IP多播路由选择协议的分析与研究
计算机网络中的路由协议分析及优化方案研究
计算机网络中的路由协议分析及优化方案研究一、引言在计算机网络中，路由协议是实现数据包传输的核心技术之一。
路由协议决定了数据在网络中的传输路径，进而影响网络的传输速度、负载均衡等性能。
因此，选择合适的路由协议并进行优化，可以有效提升网络的性能，提高数据传输效率。
本文将对常见的路由协议进行分析，并提出相应的优化方案，以期提高网络的性能。
二、常见路由协议分析1、RIP协议RIP协议（Routing Information Protocol）是一种距离矢量路由协议，它通过距离来判断最佳路径，并定时向邻居节点广播路由信息。
RIP协议具有简单、稳定等优点，但在大型网络中容易产生计算和通知的开销，且无法支持变化频繁的网络。
为了解决RIP协议的缺点，网络技术发展出了其他方式的路由协议，如OSPF协议和BGP协议。
2、OSPF协议OSPF协议（Open Shortest Path First）是一种链路状态路由协议，它将网络分割成若干分区，在每个分区内选择网络中最佳的路径。
OSPF协议具有快速、高效的特点，适合大型、复杂的网络环境。
不过，OSPF协议需要较高的计算能力，并需要使用附加功能才能支持多服务网络。
因此，在实际应用中，需要根据实际情况进行调整。
3、BGP协议BGP协议（Border Gateway Protocol）是一种自治系统间的路由协议，它用于在不同自治系统间传输路由信息。
BGP协议具有强劲的可靠性和灵活性，但需要进行复杂的配置和维护，并且路由准确性取决于网络管理员的技能水平。
以上三种协议是目前计算机网络中较为常见的路由协议，不同协议适用不同网络环境，需要根据实际情况进行选择和优化。
三、路由协议优化方案1、路由协议选择在选择路由协议时，需要根据网络的规模、支持的服务类型、网络带宽和延迟等因素进行选择。
在大型网络环境中，应该使用能够支持大量节点和高路由聚合的协议，如OSPF协议和BGP协议；在小型网络环境中，可以使用RIP协议等简单的协议。
多播路由选择协议
12.7 IPX路由选择协议IPX中使用的两个主要的路由选择协议是RIP（IPX的距离向量协议，IPX’s distance vector protocol）和NLSP（IPX的链路状态协议，IPX’s link state protocol）。
维持IPX路径的所有路由选择协议也会维持SAP列表，这样它才能跟踪服务。
IPX RIP与TCP/IP有许多相似之处。
它们都可以使用水平分割或毒性逆转来帮助防止路由选择循环和加快会聚时间。
它们也都有15个跳数限制，并且都定期发送完整的路由选择表更新，使用60秒钟而不是30秒钟的更新间隔，而且IPX RIP会发送SAP信息以及路由选择信息。
IPX RIP公布的额外SAP信息是更新间隔较长的原因所在。
注意：不要混淆TCP/IP RIP和IPX RIP。
虽然它们有许多相似之处，但是它们属于两个不同的协议。
直到最近几年，Novell才开始将NLSP作为默认的路由选择协议，而且默认情况下，在支持RIP兼容性的NetWare服务器上也支持NLSP。
NLSP是一个链路状态协议，它允许在大型网络上构建分层的区域，就像OSPF和BGP那样。
你也可以使用EIGRP来分配IPX路由选择信息，但是因为EIGRP是Cisco专用的，所以你只有在Cisco路由器之间、支持NetWare 服务器的网段之间、或者支持RIP或NLSP的NetWare资源之间使用它才能正常工作。
NLSP路由器交换诸如连接状态、路由成本、吞吐量、最大数据包（MTU大小）以及通过RIP（外部网络号）了解的网络之类的信息。
这种信息在LSP（链路状态数据包）中携带。
通过与它的对等路由器交换信息，每一个NLSP路由器都可以构建和维护整个互联网络的逻辑图。
因为NLSP是链路状态路由选择协议，所以只有当路由或服务中出现变化时，或者每隔两个小时，哪一个首先出现变化时，NLSP才传输路由选择信息。
几种IP多播路由协议的分析
息时 ， 一个扩展分布树就根据这个请求而建立， 并且使 用“ 广播和修剪 ” 的技术来维持这个扩展分布树。
