链路状态路由协议
网络路由技术中的链路状态路由协议详解(系列一)
网络路由技术中的链路状态路由协议详解在今天快速发展的网络环境中，网络路由技术扮演了至关重要的角色。
路由协议作为网络中数据包的转发引擎，不仅负责将数据从源地址传递到目标地址，还能帮助网络管理员管理和优化网络拓扑。
本文将深入探讨网络路由技术中的一种重要协议：链路状态路由协议。
一、链路状态路由协议的基本概念链路状态路由协议（Link State Routing Protocol）是一类以链路状态为基础，通过交换路由信息维护路由表的协议。
其主要特点是每个节点都会主动感知网络中所有的链路，并以状态报文的形式将链路信息广播给周围的节点，借此来构建网络拓扑。
常见的链路状态路由协议包括OSPF（Open Shortest Path First）和IS-IS （Intermediate System to Intermediate System）。
二、OSPF协议的工作原理OSPF（开放最短路径优先）是一种最常用的链路状态路由协议，广泛应用于大型企业和互联网服务提供商的网络中。
OSPF通过构建拓扑表和路由表来决定数据包的最佳传输路径。
1. 链路状态发送与接收：OSPF通过使用Hello消息和LSA（链路状态通告）进行链路状态的发送和接收。
Hello消息用于发现相邻节点，并保持邻居关系的稳定。
LSA的作用是将链路状态信息广播给所有的OSPF节点。
2. 泛洪法更新链路状态数据库：当一台路由器接收到链路状态信息后，会将其记录在链路状态数据库（LSDB）中，并通过与邻居节点交换LSA来保持数据库的同步。
这种泛洪法的方式可以确保网络中的每个节点都拥有相同的拓扑视图。
这种信息的完整性是OSPF协议的一大优势。
3. 计算最短路径树：根据链路状态数据库中记录的信息，每个节点都能计算出整个网络中到其他节点的最短路径。
通过运用Dijkstra算法，OSPF能够确定最佳的转发路径，并将其记录在路由表中。
这样一来，当数据包到达某个节点时，该节点就能够根据路由表中的信息快速决定下一跳的位置。
链路状态路由协议
链路状态路由协议链路状态路由协议（Link State Routing Protocol）是一种通过交换路由信息来建立网络拓扑图，并根据该图来为数据包选择最佳路径的协议。
它具有高效、灵活、稳定等特点。
本文将介绍链路状态路由协议的工作原理、优缺点以及常见的链路状态路由协议。
链路状态路由协议的工作原理是通过交换链路状态包来建立网络拓扑图。
每个路由器都维护着一个链路状态数据库，存储了与其相连的邻居路由器及其连接状态信息。
当一个路由器状态发生改变时，例如链路中断或网络拓扑变化，它会发送链路状态包给相邻的路由器。
相邻路由器收到后，将更新链路状态数据库，并广播给自己的相邻路由器。
通过交换链路状态包，每个路由器都能了解整个网络的拓扑结构。
基于链路状态数据库，每个路由器都可以计算出到达任意目的地的最短路径。
具体的计算过程一般采用Dijkstra算法，它通过比较各路径的代价来选择最优路径。
计算完成后，路由器将最佳路径信息存入路由表中。
当数据包到达时，路由器会根据路由表中的最佳路径选择发送出去。
链路状态路由协议的优点是具有较高的计算效率和稳定性。
由于每个路由器都只需要计算到达各目的地的最短路径一次，而不需要像距离向量路由协议那样进行循环计算，因此计算效率较高。
同时，链路状态路由协议也具有较好的稳定性，当网络发生变化时，只需要更新受影响的路由器的链路状态数据库，而不需要更新整个网络的路由表。
然而，链路状态路由协议也存在一些缺点。
首先，链路状态数据库的维护需要消耗一定的计算和存储资源，特别是在大型网络中。
其次，链路状态路由协议对网络的可伸缩性要求较高，当网络规模较大时，链路状态数据库的交换和计算开销会增加。
