综合网络中路由器选路规则研究

摘要：路由的冗余，意味着多路径的设计，即从某一网段到达另一网段会有多条路。本文针对路由器面对多条路由的选路规则，研究路由器转发数据包真正使用的路由。从而有效实现路由冗余，一方面要保证在各条路由正常的情况下，路由器能够选择到最佳路由；另一方面，当设备出现故障，最佳路由丢失的情况下，其它备份路由能够迅速替代最佳路由，从而保证路由器能够迅速调整，按照新的路由表转发数据，实现数据包的可靠传输。

关键词：选路规则 metric值 最长匹配

中图分类号 TP393.07 文献标识码：B 文章编号：1007-9416（2015）12-0000-00

1问题的提出

长期以来，网络用户的飞速增长，网络规模越来越大，以及网络业务的不断扩展，人们对网络的依赖性在不断增强，网络的高可靠性一直是人们关注的主题。网络的高可靠性主要依赖于网络的冗余设计，包括链路的冗余设计、网关的冗余设计、电源的冗余设计等等。本文主要针对路由的冗余设计进行研究。路由的冗余，意味着多路径的设计，即从某一网段到达另一网段会有多条路。路由的冗余一方面要保证在路由器正常的情况下，路由器只选择最佳路由，避免出现负载均衡引起的数据包丢失问题；另一方面，还要保证当设备出现故障，最佳路由丢失的情况下，其它备份路由能够迅速替代最佳路由，从而保证路由器能够迅速调整，按照新的路由表转发数据，实现数据包的可靠传输。在目前，大多数研究主要针对单一路由协议（如BGP协议）进行多路径选路策略研究，或者针对某一类网络（例如无线网）做研究，从而忽视了普通综合网络中路由器选路规则的通用性。本文的研究针对的是普通综合网络中，运行多种协议的路由器，分析它的选路规则，并通过综合利用网络技术，加上科学、合理的设计路由策略，引导路由器按照网络设计的需要选择最佳路径，从而充分发挥设备和技术的优势，使其最大限度地适应当代网络需求，更好地满足用户对网络访问的需求。

本课题研究的意义在于：本研究着眼于网络全局，在仿真实验的基础上，在理论和工程实践上对多路径网路由选路规则进行了研究分析和设计，对如何设计高可靠的多路径网络接入系统具有一定的指导意义。

2路由选路原则

子网掩码最长匹配原则：如果去往一个目标地址存在多条路径，它将优先选择最长的子网掩码的路。比如去往192.168.10.1网络有两条路由条目：192.168.10.0/24下一跳是12.1.1.2，192.168.0.0/16的下一跳是13.1.1.3，因为第一条的子网掩码/24大于第二条的/16，所以路由将数据发往12.1.1.2。

管理距离最小优先原则：在子网掩码长度相同的情况下，路由器优先选择管理距离最小的路由条目。比如到达192.168.10.0/24路由有两条，一条是通过RIP学习来的，管理距离是120，一条是通过OSPF学习到的，管理距离是110，那么路由器优先选择OSPF学习到的路由条目放进自己的路由表中。RIP和OSPF学习到的10.1.1.0/24的条目不会同时出现在路由表中，路由器只会保存最优路径，如果OSPF学习到的那个条目消失，RIP学习到的路由条目才会出现在路由表中。请注意，这里必须强调的是，相同的路由条目（RIP和OSPF同时报告了一个相同的子网，路由优先选择OSPF，因为在子网掩码长度相同的前提下，OSPF有更小的管理距离）。

度量值最小优先：如果路由的子网掩码长度相等，管理距离也相等，接下来比较度量值，度量值最小的将进入路由表。比如路由器通过RIP学习到了10.0.0.0/24的两个条目，一个条目的跳数（hop）是2，另一个的跳数是3，那么，路由器选择跳数是2的那个条目放入路由表。

3本研究拓扑图的设计和IP地址段的规划

本研究采用如下图1的拓扑图及IP地址段规划设计。在如下综合网络中，共有三个路由器Router1～router3，路由器之间链路分配的地址段分别为：12.1.1.0/24、13.1.1.0/24、23.1.1.0/24，每个路由器上接口的地址最后一位和路由器的标号相同，例如router1各接口的最后一位地址为1，以此类推。Router2路由器的loopback0～loopback1的地址为192.168.10.2/24和192.168.20.2/24；右半部分的网络运行OSPF协议部分，包含财务部、后勤部、行政部和决策部四个部门，分配的地址段分别为： 192.168.10.0/24；192.168.20.0/24；192.168.30.0/24；192.168.40.0/24。类似的，在实验中分别以R1路由器的loopback0～loopback3的地址代替。

图1 选路规则研究拓扑图 1

Router1上配置两条静态路由，分别为：

S 192.168.0.0/16 [1/0] via 12.1.1.2

S 192.168.10.0/24 [1/0] via 13.1.1.3

第一条子网掩码16，通过下一跳12.1.1.2到达；第二条子网掩码24，通过下一跳13.1.1.3到达。使用traceroute命令跟踪一下数据包走向，结果如图2所示。由图2可见，router1选择了子网掩码长度长的路由，通过router3达到192.168.10.2。

图2 不同掩码长度数据包走向结果

Router1和Router2运行RIP协议，Router1和Router3运行OSPF协议，网络稳定后， 查看Router1上路由，可见到192.168.20.0网段有两条路由，分别为：

R 192.168.20.0/24 [120/1] via 12.1.1.2

O 192.168.20.0/24 [110/2] via 13.1.1.3

第一条路由由RIP协议生成，管理距离为120；第二条路由由OSPF协议生成，管理距离为110。使用traceroute命令跟踪一下去往192.168.20.2数据包走向，结果如图3所示。由图3可见，router1在子网掩码一样的情况下，选择了管理距离小的路由，通过router3达到192.168.10.2。

图3不同管理距离数据包走向结果

Router1、Router2和Router3运行RIP协议，以保证Router3上的192.168.30.0/24网段路由被Router1和Router2学习到，分别为：

R 192.168.30.0/24 [120/1] via 23.1.1.3

R 192.168.30.0/24 [120/1] via 13.1.1.3

理论上讲，router1上有两条到达192.168.30.0/24网段，一条是通过router3直接学习到的，另一条是通过router2学习到的，查看router1路由表，只有通过Router3学习到的，删除当前这条路由，再查路由表，可见router1上出现了下面这条路由：

R 192.168.30.0/24 [120/2] via 12.1.1.2

这条路由来自router2，其余来自router3的路由区别是度量值不一样。实验结果表明，当掩码长度和管理距离都相同的情况下，路由器选择度量值小的路由区传递数据包。

4结语

通过上述的研究表明，利用子网掩码长度、管理距离和度量值确实能影响路由器传递数据包的路由。在网络设计中主要合理进行地址的规划、管理距离和度量值的设置，就能使数据包按照需求选择理想的路由，这对于改善网络的性能，尤其是对实现路由冗余和负载均衡管理有很现实的意义。

参考文献

[l] 尹向东，蒋亿，金卓义.大型OSPF网络数据流分析与业务分流设计[J].赤峰学院学报，2014（30）：24～ 26.

[2]林蔚，付明亮.基于冗余连通的无线传感器网络覆盖优化研究[J].2011（05）：37～39.

[3] 藏海娟，任彦，薛小平，谭韵天.复杂网络环境下的路由方法研究[J].计算机应用，2010（30）：2210～2212.