内部网关路由协议（IGRP）是由美国Cisco公司在20世纪80年代中期开发成功的路由选择协议。该协议主要是为具有任意复杂网络拓扑结构的自主系统提供一个强壮的路由选择，以解决RIP协议只能适用于同类型的中小型AS的缺点。类似于RIP，IGRP也周期性地广播路由选择刷新消息。但与RIP不同，IGRP支持多种度量制式：延迟、带宽、可靠性、负载，使其可适用于不同的网络拓扑结构、不同网络带宽和不同延迟特性的介质。IGRP的多路径选择方案是在内存中为每个目的站点保存一个可用路径表，每条路径都用邻机以及访问该邻机的接口来标识。这样，在两个路由器间就允许有多重链路，从而可在一定程度上实现负荷均衡，提高网络传输效率。
3.3增强型内部网关路由协议EIGRP
随着网络规模的扩大和用户需求的多样性变化，原来的IGRP协议已显得力不从心，于是Cisco公司又推出了增强的IGRP协议。增强的IGRP协议集成了链路状态矢量路由算法和距离矢量路由算法的长处，同时还将J.J.Garcia-Luna-Aceves博士开发的矩离矢量扩散刷新算法Diffusing-Update Algorithm（DUAL）揉合进来。
增强的IGRP协议具有如下一些新特性：
(1).快速收敛性；
(2).支持可变长的子网掩码；
(3).支持路由部分刷新；
(4).支持多种网络层协议。
增强的IGRP路由选择依靠四个主要的部分：邻居接点表、拓扑结构表、路由状态和路由标记表。增强型IGRP协议提供了与IGRP协议的兼容能力和平滑的操作性能，自动的重分布机制允许增强型IGRP路由和IGRP路由可以相互移植，因此它可以逐步取代现有的IGRP路由协议；另外，两种协议的度量方式是可以直接翻译的，度量方式的比较对两种协议来说都很直观。增强IGRP协议将IGRP路由作为外部路由，同时提供了允许网络管理人员对其进行配置的方法。
3.4开放式最短路径优先协议OSPF
开放式最短路径优先协议（Open Shortest Path First.OSPF）是一种为IP网开发的内部网关路由选择协议，它是由IETF机构所属的IGP工作组负责开发的。最初的RIP在小系统中工作得很好，但当AS变大后就不再那么好了。它还受到无限计算问题的困扰，而且往往收敛很慢。因此在1988年，IETF成立了IGP工作小组着手开发其后继版本OSPF，到1990年，OSPF成为Internet上通用的标准，现在路由供应商都支持它。OSPF协议由三个子协议组成：HELLO协议、交换协议与扩散协议。其中HELLO协议负责检查链路是否可用，并完成选择指派路由器及其备份；交换协议完成“主”、“从”路由器的指定并交换各自的路由数据库信息；扩散协议完成各路由器中路由数据库的同步维护。经过多年的发展，OSPF协议具有了如下一些特点：
（1）算法具有开放性；
（2）协议支持多种度量制式，包括物理距离、延迟等；
（3）它是动态算法，能自动和快速地适应网络环境的变化；
（4）新加进OSPF的内容必须支持基于服务类型的路由选择；
（5）基于OSPF开发的协议必须有载荷平衡功能；
（6）有分级系统支持能力；
（7）有良好的安全性能。OSPF协议规定，路由器之间交换的任何信息都必须经过鉴别（authenticated），OSPF支持多种认证机制，而且允许各个区域问的认证机制可以不同，这样就保证了只有可信赖的路由器才能广播路由信息；
（8）OSPF支持特定主机（host specific）路由、子网路由和特定网络（network specified）路由，在大型网络中这三种类型的路由可能都是需要的。
3.5网关路由协议EGP
EGP协议用来管理在相邻的自治系统AS之间的通信，更确切他说是用以发现相邻的AS间是否有通路可达。这通过交换EDG可达性消息实现。实际上，EGP由以下三个独立的过程组成：
（1）邻机探测过程 用以定义两个相邻网关决定是否同意变成邻机；
（2）邻机可达性过程 用以监视邻机之间的链路；
（3）网络可达性过程 网络可达性处理。