要 简单 的描 述 ＤＶＭＲＰ，找们 首 先假 设 网络 中所 有 的路 由器都 支持 ＤＶ ＭＲＰ协议 。 使用 Ｄ ＶＭＲＰ的前 提 是假设 网络 中所有 的主机都 是 多播 组 中的一部 分 。
选择能力的技术来建立和维持多播树。稀疏模式主要 有 基于核 心 树 的多播 协议 Ｃ Ｔ（ ｒ ａｅ ｅ） 和 Ｂ ＣｏｅＢ ｓｄＴｔｅ
稀 疏 模 式 独立 协 议 多 播 ＰＭ —Ｓ （ ｒｔｃｌ ｎ ｅ Ｉ Ｍ Ｐ ｏｏｏ —Ｉｄ－
ｐ ｎ ｅ ｔ ｉｃｓ —Ｓ ａ ｓ Ｍ ｅ 。 ｅ ｄ ｎ ｕｔ ａ ｔ ｐ ｒｅ ｏ ） Ｍ ｉ ｄ
多播路 由的第 二种类型则假设多播组成员在网
维普资讯
第１ 期
王国华 等： 几种Ｉ 播路由协议的 Ｐ多 分析
子网中指定的路由器 （ 就是用来处理子网中所有主机
协议 的修剪功能可 以将不能到达多播
的路 由的路由器）先向所有的临近路 由器发送一个多 播包 。这些路 由器有选 择性地将 这个 数据包 向前传
送， 直到这个数据包传送到多播组中的每个成员。 扩展分布树构建过程 中的选择性发送多播包的具 捧运作是 ： 当一个路 由器接收到一个多播包 ， 它先检查 它的单播路由表来查找到多播组发送源的最短路径的 接 口， 如果这个接 口就是这个多播包到达的接 口， 那么
Ｄ ＭＲ Ｖ Ｐ为每个发送源和 目的主机组构建不同的 分布树。 每个分布树都是一个以多播发送源作为根 ， 以 多播 接受 目的 主机作 为叶 的最小 扩 展分布 树 。这个 分 布树为发送源和组中每个多播接受者之间提供 了一个 最 短路 径 ，这 个 以 “ 数 ” 为单 位 的由协议使用 不 同的技术来 构造
协议分析5IP路由协议
协议分析5IP路由协议IP（Internet Protocol）是一种网络层协议，负责在互联网上传输数据包。
为了实现数据包的传输，需要进行路由，即将数据包从源主机发送到目标主机的过程。
为了实现IP数据包的路由，人们开发了各种IP路由协议。
本文将重点分析5种常见的IP路由协议，包括RIP、OSPF、BGP、IS-IS和EIGRP。
一、RIP（Routing Information Protocol）是一种基于距离向量的分布式路由协议。
RIP使用跳数作为度量标准，通过交换路由表信息，计算出到达一些目的网络的最佳路径。
RIP协议具有简单、易于配置的优点，但是在大规模网络中效率相对较低，且可能产生路由环路的问题。
二、OSPF（Open Shortest Path First）是一种基于链路状态的内部网关协议（IGP）。
OSPF通过在所有路由器之间交换链路状态信息，计算出到达一些目的网络的最佳路径。
OSPF协议具有快速收敛、支持VLSM等优点，适用于大规模复杂网络。
三、BGP（Border Gateway Protocol）是一种外部网关协议（EGP），也被称为互联网的路由协议。
BGP通过维护AS（自治系统）之间的路由信息，实现不同AS之间的路由选择。
BGP协议具有可靠性、高度灵活性和可配置性等优点，是互联网上最常用的路由协议。
四、IS-IS（Intermediate System to Intermediate System）是一种广域网内部网关协议（IGP），与OSPF类似。
IS-IS通过交换链路状态信息，计算出到达一些目的网络的最佳路径。
IS-IS协议具有高度可扩展性和自适应性等优点，常用于大型企业网络。
五、EIGRP（Enhanced Interior Gateway Routing Protocol）是一种高度稳定的路由协议。
EIGRP结合了距离向量和链路状态的特点，能够快速收敛并适应网络的变化。
TCPIP_第12章 多播路由协议
Function
yn@
IGMP Operation
IGMP operates locally
Joining a group Leaving a group Monitoring membership
yn@
11
12.3 Multicast Routing
Chapter 12 Multicasting and Multicast Routing Protocols
