接收主机的地址，一旦写上源地址和目的地址，数据包就可以在物理网上传送数据了。IP协议还具有利用路由算法进行路由选择的功能。（3） 这些数据包可以通过不同的传输途径（路由）进行传输，由于路径不同，加上其他的原因，可能出现顺序颠倒、数据丢失、数据失真甚至重复的现象。这些问题都由TCP协议来处理，它具有检查和处理错误的功能，必要时还可以请求发送端重发。简言之，IP协议负责数据的传输，而TCP协议负责数据的可靠传输。3.2.2 IP地址与域名无论是从使用Internet的角度还是从运行Internet的角度看IP地址和域名都是十分重要的概念，当你与Internet上其他用户进行通信时，或者寻找Internet的各种资源时，都会用到IP地址或者域名。1．IP地址与Internet相连的任何一台计算机，不管是最大型的还是最小型的，都被称为主机。有些主机是为成千上万的用户提供服务的大型机或巨型机，有些是小型工作站或单用户PC机，还有一些是专用计算机（如用于将一个网络和另一网络连接起来的路由器）。但是从Internet这一角度来说，所有这些计算机都是主机。IP地址是在Internet网络中为每一台主机分配的由32位二进制数组成的惟一标识符，它是由两部分构成，一部分是网络标识（netid），另一部分是主机标识（hostid）。目前所使用的IP协议版本规定：IP地址的长度为32位。Internet的网络地址可分为三类（A类、B类、C类），每一类网络中IP地址的网络标识长度和主机标识长度都有所不同。凡是以0开始的IP地址均属于A类网络，如图3.2所示。凡是以10开始的IP地址都属于B类网络，如图3.3所示。凡是以110开始的IP地址都属于C类网络，如图3.4所示。由此可见A类网络IP地址的网络标识长度为7位，主机标识的长度为24位。B类网络IP地址的网络标识的长度为14位，主机标识长度16位。C类网络IP地址的网络标识长度为21位，主机标识长度为8位。这样大家可以容易地计算出Internet整个IP地址空间的各类网络数目和每个网络地址中可以容纳的主机数目。表3.1 Internet的IP空间第一组数字 网络地址数 网络主机数 主机总数A类网络 1-127 126（全0、全1专用） 16387064 2064770064B类网络 128-191 16256 64516 1048872096C类网络 192-223 2064512 254（全0、全1专用） 524386048总计 2080894 3638028208从表3.1看出：A类网络地址数量最少，可以用于主机数多达1600多万台的大型网络，B类网络适用于中等规模的网络，C类网络地址适用于主机数不多的小型网络。由于二进制不容易记忆，通常用四组三位的十进制数表示，中间用小数点分开，每组十进制数代表8位二进制数，其范围为0～255，但是0和255这两个地址在Internet有特殊用途（用于广播），因此实际上每组数字可以真正使用的范围1～254。2．域名前面讲到，IP地址是一种数字型网络标识和主机标识，数字型标识对计算机网络来讲自然是最有效的，但是对使用网络的人来说有不便记忆的缺点，为了解决这一问题，人们研究出一种字符型标识，即为每一个接入Internet的主机起一个用字母表示的名字称为域名，作为主机的地址。如用nju.edu.cn代替202.11932.12，这样就方便了记忆。目前所使用的域名是一种层次型命名法。第n级子域名 . ...... 第二级子域名. 第一级子域名.这里一般： 2≤n≤5域名可以以一个字母或数字开头和结尾，并且中间的字符只能是字母、数字和连字符，标号必须是小于255。经验表明为了简便并容易记住名字，每个标号小于或等于8个字符。Internet主机名字需要从右至左破译，位置越靠左越具体。域名最右边的是一级域或顶级域，代表国家，如nju.edu.cn中cn表示该主机在中国，edu表示主机接在教育和科研网上，而nju是该主机的名字。由于Internet起源于美国，所以没有国家标志的域名表示该计算机在美国注册了国际域名。国际顶级域名是一种标准化的标号，如表3.2所示。表3.2 国际顶级域名列表域 名 意 义COM 商业组织EDU 教育机构GOV 政府部门MIL 军事部门NET 主要网络支持中心ORG 上述以外的机构INT 国际组织COUNTRY CODE 国家（采用国际通用两字符编码）Internet地址中的第一级域名和第二级域名是由NIC管理，我国国家级域名（CN）由中国科学院计算机网络中心（NCFC）进行管理，第三级以下的域名由各个子网的NIC或具有NIC功能的节点自己负责管理。同时要注意以下几点：域名在整个Internet中必须是惟一的，当高级子域名相同时，低级子域名不允许重复。大小写字母在域名中没有区别。一台计算机可以有多个域名(通常用于不同的目的)，但只能有一个IP地址。主机的IP地址和主机的域名对通信协议来说具有相同的作用，从使用的角度看，两者没有区别。但是，当你所使用的系统没有域名服务器，只能使用IP地址不能使用域名。为主机确定域名时应尽量使用有意义的符号。一般我们把域名翻译成IP地址的软件称为域名系统（DNS）。从功能上说，域名系统基本上相当于一本电话簿，已知一个姓名就可以查到一个电话号码，它与电话簿区别是可以自动完成查找过程，此时，完整的域名系统应该具有双向查找功能。参考资料：http://fruit.sdau.edu.cn/~jiguo/dzsw/ecp/1-3-2.htm

