8.1.2 衍生的路由算法[共4页]
计算机网络中的路由算法
计算机网络中的路由算法路由算法在计算机网络中起着关键的作用，它用于确定数据包在网络中的传输路径。
根据不同的网络拓扑和需求，有多种不同的路由算法被应用。
本文将介绍几种常见的路由算法。
1. 距离矢量算法（Distance Vector Algorithm）距离矢量算法是一种分布式的路由算法，每个节点在路由表中记录到达目的节点的距离向量。
节点之间通过交换距离向量信息来更新路由表，并且通过Bellman-Ford算法来计算最短路径。
该算法简单易实现，但是在大型网络中容易产生计数到无穷大的问题，即由于链路故障等原因产生的无限循环。
2. 链路状态算法（Link State Algorithm）链路状态算法是一种集中式的路由算法，每个节点都会收集与自身相连的链路状态信息，并通过最短路径算法（如Dijkstra算法）计算出到达其他节点的最短路径。
然后，每个节点都将自己的链路状态信息广播给所有其他节点，使得每个节点都有完整的网络拓扑和链路状态信息。
该算法需要节点之间频繁的广播和计算，但是能够保证收敛，即要么找到最短路径，要么不进行路由。
3. 路径向量算法（Path Vector Algorithm）路径向量算法可以看作是距离矢量算法和链路状态算法的结合，它通过回退进行路径检测和避免计数到无穷大的问题。
每个节点在路由表中记录到达目的节点的路径和向量信息，通过交换路径向量信息来更新路由表。
在计算最短路径时，路径向量算法使用类似链路状态算法的Dijkstra算法，但是在寻找路径时，会检查前面的节点是否已经在路径中出现，以避免产生环路。
4. 队列距离矢量算法（Queue Distance Vector Algorithm）队列距离矢量算法是距离矢量算法的一种改进算法，主要解决计数到无穷大问题。
该算法引入了队列和计数器，通过计数器和链路状态信息来确定数据包是否进入队列。
每个节点在路由表中记录到达目的节点的距离向量和队列的长度。
计算机网络中的路由选择算法
计算机网络中的路由选择算法计算机网络是由许多相互连接的计算机组成的系统，这些计算机之间需要进行通信才能完成相应的任务。
路由选择算法是计算机网络中的核心算法之一，它是决定将数据从一个网络节点传送到另一个网络节点的基础。
路由选择算法的作用就是找到从源节点到目的节点的最佳路径。
1. 路由选择算法的作用路由选择算法是计算机网络中最重要的算法，它的作用是将数据从源节点传输到目的节点。
在计算机网络中，不同的节点之间可能有多个路径可供选择，每个路径的传输速度也不同，路由选择算法的作用就是找到最佳的路径。
2. 常用的路由选择算法2.1 静态路由选择算法静态路由选择算法是一种固定的路由选择算法，它的路径是固定的，不会根据网络条件变化而改变。
这种算法比较简单，可以用于小型的网络，但是在大型的网络中使用会产生问题。
2.2 动态路由选择算法动态路由选择算法是一种根据网络条件实时调整的算法，它可以根据网络拓扑、网络流量等情况进行动态调整，从而找到最佳路径。
动态路由选择算法比静态路由选择算法更加灵活，适合用于大型的计算机网络。
2.3 链路状态路由选择算法链路状态路由选择算法是一种基于每个节点了解整个网络的拓扑和延迟信息，通过 Dijkstra 算法计算得到最短路径。
链路状态路由选择算法的算法复杂度较高，但是可以得到最优解。
链路状态路由选择算法适用于小型的网络，由于算法复杂度较高，无法用于大型的复杂网络中。
2.4 距离向量路由选择算法距离向量路由选择算法是一种基于每个节点了解相邻节点的距离信息，通过 Bellman-Ford 算法计算得到最短路径。
距离向量路由选择算法的算法复杂度较低，但是容易出现局部最优解。
距离向量路由选择算法适用于复杂的大型网络中。
3. 路由选择算法的应用路由选择算法在计算机网络中有着广泛的应用，它可以保证数据从源节点到目的节点的快速传输。
在实际应用中，如果路由选择算法不合理，将会导致网络拥堵、数据丢失等问题。
路由器原理及常用的路由协议路由算法
路由器原理及常用的路由协议路由算法路由器是一种网络设备，用于在不同的网络之间转发数据包。
它通过查找目标地址来确定数据包的最佳路径，并将其发送到目标地址所在的网络。
