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最佳路径分析常用算法

发布时间:2023-06-02 08:08:11

Ⅰ 路由算法的类型有

路由算法有很多种,如果从路由表对网络拓扑和通信量变化的自适应能力的角度划分,可以分为静态路由算法和动态路由算法两大类,这两大类又可细分为几种小类型,比较典型常见的有以下几种:

一、静态路由算法

1.Dijkstra算法(最短路径算法)

Dijkstra(迪杰斯特拉)算法是典型的单源最短路径算法,用于计算一个节点到其他所有节点的最短路径。主要特点是以起始点为中心向外层层扩展,直到扩展到终点为止。Dijkstra算法是很有代表性的最短路径算法,在很多专业课程中都作为基本内容有详细的介绍,如数据结构,图论,运筹学等等。Dijkstra一般的表述通常有两种方式,一种用永久和临时标号方式,一种是用OPEN,CLOSE表的方式,这里均采用永久和临时标号的方式。注意该算法要求图中不存在负权回路。

Dijkstra算法执行步骤如下:

步骤一:路由器建立一张网络图,并且确定源节点和目的节点,在这个例子里我们设为V1和V2。然后路由器建立一个矩阵,称为“邻接矩阵”。在这个矩阵中,各矩阵元素表示权值。例如,[i,j]是节点Vi与Vj之间的链路权值。如果节点Vi与Vj之间没有链路直接相连,它们的权值设为“无穷大”。

步骤二:路由器为网路中的每一个节点建立一组状态记录。此记录包括三个字段:

前序字段———表示当前节点之前的节点。

长度字段———表示从源节点到当前节点的权值之和。

标号字段———表示节点的状态。每个节点都处于一个状态模式:“永久”或“暂时”。

步骤三:路由器初始化(所有节点的)状态记录集参数,将它们的长度设为“无穷大”,标号设为“暂时”。

步骤四:路由器设置一个T节点。例如,如果设V1是源T节点,路由器将V1的标号更改为“永久”。当一个标号更改为“永久”后,它将不再改变。一个T节点仅仅是一个代理而已。

步骤五:路由器更新与源T节点直接相连的所有暂时性节点的状态记录集。

步骤六:路由器在所有的暂时性节点中选择距离V1的权值最低的节点。这个节点将是新的T节点。

步骤七:如果这个节点不是V2(目的节点),路由器则返回到步骤5。

步骤八:如果节点是V2,路由器则向前回溯,将它的前序节点从状态记录集中提取出来,如此循环,直到提取到V1为止。这个节点列表便是从V1到V2的最佳路由。

2.扩散法
事先不需要任何网络信息;路由器把收到的每一个分组,向除了该分组到来的线路外的所有输出线路发送。将来会有多个分组的副本到达目的地端,最先到达的,可能是走了“最优”的路径常见的扩散法是选择性扩散算法。

3.LS算法

采用LS算法时,每个路由器必须遵循以下步骤:

步骤一:确认在物理上与之相连的路由器并获得它们的IP地址。当一个路由器开始工作后,它首先向整个网络发送一个“HELLO”分组数据包。每个接收到数据包的路由器都将返回一条消息,其中包含它自身的IP地址。

步骤二:测量相邻路由器的延时(或者其他重要的网络参数,比如平均流量)。为做到这一点,路由器向整个网络发送响应分组数据包。每个接收到数据包的路由器返回一个应答分组数据包。将路程往返时间除以2,路由器便可以计算出延时。(路程往返时间是网络当前延迟的量度,通过一个分组数据包从远程主机返回的时间来测量。)该时间包括了传输和处理两部分的时间——也就是将分组数据包发送到目的地的时间以及接收方处理分组数据包和应答的时间。

步骤三:向网络中的其他路由器广播自己的信息,同时也接收其他路由器的信息。

在这一步中,所有的路由器共享它们的知识并且将自身的信息广播给其他每一个路由器。这样,每一个路由器都能够知道网络的结构以及状态。

步骤四:使用一个合适的算法,确定网络中两个节点之间的最佳路由。

路由算法有哪些类型?路由算法与路由协议的区别

在这一步中,路由器选择通往每一个节点的最佳路由。它们使用一个算法来实现这一点,如Dijkstra最短路径算法。在这个算法中,一个路由器通过收集到的其他路由器的信息,建立一个网络图。这个图描述网络中的路由器的位置以及它们之间的链接关系。每个链接都有一个数字标注,称为权值或成本。这个数字是延时和平均流量的函数,有时它仅仅表示节点间的跃点数。例如,如果一个节点与目的地之间有两条链路,路由器将选择权值最低的链路。