此外，链路状态路由协议对网络拓扑的变化较为敏感，一旦网络中链路发生变化，需要进行链路状态数据库的更新和链路状态包的交换，会引发一定的网络开销。
常见的链路状态路由协议包括OSPF（Open Shortest Path First）和IS-IS（Intermediate System to Intermediate System）等。
基于链路状态的路由协议
基于链路状态的路由协议
基于链路状态的路由协议是一种通过交换网络中的路由信息来确定最优路径的路由协议。
它根据每条链路的状态信息来计算出最优路径，并将最优路径更新到路由表中。
基于链路状态的路由协议主要包括以下几个步骤：
1. 邻居发现：路由器通过发送特殊的邻居发现消息来发现和确定其相邻的路由器。
2. 链路状态信息收集：每个路由器通过邻居发现消息和链路状态请求消息来收集与其
相邻链路的状态信息，包括链路的带宽、延迟等。
3. 数据库构建：每个路由器将收集到的链路状态信息存储在本地的链路状态数据库中。
4. 路径计算：每个路由器使用链路状态数据库中的信息来计算到达目的地的最短路径。
最短路径计算可以使用Dijkstra算法或者其他类似算法。
5. 路径选择：根据计算得到的最短路径，每个路由器选择一条最优路径，并将其更新
到路由表中。
6. 路由更新：当网络中的链路状态发生变化时，每个路由器需要及时更新链路状态数
据库和路由表，并通知其相邻路由器进行更新。
基于链路状态的路由协议具有较好的收敛性和灵活性，能够根据网络链路状态的变化
自动调整路由路径，提高网络的吞吐量和性能，并且可以支持多种路径选择的策略。
常见的基于链路状态的路由协议包括OSPF（Open Shortest Path First）和IS-IS （Intermediate System to Intermediate System）等。
常见的路由协议及工作原理
常见的路由协议及工作原理如下：
1. RIP路由协议：RIP协议最初是为Xerox网络系统的Xeroxparc通用协议而设计的，是Internet中常用的路由协议。
RIP采用距离向量算法，即路由器根据距离选择路由，所以也称为距离向量协议。
路由器收集所有可到达目的地的不同路径，并且保存有关到达每个目的地的最少站点数的路径信息，除到达目的地的最佳路径外，任何其它信息均予以丢弃。
2. OSPF路由协议：OSPF协议是一种链路状态路由协议，主要应用于较大规模的网络环境中。
与RIP不同，OSPF协议通过路由设备间的链路状态交换，生成网络中所有设备的链路状态数据库。
OSPF协议使用Dijkstra的最短路径算法计算最短路径树，以得到到达目标地址的最短路径。
3. BGP路由协议：BGP协议是一种外部网关协议，主要用于不同自治系统之间的路由交换。
BGP协议通过建立和维护相邻节点间的连接关系，并交换路由信息来更新和维护路由表。
BGP协议具有支持大规模网络、路由收敛速度快、防止路由循环等特点。
以上是常见的路由协议及工作原理，不同的路由协议适用于不同的网络环境，需要根据实际情况选择合适的路由协议。
距离矢量路由协议和链路状态路由协议
距离矢量路由协议和链路状态路由协议距离矢量路由协议和链路状态路由协议是计算机网络中常见的两种路由协议。
它们分别通过不同的方式来确定网络中数据包的最佳传输路径。
本文将对这两种路由协议进行深入探讨，从协议原理、工作方式、优缺点等几个方面进行比较分析，以便读者更好地理解两种路由协议的异同之处。
一、距离矢量路由协议距离矢量路由协议（Distance Vector Routing Protocol）是一种基于距离度量的路由选择协议，它根据每条路径的距离（即跳数或者成本）来确定最佳路径。
