网络路由是计算机网络中实现网络资源和数据共享的关键技术之一。它负责将网络连接起来并引导网络信息流向其他网络,通常采用自动搜索多个
路由器的方式,选择效率最高的路由。网络
路由器作为计算机网络的重要组成部分,主要用于网络间的连接以及路由选择活动。网络路由通过过滤、转发等方式,将两个或多个网络连接起来,确保信息能够快速高效地从一个网络层传递到另一个网络层。
网络路由是在给定的网络G(V, E)中,寻找从源节点S到目的节点T的一条路径p,使路径的开销最小且满足所有约束条件。其中,V代表节点集合,E代表边集合,P代表路径集合。对于每一条边(u, v) ∈ E,有一个损失函数cost(u, v)及其权
向量。网络路由的目标是最小化路径开销,同时满足一系列约束条件,如链路约束、路径约束、树约束、时延约束等。带宽约束包括链路带宽和CPU带宽,后者指节点将数据泵入链路的最大
速率。常用的基础算法包括Dijkstra算法和Bellman-Ford算法,前者用于查找最短路径,后者适用于具有负权重的边,但需要节点同步才能得到最优解。
网络路由按照网络性质可分为多计算机系统路由、有线网络路由和无线网络路由。多计算机系统
路由针对特定拓扑结构,如超
立方体、网格,而在出现节点或链路故障时寻找最优通路。有线网络路由和无线网络路由分别对应有线和无线网络环境。
网络路由按通信方式可分为单播路由、多播路由和Anycast路由。单播路由指向单一目的节点,多播路由指向一组目的节点,而Anycast路由指向目的节点集中任何一个节点。
网络路由按路由算法可分为
源路由算法、分布式路由算法和分级路由算法。源路由算法假设节点了解整个网络全局状态,分布式路由算法仅考虑节点本地状态,而分级路由算法则假设网络节点分级,每个节点了解聚合的全局状态。
网络路由按对路由的要求可分为尽力而为路由和基于服务质量路由。尽力而为路由追求公平性、总吞吐量和平均响应时间,而基于服务质量路由则注重满足各流的连接要求,减少呼叫阻塞。
路由选择计算可以在每次请求到达时触发,也可预先计算以提高效率。路由选择应具备灵活性,以适应网络动态变化。状态刷新触发时机和内容应在协议中明确规定,以平衡网络负担和路由准确性。
单播路由算法包括
源路由算法、分布式路由算法和分级路由算法。源
路由算法假设节点了解全局状态,分布式路由算法仅考虑本地状态,而分级路由算法则假设网络节点分级,每个节点了解聚合的全局状态。
多播路由算法旨在寻找最佳可行树,覆盖源节点和目的节点集,同时满足约束条件。多播的源路由算法基于多播链路状态协议(MOSPF),该协议是单播链路状态协议(OSFP)的扩展。