网络层路由

当设备有多条路径可以到达目的地时，它总是选择一条路径，优先于其他路径。这个选择过程称为路由。路由由称为路由器的专用网络设备完成，也可以通过软件进程完成。基于软件的路由器功能和范围有限。

路由器始终配置有某些默认路由。默认路由告诉路由器，如果找不到特定目的地的路由，则将数据包转发到哪里。如果存在多条路径可以到达同一目的地，路由器可以根据以下信息做出决策：

路由可以静态配置或动态学习。可以配置一条路由优先于其他路由。

单播路由

互联网和内联网上的大部分流量，称为单播数据或单播流量，都是使用指定的目的地发送的。在互联网上传输单播数据称为单播路由。这是最简单的路由形式，因为目的地已知。因此，路由器只需查找路由表并将数据包转发到下一跳。

默认情况下，广播数据包不会由任何网络上的路由器路由和转发。路由器创建广播域。但在某些特殊情况下，可以将其配置为转发广播。广播消息的目标是所有网络设备。

广播路由可以通过两种方式（算法）完成：

路由器创建数据包，然后逐个将其发送到每个主机。在这种情况下，路由器创建具有不同目标地址的单个数据包的多个副本。所有数据包都作为单播发送，但由于它们发送给所有人，因此模拟了路由器正在广播的情况。

此方法消耗大量带宽，路由器必须知道每个节点的目标地址。
其次，当路由器收到要广播的数据包时，它只需将其从所有接口中泛洪出去。所有路由器的配置方式相同。

此方法对路由器的 CPU 来说很容易，但可能会导致从对等路由器接收到的重复数据包的问题。

反向路径转发是一种技术，其中路由器预先知道其应该接收广播的前驱。此技术用于检测和丢弃重复项。

组播路由是广播路由的一种特殊情况，具有显著的差异和挑战。在广播路由中，即使节点不需要，数据包也会发送到所有节点。但在组播路由中，数据仅发送到希望接收数据包（或流）的节点。

路由器必须知道存在希望接收组播数据包（或流）的节点，然后才能转发。组播路由使用生成树协议来避免循环。

组播路由也使用反向路径转发技术来检测和丢弃重复项和循环。

任播数据包转发是一种机制，其中多个主机可以具有相同的逻辑地址。当收到发往此逻辑地址的数据包时，它将发送到路由拓扑中最接近的主机。

任播路由借助 DNS 服务器完成。每当收到任播数据包时，都会向 DNS 查询发送位置。DNS 提供在其上配置的最近的 IP 地址。

有两种路由协议可用于路由单播数据包：

距离矢量路由协议

距离矢量是一种简单的路由协议，它根据源和目的地之间的跳数做出路由决策。跳数较少的路由被认为是最佳路由。每个路由器都将其最佳路由集通告给其他路由器。最终，所有路由器都基于其对等路由器的通告构建其网络拓扑。

例如，路由信息协议 (RIP)。
链路状态路由协议

链路状态协议比距离矢量协议稍微复杂一些。它考虑网络中所有路由器的链路状态。此技术帮助路由构建整个网络的公共图。然后，所有路由器都计算其用于路由目的的最佳路径。例如，开放最短路径优先 (OSPF) 和中间系统到中间系统 (ISIS)。

单播路由协议使用图，而组播路由协议使用树，即生成树来避免循环。最佳树称为最短路径生成树。

协议无关组播现在通常使用。它有两种类型：

路由算法如下：

泛洪是最简单的分组转发方法。当收到数据包时，路由器会将其发送到除接收数据包的接口以外的所有接口。这会给网络带来过多的负担，并且许多重复的数据包在网络中漫游。

生存时间 (TTL) 可用于避免数据包无限循环。存在另一种泛洪方法，称为选择性泛洪，以减少网络开销。在这种方法中，路由器不会在所有接口上泛洪，而只在选择的接口上泛洪。

网络中的路由决策大多基于源和目的地之间的成本。跳数在这里起着重要作用。最短路径是一种使用各种算法来确定具有最小跳数的路径的技术。

常见的最短路径算法是：

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