詳解路由與交換

四種最常見(jiàn)路由協(xié)議是RIP、IGRP、OSPF和EIGRP。

　　 RIP（Routing Information Protocols，路由信息協(xié)議）是使用最廣泛的距離向量協(xié)議，它是由施樂(lè)（Xerox）在70年代開(kāi)發(fā)的。當(dāng)時(shí)，RIP是XNS（Xerox Network Service，施樂(lè)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)）協(xié)議簇的一部分。TCP/IP版本的RIP是施樂(lè)協(xié)議的改進(jìn)版。RIP最大的特點(diǎn)是，無(wú)論實(shí)現(xiàn)原理還是配置方法，都非常簡(jiǎn)單。RIP基于跳數(shù)計(jì)算路由，并且定期向鄰居路由器發(fā)送更新消息。

　　 IGRP是CISCO專(zhuān)有的協(xié)議，只在CISCO路由器中實(shí)現(xiàn)。它也屬于距離向量類(lèi)協(xié)議，所以在很多地方與RIP有共同點(diǎn)，比如廣播更新等等。它和RIP最大的區(qū)別表現(xiàn)在度量方法、負(fù)載均衡等幾方面。IGRP支持多路徑上的加權(quán)負(fù)載均衡，這樣網(wǎng)絡(luò)的帶寬可以得到更加合理的利用。另外，與RIP僅使用跳數(shù)作為度量依據(jù)不同，IGRP使用了多種參數(shù)，構(gòu)成復(fù)合的度量值，這其中可以包含的因素有：帶寬、延遲、負(fù)載、可靠性和MTU（最大傳輸單元）等等。

　　 OSPF協(xié)議是80年代后期開(kāi)發(fā)的，90年代初成為工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，是一種典型的鏈路狀態(tài)協(xié)議。OSPF的主要特性包括：支持VLSM（變長(zhǎng)的子網(wǎng)掩嗎）、收斂迅速、帶寬占用率低等等。OSPF協(xié)議在鄰居之間交換鏈路狀態(tài)信息，以便路由器建立鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)（LSD），之后，路由器根據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)中的信息利用SPF（Shortest Path First，最短路徑優(yōu)先）算法計(jì)算路由表，選擇路徑的主要依據(jù)是帶寬。

　　 EIGRP是IGRP的增強(qiáng)版，它也是CISCO專(zhuān)有的路由協(xié)議。EIGRP采用了擴(kuò)散更新（DUAL）算法，在某種程度上，它和距離向量算法相似，但具有更短的收斂時(shí)間和更好的可操作性。作為對(duì)IGRP的擴(kuò)展，EIGRP支持多種可路由的協(xié)議，如IP、IPX和AppleTalk等等。運(yùn)行在IP環(huán)境時(shí)，EIGRP還可以與IGRP進(jìn)行平滑的連接，因?yàn)樗鼈兊亩攘糠椒ㄊ且恢碌摹?p>以上四種路由協(xié)議都是域內(nèi)路由協(xié)議，他們通常使用在自治系統(tǒng)的內(nèi)部。當(dāng)進(jìn)行自治系統(tǒng)間的連接時(shí)，往往采用諸如BGP（Border Gateway Protocols，邊界路由協(xié)議）和EGP（External Gateway Protocols，外部路由協(xié)議）這樣的域間路由協(xié)議。目前在Internet上使用的域間路由協(xié)議是BGP第四版。

　　 收斂是路由算法選擇時(shí)所遇到的一個(gè)重要問(wèn)題。收斂時(shí)間是指從網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)發(fā)生變化到網(wǎng)絡(luò)上所有的相關(guān)路由器都得知這一變化，并且相應(yīng)地做出改變所需要的時(shí)間。這一時(shí)間越短，網(wǎng)絡(luò)變化對(duì)全網(wǎng)的擾動(dòng)就越小。收斂時(shí)間過(guò)長(zhǎng)會(huì)導(dǎo)致路由循環(huán)的出現(xiàn)。

