路由选择算法
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2021/6/4
2、固定式（网中每一个结点存放一张事先确 定好的路由表（存放最佳路由）） 表中给出本结点到各目的结点的最短路径 例
一旦C和E之间的 网络断开，则A 、 B无法通信。
特点：简单、可靠性差（不能适应网络状态变 7
2021/6/4
3、适应式（动态路由选择）适用于中型网络 路由表动态设置（不需要人工干预） 实现方式：相邻结点（交换机或路由器）周期 性交换路由信息。
D
和
i
S
。
i
2、经128ms后，结点1收到3个相邻节点(2、3
、4)的时延向量 D、2 D、3 D，4 进行更新运算，得 到更新后的路由表。
d 21 2
d 22 0
D
2
d d
23 24
3
2
d
25
3
d 26 5
d 31 3
d 32 3
D
3
42
部分资料从网络收集整 理而来，供大家参考，
感谢您的关注！
Mind133
18
2021/6/4
计算 d 15 最小值
1 2 3 5 1 2 4 5 1 3 5 1 4 5
M ind152
d15 d12 d 23 d35 6 d15 d12 d 24 d 45 5 d15 d13 d35 6 d15 d14 d 45 2
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2021/6/4
26
2021/6/4 27
2021/6/4
2、发送链路状态分组（采用扩散式）
3、计算新路由（采用Dijstra算法） 当一个结点获得了一整套的链路状态分
组后，便可以用Dijstra算法找出它到所有可能 目的结点的最短路径，并更新路由表。
28
最短路径算法
2021/6/4
在路由选择算法中都要用到求最短路径算 法。其中最出名的求最短路径的算法有两个， 即Bellman-Ford算法和Dijkstra算法。这两种算 法的思路不同，但得出的结果是相同的。我们 下面只介绍Dijkstra算法。它的已知条件是整 个网络拓扑和各链路的长度。
得到了结点1的新的部分路由表
20
2021/6/4
链路状态路由选择算法
链路状态算法，又称最短路径优先算法。 与距离向量算法不同 的是，由于这种算法需 要每一个路由器都保存一份最新的关于整个网 络的网络拓扑结构数据库，因此路由器不仅清 楚地知道从本路由器出发能否到达某一指定网 络，而且能够到达的情况下，还可以选择出最 短的路径以及采用该路径将经过的路由器。链 路状态算法使用LSP(链路状态数据包)、网络 拓扑数据库、SPF路径选择算法、SPF树，最
路由（径）选择——根据一定的原则和算 法在所有传输通路中选择一条通往目的结点的 最佳路径。
路由选择算法——路由选择过程中采用的 策略。
2
2021/6/4
路由选择算法分类
1、根据能否适应通信量和拓扑结构变化
非自适应（静态路由）：可靠性差、简单
自适应（动态路由）：实现复杂、可靠性高— —实用
2、根据源节点向外发送数据方式
8
例：
2021/6/4
一旦结点C与结点E之间断开，则结点C向结 点A反馈信息，通过其他路径进行通信。
9
2021/6/4
分布式路由算法
1、基本思想：每个结点周期性地从相邻的结 点获得网络状态信息，同时将本结点做出的决 定周期性地通知周围的结点，以使这些结点不 断地根据网络新的状态更新其路由选择决定。 2、基本算法：距离向量法和链路状态法
36
2021/6/4 37
2021/6/4
距离向量算法与最短路径算法的比较
距离向量算法和链路状态算法各有千秋， 两种算法的差别基本上可以归纳为表2中的几 点，我们可以以此作为集体应用中选择路由选 择协议的技术依据。
38
2021/6/4 39
2021/6/4
需要注意的一个问题
收敛是路由算法选择时所遇到的一个重要问 题。一个理想的路由选择算法其收敛时间应越短 越好，收敛时间是指从网络的拓扑结构发生变化 到网络上所有的相关路由器都得知这一变化，并 且相应地做出改变所需要的时间。这一时间越短 ，网络变化对全网的扰动就越小。收敛时间过长 会导致路由环路的出现。
32
2021/6/4
l(1, v) D(v)
若结点v与结点1直接相连 若结点v与结点1不直接相连
在用计算机进行求解时，可以用一个比任何路
径长度大得多的数值代替 。对于上述例子，
可以使用 D(v)99。
（2）寻找一个不在N中的结点w，其中D(w) 的值 为最小。把w加入到N中。然后对所有不在N
中的结点v，用[D (v)D ,(w )l(w ,v)]中较小的值去
d ii 指结点到结点自身的延迟
13
2021/6/4
后继结点向量 S i
s i1
Si
si2
s
iN
Skj i
使每个结点[dki dij]最小
14
2021/6/4
