集中式路由和分布式路由
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。
网络路由与交换技术
网络路由与交换技术在当今高度信息化的时代，网络技术的快速发展使得人们能够更加便捷地获取信息和进行交流。
而网络路由与交换技术作为网络通信的基础，扮演着重要的角色。
本文将从网络路由与交换技术的概念、原理、分类以及应用等方面进行论述，旨在帮助读者更加全面深入地了解这一重要的技术，以期能够为网络通信的发展贡献一份力量。
一、概念网络路由与交换技术是一种将数据从源地址传输到目的地址的网络通信方式。
它基于网络协议，通过选择最佳路径来实现数据的快速、可靠传输。
网络路由通常是指在互联网络中选择和控制包括IP数据包的路径的过程。
而网络交换则是指在网络中用交换设备实现数据报文的传输和转发。
这两个技术密切相关，共同构建了一个高效的网络通信系统。
二、原理网络路由与交换技术的原理主要包括路由的选择与配置、交换设备的工作原理等。
1. 路由选择与配置路由选择是通过选取合适的传输路径，使得数据包按照指定的目的地进行传输。
这个过程是根据网络拓扑结构以及路由算法进行的。
在网络中有很多种路由算法，如最短路径算法、带宽感知算法等。
路由配置则是为了保证网络通信的高效性，需要根据网络拓扑和网络流量的特点，动态地配置路由表以实现最佳路径的选择。
2. 交换设备的工作原理交换设备是网络路由与交换技术的核心组成部分，它主要实现数据包的转发、过滤和分发。
交换设备通常包括交换机、路由器等。
交换机通过学习交换机端口和MAC地址的绑定关系，实现数据的局域网内快速转发。
而路由器则通过学习IP地址和对应的端口地址的绑定关系，实现数据包在不同网络之间的转发。
三、分类网络路由与交换技术可根据不同的分类标准进行区分，如按照网络规模、网络体系结构等分类。
1. 按照网络规模分类根据网络规模的不同，网络路由与交换技术可分为小规模网络和大规模网络两种。
小规模网络通常采用静态路由，手动配置路由表，适用于中小型企业内部网络。
而大规模网络则通常采用动态路由，通过路由协议自动学习和更新路由表，适用于庞大的互联网。
mesh组网方案
mesh组网方案近年来，无线网络应用越来越广泛，而Mesh组网方案由于其自组织、可靠、高效等特点，逐渐受到了广泛关注和研究。
本文将介绍Mesh组网原理及其优缺点，并探讨几种常见的Mesh组网方案。
一、Mesh组网原理Mesh组网是一种基于无线传感器网络的分布式网络结构，由多个节点组成，且各节点相互连接，通过动态路由协议实现有目的地传输数据。
Mesh组网可分为分布式Mesh、集中式Mesh和混合式Mesh三种类型。
其中，分布式Mesh是指每个节点均进行了路由的配置和决策；集中式Mesh是指仅有一个节点作为主节点，其他节点均作为从节点，主节点进行路由的配置和决策；混合式Mesh则是以上两种方式的结合类型。
二、Mesh组网的优缺点Mesh组网具有以下优点：1. 自组织性。
Mesh组网是一种去中心的网络结构，节点间可自动组成网络，无需人为介入。
2. 建设灵活。
Mesh组网可以在应用场景下按需建设，可根据需要添加或删除节点。
3. 易维护。
Mesh组网中每个节点只需考虑相邻节点的状态，不必考虑整个网络的状态，因此维护较为简单。
但Mesh组网也存在以下缺点：1. 信号干扰。
Mesh组网中各个节点之间相互连接，信号可能会互相干扰，影响通信品质。
2. 路由复杂。
Mesh组网需要使用路由协议进行节点之间的寻址和数据传输，复杂度较高。
三、常见的1. Ad-hoc MeshAd-hoc Mesh是一种分布式Mesh组网方案，其节点均采用相同的硬件及软件设备，均具有路由功能。
有备份路由可用的Ad-hoc Mesh，具有较高的运行效率和可靠性。
2. 集中式Star Mesh集中式Star Mesh组网方案中，节点分为两种角色：中心节点和从节点。
中心节点为基础节点，负责网络中的路由和控制。