一、路由器的原理路由器的原理基于IP（Internet Protocol）协议，它使用IP地址来标识网络中的每个设备。
当一个数据包通过路由器时，路由器会检查它的目标IP地址，并查找与该地址最匹配的路由条目。
接下来，路由器根据路由表中的信息，选择适当的接口将数据包发送到下一个路由器或目标设备。
路由器通过使用转发表或路由表来决定数据包的下一跳。
转发表记录了直接连接到路由器的网络和相应的接口信息，而路由表则记录了其他网络的路径信息和下一跳路由器的地址。
二、常用的路由协议1. 静态路由协议静态路由协议是手动配置的路由信息，管理员需要手动输入网络地址和下一跳路由器的信息。
静态路由适用于小型网络或需要精确控制路由路径的场景。
它的配置简单，不会产生额外的网络流量。
然而，静态路由缺乏自适应性，不能根据网络拓扑变化自动更新路由信息。
2. 动态路由协议动态路由协议可以自动学习和交换路由信息，以适应网络拓扑的变化。
常见的动态路由协议包括RIP（Routing Information Protocol）、OSPF（Open Shortest Path First）和BGP（Border Gateway Protocol）等。
RIP是一种基于跳数的距离矢量路由协议，它使用Hop Count（跳数）作为度量标准，通过交换路由信息选择最短路径。
RIP适用于小型网络，但在大型网络中由于其慢速收敛和有限的路由选择能力而不常使用。
OSPF是一种链路状态路由协议，它通过交换链路状态信息来计算最短路径。
OSPF适用于中大型网络，并支持可变长度子网掩码，具备快速收敛和灵活的路由选择能力。
BGP是一种边界网关协议，主要用于互联网中的自治系统之间的路由选择。
BGP具有较复杂的路由策略和路径选择能力，能够实现自治域之间的路由控制和流量优化。
路由生成算法
路由生成算法（实用版）目录1.路由生成算法的定义与作用2.常见的路由生成算法及其特点3.路由生成算法的应用与优化4.未来发展趋势与挑战正文1.路由生成算法的定义与作用路由生成算法，顾名思义，是一种在网络中为数据包寻找最佳路径的算法。
它的主要作用是在复杂的网络环境中，为数据包提供一条从源节点到目的节点的高效、可靠的传输路径。
通过使用路由生成算法，网络设备可以在面临各种状况时，如节点故障、网络拥塞等，依然能够保证数据的顺利传输。
2.常见的路由生成算法及其特点常见的路由生成算法包括以下几种：（1）RIP（路由信息协议）：RIP 是一种距离向量路由协议，主要特点是路由更新频率较低，适用于中小型网络。
RIP 通过路由器之间的距离向量交换来更新路由表，但容易产生路由环。
（2）OSPF（开放最短路径优先）：OSPF 是一种内部网关协议，主要特点是路由更新速度快，支持区域划分，能够有效减少路由环的产生。
OSPF 通过最短路径算法计算网络中的最短路径，并将路由信息广播给相邻路由器。
（3）BGP（边界网关协议）：BGP 是一种用于互联网边界的路由协议，主要特点是路由选择灵活，能够根据策略进行调整。
BGP 路由器之间通过互相交换网络可达性信息来更新路由表，适用于大型、异构网络环境。
3.路由生成算法的应用与优化随着互联网的快速发展，路由生成算法在实际应用中需要解决的问题越来越多。
为了提高路由效率、减少路由环、降低路由器计算负担，研究人员在路由生成算法的应用与优化方面进行了大量研究。
（1）路由聚合：通过将多个网络的前缀合并为一个更长的前缀，减少路由表的大小，降低路由计算的复杂度。
（2）路由剪枝：在路由器接收到邻居路由器的路由更新信息后，通过比较本地路由表和邻居路由表，将有冲突的路由条目删除，以减少路由表的规模。
（3）路由优化：通过调整路由策略，如采用多路径路由、负载均衡等技术，提高网络资源利用率，提升服务质量。
4.未来发展趋势与挑战随着 5G、物联网等技术的普及，未来网络将会更加庞大、复杂。
路由算法
23:35主机路由选择（*
– – – – – 静态用户 –从不移动的用户 非静态用户(迁移用户、漫游用户)-〉移动用户 非静态用户(迁移用户、漫游用户) 网络世界模型-[see fig 5-18] 网络世界模型5-18] 外地代理 – 管理所有来当地的动态用户 主代理 – 管理本属本区域，但当时正在外地的用户
