通信工程師交換技術(shù)考試路由選擇算法

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　　1.路由選擇算法
(1)用圖表示網(wǎng)絡(luò)
路由問題就是解決分組交換網(wǎng)中的各節(jié)點交換機(jī)應(yīng)該如何進(jìn)行分組轉(zhuǎn)發(fā)的問題.因此有必要先研究網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。可以用圖論中的“圖”（Graph)來表示一個分組交換網(wǎng)絡(luò)，用圖的“頂點”表示網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，用連接頂點的“邊”表示網(wǎng)絡(luò)節(jié)點間的鏈路，如一個網(wǎng)絡(luò)圖G表示為G=(V,E),其中，F(xiàn)是網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的集合，E是鏈路的集合。
通過網(wǎng)絡(luò)的一條有向通路（Path),可用一組鏈路的有序集（L1,L2,……，Ln）來表示。在分組交換網(wǎng)絡(luò)中，該通路稱為“分組傳送路徑”（Route)。因此，所謂“路由算法”或“路徑選擇算法”，就是指確定分組從它的源點到達(dá)目的點的有向傳輸通路的法則。

現(xiàn)在面臨的問題是：
①采用什么算法來選擇合適的路徑？
②依據(jù)什么信息來進(jìn)行這種選擇？
③應(yīng)該如何執(zhí)行這種選擇的策略？
④用什么標(biāo)準(zhǔn)來評判所選擇路徑的好壞？
下面就討論路由選擇的一般原理以及幾種
不同的路由選擇策略和算法。
理想的路由選擇算法圖5-16網(wǎng)絡(luò)

一個理想的路由選擇算法應(yīng)滿足如下要求。
①算法必須是正確的和完整的。每一個節(jié)點交換機(jī)中的路由表，都必須給出到所有可能的目的節(jié)點的下一節(jié)點，并且沿著各交換機(jī)中路由表所指引的路由，分組一定能夠最終到達(dá)目的計算機(jī)所在的那個節(jié)點交換機(jī)，并且該交換機(jī)可以根據(jù)自己的路由表識別出目的計算機(jī)直接與自己相連，因此不會再向其他交換機(jī)轉(zhuǎn)發(fā)該分組。
②算法在計算上應(yīng)盡可能簡單。對于數(shù)據(jù)報分組交換方式，在每個節(jié)點上都要對每個分組進(jìn)行路由選擇的計算，路由的計算必然增加分組的轉(zhuǎn)發(fā)處理時延，因此應(yīng)簡化計箅。另外，路由選擇的計算不應(yīng)使網(wǎng)絡(luò)通信資源增加太多的額外開銷。若為了計算合適的路由必須使用網(wǎng)絡(luò)其他節(jié)點發(fā)來的大量狀態(tài)信息，就會加大額外開銷。
③算法應(yīng)能適應(yīng)分組流量和網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞淖兓?，也就是說，要有自適應(yīng)性。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中某些鏈路的流量過大時，算法應(yīng)能自適應(yīng)地改變路由，以均衡各鏈路的負(fù)載。當(dāng)某個或某些節(jié)點、鏈路發(fā)生故障不能工作，或者修理好了再投人運行時，算法能及時地改變路由。有時稱這種自適應(yīng)性為“頑健性”（Robustness)。
④箅法應(yīng)具有穩(wěn)定性。在網(wǎng)絡(luò)通信流童和網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湎鄬Ψ€(wěn)定的情況下，路由算法應(yīng)收斂于一個可以接受的解，而不應(yīng)產(chǎn)生過多的振蕩。所謂振蕩，是指由算法得出的路由在一些路由之間來回不停地變化。
⑤算法應(yīng)是公平的。這就是說，算法應(yīng)對所有用戶（除對少數(shù)優(yōu)先級髙的用戶）都是平等的。例如，若使某一對用戶的端到端時延為最小，但卻不考慮其他的廣大用戶，這就明顯地不符合公平性的要求。
⑥算法應(yīng)是最佳的。這里的“最佳”是指以最低的“代價"（Cost)來實現(xiàn)的路由算法。這里特別需要注意的是，在研究路由選擇時，“代價”并#一定指“錢”。通常是給每一條鏈路指定一定的代價，而這個代價又是由一個或多個因素（幾個因素綜合起來）決定的，如鏈路長度、數(shù)據(jù)率、鏈路容量、是否要保密、傳輸時延等，甚至還可以是一天中某一個小時內(nèi)的通信流量、節(jié)點緩沖區(qū)被占用的程度、鏈路的差錯率情況等。可以根據(jù)用戶的具體情況來設(shè)置每一條鏈路的“代價”。從這里坷以看出，不存在一種絕對的最佳路由算法。所謂“最佳”只能是相對于某一種特定要求下得出的較為合理的選擇而已。
一個實際的路由選擇算法，應(yīng)盡可能接近理想的算法。在不同的應(yīng)用條件下，對以上提出的六個方面也可有不同的側(cè)重。
2.路由策略的分類
路由選擇算沬是解決如何根據(jù)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浜蜖顟B(tài)，按照一定的性能準(zhǔn)則，計算分組傳送路徑的問題。而路由策略則是解決路由的選擇能否適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浜蜖顟B(tài)變化的問題。這兩者不可混淆。一般說來，路由選擇算法僅是路由策略的一部分。倘若從路由的選擇能否隨網(wǎng)絡(luò)的變化而自適應(yīng)地進(jìn)行調(diào)整變化來區(qū)分，則路由策略可分為兩大類，即非自適應(yīng)路由選擇策略與自適應(yīng)路由選擇策略。
非自適應(yīng)路由選擇也叫做靜態(tài)路由選擇，其特點是簡單和開銷較小，但不能及時適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)（包括網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浜土髁糠植迹┑淖兓?。自適應(yīng)路由選擇也叫做動態(tài)路由選擇，其特點是能較好地適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)的變化，但實現(xiàn)起來較為復(fù)雜。下面兩小節(jié)將分別進(jìn)行介紹。

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