常见的距离矢量路由协议有RIP（Routing Information Protocol）和IGRP（Interior Gateway Routing Protocol）等。
1.1原理距离矢量路由协议的原理比较简单，每个路由器会周期性地向它的邻居路由器发送路由更新信息，包括自己所知道的所有网络地址及到达这些地址的距离。
邻居路由器收到这些更新信息后，会根据这些信息更新自己的路由表。
如果某个路由器的路由表发生变化，它就会通知它的邻居路由器。
通过这种方式，路由表信息会在整个网络中传播，直到所有路由器的路由表都收敛到最优状态。
1.2工作方式距离矢量路由协议的工作方式是分散式的，每个路由器只知道它直接相连的邻居路由器的路由信息，并且根据这些信息来计算到达其他网络的最佳路径。
因此，距离矢量路由协议的路由表只包含了直接相连的邻居路由器的信息，而不包含整个网络的拓扑结构信息。
1.3优缺点距离矢量路由协议的优点是实现比较简单，对网络带宽和处理器资源的需求较低。
但是它也存在很多缺点，比如收敛速度慢、不适合大型网络、易受环路影响等。
二、链路状态路由协议链路状态路由协议（Link State Routing Protocol）是另一种常见的路由选择协议，它根据网络中每个路由器的链路状态信息来计算最佳路径。
常见的链路状态路由协议有OSPF（Open Shortest PathFirst）和IS-IS（Intermediate System to Intermediate System）等。
链路状态路由协议
链路状态路由协议百科名片链路状态路由选择协议又称为最短路径优先协议，它基于Edsger Dijkstra的最短路径优先（SPF）算法。
它比距离矢量路由协议复杂得多，但基本功能和配置却很简单，甚至算法也容易理解。
路由器的链路状态的信息称为链路状态，包括：接口的IP地址和子网掩码、网络类型（如以太网链路或串行点对点链路）、该链路的开销、该链路上的所有的相邻路由器。
链路状态路由协议链路状态路由协议是层次式的，网络中的路由器并不向邻居传递“路由项”，而是通告给邻居一些链路状态。
与距离矢量路由协议相比，链路状态协议对路由的计算方法有本质的差别。
距离矢量协议是平面式的，所有的路由学习完全依靠邻居，交换的是路由项。
链路状态协议只是通告给邻居一些链路状态。
运行该路由协议的路由器不是简单地从相邻的路由器学习路由，而是把路由器分成区域，收集区域的所有的路由器的链路状态信息，根据状态信息生成网络拓扑结构，每一个路由器再根据拓扑结构计算出路由。
编辑本段链路状态的工作过程1、了解直连网络每台路由器了解其自身的链路（即与其直连的网络）。
这通过检测哪些接口处于工作状态（包括第3层地址）来完成。
对于链路状态路由协议来说，直连链路就是路由器上的一个接口，与距离矢量协议和静态路由一样，链路状态路由协议也需要下列条件才能了解直连链路：正确配置了接口IP地址和子网掩码并激活接口，并将接口包括在一条network 语句中。
2、向邻居发送Hello数据包每台路由器负责“问候”直连网络中的相邻路由器。
与EIGRP路由器相似，链路状态路由器通过直连网络中的其他链路状态路由器互换Hello数据包来达到此目的。
路由器使用Hello协议来发现其链路上的所有邻居，形成一种邻接关系，这里的邻居是指启用了相同的链路状态路由协议的其他任何路由器。
这些小型Hello数据包持续在两个邻接的邻居之间互换，以此实现“保持激活”功能来监控邻居的状态。
如果路由器不再收到某邻居的Hello数据包，则认为该邻居已无法到达，该邻接关系破裂。
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。
链路状态路由协议的原理
