前言

網際網路所帶來的便利與衝擊，引領世界走向另一波的「電子商務」新經濟，而一般企業欲連上網際網路，不外乎使用數據專線(Leased Line)、ISDN，以及最新的ADSL等。自本期起，筆者將做一系列路由器(Router)運作方式與操作實務的範例與介紹。

路由演算法

路由器是以「邏輯」與「實體」兩種定址方式來連接兩個不同的網路，它先將整個網路分成幾個邏輯上的網路區段，亦可稱其為子網路(Subnet)，每個子網路都有一個位址以資區別，網路彼此之間就靠著這個位址資訊來互相傳送和交換資料。當資料欲傳送時，就將資料分割成一個個的封包(Packet)，在封包中加上實體的網路裝置位址與網路的邏輯位址，經組合之後再傳送到目的地端。而路由器的主要任務之一，就是精確並更有效率地計算傳輸的最佳路徑(Best Path)，它會依據路由演算法(Routing Algori-thms)來決定傳送資料的最佳路徑。因為路由器是根據網路層的邏輯位址來傳送資料封包，所以能夠避免廣播風暴(Broadcast Storm)的發生。

路由器內部儲存了一份路由表(Routing Table)，這份路由表中，包含了依據路由演算法計算和學習到的，以及手動建立的已知網路位址、可能的傳輸路徑資訊、傳送的距離Hop數(指的是資料傳送到目的地所經過的路由器數目)等資訊。

路由(Routing)的功能分為「決定最理想的傳送路徑」與「將封包轉送到網路上」兩種，藉由路由演算法來起始與維護路由表(Routing Table)的內部資訊，並告訴路由器到達目的地的下一站(Next Hop)路徑；而當路由器接收到封包時，它會先檢查目的地位址，並且試圖讓這個位址與Next Hop連結。

路由表也能包含其他資訊，例如：有關路徑要求的資料。在網路上，路由器彼此之間透過路由表的資訊交換，來更新與學習本身的路由。而所謂的「路由更新」(Rout- ing Update)，也就是透過這些交換的資訊，來取得其他路由器所擁有的或其中一部的路由表，完成路由更新的動作。至於路由演算法的目標有以下五種：

1.最理想的路徑

2.簡單和低維護成本

3.高穩定性

4.迅速的收斂時間

5.可擴充性

靜態路由與動態路由

路由器的路由方式分為靜態路由(Static Route)與動態路由(Dynamic Route)兩種，當路由器運作時，它會查詢本身的路由表(Routing Table)，以決定封包的轉送。如上述提到，路由器並不需要知道到達目的地的完整路徑，它只要決定路徑中途的「下一站」(Next Hop)即可，而該「下一站」(Hop)也緊接著決定其「下一站」(Hop)，以這樣的方式，直到到達目的地為止。為了讓路由器能夠順利的進行路由(Routing)工作並且轉送封包，網管人員以手動方式替每台路由器設定已經算好的路由，該方式稱為靜態路由，而路由器之間以某種路由協定交換路由資料，則稱為動態路由。

因為靜態路由是以事先計算好的手動方式加以設定，網管人員可加以控制和預測其封包所走的路徑，這是靜態路由的優點。但優點同時也是其缺點，一旦網路架構龐大複雜時，手動設定便顯得捉襟見肘。例如：在高達1,000個網路聯結的架構中，使用了50台路由器，那麼網管人員得計算50,000條路由途徑，就算該網管人員耐心且細心地計算完畢且無誤，一旦網路架構改變，或是新增／移除掉其中某些路由器，則網管人員就必須重新計算其路由途徑。(圖一)

《圖一　典型的靜態路由，也是一般企業公司申請數據專線連結Internet的方式》

所謂的「動態路由」，是該路由器依靠其他路由器所提供的路由資訊來加以更新資訊並學習，每台動態路由的路由器，在網路上會向其他路由器宣告自己的存在，並公佈自己所擁有的路由資訊，所以，若網路上新增／移除了某路由器，其他的路由器會知道這樣的改變，網管人員不需要重新設定路由。這樣一來，當發生斷線的情況，動態路由的方式便可以派上用場，此時若該網路架構具有備援系統(例如：ISDN備援撥接)，路由器會自動把路由轉往這條備用路徑。

不過，動態路由並非沒有缺點，它的缺點就是複雜。使用動態路由的路由器，必須從其他路由器的路由資訊中更新並學習，才能選擇與決定其封包轉送的最佳路徑。且當網路改變時，它必須知道那些資訊已經過時，並將其從路由表中移除，這工作相當的複雜，況且並非所有網路上的路由器都看得懂網管人員所設定的動態路由，此時，只有選擇靜態路由方式。網管人員在面對上述情形，一般做法是將靜態路由設定在網路邊陲地帶(Edge)，而動態路由應用在各個WAN或網路主幹(Backbone)上。