如下图1所示网络，图2是更新前结点1的路由 表
15
2021/6/4 16
2021/6/4
1、路由表中给出了结点1的两个向量
24
2021/6/4
具体步骤： （1）构造链路状态信息——每个结点收集与其
相邻的结点及其延迟信息。 通过:①HELLO分组—确认相邻节点。
②ECHO分组—收集该结点到相邻结点的 延迟（要求对方立即响应）。 通过上述信息来构造链路状态分组（反映与 某结点相邻的所有结点的状态）。
25
例：
2021/6/4
距离向量路由选择算法的收敛时间就相对较 长。特别当网络出现故障时，要经过很长的时间
40
2021/6/4
才能此消息传送到所有的路由器。也就是说“ 好消息传播的快，而坏消息传播的慢”，从而 导致路由环路。
41
2021/6/4
路由选择算法在路由选择协议中起着至关 重要的作用，采用何种算法往往决定了最终的 寻径结果。一个实际的路由选择算法，应尽可 能的接近于理想的路由选择算法，即要具有以 下特点：最优、简单、健壮稳定、快速收敛、 灵活、公平性。
30
2021/6/4 31
2021/6/4
令D(v)为源结点（记为结点1）到某个结点v的 距离，它就是从结点1沿某一路径到结点v的所 有链路的长度之和。再令 l(i, j) 为结点 i 至结 点 j之间的距离。整个算法只有以下两个部分： （1）初始化： 令N表示网络结点的集合。先令 N{1}.对所有 不在N中的结点v，写出
33
2021/6/4
更新原有的D(v) 值，即： D ( v ) m D ( v i )D n , ( w ) [l( w ,v )] (1)
（3）重复步骤(2)，直到所有的网络结点都在N 中为止。 下表1是对图1的网络进行求解的详细步骤。
34
2021/6/4 35
现在我们对以上的最短路径树的找出2021/过6/4 程进行 一些解释。
全路发送（扩散式）
统称多路发送
几路发送（选择扩散式）
单路发送
3
2021/6/4
固定式（静态路由）
单路发送 适应式（动态路由） 最短路法
分布式
局部延迟法
4
2021/6/4
典型的路由选择算法
1、多路发送
特点：可靠性高、盲目性大（重复分路多）、 通信量大
5
几路发送
2021/6/4
特点：通信量减小、可靠性降低
2021/6/4
路由选择及其算法
通信子网为网络源节点和目的节点提供了 多条传输路径的可能性。网络节点在收到一个 分组后，要确定向一下节点传送的路径，这就 是路由选择。在数据报方式中，网络节点要为 每个分组路由做出选择；而在虚电路方式中， 只需在连接建立时确定路由。确定路由选择的 策略称路由算法。
1
2021/6/4
21
2021/6/4
终计算出从该路由器到其他目标网络的最短路径 ，这些路径就构成了路由表。该算法要求每个路 由器具有唯一的名字或标识。
算法思想：链路状态算法的思想十分简单， 其具体工作过程如下。 每个路由器必须： (1)发现与它相邻的路由器，并知道其网络地址；
(2)测量它到达各相邻路由器的传输代价； (3)组装链路数据包(LSP),以便把它所知信息发送给d33源自d 3402
d
35
1
d 36 3
d 41 1
d 42 2
D
4
d
d
43 44
2 0
d
45
1
d 46 317
2021/6/4
例：计算d 13
1 2 3 1 3 1 4 4
d13 d12d23 235 d13 d13d33 505 d13 d14d43 123
应注意到，若将已知的各链路长度改造为 链路时延或费用，这就相当于求任意两节点之 间具有最小时延或最小费用的路径。因此，求 最短路径的算法具有普遍的应用价值。
29
2021/6/4
下面就以图1的网络为例来讨论这种算法， 即寻找从源结点到网络中其他各结点的最短路 径。为方便起见，设源结点为结点1.然后一步 一步寻找，每次找一个结点到源结点的最短路 径直到把所有的点都找到为止。
10
2021/6/4
距离向量路由选择算法
距离向量路由选择算法是一种最基本的动 态路由选择算法。
原理：让每个路由器维护一张路由表，表 中给出了到每个目的地已知的最佳距离和路径 。通过与相邻路由器之间周期性地相互交换信 息，来更新表中的信息。当网络拓扑结构发生 变化时，路由器之间也将及时地相互通知有关 变更信息。
11
2021/6/4
基本思想：每个结点保持两个向量
D
和
i
S
i
；
每隔一段时间（如128ms）相邻节点交换时延
向量；根据收到的全部时延向量修改本结点时
延向量和后继结点时延向量。
12
2021/6/4
延迟向量 D i
d i1
D
i
d i2
d
1
N
其中：dii 0
d k jd k id ijM i A[d k i in d i] j A为结点k的所有相邻节点
22
2021/6/4
网络上所有其他的路由器； (4)发送LSP给网络上所有其他的路由器，以便创建