EGP协议有三类主要的功能。首先，运行EGP协议的路由器建立一个相邻节点的集合，这些相邻节点就是一些路由器，它们与建立相邻节点集合的路由器共享可连通性信息，相邻路由器在距离的远近上没有明显的要求。其次，EGP路由器周期性地轮询它的相邻路由器，以确定它们是否继续保持活动状态。第三，EGP路由器发送的路由选择刷新信息中包含了AS系统内所有网络的可连通性。EGP设计于1983年，而网络发展到现在已不再是当年的网络水平可比。随着网络规模的指数成长，对EGP产生了未曾预料到的巨大困难；例如，一个误操作的外部网关就可以很容易地向网络注射入虚假的信息。其次，对它的管理只适于在小规模网络时，当规模扩大后，就不容易进行管理了。此外，EGP是为很简单的树形拓扑结构设计的，它并不支持多种拓扑结构的网络互连，这样对它来说就很容易产生路由环路。最后，EGP报文是作为IP数据报来发送的，而可达性网络的完整列表则是在一个IP分组里发送，这有可能使列表长度比网络可接受的MTU还大。因此，更为先进的边界网关协议BGP就被人们开发出来了。
3.6网关路由协议BGP
BGP是一种在TCP／IP网络中完成域间路由计算的协议，它是一种外部网关协议。这也意味着它是在多个AS域内或是域间对分组传输的路由进行选择和域间路由信息交换的协议。作为一种标准的外部网关协议，BGP设计之初就是为解决大型互连网的路由选择问题的，应用结果证明BGP较EGP更具有优良的扩展性和更高的效能。尽管BGP协议是为自主系统间的路由选择而设计，但它也可以用于自主系统内部，是一类双重路由选择协议。两个可以在自主系统之间进行通信的BGP相邻节点必须存在于同一个物理链路上。位于同一个自主系统内的BGP路由器可以互相通信，以确保它们对整个自主系统的所有信息都相同，而且通过信息交换后，它们将决定自主系统内哪个BGP路由器作为连接点来负责接收来自自主系统外部的信息。有些自主系统仅仅作为一个数据传输的通道，这些自主系统既不是数据的发起端，也不是数据的接收端。BGP协议必须与存在于这些自主系统内部的路由协议打交道，以使数据能正确通过它们。
BGP协议的路由刷新消息由“网络号：自主系统路径”对所组成，每一个自主系统路径都是一系列自主系统的名字字符串，它记录了通向最终目标所经过的网络。BGP协议的路由刷新消息通过传输控制协议TCP进行可靠传输。两个路由器之间最初始的数据交换就是整个BGP协议的路由选择表。随着路由表的不断变化，发送路由选择刷新消息的次数也越来越多，与其他一些路由选择协议有所区别，BGP协议不要求对整个路由选择表进行周期性刷新，相反，运行BGP协议的路由器保持了每一个路由选择表的最新版本。尽管BGP协议保持通向特定目标的所有路径的路由选择表，但在路由选择刷新消息中仅仅说明最佳路径。BGP协议的路由度量方法可以是一个任意单位的数，它指明某一个特定路径可供参考的程度，这些度量方法通常都是由网络管理人员通过配置文件来设置。
第四章 路由技术的展望
Internet骨干网上业务量的激增，对路由器的处理能力、容量提出了更高的要求，这样必然就出现了许多新的路由器设计，这些新型路由器抛弃了传统的总线/背板加集中处理器的结构，代之以高性能的专用或通用的交换矩阵，有些甚至直接采用了ATM交换矩阵；同时将原来集中在中央处理器的智能尽量分散至各个接口处理模块，希望通过高速缓存和其它的路由预处理手段来加速数据包的转发，经过一系列结构上的改进，路由器的吞吐量有了很大的提高，形成了高速路由器，高速路由器将成为下一代高速网络的核心。新一代路由器发展的趋势为：
4.1比特路由器
为满足业务的高速增长，增加网络带宽，建立性能更加优良的IP通信网，人们提出了开发比吉比特路由器交换容量更大、支持业务更多、性能更完备的太比特路由器。太比特路由器产品最大的优点在于具有可升级的结构和简单的运行管理。用户可以先使用部分配置的底盘，提供与吉比特路由器相当的容量，然后通过增加线卡和另外的底盘，增加路由器容量到多太比特级别。这为业务提供者带来了两个好处: 首先，运营者可以在不影响现有的业务、更换现有设备的情况下增加网络容量；另外，当增加设备时，仍然可以作为一个单独的路由器来管理。
4.2与MPLS技术结合