Introduction Multicast addresses and IGMP Multicast routing Multicast routing protocol MBONE
3
No physical multicast support
yn@
Multicasting vs. Multiple Unicaห้องสมุดไป่ตู้ting
• Less bandwidth • Less load of source • Less delay
More efficient
Objectives of multicasting
Optimal routing
Multicast forwarding
yn@
12
12.3.1 Objectives of Multicasting
Every member of the group should receive one, and only one copy of the multicast packet Nonmembers must not receive a copy There must be no loops in routing, that is, a packet must not visit a router more than once The path traveled from the source to each destination must be optimal
IPV6多播和任播解读文档阅读、在线看
多播路由选择
链路状态多播
■ 如果具备了哪个组在哪个链路上有成员的完全信息， 那么每个路由器都能够使用Dijkstra算法计算任一 源到任一组的最短通路多播树。 ■ 每个路由器必须潜在地为从每个路由器到每个组都 保持一个单独的最短通路多播树 。这显然是很昂贵 的举措 ， 因此取而代之的是 ，路由器只是计算和存 储这些树的一个高速缓存 ， 只为当前处于活动状态 的每个源/组对缓存一个最小通路多播树。
■ 在今天的MBONE上就使用过渡地址 。当一个组决定进行一次 多播会话时 ， 它请求会话目录工具随机地选择一个地址 。这 个随机地址的唯一性由一个冲突检测算法验证 。一但会话终 止 ， 该地址就会被释放。
4
多播地址结构
5
多播地址结构
■ 同样的功能在MBONE中是通过仔细调节IPv4的 TTL段取得的 。 IPv6规范允许精确得多的定义。 然而 ， 它强使路由器实施范围边界 。特别地， 仅当路由器知道哪个链路属于哪个场点和哪 个组织的时候才能实施场点和组织范围。
■ 为了加快多播路由表的更新 ， 离开一个组的站发送组成员终止报文 。它 们被发送到整个组 ， 使得剩余的站可以立即通知路由器在本地链路上还 存在着一些组成员 。
21
多播路由选择
■ 通过扩展路由器的路由选择和转发功能 ，人们可以 在许多由路由器互连的支持硬件多播的网络上面实 现因特网多播 。现在主要有三种这样的扩展：第一 种是基于链路状态的路由选择； 第二种是基于距离 向量的路由选择； 第三种则可以建立在任何路由选 择协议之上 ，称作协议无关的多播（PIM： Protocol Independent Multicast） 。
FF0 2 : 0 : 0 : 0 : 0 : 0 : 0 : 5
路由协议及IP多播技术报告
路由协议报告一、因特网的路由选择协议1.内部网关协议RIPRIP（Routing Information Protocol ）路由信息协议：是在一个AS系统中使用地内部路由选择协议，是个非常简单的基于距离向量路由选择的协议。
它是路由器生产商之间使用的第一个开放标准，是最广泛的路由协议，在所有IP路由平台上都可以得到。
当使用RIP时，一台Cisco路由器可以与其他厂商的路由器连接。
RIP主要设计来利用同类技术与大小适度的网络一起工作，因此通过速度变化不大的接线连接。
RIP 比较适用于简单的校园网和区域网，不适于复杂网络的情况。
目前RIP有两个版本：RIPv1和RIPv2，它们均基于经典的距离向量路由算法，最大跳数为15跳。
RIP版本1：RIPv1是族类路由（Classful Routing）协议，因路由上不包括掩码信息，所以网络上的所有设备必须使用相同的子网掩码，不支持VLSM。