链路状态路由协议的原理链路状态路由协议（Link State Routing Protocol）是一种基于网络拓扑的路由协议，其原理是通过收集和交换网络中所有路由器的链路状态信息，计算最短路径，并构建出整个网络的拓扑图，从而实现路由的选择和转发。
下面我将从以下几个角度来详细解释链路状态路由协议的原理：1. 链路状态信息收集，每个路由器在网络中通过交换链路状态信息来了解到达其他路由器的路径和链路的状态。
链路状态信息包括路由器的标识、链路的状态、链路的带宽、延迟等。
路由器会周期性地向相邻路由器发送链路状态更新消息，并接收相邻路由器发送的链路状态信息。
2. 链路状态信息交换，路由器之间通过链路状态信息交换协议（如OSPF、IS-IS）来交换链路状态信息。
路由器将收到的链路状态信息存储在链路状态数据库（Link State Database）中，该数据库记录了整个网络的拓扑信息。
3. 最短路径计算，每个路由器根据链路状态数据库中的信息，使用最短路径算法（如Dijkstra算法）计算到达其他路由器的最短路径。
最短路径算法考虑了链路的带宽、延迟等因素，选择路径时尽量选择最优的路径。
4. 拓扑图构建，路由器根据最短路径计算结果，构建整个网络的拓扑图。
拓扑图表示了网络中各个路由器之间的连接关系和链路的状态。
5. 路由选择和转发，当路由器需要发送数据包时，根据拓扑图和最短路径计算结果，选择最佳的路径进行数据包的转发。
路由器会根据链路状态信息的更新，动态地更新拓扑图和最短路径计算结果，以适应网络拓扑的变化。
总结起来，链路状态路由协议的原理是通过收集和交换链路状态信息，计算最短路径，并构建整个网络的拓扑图，从而实现路由的选择和转发。
这种协议能够提供较快的收敛速度和较好的网络负载均衡能力，但同时也需要较多的计算和存储资源。
常见的链路状态路由协议有OSPF（开放最短路径优先）和IS-IS（中间系统到中间系统）。
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链路状态路由协议
百科名片
链路状态路由选择协议又称为最短路径优先协议，它基于Edsger Dijkstra的最短路径优先（SPF）算法。
它比距离矢量路由协议复杂得多，但基本功能和配置却很简单，甚至算法也容易理解。
路由器的链路状态的信息称为链路状态，包括：接口的IP地址和子网掩码、网络类型（如以太网链路或串行点对点链路）、该链路的开销、该链路上的所有的相邻路由器。
链路状态路由协议
链路状态路由协议是层次式的，网络中的路由器并不向邻居传递“路由项”，而是通告给邻居一些链路状态。
与距离矢量路由协议相比，链路状态协议对路由的计算方法有本质的差别。
距离矢量协议是平面式的，所有的路由学习完全依靠邻居，交换的是路由项。
链路状态协议只是通告给邻居一些链路状态。
运行该路由协议的路由器不是简单地从相邻的路由器学习路由，而是把路由器分成区域，收集区域的所有的路由器的链路状态信息，根据状态信息生成网络拓扑结构，每一个路由器再根据拓扑结构计算出路由。
编辑本段链路状态的工作过程
1、了解直连网络
每台路由器了解其自身的链路（即与其直连的网络）。
这通过检测哪些接口处于工作状态（包括第3层地址）来完成。
对于链路状态路由协议来说，直连链路就是路由器上的一个接口，与距离矢量协议和静态路由一样，链路状态路由协议也需要下列条件才能了解直连链路：正确配置了接口IP地址和子网掩码并激活接口，并将接口包括在一条network 语句中。
2、向邻居发送Hello数据包
每台路由器负责“问候”直连网络中的相邻路由器。
与EIGRP路由器相似，链路状态路由器通过直连网络中的其他链路状态路由器互换Hello数据包来达到此目的。