　　 在上述幾種域內(nèi)路由算法中，RIP和IGRP的收斂時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)，都是分鐘數(shù)量級(jí)的；OSPF要短一些，數(shù)十秒內(nèi)可以收斂；EIGRP最短，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浒l(fā)生變化之后，幾秒鐘即可達(dá)到收斂狀態(tài)。

　　 全交換園區(qū)網(wǎng)絡(luò)

　　 傳統(tǒng)的園區(qū)網(wǎng)絡(luò)是路由器加交換機(jī)的結(jié)構(gòu)。交換機(jī)負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的傳輸，劃分VLAN以保證二層的安全性和靈活性，路由器則完成網(wǎng)間的尋址和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)工作。

　　 通常，路由器的性能比交換機(jī)要差一些，因?yàn)槁酚善魇腔谲浖牟楸磙D(zhuǎn)發(fā)，而交換機(jī)可以實(shí)現(xiàn)硬件的直通式轉(zhuǎn)發(fā)。但在傳統(tǒng)的園區(qū)網(wǎng)絡(luò)中，路由器并不會(huì)成為網(wǎng)絡(luò)的瓶頸。因?yàn)?0%的數(shù)據(jù)量是在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的通訊，只有20%的數(shù)據(jù)是做遠(yuǎn)程訪(fǎng)問(wèn)，也就是說(shuō)，大多數(shù)經(jīng)過(guò)交換機(jī)的信息并不經(jīng)過(guò)路由器。這就是傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的80/20流量模型。

　　 近年來(lái)由于Internet/Intranet計(jì)算模式的興起，應(yīng)用被集中管理，而不是象從前那樣分散在各個(gè)部門(mén)的網(wǎng)絡(luò)中，園區(qū)網(wǎng)絡(luò)的流量模型發(fā)生了很大的變化。大量的網(wǎng)絡(luò)訪(fǎng)問(wèn)是遠(yuǎn)程的，也就是要經(jīng)過(guò)路由器的。這被稱(chēng)為新的20/80流量模型。因此，路由器逐漸成為網(wǎng)絡(luò)的瓶頸。

　　 為了從技術(shù)上解決這個(gè)問(wèn)題，網(wǎng)絡(luò)廠(chǎng)商開(kāi)發(fā)了三層交換機(jī)，也叫做路由交換機(jī)。它是傳統(tǒng)交換機(jī)的性能和路由器的智能的結(jié)合。路由選擇仍由路由器完成，但路選的結(jié)果被交換機(jī)保留在自身的路由緩存中。這樣，一個(gè)數(shù)據(jù)流中的第一個(gè)數(shù)據(jù)包經(jīng)過(guò)路由器，后繼的所有數(shù)據(jù)包直接由交換機(jī)查表轉(zhuǎn)發(fā)。得益于硬件轉(zhuǎn)發(fā)，三層交換機(jī)可以做到線(xiàn)速路由，如下圖所示。

　　 許多廠(chǎng)家生產(chǎn)的三層交換機(jī)本身即是交換機(jī)和路由器的結(jié)合體，如Cisco的5000，5500，6500系列的交換機(jī)可以選配路由模塊，實(shí)現(xiàn)三層功能。

　　 如此一來(lái)，園區(qū)網(wǎng)的內(nèi)部就是交換機(jī)和三層交換機(jī)的天下了，全交換的園區(qū)網(wǎng)絡(luò)適應(yīng)新的流量模型，徹底克服了傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的路由器瓶頸，極大地提高了網(wǎng)絡(luò)的效率。同時(shí)，路由器并沒(méi)有失業(yè)，仍然被用在遠(yuǎn)程連接、撥號(hào)訪(fǎng)問(wèn)等場(chǎng)合。

　　 本文第一部分中回顧了網(wǎng)絡(luò)的層次結(jié)構(gòu)，接下來(lái)談了傳統(tǒng)的路由和交換的原理，最后介紹了在現(xiàn)在的園區(qū)網(wǎng)絡(luò)中如何將路由和交換的優(yōu)勢(shì)相結(jié)合，最好地滿(mǎn)足用戶(hù)的流量模型。

　　 路由，交換，路由交換是本文的主要三個(gè)問(wèn)題。