需消耗广域网带宽，消耗CPU、内存资源。
RIP版本2：RIPv2可发送子网掩码信息，是非族类路由（Classless Routing）协议，支持VLSM。
RIP的算法简单，距离向量路由选择算法，但在路径较多时收敛速度慢，广播路由信息时占用的带宽资源较多，它适用于网络拓扑结构相对简单且数据链路故障率极低的小型网络中，在大型网络中，一般不使用RIP。
它使用UDP数据包更新路由信息。
路由器每隔30s更新一次路由信息，如果在180s内没有收到相邻路由器的回应，则认为去往该路由器的路由不可用，该路由器不可到达。
如果在240s后仍未收到该路由器的应答，则把有关该路由器的路由信息从路由表中删除。
RIP具有以下特点：不同厂商的路由器可以通过RIP互联；配置简单；适用于小型网络（小于15跳）；RIPv1不支持VLSM；需消耗广域网带宽；需消耗CPU、内存资源。
2.内部网关协议OSPF开放式最短路径优先（Open Shortest Path First，OSPF）协议是一种为IP 网络开发的内部网关路由选择协议，由IETF开发并推荐使用。
几种IP多播路由协议的分析
议的分析
南 京邮 电学院 王国华 刘华东
目本 纤着络 不基 光随网的断 前 ．的务已 以 为新建 经 完 主业设 开 成
展 ．用户要求网络 必须 能够提供更高的
带宽并支持 服务的迅速 开通 ．支持应用
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多播路 由的第二种 类型则假设 多播
组成员在 网络 中是稀疏 分散的 并且网
络 不 能 提 供 足 够 的 传 输 带 宽 比 如
Ｉｅｎ ｔ ｎ ｒｅ 上通过 ＩＤ ｔ Ｓ Ｎ线路连接分散在许
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根据 网络 中多播组成员的分布 ．总 的说来 Ｉ Ｐ多播路由协 议可以分为以下两
与业务的 多样 化 其 中一 个重要的业务 应用 就是在 网络 会议 电视 视 频点播
（ ＯＤ）互动游戏和网络 信息的 推” Ｖ 技 术等 应用 中广 泛使用的 Ｉ Ｐ多播协议 （Ｐ Ｉ
Ｍ ｕｔ ａ ｔ ｏｏ ｏ】 ｌｃ ｓ ｔｃ ｌ ｉ Ｐｒ
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路由 （ 这表 明 ＤＶ Ｐ必须包含它 自己 ＭＲ 的单播 路由协议 ） 一个Ｄ 。 ＶＭＲＰ 由器 路 （ 暂称为 ＭＲ｜ 】的单播路 由表 中的某些
维普资讯
科杉苑
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IP多播技术的分析与研究【摘要】随着高性能网络技术的不断发展, IP 多播路由技术已经成为网络领域的一个重要研究课题, 对未来网络发展有重要意义。
本文论述了IP 多播路由技术的研究情况及IP 多播路由技术的发展现状, 介绍了几种重要的IP 多播路由协议并简单进行了对比, 同时介绍了几种IP 多播路由算法及其分类, 最后给出了IP 多播路由技术的应用领域和待研究的问题。
【关键词】计算机网络; IP 多播路由; 多播树;1.IP多播技术简介多播技术是TCP/IP传输方式的一种。
TCP/IP有三种传输方式：单播、多播、广播。
多播是由源点发送单个分组，然后一路上有各个路由器复制这个分组。
所有分组副本的目的地址都是一样的。
在多个单播中，从源点开始就发出多个分组。
例如，如果有四个终点，那么源点就发送四个分组，且每个分组具有不同的单播终点。
例如，向一组人放一份电子邮件报文时，就是使用了多个单播。
电子邮件软件把报文复制多分，给每一份写入不同的目标地址。
传统的IP通信是在一个源IP主机和一个目标IP主机之间（单播）或者一个源IP主机和网络中所有的IP主机之间（广播）进行的。
要将信息发送给网络中的多个而非所有的IP主机，采用传统的IP通信技术只有两种方法可以选择: 采用广播方式或者由源IP 主机分别向网络中的多个目标IP主机单播发送IP包。
