二層交換機路由更新

距離矢量路由協(xié)議

在所有的動態(tài)路由協(xié)議中，最簡單的就是距離矢量路由協(xié)議(D-V)。它使用的是最簡單的距離矢量(Distance-Vector，簡稱D-V)路由算法。

距離矢量算法通過上述方法累加網(wǎng)絡距離，并維護網(wǎng)絡拓撲信息數(shù)據(jù)庫。距離矢量協(xié)議定期直接傳送各自路由表的所有信息給鄰居(RIP默認是30秒)。網(wǎng)絡中的路由器從自己的鄰居路由器得到路由信息，并將這些路由信息連同自己的本地路由信息發(fā)送給其他鄰居，這樣一級一級地傳遞下去以達到全網(wǎng)同步。每個路由器都不了解整個網(wǎng)絡拓撲，它們只知道與自己直接相連的網(wǎng)絡情況，并根據(jù)從鄰居得到的路由信息更新自己的路由表。它所有的信息都靠道聽途說，它相信所有鄰居告訴它的所有信息，只在這些鄰居中選擇最優(yōu)的來采用，類似于"傳話"這個游戲。

路由器工作在OSI模型的第三層---網(wǎng)絡層操作，其工作模式與二層交換相似，但路由器工作在第三層，這個區(qū)別決定了路由和交換在傳遞包時使用不同的控制信息，實現(xiàn)功能的方式就不同。工作原理是在路由器的內(nèi)部也有一個表，這個表所標示的是如果要去某一個地方，下一步應該向哪里走，如果能從路由表中找到數(shù)據(jù)包下一步往哪里走，把鏈路層信息加上轉(zhuǎn)發(fā)出去;如果不能知道下一步走向哪里，則將此包丟棄，然后返回一個信息交給源地址。

路由技術實質(zhì)上來說不過兩種功能:決定最優(yōu)路由和轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包。路由表中寫入各種信息，由路由算法計算出到達目的地址的最佳路徑，然后由相對簡單直接的轉(zhuǎn)發(fā)機制發(fā)送數(shù)據(jù)包。接受數(shù)據(jù)的下一臺路由器依照相同的工作方式繼續(xù)轉(zhuǎn)發(fā)，依次類推，直到數(shù)據(jù)包到達目的路由器。

(1) 當交換機從某個端口收到一個數(shù)據(jù)包，它先讀取包頭中的源MAC地址，這樣它就知道源MAC地址的機器是連在哪個端口上的;

(2) 再去讀取包頭中的目的MAC地址，并在地址表中查找相應的端口;

(3) 如表中有與這目的MAC地址對應的端口，把數(shù)據(jù)包直接復制到這端口上;

(4) 如表中找不到相應的端口則把數(shù)據(jù)包廣播到所有端口上，當目的機器對源機器回應時，交換機又可以學習一目的MAC地址與哪個端口對應，在下次傳送數(shù)據(jù)時就不再需要對所有端口進行廣播了。

不斷的循環(huán)這個過程，對于全網(wǎng)的MAC地址信息都可以學習到，二層交換機就是這樣建立和維護它自己的地址表。

從二層交換機的工作原理可以推知以下三點:

(1) 由于交換機對多數(shù)端口的數(shù)據(jù)進行同時交換，這就要求具有很寬的交換總線帶寬，如果二層交換機有N個端口，每個端口的帶寬是M，交換機總線帶寬超過N×M，那么這交換機就可以實現(xiàn)線速交換;

(2) 學習端口連接的機器的MAC地址，寫入地址表，地址表的大小(一般兩種表示方式:一為BUFFER RAM，一為MAC表項數(shù)值)，地址表大小影響交換機的接入容量;

(3) 還有一個就是二層交換機一般都含有專門用于處理數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)的ASIC (Application specific Integrated Circuit)芯片，因此轉(zhuǎn)發(fā)速度可以做到非?？?。由于各個廠家采用ASIC不同，直接影響產(chǎn)品性能。

以上三點也是評判二三層交換機性能優(yōu)劣的主要技術參數(shù)，這一點請大家在考慮設備選型時注意比較。

如上所述，發(fā)生路由環(huán)路時，路由器去往網(wǎng)絡11.4.0.0的跳數(shù)會不斷增大，網(wǎng)絡無法收斂。為解決這個問題，我們給跳數(shù)定義一個最大值，在RIP路由協(xié)議中，允許跳數(shù)最大值為16，當跳數(shù)到達最大值時，網(wǎng)絡11.4.0.0被認為是不可達的，路由器會在路由表中顯示網(wǎng)絡不可達信息，并不再更新到達網(wǎng)絡11.4.0.0的路由。

通過定義最大值，距離矢量路由協(xié)議可以解決發(fā)生環(huán)路時路由權(quán)值無限增大的問題，同時也校正了錯誤的路由信息。但是，在最大權(quán)值到達之前，路由環(huán)路還是會存在。也就是說，這個方案只是補救措施，不能避免環(huán)路產(chǎn)生，只能減輕路由環(huán)路產(chǎn)生的危害。