• • • • J-A:8 J-I:10 J-H:12 J-K:6
23:35:13
9
4 Distance vector routing
• 无穷计算问题
– 算法的缺陷：算法收敛较慢。（对好消息反应迅 速，对坏消息反应迟钝） -[see fig 5-11] 5-11]
23:35:13
10
4 Distance vector routing
23:35:13
11
5 链路状态路由选择（Link state routing) 链路状态路由选择（Link routing)
– 距离矢量路由选择存在的问题
• 没有考虑线路的带宽 • 记录信息耗时过多， 算法收敛速度慢
– 工作原理（对每个路由器）：
• • • • • 发现邻居节点，及其网络地址 测量线路开销或延迟 构造链路状态分组 发布链路状态分组 计算新最短路由
– 退出登录
23:35:13
20
7 移动主机路由选择（*） 移动主机路由选择（*
– 数据发送过程： -[see fig 5-19] 5-19]
发送者
主代理
外地代理
23:35:13
21
8 广播路由选择（*） 广播路由选择（*
– 几种算法
• • • • 算法1 算法1：分别发送分组到每个目的端 算法2 算法2：扩散法 算法3 算法3：多目的地路由选择 算法4 算法4：利用发起广播的路由器的信息树或利用生成树
常见的路由算法
常见的路由算法常见的路由算法路由算法是指为了用于在互联网之类的分组通讯网络中的数据包进行寻址所使用的一种算法。
其目的是为了能够掌握网络拓扑结构，更有效的使用网络资源，提供更好的服务质量，在众多的路由算法中，下面列出了一些常见的。
1. 链路状态路由协议（Link State Routing Protocol）链路状态路由协议是一种以网络中所有的节点为基础的路由协议，它的特点是在所有节点之间建立并保持一个网络状态数据库，每个节点首先会发出一个链路状态数据包来描述自己知道的其他节点的相关信息，并通过该信息计算出一张最短路径树。
LSRP一般都有洪泛问题，产生洪泛的原因在于每个节点的发出的链路状态数据包要发到整个网络中，所以数据包会不断传播，产生大量网络流量。
常见的LSRP有OSPF等。
2. 距离向量路由协议（Distance Vector Routing Protocol）距离向量路由协议是一种以自身节点所连接的邻居节点的路由信息为基础的协议，每个节点只知道自己所连接的邻居节点的路由信息，而不知道整张网络的拓扑结构。
DVRP算法通过递归与相邻节点交换距离向量信息来分配最短路径，因此它能够在网络中改变路由波动时使整个路由表保持一致。
常见的DVRP有RIP等。
3. 混合路由协议（Hybrid Routing Protocol）混合路由协议是链路状态和距离向量路由协议的混合体，它采用链路状态路由协议的优点，建立了一张网络拓扑地图；同时又采用距离向量路由协议的算法对网络进行遍历，它使用距离向量路由协议的性质表明每个路由器只需要与它的成邻接的路由器通信，这样可以大大减小链路状态路由协议产生的洪泛问题。
4. 路由发现协议（Route Discovery Protocol）路由发现协议通常是物理网络发挥作用的协议。
当网路中有一个新的路由器被连接时，路由器会通过路由发现协议来发现新路由器，这样数据就可以经过新路由器并到达目的地。
计算机网络路由算法
计算机网络路由算法随着互联网的普及和技术的不断发展，计算机网络成为了现代社会中不可或缺的一部分。
而路由算法作为计算机网络中的核心技术之一，是实现数据传输和流量控制的重要手段。
本文将深入探讨计算机网络路由算法的原理、分类、应用及未来发展趋势。
一、路由算法的原理路由算法是指在计算机网络中，根据特定的信息和策略，确定数据包从源主机到目的主机所经过的路径及其转发方式的一种算法。
其实现的基本原理是通过选路算法构建网络拓扑，使得数据包可以从源节点到达目的节点。
同时为了提高路由效率和网络质量，路由算法也考虑了多种因素，如带宽、延迟、网络拥塞程度等。
二、路由算法的分类根据路由算法的实现方式，可以将路由算法分为静态路由和动态路由两类。
其中静态路由指手工配置路由表，即通过手动指定路由表中的路由项来确定网络拓扑结构和数据传输路径。
