詳解路由與交換

四種最常見路由協(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（Xerox）在70年代開發(fā)的。當時，RIP是XNS（Xerox Network Service，施樂網(wǎng)絡服務）協(xié)議簇的一部分。TCP/IP版本的RIP是施樂協(xié)議的改進版。RIP最大的特點是，無論實現(xiàn)原理還是配置方法，都非常簡單。RIP基于跳數(shù)計算路由，并且定期向鄰居路由器發(fā)送更新消息。

　　 IGRP是CISCO專有的協(xié)議，只在CISCO路由器中實現(xiàn)。它也屬于距離向量類協(xié)議，所以在很多地方與RIP有共同點，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、負載均衡等幾方面。IGRP支持多路徑上的加權負載均衡，這樣網(wǎng)絡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)，構成復合的度量值，這其中可以包含的因素有：帶寬、延遲、負載、可靠性和MTU（最大傳輸單元）等等。

　　 OSPF協(xié)議是80年代后期開發(fā)的，90年代初成為工業(yè)標準，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（LSD），之后，路由器根據(jù)數(shù)據(jù)庫中的信息利用SPF（Shortest Path First，最短路徑優(yōu)先）算法計算路由表，選擇路徑的主要依據(jù)是帶寬。

　　 EIGRP是IGRP的增強版，它也是CISCO專有的路由協(xié)議。EIGRP采用了擴散更新（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間和更好的可操作性。作為對IGRP的擴展，EIGRP支持多種可路由的協(xié)議，如IP、IPX和AppleTalk等等。運行在IP環(huán)境時，EIGRP還可以與IGRP進行平滑的連接，因為它們的度量方法是一致的。

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。當進行自治系統(tǒng)間的連接時，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所遇到的一個重要問題。收斂時間是指從網(wǎng)絡的拓撲結構發(fā)生變化到網(wǎng)絡上所有的相關路由器都得知這一變化，并且相應地做出改變所需要的時間。這一時間越短，網(wǎng)絡變化對全網(wǎng)的擾動就越小。收斂時間過長會導致路由循環(huán)的出現(xiàn)。

　　 在上述幾種域內(nèi)路由算法中，RIP和IGRP的收斂時間相對較長，都是分鐘數(shù)量級的；OSPF要短一些，數(shù)十秒內(nèi)可以收斂；EIGRP最短，網(wǎng)絡拓撲發(fā)生變化之后，幾秒鐘即可達到收斂狀態(tài)。

　　 全交換園區(qū)網(wǎng)絡

　　 傳統(tǒng)的園區(qū)網(wǎng)絡是路由器加交換機的結構。交換機負責網(wǎng)絡內(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)轉發(fā)工作。

　　 通常，路由器的性能比交換機要差一些，因為路由器是基于軟件的查表轉發(fā)，而交換機可以實現(xiàn)硬件的直通式轉發(fā)。但在傳統(tǒng)的園區(qū)網(wǎng)絡中，路由器并不會成為網(wǎng)絡的瓶頸。因為80%的數(shù)據(jù)量是在網(wǎng)絡內(nèi)部的通訊，只有20%的數(shù)據(jù)是做遠程訪問，也就是說，大多數(shù)經(jīng)過交換機的信息并不經(jīng)過路由器。這就是傳統(tǒng)網(wǎng)絡的80/20流量模型。

　　 近年來由于Internet/Intranet計算模式的興起，應用被集中管理，而不是象從前那樣分散在各個部門的網(wǎng)絡中，園區(qū)網(wǎng)絡的流量模型發(fā)生了很大的變化。大量的網(wǎng)絡訪問是遠程的，也就是要經(jīng)過路由器的。這被稱為新的20/80流量模型。因此，路由器逐漸成為網(wǎng)絡的瓶頸。

　　 為了從技術上解決這個問題，網(wǎng)絡廠商開發(fā)了三層交換機，也叫做路由交換機。它是傳統(tǒng)交換機的性能和路由器的智能的結合。路由選擇仍由路由器完成，但路選的結果被交換機保留在自身的路由緩存中。這樣，一個數(shù)據(jù)流中的第一個數(shù)據(jù)包經(jīng)過路由器，后繼的所有數(shù)據(jù)包直接由交換機查表轉發(fā)。得益于硬件轉發(fā)，三層交換機可以做到線速路由，如下圖所示。

　　 許多廠家生產(chǎn)的三層交換機本身即是交換機和路由器的結合體，如Cisco的5000，5500，6500系列的交換機可以選配路由模塊，實現(xiàn)三層功能。

　　 如此一來，園區(qū)網(wǎng)的內(nèi)部就是交換機和三層交換機的天下了，全交換的園區(qū)網(wǎng)絡適應新的流量模型，徹底克服了傳統(tǒng)網(wǎng)絡的路由器瓶頸，極大地提高了網(wǎng)絡的效率。同時，路由器并沒有失業(yè)，仍然被用在遠程連接、撥號訪問等場合。

　　 本文第一部分中回顧了網(wǎng)絡的層次結構，接下來談了傳統(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)絡中如何將路由和交換的優(yōu)勢相結合，最好地滿足用戶的流量模型。

　　 路由，交換，路由交換是本文的主要三個問題。