水平分割是在距離矢量路由協(xié)議中最常用的避免環(huán)路發(fā)生的解決方案之一。分析產(chǎn)生路由環(huán)路的原因，其中一條就是因為路由器將從某個鄰居學到的路由信息又告訴了這個鄰居。水平分割的思想就是在路由信息傳送過程中，不再把路由信息發(fā)送給接收此路由信息的接口上。

路由中毒和抑制時間結(jié)合起來，也可以在一定程度上避免路由環(huán)路產(chǎn)生，同時也可以抑制因復位接口等原因引起的網(wǎng)絡動蕩。這種方法在網(wǎng)絡故障或接口復位時，使相應路由中毒，同時啟動抑制時間，控制路由器在抑制時間內(nèi)不要輕易更新自己的路由表，從而避免環(huán)路產(chǎn)生、抑制網(wǎng)絡動蕩。

觸發(fā)更新機制是在路由信息產(chǎn)生某些改變時，立即發(fā)送給相鄰路由器一種稱為觸發(fā)更新的信息。路由器檢測到網(wǎng)絡拓撲變化，立即依次發(fā)送觸發(fā)更新信息給相鄰路由器，如果每個路由器都這樣做，這個更新會很快傳播到整個網(wǎng)絡。

當網(wǎng)絡11.4.0.0 不可達了，路由器C立即通告網(wǎng)絡11.4.0.0不可達信息，路由器B接收到這個信息，就從S0口發(fā)出網(wǎng)絡11.4.0.0不可達信息，依次路由器A從E0口通告此信息。

從以上敘述可以看出，使用觸發(fā)更新方法能夠在一定程度上避免路由環(huán)路發(fā)生。但是，仍然存在兩個問題:

(1)包含有更新信息的數(shù)據(jù)包可能會被丟掉或損壞。

(2)如果觸發(fā)更新信息還沒有來得及發(fā)送，路由器就接收到相鄰路由器的周期性路由更新信息，使路由器更新了錯誤的路由信息。

為解決以上的問題，我們可以將抑制時間和觸發(fā)更新相結(jié)合。抑制時間方法有一個規(guī)則就是當?shù)侥骋荒康木W(wǎng)絡的路徑出現(xiàn)故障，在一定時間內(nèi)，路由器不會輕易接收到這一目的網(wǎng)絡的路徑信息。因此，將抑制時間和觸發(fā)更新相結(jié)合，就可以確保觸發(fā)信息有足夠的時間在網(wǎng)絡中傳播。

在多路徑的情況下，要綜合使用這幾種方案才能在一定程度上解決環(huán)路問題。距離矢量協(xié)議無論是實現(xiàn)還是管理都比較簡單，但是它的收斂速度慢，報文量大，占用較多網(wǎng)絡開銷，并且為避免路由環(huán)路需要做各種特殊處理

眾所周知，第二層交換機，是根據(jù)第二層數(shù)據(jù)鏈路層的MAC地址和通過站表選擇路由來完成端到端的數(shù)據(jù)交換的。

二層交換機具體的工作流程如下:

(1) 當交換機從某個端口收到一個數(shù)據(jù)包，它先讀取幀頭中的源MAC地址，并將MAC地址與源端口做對應存儲在站表中。

(2) 再去讀取幀頭中的目的MAC地址，并在地址表中查找相應的端口;

(3) 如表中有與這目的MAC地址對應的端口，把數(shù)據(jù)包直接復制到這端口上;

(4) 如表中找不到相應的端口則把數(shù)據(jù)包廣播到同一VLAN下的所有端口，當目的機器對源機器回應時，交換機又可以學習一目的MAC地址與哪個端口對應，在下次傳送數(shù)據(jù)時就不再需要對所有端口進行廣播了。

不斷的循環(huán)這個過程，對于全網(wǎng)的MAC地址信息都可以學習到，二層交換機就是這樣建立和維護它自己的地址表。

因為站表的建立與維護是由交換機自動完成，而路由器又是屬于第三層設備，其尋址過程是根據(jù)IP地址尋址和通過路由表與路由協(xié)議產(chǎn)生的。所以，第二層交換機的最大好處是數(shù)據(jù)傳輸速度快，因為它只須識別數(shù)據(jù)幀中的MAC地址，而直接根據(jù)MAC地址產(chǎn)生選擇轉(zhuǎn)發(fā)端口的算法又十分簡單，非常便于采用ASIC專用芯片實現(xiàn)。顯然，第二層交換機的解決方案，實際上是一個"處處交換"的廉價方案，雖然該方案也能劃分子網(wǎng)、限制廣播、建立VLAN，但它的控制能力較小、靈活性不夠，也無法控制各信息點的流量，缺乏方便實用的路由功能。