二、动态路由算法

1.距离向量路由算法

距离向量路由算法,也叫做最大流量算法,其被距离向量协议作为一个算法,如RIP、BGP、ISO IDRP、NOVELL IPX。使用这个算法的路由器必须掌握这个距离表(它是一个一维排列-“一个向量”),它告诉在网络中每个节点的最远和最近距离。在距离表中的这个信息是根据临近接点信息的改变而时时更新的。表中数据的量和在网络中的所有的接点(除了它自己本身)是等同的。这个表中的列代表直接和它相连的邻居,行代表在网络中的所有目的地。每个数据包括传送数据包到每个在网上的目的地的路径和距离/或时间在那个路径上来传输(我们叫这个为“成本”)。这个在那个算法中的度量公式是跳跃的次数,等待时间,流出数据包的数量,等等。在距离向量路由算法中,相邻路由器之间周期性地相互交换各自的路由表备份。当网络拓扑结构发生变化时,路由器之间也将及时地相互通知有关变更信息。其优点是算法简单容易实现。缺点是慢收敛问题,路由器的路径变化需要像波浪一样从相邻路由器传播出去,过程缓慢。

每一个相邻路由器发送过来的路由表都要经过以下步骤:

步骤一:对地址为X的路由器发过来的路由表,先修改此路由表中的所有项目:把”下一跳”字段中的地址改为X,并把所有”距离”字段都加1。

步骤二:对修改后的路由表中的每一个项目,进行以下步骤:

(1)将X的路由表(修改过的),与S的路由表的目的网络进行对比。若在X中出现,在S中没出现,则将X路由表中的这一条项目添加到S的路由表中。

(2)对于目的网络在S和X路由表中都有的项目进行下面步骤:

1)在S的路由表中,若下一跳地址是x,则直接用X路由表中这条项目替换S路由表中的项目。

2)在S的路由表中,若下一跳地址不是x,若X路由表项目中的距离d小于S路由表中的距离,则进行更新。

步骤三:若3分钟还没有收到相邻路由器的更新表,则把此相邻路由器记为不可到达路由器,即把距离设置为16。

2.链路状态最短路由优先算法SPF

1)发现邻居结点,并学习它们的网络地址;

2)测量到各邻居节点的延迟或者开销;

3)创建链路状态分组;

4)使用扩散法发布链路状态分组;

5)计算到每个其它路由器的最短路径。

Ⅱ BGP协议最佳路径的选择算法有哪些

每个BGP路由器通过邻居声名与周边的一个或多个路由器连接。一旦建立了邻居关系,这些BGP路由器之间就会相互交换路由信息。据我最近一次统计,整个互联网上有大约12.5万个路由信息,因此要配备一个强大的路由器才能将所有BGP路由信息接收下来。
由于整个互联网的BGP路由表有超过20万个路由,同时一个BGP路由器可能从多个来源收到多份的路由表,因此肯定会有一种方法可以比较不同的BGP路由表,并从中选择最佳的路由方案。这种方法就是BGP最佳路径选择算法。
可能你会注意到,CiscoBGP路由器会将应用权重(weight)作为路由表的第一标准,而其它品牌的路由器则不是这样。Cisco的官方BGP最佳路径选择算法文档中详细列明了所参考的各项标准。接下来我会列出每种标准并给出解释和范例。
默认情况下,BGP最佳路径都是基于最短自治系统(AS)的原理得出的。不过很多时候,诸如weight,localpreference以及MED这样的标准都是网络管理员自行设定的。
接下来我们就按照BGP选择最佳路径的参考顺序将这几项标准介绍一下:
#1 Weight —权重是Cisco为本地路由器设定的自定义参数,并不随路由器更新而变化。如果指向某一IP地址的路径有多条(这很常见),那么BGP会寻找权重最高的路径。设定权重的参考因素很多,包括邻居命令,as-path访问列表,或者路由镜像等。
#2 Local Preference — 本地出口优先级参数会告知AS哪条路径具有本地优先,数值越高优先级越高。默认为100。比如:
bgp default local-preference 150
#3 Network or Aggregate—这个参数会选择本地发起的网络或聚合作为路径。将特定的路径加入路由中,会让路由更有效率,同时也节省了网络空间。更多有关聚合的信息,可以参考Cisco的文章“UnderstandingRouteAggregation in BGP.”
#4 Shortest AS_PATH — BGP 只有在weight, localpreference和locallyoriginated相当接近的时候才使用这个参数。
#5 Lowest origin type — 这个参数处理Interior Gateway Protocol(IGP)协议的优先级低于 Exterior Gateway Protocol (EGP)协议。
#6 Lowest multi-exit discriminator (MED) — 较低的MED值要优于较高的MED值。
#7 eBGP over iBGP — 类似于#5, BGP AS Path 更倾向 eBGP 而不是 iBGP。
#8 Lowest IGP metric — 这个参数倾向于采用最低IGP作为BGP下一跳。
#9 Multiple paths — 这个参数决定是否要在路由表中装入多个路径。可以参考 BGPMultipath获取更多信息。
#10 External paths — 当所有路径都为外部路径时,选择首先接收到的路径(较老的路径)。
#11 Lowest router ID — 选择来自具有最低路由器ID的BGP路由器的路径。
#12 Minimum cluster list — 如果多个路径的originator或路由器ID相同,选择cluster列表长度最短的路径。

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