从节点只需考虑与中心节点的通信，而中心节点则负责将所有节点与其它的节点联系起来。
3. 社区Mesh社区Mesh是一种混合式Mesh组网方案，其网络的基础结构采用集中式Mesh组网方式，但同时也存在分布式网络结构。
适用于量子混合网络的量子多路纠缠分组交换方法
适用于量子混合网络的量子多路纠缠分组交换方法张凌 1王艳琦21.云南大学滇池学院 云南昆明 650028；2.中国电力工程顾问集团华北电力设计院有限公司 北京 100120摘要： 适用于量子混合网络的量子多路纠缠分组交换方法，首先将需要发送的量子报文，按照集中式路由计算得出的多路径资源进行匹配分组，然后采用虚电路方式并行建立端到端量子纠缠多路径，控制消息和测量结果采用分布式路由数据报方式传送，最终通过量子远程传态完成量子信息的端到端传递。
这种方法将分组交换的两种技术虚电路和数据报结合使用，同时将集中式路由和分布式路由有机结合，形成了一种新的量子多路纠缠分组传输方法。
该方法提高了网络资源利用率，达到多路并行、分流和缩短量子信息传送时间的效果。
关键词： 量子网络 量子路径 量子多路纠缠 量子分组交换中图分类号： TN98文献标识码： A文章编号： 1672-3791(2024)04-0023-05A Packet-Switching Method of Multipath Quantum Entanglementfor Hybrid Quantum NetworksZHANG Ling 1WANG yanqi21.Dianchi College of Yunnan University, Kunming, Yunnan Province, 650228 China;2.North China PowerEngineering Co., Ltd., China Power Engineering Consulting Group, Beijing, 100120 ChinaAbstract: A packet-switching method of multipath quantum entanglement for hybrid quantum networks is pro⁃posed. Firstly, quantum messages to be sent are matched and grouped according to multipath resources calculated by centralized routing, and then the end-to-end multipath of quantum entanglement is established in parallel by vir⁃tual circuits, and control messages and measurement outcomes are transmitted by distributed routing datagrams. Fi⁃nally, the end-to-end transmission of quantum information is completed through quantum teleportation. This method combines the two technologies of packet switching: the virtual circuit and datagram, organically combines centralized routing and distributed routing, and then forms a new packet-transmission method of multipath quan⁃tum entanglement. This method improves the utilization rate ofnetwork resources, and achieves the effect of multi-channel