广播方式会将信息发送给不需要的IP主机而浪费带宽，而且可能的路由回环会引起广播风暴。
单播方式由于IP包的重复发送会浪费大量的带宽，同时也增加了服务器的负载。
可见，传统的IP通信技术不能有效地解决单点发送多点接收的问题。
而IP多播却很好地解决了这个问题。
实现多播技术要解决的关键问题是多播路由问题。
在IP 层上实现多播需要网络设备( 路由器) 的支持, 这样才能在主机上运行多播应用程序, 这大大限制了多播技术的发展。
同时, 为了测试和研究新的多播协议和多播应用程序, 有必要找到一种方法, 使得无需将整个因特网上的设备都转换成支持多播的设备, 就可以运行多播应用程序, 这导致了多播主干实验网“MBone ”的诞生。
实际上对Internet 的多播技术的研究始于80 年代后期S.Deering 的工作, 由他提出了IP 多播模型, 随着MBone 的出现, 且IETF 利用它在1992 年 3 月成功举行了第一次网络会议以来, 多播已经引起了广泛的重视, 对它的各方面进行了深入的研究。
比如多播路由协议和算法, 基于QoS 的多播路由, 基于分布式的多播路由, 移动Internet中的IP 多播等等。
2 IP 多播路由协议实现IP 多播路由一般方式是在多播组成员之间构造一棵多播树。
多播树是根为源节点, 且覆盖所有多播成员的一棵生成树, 不同的IP 多播路由协议使用不同的技术来构造这些多播生成树, 一旦这个树构造完成, 所有的多播流量都将通过它来传播。
多播路由协议用来生成和维护多播生成树, 使用多播路由协议, 路由器可建立起从多播源节点到所有目的节点的多播路由表, 从而实现在子网间转发多播数据包。
根据多播生成树实现方式, 可将域内多播路由协议分为两类: 基于源的多播生成树路由协议如DVMRP 、MO 2SPF 、PIM-DM 和基于核的多播生成树路由协议如CBT 、PIM - SM 、BGMP 等等。
也可这样分为两类, 一类为稀疏模式多播协议, 包括PIM - SM 、CBT 等, 另一类是密集模式多播路由协议, 包括PIM - DM 、DVMRP 等。
DVMRP 是一个适用于单个独立系统的内部网关协议, 它是一种基于距离向量算法的多播路由协议, 建立在RIP 基础上, 采用本身的动态路由协议来进行路由交换和路由表的构建。
它是为支持多播路由选择而开发的第一个协议, 现已广泛用在MBone 网络。
由于MBone 的飞速发展, 由DVMRP 而导致的大量路由控制分组定期在网络中的扩散开销限制了网络规模的发展, 为此提出了分层DVM 2RP 。
MOSPF 是一种基于链路状态的路由协议, 使用点到点的链路状态数据库。
每个区域内链路状态数据库一致, 路由器无需发送任何控制分组, 就可以通过链路状态表计算组中每个数据源的SPT , 而且所有路由器计算的结果一致。
适用于那些使用OSPF 作为路由协议的互联网络, 以及那些在某个时刻源- 组对相对比较少且网络连接状态比较稳定的环境。
PIM - DM 采用了DVMRP 一样的方式, 建立PIM - DM 环境中建造起来的基于资源的多播树。
PIM - DM 独立于IP 路由协议, “协议无关多播”由此而来。
PIM - DM 适用于发送者和接收者非常接近, 且只有一小部分发送者和大量的接收者或多播流量持续并非常大的情况。
PIM - SM 与PIM - DM 相似, 都是建立在多播路由协议基础上用于决定RPF 接口的协议。
PIM - SM 协议假定在网络中接收者的人数很稀疏或者多播组被广域网分割开, 适用于多播组中接收者较少、间歇性多播流量的情况。
不同于PIM - DM 的广播方式,PIM - SM 定义了一个集合点(RP) , 所有的接收者在RP注册, 多播分组由RP 转发给接收者。
CBT 协议只构建一个树给组中所有成员共享, 这个树称为共享树, 它可以极大的减少路由器中的多播状态信息。
树根靠近组的中间部位, 要发一个组播消息, 主机先将它发往核心, 再由核心沿着生成树传递消息。
虽然这棵树并不是对于任何源节点都是最优的, 但它将每组M 个树的存储开销降低到了一棵树, 节省了大量空间。