距離向量協定與連結狀態協定

上述提到，動態路由是路由器在網路上向其他路由器宣告自己的存在，並從其他路由器所送出的更新訊息學習路由、組成自己的路由表。依此方式，便產生「距離向量」(Distance-vector)與「連結狀態」(Link-state)兩種協定。

1.距離向量協定(Distan- ce-vector)：

在此情形下，路由器會定期向其它鄰近的路由器傳送更新訊息，並進行以下兩項告知動作：

(1)告知其他路由器要傳送的封包目的地有多遠。

(2)告知其他路由器把封包往哪條路徑送達目的地。

該協定是用一個稱之為「Metric」的值來表示目的地的距離，Metric是一個度量單位，用來度量路徑長度，路由演算法(Rout- ing Algorithms)決定到目的地最佳路徑的長度，為幫助決定路徑過程，路徑演算法宣告路由表(Rout- ing Tables)用來包含容納路由選擇資訊，路由選擇資訊隨著路由演算法的使用而變化。

而RIP(Routing Information Protocol, 路由資訊協定)路由更新的Metric被定義為一個Hop(跳站數)，一個站由一台路由器處理，當目的地所經過路徑的Hop等於或超過16，便表示無法到達(Unrea-chable)。路由器從其他鄰近路由器收到更新資訊，它就選擇其中路由值Metric最低的那一台轉送封包，且若是某個路由的Metric低於目前路由表，它就自己去更新路由表。路由器在宣告它學到的路由之前，會在Metric值上加上1，代表自己的這段距離。

RIP每隔30秒會送出更新資訊，但RIP只會告知其他路由器哪些路徑可以到達，並不會告知哪些路徑已經斷線(不通、或無法到達)，所以亦無法告知其他路由器該移除那一條已經斷線的路由。因此，RIP替每條學到的路由設定一個Timer(計時器)，當每30秒收到新的路由更新時便重設Timer，預設值是180秒，如果這條路由在第180秒時仍未收到路由更新，該路由器便將這條路由從自己的路由表中移除，而且也不再對其他鄰近路由器公佈這條路由。在實務的中型網路上，一台路由器要等30秒，送出更新資訊給其他路由器，下一台路由器又要經過30秒，所以，可能需要費時數分鐘，該中型網路才知道整個網路的改變，而這段路由器適應期被稱為「收斂時間」(Con- vergencetime)。

2.連結狀態協定(Link- state)：

第二種是連結狀態協定(Link-state)。在這協定中，路由器不會提供關於到達目的地的資訊，它提供的是鄰近網路的資訊。這些資訊具備其路由器本身的連結網路(Link)，以及這些連線的狀態(State, 是否有作用)，然後將這些資訊散佈充斥(Flood)在網路上，讓每台路由器根據這些訊息更新自己的路由表。

因為每台路由器取得的都是一致的訊息，路由器會視使用的路由協定來決定最佳路徑。它的優點是根據網路架構整個計算路由，網路的改變可以立刻做出回應，讓所有路由器一致地更新自己的路由表，所以收斂時間短。但其缺點是非常複雜，例如OSPF。

OSPF(Open Short Path First)是一種很廣泛應用的「連結狀態協定」(Link State Protocol) 」，在這兒的Link，指的是路由器連結對外網路的界面，而State指的是該路由器與鄰近路由器之間的關係。上述的RIP適用較小型的網路，因其最大定義Hop數為16，所以每條路由路徑經過的路由器數目不得超過15，而OSPF則具備較大的彈性，可以使用在大型的網路，相對的在路由資訊與設計上，就顯得非常複雜。在OSPF中，每一台路由器必須和其他網路上的路由器彼此交換路由資訊，但如此一來，問題就來了，因為每一台路由器都要和其他網路的路由器交換路由表資訊，那麼便產生了每一台路由器的路由表資訊變得相當大和太複雜，因此OSPF採用「階級」(Hierarchical)的架構。依據其網路所在的區域性，區割成數個較小的網路，各個小網路之間採用「摘要」(Summarization)來交換路由表資訊。

小結

由於篇幅關係，筆者將在下一次繼續介紹各個動態路由協定與比較。以及將專篇介紹動態路由的問題和解決問題的方式，並以實例的方式，為各位讀者介紹Cisco思科路由器的設定和應用。

(作者任職於將盟公司)

(網際先鋒2000.1月號68期)