路由器使用Hello协议来发现其链路上的所有邻居，形成一种邻接关系，这里的邻居是指启用了相同的链路状态路由协议的其他任何路由器。
这些小型Hello数据包持续在两个邻接的邻居之间互换，以此实现“保持激活”功能来监控邻居的状态。
如果路由器不再收到某邻居的Hello 数据包，则认为该邻居已无法到达，该邻接关系破裂。
3、建立链路状态数据包
每台路由器创建一个链路状态数据包（LSP），其中包含与该路由器直连的每条链路的状态。
这通过记录每个邻居的所有相关信息，包括邻居ID、链路类型和带宽来完成。
一旦建立了邻接关系，即可创建LSP，并仅向建立邻接关系的路由器发送LSP。
LSP中包含与该链路相关的链路状态信息、序列号、过期信息。
4、将链路状态数据包泛洪给邻居
每台路由器将LSP泛洪到所有邻居，然后邻居将收到的所有LSP存储到数据库中。
接着，各个邻居将LSP泛洪给自己的邻居，直到区域中的所有路由器均收到那些LSP为止。
每台路由器会在本地数据库中存储邻居发来的LSP的副本。
路由器将其链路状态信息泛洪到路由区域内的其他所有链路状态路由器，它一旦收到来自邻居的LSP，不经过中间计算，立即将这个LSP从除接收该LSP的接口以外的所有接口发出，此过程在整个路由区域内的所有路由器上形成LSP的泛洪效应。
距离矢量路由协议则不同，它必须首先运行贝尔曼-福特算法来处理路由更新，然后才将它们发送给其他路由器;而链路状态路由协议则在泛洪完成后再计算SPF算法，因此达到收敛状态的速度比距离矢量路由协议快得多。
LSP在路由器初始启动期间、或路由协议过程启动期间、或在每次拓扑发生更改（包括链路接通或断开）时、或是邻接关系建立、破裂时发送，并不需要定期发送。
5、构建链路状态数据库
每台路由器使用数据库构建一个完整的拓扑图并计算通向每个目的网络的最佳路径。
就像拥有了地图一样，路由器现在拥有关于拓扑中所有目的地以及通向各个目的地的路由的详图。
SPF算法用于构建该拓扑图并确定通向每个网络的最佳路径。
所有的路由器将会有共同的拓扑图或拓扑树，但是每一个路由器独立确定到达拓扑内每一个网络的最佳路径。
在使用链路状态泛洪过程将自身的LSP传播出去后，每台路由器都将拥有来自整个路由区域内所有链路状态路由器的LSP，都可以使用SPF算法来构建SPF树。
这些LSP存储在链路状态数据库中。
有了完整的链路状态数据库，即可使用该数据库和最短路径优先（SPF）算法来计算通向每个网络的首选（即最短）路径。
编辑本段链路状态路由协议的优点
与距离矢量路由协议相比，有如下优点
1、创建拓扑图
链路状态路由协议会创建拓扑图，即SPF树，而距离矢量路由协议没有网络的拓扑图，仅有一个网络列表，其中列出了通往各个网络的开销（距离）和下一跳路由器（方向）。
因为链路状态路由协议会交换链路状态信息，所以SPF算法可以构建网络的SPF树，有了SPF 树，路由器可独立确定通向每个网络的最短路径。
2、快速收敛
有几个原因使得链路状态路由协议比距离矢量路由协议具有更快的收敛速度。
收到一个链路状态数据包（LSP）后链路状态路由协议便立即将该LSP从除接收该LSP的接口以外的所有接口泛洪出去。
使用距离矢量路由协议的路由器需要处理每个路由更新，并且在更新完路由表后才能将更新从路由器接口泛洪出去，即使对触发更新也是如此。
因此链路状态路由协议可更快达到收敛状态。
不过EIGRP是一个明显的例外。
3、事件驱动更新
在初始LSP泛洪之后，链路状态路由协议仅在拓扑发生改变时才发出LSP。
该LSP仅包含受影响链路的信息。
与某些距离矢量路由协议不同的是，链路状态路由协议不会定期发送更新。
4、层次式设计
链路状态路由协议，如OSPF和IS-IS使用了区域的概念。
多个区域形成了层次化的网络结构，这有利于路由聚合（汇总），还便于将路由问题隔离在一个区域内.。