网络拓扑结构数据库(即：SPF树)； (5)计算到每个其他路由器的最短路径； (6)路由器将计算出的最短路径以及所有的该路由器
的网络端口信息添加到路由表中。
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2021/6/4
由于链路状态算法要求各路由器的网络拓 扑结构数据库相互一致；因此，当链路状态发 生变化时，最先检测到这一变化的路由器需要 将变化的情况发送给其他的路由器。每当路由 器收到新的LSP，它都会重新计算最短路径并 更新路由表，保证各路由器在网络拓扑结构方 面重新达成一致；当网络拓扑结构数据库创建 后变化时，每个路由器使用最短路径算法来找 出到其他路由器的最短路径。
2021/6/4
2、固定式（网中每一个结点存放一张事先确 定好的路由表（存放最佳路由）） 表中给出本结点到各目的结点的最短路径 例
一旦C和E之间的 网络断开，则A 、 B无法通信。
特点：简单、可靠性差（不能适应网络状态变 7
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3、适应式（动态路由选择）适用于中型网络 路由表动态设置（不需要人工干预） 实现方式：相邻结点（交换机或路由器）周期 性交换路由信息。
D
和
i
S
。
i
2、经128ms后，结点1收到3个相邻节点(2、3
、4)的时延向量 D、2 D、3 D，4 进行更新运算，得 到更新后的路由表。
d 21 2
d 22 0
D
2
d d
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3
2
d
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3
d 26 5
d 31 3
d 32 3
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部分资料从网络收集整 理而来，供大家参考，
感谢您的关注！
Mind133
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计算 d 15 最小值
1 2 3 5 1 2 4 5 1 3 5 1 4 5
M ind152
d15 d12 d 23 d35 6 d15 d12 d 24 d 45 5 d15 d13 d35 6 d15 d14 d 45 2
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2、发送链路状态分组（采用扩散式）
3、计算新路由（采用Dijstra算法） 当一个结点获得了一整套的链路状态分
组后，便可以用Dijstra算法找出它到所有可能 目的结点的最短路径，并更新路由表。
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最短路径算法
2021/6/4
在路由选择算法中都要用到求最短路径算 法。其中最出名的求最短路径的算法有两个， 即Bellman-Ford算法和Dijkstra算法。这两种算 法的思路不同，但得出的结果是相同的。我们 下面只介绍Dijkstra算法。它的已知条件是整 个网络拓扑和各链路的长度。
得到了结点1的新的部分路由表
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2021/6/4
链路状态路由选择算法
链路状态算法，又称最短路径优先算法。 与距离向量算法不同 的是，由于这种算法需 要每一个路由器都保存一份最新的关于整个网 络的网络拓扑结构数据库，因此路由器不仅清 楚地知道从本路由器出发能否到达某一指定网 络，而且能够到达的情况下，还可以选择出最 短的路径以及采用该路径将经过的路由器。链 路状态算法使用LSP(链路状态数据包)、网络 拓扑数据库、SPF路径选择算法、SPF树，最
路由（径）选择——根据一定的原则和算 法在所有传输通路中选择一条通往目的结点的 最佳路径。
路由选择算法——路由选择过程中采用的 策略。
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2021/6/4
路由选择算法分类
1、根据能否适应通信量和拓扑结构变化
非自适应（静态路由）：可靠性差、简单
自适应（动态路由）：实现复杂、可靠性高— —实用
2、根据源节点向外发送数据方式
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例：
2021/6/4
一旦结点C与结点E之间断开，则结点C向结 点A反馈信息，通过其他路径进行通信。
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2021/6/4