CBT 适用于稀疏模式,同时, CBT 既可以用于域内, 也可用于域间, 但核心树也有其不足之处, 可能会导致流量集中在核心树路由器邻近的路由器, 造成瓶颈问题。
实际上Internet 上的多播实现需要三类协议: 第一类是Internet 组管理协议IGMP , 用来管理和维护组成员关系;IGMP 是为Ipv4 设计的, 而Ipv6 中使用了新版的因特网控制报文协议(ICMPv6) , ICMPv6 除了具有IGMP 的作用外, 还有新增加的组成员终止报文,使主机可以声明要退出多播组; 第二类是多播内部网关协议MIVGP , 是Internet自治区内部路由器之间的协议, 包括距离向量多播协议DVMRP , 多播最短路径优先协议MOSPF 、CBT , 与协议无关多播路由协议PIM; 第三类是外部网关协议, 它主要负责不同自治区间的协议, 如MBGP 、MSDP 等, 不同的路由协议之间必须具有互操作能力。
在各个多播路由协议域间, 通过应用RFC 2715 的互操作模型, 进行互通, 彼此间合作构造出完整的多播分发树。
3、IP 多播技术应用IP 多播技术应用的领域包括多媒体多端交互型应用、数据分配型应用、分布计算型应用以及军事领域等。
IP 多播应用大致分三类: 点对多点应用, 多点对点应用, 多点对多点应用。
点对多点应用是指一个发送者, 多个接受者的应用形式, 这是最常见的多播应用形式, 典型的应用包括: 媒体广播、媒体推送、信息缓存、事件通知和状态监视; 多点对点应用是指多个发送者, 一个接收者的应用形式, 通常是双向请求响应应用, 任何一端( 多点或点) 都有可能发起请求, 典型应用包括: 资源查找、数据收集、网络竞拍、信息询问和Juke Box( 如支持准点播的音频倒放) ;多点对多点应用是指多个发送者和多个接收者的应用形式, 通常每个接收者可以接受多个发送者发送的数据, 同时, 每个发送者可以把数据发送给多个接收者, 典型应用包括: 多点会议、资源同步、并行处理、协同处理、远程学习、讨论组、分布式交互模拟(DIS) 、多人游戏和Jam Session( 一种音频编码共享应用)等。
前两种应用对带宽和时延要求都不高, 后一种对带宽和时延要求较高。
IP 多播技术产生很多新的应用并减少了网络的拥塞和服务器的负担。
目前IP 多播应用的范围还不够大, 但它能够降低占用带宽, 减轻服务器负荷, 并能改善传送数据的质量, 尤其是用于需要大量带宽的多媒体应用, 如音频、视频等。
MBone 从1992 年开始运转, 已经通过Internet 向全世界传送数字形式的实时音频和视频, 如很多科学会议, 特别是IETF会议, 及一些有新闻价值得科学事件都已被传播。
从技术上讲,MBone 是在Internet 之上的虚拟覆盖网络, 它由用隧道连接的多点播送功能岛屿( 一个LAN 或一组互联的LAN) 组成。
IP 多播技术也获得了一定范围的商业应用, 例如,Cisco 公司采用IP/ TV 来进行实时视频流多播用于公司内部的会议和培训; 亚运村采用Cisco 设备构造北辰园区网络提供IP 多播业务等等。
4、结束语多播路由技术发展迅速, 已经了吸引各种研究机构、设备制造商和服务供应商的关注, 投入了极大的精力, 也产生了大量的研究成果, 但还存在很多问题待解决, 如:(1)瓶颈问题, 地址冲突问题, 分组冗余转发问题, 不依赖于各种低层协议实现的通用多播协议; (2)分层多播路由问题;(3) QoS 多播路由问题, 包括非确定状态网络环境下QoS 多播路由模型、协议;(4) 与多播路由相关的问题的研究, 如安全性、可靠多播和多播的拥塞控制; (5)移动Internet 中多播路由研究等等。
多播路由协议的实现尚处于实验阶段, 主要是由于连接网络的路由器不支持多播数据的转发。
关于多播路由技术的应用还限于实验室或小型局域网中使用,相信随着网络技术的进一步发展, 多播与多播路由技术将发挥巨大的作用, 并改变计算机网络的体系结构。
参考文献1 李腊元, 李春林。
计算机网络技术北京: 国防工业出版社,20012 冯晋文, 潘爱民。
IP 多播路由协议的分析与比较. 计算机应用, 20033 黄奎下一代互联网中IP组播的研究[D].北京:中科院软件所，2004,12.。