parallelism, shunting and shortening the transmission time of quantum information.Key Words: Quantum network; Quantum path; Multipath quantum entanglement; Quantum packet switching目前，实现量子通信网络一种比较现实和合理的设计是使用现有的经典互联网网络基础设施来交换经DOI： 10.16661/ki.1672-3791.2311-5042-0308基金项目： 云南大学滇池学院校级科研项目“量子纠缠网络路由与交换技术研究”（项目编号：2023XJ30）；云南省一流学科建设项目“高原山地智能建造技术”。
计算机网络论述题
1.计算机网络提供的网络服务方式有哪些？各网络服务的特征是什么？P9答：有两种基本方式：集中式网络服务和分布式网络服务集中式网络服务的特征是所有网络服务集中在一台计算机上（通常成为服务器）；而分布式网络服务则把网络服务分布在网络中的多台或所有计算机上。
2.路由选择技术有哪些?如何选择合适的路由技术? P51答：路由选择技术有动态路由选择和静态路由选择为了能够及时的反映网络变化与通信状况，需要不断调节网络之间的路由，这种情形就是所谓的动态路由选择。
要求数据分组必须沿着某以特定的路径传输数据，这种情形的路由选择静态的。
3.总线拓扑结构通常采用什么媒介访问控制方法来检测冲突？简述其工作原理。
P23 答：媒介访问：同轴电缆。
工作原理：总线拓扑结构是将网络中的所有设备通过相应的硬件接口直接连接到公共总线上，结点之间按广播方式通信，一个结点发出的信息，总线上的其它结点均可“收听”到。
优点：结构简单、布线容易、可靠性较高，易于扩充，是局域网常采用的拓扑结构。
缺点：所有的数据都需经过总线传送，总线成为整个网络的瓶颈；出现故障诊断较为困难。
最著名的总线拓扑结构是以太网。
4.什么叫WWW?简述WWW服务在Internet的作用。
P255www服务成为web服务，又称为万维网。
作用：web服务是一个数据空间。
在这个空间中一样有用的事物称为一样「资源」，并且由一个全域（URI）标识。
这些资源通过超文本传输协议传送给使用者，而后者通过点击链接来获得资源。
多媒体信息检索。
5.电路交换、报文交换技术的主要优缺点。
P47（2）报文交换：无须预约传输带宽，动态逐段利用传输带宽对突发式数据通信效率高，通信迅速。
（3）分组交换：具有报文交换之高效、迅速的要点，且各分组小，路由灵活，网络生存性能好。
6.画出信息“0110010”的不归零编码、曼彻斯特编码和差分曼彻斯特编码波形图。
P30曼彻斯特编码，从高到低跳变表示"1"，从低到高跳变表示"0"。
基于有效传输距离的水下无线光网络路由算法
基于有效传输距离的水下无线光网络路由算法发布时间：2021-10-09T08:42:18.522Z 来源：《科学与技术》2021年第29卷第15期作者：代银康[导读] 近年来，水下无线光通信以其高带宽、低时延扩展、稳定、高速率等优点引起了极大关注。
然而光在水下传输范围和能量受限，需要高效节能的路由算法拓展其传输范围。
代银康西南民族大学电子信息学院，四川成都，610041摘要：近年来，水下无线光通信以其高带宽、低时延扩展、稳定、高速率等优点引起了极大关注。
然而光在水下传输范围和能量受限，需要高效节能的路由算法拓展其传输范围。
因此提出了基于有效传输距离路由（Effective transmission distance routing, ETDR）算法。
该算法通过计算所有候选节点的有效传输距离进行中继选择。
通过仿真实验表明，该算法可以显著降低路由能耗。
关键词：水下无线光网络，路由算法，路由能耗。
1．背景根据调查，地球上大约 97% 的水以海水的形式存在，在海洋下蕴藏着丰富的资源[1]。
水下通信技术对于海洋资源的开发、海洋环境监测、海洋灾害预警等至关重要[2]。