与MPLS技术结合高速路由器用于骨干网，构成以路由器为核心的网络。它替代了ATM网，从而免除了ATM信元开销过大和N平方问题，但又出现了控制和监视均衡流量的困难问题。最好的办法是将来能够把以路由器为核心和以ATM为核心的网络的优点综合起来，消除各自的缺点，从而有效地控制流量，均衡网络负载。这样，在出现拥塞和故障时，就会有良好的稳定性和恢复能力，并且能够为ISP提供增值服务能力。解决上述问题的办法是采用MPLS技术来实现标记交换路径(LSP)。LSP类似于ATM和帧中继的PVC。一条LSP可以经过一个或多个LSP节点，ISP网络内的一个标记路由器(LSR)可以通过LSP，向另外一个LSR转发数据包。边缘LSR收到IP数据包后，再加上一个MPLS字头，沿着LSP向另外一个LSR转发数据包。终点LSR收到数据包后，除去MPLS字头，仍按IP终点地址L3信息向外转发数据包。由于采用ASIC硬件，其转发速度可以和ATM的PVC一样快。这样，采用LSP可以和ATM网一样，方便地监视每条LSP的流量。通过设置新的LSP还可以控制和均衡整个网络的流量，并且可以方便地设置备份的ISP，以保证良好的故障恢复能力。
4.3硬件技术的成熟
越多的数据转发功能以硬件方式来实现高速路由器将路由计算、控制等非实时任务同数据转发等实时任务分开，由不同部分完成。前者由CPU运行软件来完成，后者由专门的ASIC硬件来完成。自1997年下半年以来，一些公司开始陆续推出采用专用集成电路(ASIC)进行路由识别、计算和转发的新型路由器，转发器负责全部数据转发功能，其数据流量占整个系统的99%以上。这种路由器用硬件按照时钟的节拍实现逐个数据包的转发。其速度很快，就像导线传输一样。 目前，人们正致力于开发高速、高性能、高吞吐量、低成本的新一代路由器，以满足网络的不断发展。新一代路由器内部结构所展现出的主要发展趋势为：第一，越来越多的使用基于硬件的交换和分组转发引擎。CMOS集成技术的提高使很多功能可以在专用集成电路（ASIC）芯片上实现，原来由软件实现的功能现在可由硬件更快、成本更低地完成，大大提高系统性能。第二，向并行处理的方向发展，逐渐抛弃易造成拥塞的共享式总线，采用交换背板结构。第三，进一步发展在光纤连接上进行的线速选路技术，实现吉、太比特速率，为Internet过渡到全光基础设施奠定基础。
4.4高密度接口
具有高速OC-192光接口的高速路由器是网络向IP over DWDM结构发展的关键。对运营商来说，高的端口密度具有重要意义。因为大型骨干网的核心节点一般在大城市，中心局和入网点的空间资源不但有限而且成本很高，业务提供者必须考虑节约空间，而具有高密度端口的高速路由器是解决空间压力的一个重要举措。 下一代路由器能够提供现有路由器不能提供的可扩展性和故障容错水平。第一代路由器使用单底盘结构，总容量为几十到几百吉比特。当业务提供者需要增加系统容量时，必须建设一个路由器的网。这种方案增加了需管理的分离路由器的数量，不得不容忍设备间不适当的带宽，特别是为底盘互连而浪费了端口。这是一种代价昂贵的过渡方案，端口相当于路由器的手或脚，业务提供者需要用端口来实现收入。现在，太比特的交换矩阵正在紧锣密鼓地开发中，相信不久的将来，扩展性的问题将得到改善。
4.5光路由器的出现
光路由器为IP over Optical赋予了新的概念，IP over Optical是简化IP骨干网络的良好解决方案，可以消除昂贵的SONET和ATM设备，而且极大地降低网络管理的复杂性。但是高速路由器直接连接到DWDM系统时，网络只有静态的点到点通路，不允许业务在不同光通路间进行交换，这导致了较差的灵活性。为解决此问题，国外很多大的运营商和设备商提出了将光交换机作为高速路由器和DWDM系统的中间层的概念，进一步将选路和光交换平台综合成光路由器。使用IP协议，通过在不同波长间交换业务，光路由器允许动态控制带宽，为开展新业务提供更多的灵活性。
结束语
全球Internet的膨胀不仅推动了Internet产品及商业工具的不断更新和网络技术的发展，而且还对原有的数据传输路由技术提出了更高的要求。新开发的路由技术不再仅仅是为数据传输找到一条通道就行，还需要考虑所选路径的传输容量和服务质量，即具有QoS能力的路由算法，并且还得要分析全网负荷，以平衡网络中各条通道的数据流量，此外，不论是对单播还是组播、域内还是域间路由，都要求路由算法具有快速收敛性和高效的路由表查询技术。具有QoS和流量工程能力的路由算法探索及相应规范的制定将是未来的研究热点之一。
参 考 文 献：
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