分布式路由算法
1、基本思想：每个结点周期性地从相邻的结 点获得网络状态信息，同时将本结点做出的决 定周期性地通知周围的结点，以使这些结点不 断地根据网络新的状态更新其路由选择决定。 2、基本算法：距离向量法和链路状态法
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2021/6/4
距离向量算法与最短路径算法的比较
距离向量算法和链路状态算法各有千秋， 两种算法的差别基本上可以归纳为表2中的几 点，我们可以以此作为集体应用中选择路由选 择协议的技术依据。
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2021/6/4 39
2021/6/4
需要注意的一个问题
收敛是路由算法选择时所遇到的一个重要问 题。一个理想的路由选择算法其收敛时间应越短 越好，收敛时间是指从网络的拓扑结构发生变化 到网络上所有的相关路由器都得知这一变化，并 且相应地做出改变所需要的时间。这一时间越短 ，网络变化对全网的扰动就越小。收敛时间过长 会导致路由环路的出现。
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2021/6/4
l(1, v) D(v)
若结点v与结点1直接相连 若结点v与结点1不直接相连
在用计算机进行求解时，可以用一个比任何路
径长度大得多的数值代替 。对于上述例子，
可以使用 D(v)99。
（2）寻找一个不在N中的结点w，其中D(w) 的值 为最小。把w加入到N中。然后对所有不在N
中的结点v，用[D (v)D ,(w )l(w ,v)]中较小的值去
d ii 指结点到结点自身的延迟
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后继结点向量 S i
s i1
Si
si2
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Skj i
使每个结点[dki dij]最小
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如下图1所示网络，图2是更新前结点1的路由 表
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1、路由表中给出了结点1的两个向量
24
2021/6/4
具体步骤： （1）构造链路状态信息——每个结点收集与其
相邻的结点及其延迟信息。 通过:①HELLO分组—确认相邻节点。
②ECHO分组—收集该结点到相邻结点的 延迟（要求对方立即响应）。 通过上述信息来构造链路状态分组（反映与 某结点相邻的所有结点的状态）。
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例：
2021/6/4
距离向量路由选择算法的收敛时间就相对较 长。特别当网络出现故障时，要经过很长的时间
40
2021/6/4
才能此消息传送到所有的路由器。也就是说“ 好消息传播的快，而坏消息传播的慢”，从而 导致路由环路。
41
2021/6/4
路由选择算法在路由选择协议中起着至关 重要的作用，采用何种算法往往决定了最终的 寻径结果。一个实际的路由选择算法，应尽可 能的接近于理想的路由选择算法，即要具有以 下特点：最优、简单、健壮稳定、快速收敛、 灵活、公平性。
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2021/6/4 31
2021/6/4
令D(v)为源结点（记为结点1）到某个结点v的 距离，它就是从结点1沿某一路径到结点v的所 有链路的长度之和。再令 l(i, j) 为结点 i 至结 点 j之间的距离。整个算法只有以下两个部分： （1）初始化： 令N表示网络结点的集合。先令 N{1}.对所有 不在N中的结点v，写出
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2021/6/4
更新原有的D(v) 值，即： D ( v ) m D ( v i )D n , ( w ) [l( w ,v )] (1)
（3）重复步骤(2)，直到所有的网络结点都在N 中为止。 下表1是对图1的网络进行求解的详细步骤。
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2021/6/4 35
现在我们对以上的最短路径树的找出2021/过6/4 程进行 一些解释。
全路发送（扩散式）
统称多路发送
几路发送（选择扩散式）
单路发送
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固定式（静态路由）