声信号因传输距离远、稳定性好、技术成熟等特点成为水下通信的主要方式。
然而，水声通信存在带宽低、速率低、多径效应、延迟扩展长等诸多缺点。
相对而言，水下无线光通信以其高带宽、低时延、稳定、高速率等优点成为替代方案[3]。
伍兹霍尔海洋研究所、北卡罗来纳州立大学等多家研究机构通过实验验证了水下无线光网络的可行性[4]。
水下光网络路由算法主要分为集中式和分布式路由算法。
在[5]中为UOWN提出了一种集中路由方案，该方案考虑了光束的水下传播特性。
在[6]中建议的基于最短路径的路由协议是为优化特定性能指标而量身定制的（例如，数据速率、BER、功耗）。
但集中式路由需要全局网络视图，这会导致整个网络的高信令开销和能耗。
因此Rawan等人开发了DS和DSS两种分布式全向路由协议[7]，以较高的端到端BER和延迟为代价提供了低复杂性。
路由算法分类比较
路由算法是路由协议必须高效地提供其功能，尽量减少软件和应用的开销。
路由器使用路由算法来找到到达目的地的最佳路由。
关于路由器如何收集网络的结构信息以及对之进行分析来确定最佳路由，有两种主要的路由算法：总体式路由算法和分散式路由算法。
采用分散式路由算法时，每个路由器只有与它直接相连的路由器的信息——而没有网络中的每个路由器的信息。
这些算法也被称为DV（距离向量）算法。
采用总体式路由算法时，每个路由器都拥有网络中所有其他路由器的全部信息以及网络的流量状态。
这些算法也被称为LS（链路状态）算法。
收敛是在最佳路径的判断上所有路由器达到一致的过程。
当某个网络事件引起路由可用或不可用时，路由器就发出更新信息。
路由更新信息遍及整个网络，引发重新计算最佳路径，最终达到所有路由器一致公认的最佳路径。
收敛慢的路由算法会造成路径循环或网络中断。
路由算法的核心是路由选择算法，设计路由算法时要考虑的技术要素有：1、选择最短路由还是最佳路由；2、通信子网是采用虚电路操作方式还是采用数据报的操作方式；3、采用分布式路由算法还是采用集中式路由算法；4、考虑关于网络拓扑、流量和延迟等网络信息的来源；5、确定采用静态路由还是动态路由。
各路由算法的区别点包括：静态与动态、单路径与多路径、平坦与分层、主机智能与路由器智能、域内与域间、链接状态与距离向量。
链接状态算法（也叫做短路径优先算法）把路由信息散布到网络的每个节点，不过每个路由器只发送路由表中描述其自己链接状态的部分。
距离向量算法（也叫做 Bellman-Ford算法）中每个路由器发送路由表的全部或部分，但只发给其邻居。
也就是说，链接状态算法到处发送较少的更新信息，而距离向量算法只向相邻的路由器发送较多的更新信息。
metric是路由算法用以确定到达目的地的最佳路径的计量标准，如路径长度。
路由选择协议（Routing protocol）当两台非直接连接的计算机需要经过几个网络通信时，通常就需要路由器。
分布式路由与集中式路由收敛特性浅析
分布式路由与集中式路由收敛特性浅析作者：谭呈祥来源：《科技传播》 2018年第5期1 路由器发展历程截至目前，路由器技术已经经历了五代的发展历程，并取得巨大的进步。
第一代路由器技术用计算机插接多块网卡实现路由功能，具体说，网口收到数据经总线传给CPU，再由CPU 处理后从另一网口发送出去。
第二代路由器技术对第一代进行了升级，在网卡上实施智能化处理，提升了数据流通的速度。
第三代路由器技术采用全分布式架构，将路由功能与数据转发功能进行分离，可实施并行处理，路由器处理性能得以成倍提高。
到了第四代路由器，此时互联网技术空前发展，一些路由生产商提出ASIC 解决方案，它把数据转发细节全部通过硬件的方式去实现，并采用共享内存的方式巧妙地解决了内部数据交换的问题。
第五代路由是目前我们正在用的路由技术，其在硬件体系结构上继承了第四代路由器技术，而在更重要的IP 业务处理上则采用了可编程的网络处理器技术，由软件控制处理流程。
2 路由算法及选择策略2.1 理想路由算法网络节点在收到一个分组后，决定在某条输出链路上传送下去所使用的策略。