路由器提供 异构网互联机制实现网络数据包发送另网络路由指导IP数据包发送路径信息路由协议路由指导IP数据包发送程事先约定规定标准路由协议通路由器间共享路由信息支持路由协议路由信息相邻路由器间传递确保所路由器知道其路由器路径总路由协议创建路由表描述网络拓扑结构；路由协议与路由协议协同工作执行路由选择数据包转发功能路由选择协议用路由协议确定达路径包括RIP,IGRP,EIGRP,OSPF起图导航负责找路作用工作传输层或应用层路由选择协议主要运行路由器协议主要用进行路径选择路由协议作TCP/IP协议族重要员其选路程实现坏影响整Internet网络效率按应用范围同路由协议两类：AS（AutonomousSystem自治系统指互连网络整Internet划许较网络单位些网络权自主决定本系统应采用何种路由选择协议）内路由协议称内部网关协议（interiorgatewayprotocol）AS间路由协议称外部网关协议（exteriorgatewayprotocol）网关路由器旧称现使用内部网关路由协议几种：RIP-1RIP-2IGRPEIGRPIS-ISOSPF其前4种路由协议采用距离向量算IS-ISOSPF采用链路状态算于型网络采用基于距离向量算路由协议易于配置管理且应用较广泛面型网络其固环路问题变更难解决所占用带宽迅速增至于网络承受于型网络采用链路状态算IS-ISOSPF较效并且广泛应用IS-IS与OSPF质量性能差别并OSPF更适用于IP较IS-IS更具力IETF始终致力于OSPF改进工作其修改节奏要比IS-IS快使OSPF应用广泛种路由协议现论传统路由器设计即标准MPLS（协议标记交换）均OSPF视必少路由协议外部网关协议初采用EGPEGP简单树形拓扑结构设计随着越越用户网络加入Internet给EGP带局限性摆脱EGP局限性IETF边界网关协议工作组制定标准边界网关协议--BGP问题没 复制啊

路由器提供了将异构网互联的机制，实现将一个网络的数据包发送到另一个网络。而路由就是指导IP数据包发送的路径信息。路由协议就是在路由指导IP数据包发送过程中事先约定好的规定和标准。 路由协议通过在路由器之间共享路由信息来支持可路由协议。路由信息在相邻路由器之间传递，确保所有路由器知道到其它路由器的路径。总之，路由协议创建了路由表，描述了网络拓扑结构；可路由协议与路由协议协同工作，执行路由选择和数据包转发功能。路由选择协议是用来为可路由协议确定到达路径的，它包括RIP,IGRP,EIGRP,OSPF。起到一个地图导航，负责找路的作用。它工作在传输层或应用层。路由选择协议主要是运行在路由器上的协议，主要用来进行路径选择。路由协议作为TCP/IP协议族中重要成员之一，其选路过程实现的好坏会影响整个Internet网络的效率。按应用范围的不同，路由协议可分为两类：在一个AS（Autonomous System，自治系统，指一个互连网络，就是把整个Internet划分为许多较小的网络单位，这些小的网络有权自主地决定在本系统中应采用何种路由选择协议）内的路由协议称为内部网关协议（interior gateway protocol），AS之间的路由协议称为外部网关协议（exterior gateway protocol）。这里网关是路由器的旧称。现在正在使用的内部网关路由协议有以下几种：RIP-1，RIP-2，IGRP，EIGRP，IS-IS和OSPF。其中前4种路由协议采用的是距离向量算法，IS-IS和OSPF采用的是链路状态算法。对于小型网络，采用基于距离向量算法的路由协议易于配置和管理，且应用较为广泛，但在面对大型网络时，不但其固有的环路问题变得更难解决，所占用的带宽也迅速增长，以至于网络无法承受。因此对于大型网络，采用链路状态算法的IS-IS和OSPF较为有效，并且得到了广泛的应用。IS-IS与OSPF在质量和性能上的差别并不大，但OSPF更适用于IP，较IS-IS更具有活力。IETF始终在致力于OSPF的改进工作，其修改节奏要比IS-IS快得多。这使得OSPF正在成为应用广泛的一种路由协议。现在，不论是传统的路由器设计，还是即将成为标准的MPLS（多协议标记交换），均将OSPF视为必不可少的路由协议。外部网关协议最初采用的是EGP。EGP是为一个简单的树形拓扑结构设计的，随着越来越多的用户和网络加入Internet，给EGP带来了很多的局限性。为了摆脱EGP的局限性，IETF边界网关协议工作组制定了标准的边界网关协议--BGP。 你这问题没法不复制啊，，