而动态路由则是在静态路由的基础上，加入了路由协议的支持，通过对网络拓扑结构和路由表的动态调整实现数据传输的最优路径。
另外，根据路由算法实现的分布式方式，还可以将路由算法分为集中式路由和分布式路由。
集中式路由指路由信息全部由一个中心节点管理和控制，例如中央路由器等；而分布式路由则是使每个节点都可以实时获取路由表信息，并自主控制路由。
目前较为常用的路由协议有距离矢量路由协议（RIP）、链路状态路由协议（OSPF）和边界网关协议（BGP）等。
三、路由算法的应用路由算法是计算机网络中最为基础的技术之一，被广泛应用于互联网、局域网、广域网等各种网络环境中。
其主要应用于实现网络数据传输、提高网络性能、保证网络安全等方面。
在路由协议的帮助下，计算机网络可以自动实现网络拓扑的优化调整，找到最优的数据传输路径，提高网络的吞吐量和传输速度。
同时，路由算法也支持网络中的一些高级功能，例如负载均衡、流量控制、故障恢复等。
通过对网络流量进行有效分配和调度，可以提高网络的利用率和效率，为用户提供更加流畅的网络服务。
同时通过实现路由备份、故障检测和自动路由切换等机制，还可以保证网络的可靠性和稳定性，减少数据传输中断和丢失的风险。
路由算法
A A B B C C D D E E F F
2．使用Dijkstra算法计算路由表 ．使用 算法计算路由表
为了计算自己的路由表，每个路由器将Dijkstra算法 应用到自己的链路状态数据库上。Dijkstra算法使用 由节点和弧组成的图计算网络中两点之间的最短路径。 节点有两种类型：网络和路由器。弧也有两类：路由 器到网络的链路和网络到路由器的链路。在Dijkstra 算法中，从路由器到网络的链路的费用才有效，而从 网络到路由器的链路的费用总是为0。 当一个节点拥有了一个完整的连路状态数据库之后， 它先为自己创建一个最短路径树，然后根据这个最短 路径树形成自己的路由表。
Net:1 A 2 Net:5
图6-28
Net:1
Net:1
B 1
1 3 Net:3
A 2
1
A
1 3 Net:3
3 Net:5
Net:3
2
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第8章 改进的Epidemic路由算法
8.1.2 衍生的路由算法
泛洪算法期望通过多副本带来更多的相遇机会，从而提高传输成功率、降低传输延迟，但多副本显然也会消耗更多的网络资源，如存储空间、传输带宽等。
副本数量和传输成功率、传输延迟是否呈线性关系，以及如何获得恰当的副本数量使网络性能最优，成为很多研究者关注的问题，按照某种机制有限度地泛洪成为研究基于泛洪策略算法的重要方法。
文献[22]提出了PRoPHET算法，该算法对节点传输成功的概率进行估算，选择性地复制数据分组，避免生成低传输效率的副本，该路由算法可以是Epidemic路由算法的一种改进，将无限泛洪改进为按照概率策略有限度泛洪，该算法机理在第2章中有较详细的介绍。
文献[17]提出了ARER（Adaptive Randomized Epidemic Routing）算法，该算法定义了复制密度（RD，Replications Density），并以此为依据动态地为每个数据分组设置转发概率。
该算法根据数据分组的权重来决定转发和丢弃次序，其权重使用由复制密度、传输成功概率和TTL（Time To Live）决定的，该算法可视为是对PRoPHET算法的改进。
文献[26]提出了MaxProp算法，文献[1]提出了PREP （PRioritized EPidemic）算法，这两个算法为数据分组设定优先级，使用了不同的方式计算优先级，并依优先级来决定数据分组的转发和丢弃次序。
关于MaxProp算法在第2章中有较详细的介绍，这里不再赘述。
PREP算法使用拓扑感知（Topology Awareness）和数据分组的到期时间（Expiry Time）来确定优先级。
文献[27，28]提出免疫的概念，思路是在Epidemic算法基础上阻止已传输成功的数据分组副本在网络中继续传输，从而减少网络中无效的数据分组副本。
文献[29]提出了ARM（Adaptive Multi-Copy Routing AMR）路由算法，如图8-1所示，若图中s为源节点，d为目标节点，a、
125。