理想的路由算法必须要具备一些显著的特点。
第一，该路由必须可以保证信息能够快速并正确传输。
第二，对路由最佳路径的计算必须简单，这样可大幅减少不必要的时延。
并且，对选择路由的计算不能造成网络太重的负担。
第三，进行的算法要可以自动适应网络通信量以及网络拓扑的变化，提高运算的效率。
第四，当网络拓扑以及通信量出现变化时，路由算法要确定可收敛于某一个可接受的解，而不可以有过多振荡。
第五，算法须对每名普通用户都公平对待，一视同仁。
第六，以最高的性价比完成对路由选择的计算。
客观地说，并没有所谓的最佳选择，也没有最好的算法，有的只是相对更合理的一种选择。
2.2 路由选择的不同策略对路由选择的策略主要有两个：一种是非自适应路由，其结构比较简单，性能较差，但造价较低；另一种是自适应路由，可以自动进行调整路径的选择，提高了数据传输的速率和效率，造价也高。
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交换机的第三层包转发机制（集中式与分布式）
分布式, 交换机, 机制分布式, 交换机, 机制
每个厂商的路由交换机的实现机制不同，在路由功能的实现上，主要有集中式和分布式两种机制。
下面进行详细论述。
集中式第三层包转发
集中式第三层包转发是指在交换机中有一个专门的硬件模块（路由模块）来对全交换机的第三层包进行转发。
交换机的每个接口模块如千兆以太同交换模块，都不具备第三层的处理功能，需要把第三层的数据包从背饭送往路由模块来查询路由并转发。
严格的讲，这种结构的交换机更准确的名称是第三层交换机，而不是路由交换机。
集中式第三层包转发是早期的技术，它的缺点在于整个交换机的路由性能受限于其路由模块的能力。
另外，当一个IP包要进行路由时，它经常要从一个以太网接口模块通过背板总线送往路由模块，在路由模块处理后，又经背板总统送往同一以太网接口模块，这样一种数据包传送方式浪费了背板总规处理能力。
并且路由模块的故障会导致整个交换机内的路由功能的失效。
实际中很多厂商交换机中的路由模块就是一个以插卡形式集成在交换机内的软件路由器。
因此在各厂商的产品中，采用集中式包转发的交换机的路由能力一般可达到15Mpps。
分布式第三层包转发
随着ASIC芯片技术的发展，具有路由功能的模块被集成到一块芯片上，于是厂商将路由芯片设计到了路由交换机中的每一个接口模块上，这种技术就被称为分布式第三层包转发。
它不需要一个专门的模块来为整个机箱服务做包的转发，第三层的包转发可以由每个接口模块上的路由芯片独立完成。
分布式第三层包转发突破了集中式第三层包转发的性能瓶颈，但它的路由控制机制比集中式要复杂，它需要在每一个端口保留路由表信息以进行快速的包转发。
尽管在技术上更复杂，由于在性能上远远超出集中式，分布式第三层包转发技术已经成为了现在路由交换机的主流技术
第一代路由器技术：集中转发，总线交换
典型产品：华为Quidway R2500系列路由器。
最初的IP网络并不大，其网关所需要连接的设备及其需要处理的负载也很小。
这个时候网关（路由器）基本上可以用一台计算机插多块网络接口卡的方式来实现。
接口卡与中央处理器（CPU）之间通过内部总线相连，CPU负责所有事务处理，包括路由收集、转发处理、设备管理等。
网络接口收到报文后通过内部总线传递给CPU，由CPU完成所有处理后从另一个网络接口传递出去。
第二代路由器技术：集中+分布转发，接口模块化，总线交换
典型产品：华为Quidway R3600系列路由器。
由于每一个报文都要经过总线送交CPU处理，随着网络用户的增多，网络流量的增大，接口数量、总线带宽和CPU的瓶颈就越来越突出。
于是很自然地想到如何提高网络接口数量，如何把CPU和总线的负担降下来？为了解决这个问题，第二代路由器技术就在网络接口卡上进行一些智能化处理，由于网络用户通常只会访问少数的几个地方，因此可以考虑把少
数常用的路由信息采用Cache技术保留在业务接口卡上，这样大多数报文就可以直接通过业务板Cache的路由表进行转发，以减少对总线和CPU的需求。