单路发送 适应式（动态路由） 最短路法
分布式
局部延迟法
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典型的路由选择算法
1、多路发送
特点：可靠性高、盲目性大（重复分路多）、 通信量大
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几路发送
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特点：通信量减小、可靠性降低
2021/6/4
路由选择及其算法
通信子网为网络源节点和目的节点提供了 多条传输路径的可能性。网络节点在收到一个 分组后，要确定向一下节点传送的路径，这就 是路由选择。在数据报方式中，网络节点要为 每个分组路由做出选择；而在虚电路方式中， 只需在连接建立时确定路由。确定路由选择的 策略称路由算法。
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2021/6/4
终计算出从该路由器到其他目标网络的最短路径 ，这些路径就构成了路由表。该算法要求每个路 由器具有唯一的名字或标识。
算法思想：链路状态算法的思想十分简单， 其具体工作过程如下。 每个路由器必须： (1)发现与它相邻的路由器，并知道其网络地址；
(2)测量它到达各相邻路由器的传输代价； (3)组装链路数据包(LSP),以便把它所知信息发送给d33源自d 3402
d
35
1
d 36 3
d 41 1
d 42 2
D
4
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43 44
2 0
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45
1
d 46 317
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例：计算d 13
1 2 3 1 3 1 4 4
d13 d12d23 235 d13 d13d33 505 d13 d14d43 123
应注意到，若将已知的各链路长度改造为 链路时延或费用，这就相当于求任意两节点之 间具有最小时延或最小费用的路径。因此，求 最短路径的算法具有普遍的应用价值。
29
2021/6/4
下面就以图1的网络为例来讨论这种算法， 即寻找从源结点到网络中其他各结点的最短路 径。为方便起见，设源结点为结点1.然后一步 一步寻找，每次找一个结点到源结点的最短路 径直到把所有的点都找到为止。
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2021/6/4
距离向量路由选择算法
距离向量路由选择算法是一种最基本的动 态路由选择算法。
原理：让每个路由器维护一张路由表，表 中给出了到每个目的地已知的最佳距离和路径 。通过与相邻路由器之间周期性地相互交换信 息，来更新表中的信息。当网络拓扑结构发生 变化时，路由器之间也将及时地相互通知有关 变更信息。
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基本思想：每个结点保持两个向量
D
和
i
S
i
；
每隔一段时间（如128ms）相邻节点交换时延
向量；根据收到的全部时延向量修改本结点时
延向量和后继结点时延向量。
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延迟向量 D i
d i1
D
i
d i2
d
1
N
其中：dii 0
d k jd k id ijM i A[d k i in d i] j A为结点k的所有相邻节点
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2021/6/4
网络上所有其他的路由器； (4)发送LSP给网络上所有其他的路由器，以便创建
网络拓扑结构数据库(即：SPF树)； (5)计算到每个其他路由器的最短路径； (6)路由器将计算出的最短路径以及所有的该路由器
的网络端口信息添加到路由表中。
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由于链路状态算法要求各路由器的网络拓 扑结构数据库相互一致；因此，当链路状态发 生变化时，最先检测到这一变化的路由器需要 将变化的情况发送给其他的路由器。每当路由 器收到新的LSP，它都会重新计算最短路径并 更新路由表，保证各路由器在网络拓扑结构方 面重新达成一致；当网络拓扑结构数据库创建 后变化时，每个路由器使用最短路径算法来找 出到其他路由器的最短路径。