对于Cache中不能找到的报文送交CPU处理。
第三代路由器技术：分布转发，总线交换
典型产品：华为Quidway NetEngine 16/08系列路由器。
90年代以后Web技术的出现，使IP网络得到迅猛的发展。
网络用户的访问面得到很大的拓宽，用户访问的地方已不像以前那样固定，这样往往出现无法从Cache中找到路由的现象，于是总线和CPU瓶颈的问题再次出现。
另外由于用户的增加，路由器技术的接口数量不足也暴露出来了。
为了解决这个问题，第三代路由器技术应运而生。
第三代路由器技术采用全分布式结构—路由与转发分离的技术，主控板负责整个设备的管理和路由的收集、计算功能，并把计算形成的转发表下发到各业务板；各业务板根据保存的路由转发表能够独立进行路由转发。
另外总线技术也得到了较大的发展，通过总线、业务板之间的数据转发完全独立于主控板，实现了并行高速处理，使得路由器技术的处理性能成倍提高。
第四代路由器技术：ASIC分布转发，网络交换
典型产品：Juniper M40/160系列产品。
九十年代中后期，随着IP网络的商业化，Web技术出现以后，Internet技术得到空前的发展，Internet用户迅猛增加。
网络流量特别是核心网络的流量以指数级增长，传统的基于软件的IP路由器技术已经无法满足网络发展的需要。
以常见的主干节点2.5G POS端口为例，按照IP最小报文40字节计算，2.5G POS端口线速的流量约为6.5Mpps。
而且报文处理中需要包含诸如QoS保证、路由查找、二层帧头的剥离/添加等复杂操作，以传统的做法是不可能实现的。
于是一些厂商提出了ASIC实现方式，它把转发过程的所有细节全部采用硬件方式来实现。
另外在交换网上采用了CrossBar或共享内存的方式解决了内部交换的问题。
这样，路由器技术的性能达到千兆比特，即早期的千兆交换式路由器（Gigabit Switch Router，GSR）。
第五代路由器技术：网络处理器分布转发，网络交换
典型产品：华为Quidway NetEngine 80/40系列产品。
从上面的发展过程我们可以看到，每一次的技术进步都是因为随着业务发展而出现了新的需求。
不过在前互联网络泡沫时代，主要的矛盾集中在路由器的转发性能上，所以前四代的路由器技术的最大进步在于速度。
但是在宽带互联网一路高歌迅速发展的同时，作为其基础的IP网络技术的缺陷也就越来越充分地暴露出来。
网络无管理无法运营的问题、IP地址缺乏问题、IP业务服务质量问题、IP安全等问题都在严重阻碍网络进一步发展。
随着宽带互联网泡沫的破灭，人们进行了深刻的反省—业务才是网络的真正价值所在，一切的技术要求都应围绕着业务来进行。
各种新技术也纷纷出现，比如网络管理技术、用户管理技术、业务管理技术、MPLS技术，VPN技术，可控组播技术、IP-QoS技术，流量工程技术等。
IP标准也在逐步修改成熟。
随着新技术的出现和标准化的进展，对高速路由器的业务功能要求也越来越高。
基于这些问题，第四代路由器技术采用ASIC技术的固有的不灵活、业务提供周期长等缺陷也不可避免地出现了。
第五代路由器技术在硬件体系结构上继承了第四代路由器技术的成果，在关键的IP业务流程处理上采用了可编程的、专为IP网络设计的网络处理器技术。
网络处理器（NP）通常由若干微处理器和一些硬件协处理器组成，多个微处理器并行处理，通过软件来控制处理流程。
对于一些复杂的标准的操作(如内存操作、路由表查找算法、QoS的拥塞控制算法、流量调度算法等)采用硬件协处理器来提高处理性能。
这样实现业务灵活性和高性能的有机结合。
第五代路由器技术满足IP业务发展要求
第五代路由器技术的出现，极大地满足了当前数据、语音、图像
综合承载的需求，并大大增强了网络对MPLS VPN的支持能力。
由于第五代路由器技术在业
务特性上所具有的强大优势，所以已成为当前建设宽带骨干网络、汇聚网络的首选。
随着成本的进一步降低与网络业务的进一步丰富，采用网络处理器技术的第五代路由器技术正在向网络的更低端发展。