ルーティングプロトコルアルゴリズム

ルーティング プロトコルの適用は、多くの大規模ネットワークで重要な役割を果たします。誰もがこの知識をよりよく習得できるように、ルーティング プロトコルの基本的な内容をまとめました。冗長性、ルーティング選択アルゴリズム、その他の原則を含みます。ルーターは、メッシュ ネットワークを介してパスを切り出す手段を提供します。メッシュ ネットワークは、トラフィック負荷またはバックホール リンクのバランスをとるために冗長パスを提供します。通常、コスト、速度、または輻輳回避の理由から、1 つのパスが他のパスよりも優先されます。ルーティング プロトコルの役割は、メッシュ ネットワークを介して最適なパスを確立するために必要な相互に共有されたルーティング情報をルーターに提供することです。

コンピュータがパケットを送信すると、ネットワーク上のネットワーク プロトコル スタックの各層がパケットに何らかの情報を付加します。受信側のピア層プロトコルは、この情報を読み取ることができます。この情報は、通信セッションの一部に似ています。ネットワーク層プロトコルは、ルーティング情報を追加します。ルーティング情報は、ネットワーク全体のパス、またはパケットが取るパスを示す優先値である場合があります。送信側によって追加されたネットワーク層情報は、ルーターまたは受信側のネットワーク層プロトコルによってのみ読み取ることができます。リピータとブリッジは、ネットワーク層情報を認識できず、パケットの送信と転送のみが可能です。

ルーティングアルゴリズム

ルーター デバイスには、データ パケットを送信できるポートが 2 つ以上ある場合があります。各ポートの特定のアドレスを識別する転送テーブルが必要です。初期のルーターは、ネットワーク上のルーターに関する情報を他のルーターと交換していませんでした。そのため、ルーターは通常、すべてのパスに沿ってデータ パケットを送信し、ネットワークをパケットで埋め尽くし、送信されたパケットの一部はネットワーク上で無限に循環していました。

これらの問題を回避するために、ルーターは手動プログラミングを利用して、選択したパスをデバイスに入力することができます。これは静的ルーティングと呼ばれます。より優れたアプローチは動的ルーティングで、ルーターがネットワーク情報を収集し、独自のルーティング テーブルを作成します。ルーターはルーティング テーブルを相互に交換し、これらのルーティング情報をマージして、更新されたルーティング テーブルを作成します。他のルーターから取得した情報から、ルーティング リレー (ホップ) の数、またはネットワーク上の宛先へのパスに関連するコストがわかります。同時に、各ルーティング デバイスのルーティング テーブルには、ほぼ一貫したルーティング情報が含まれている必要があります。通信リンクを使用する広域ネットワークでは、定期的なルーティングが不可欠ですが、さまざまな方法で使用する必要もあります。通信リンクが急激に変化すると (回線が切断されるなど)、ルーターは新しいパス トポロジにすばやく適応します。一般的なインターネットは、2 台、10 台、または 50 台のルーターで構成され、ダイヤルアップ非同期リンクまたは専用の高速デジタル回線 (T1 など) で相互接続できます。ネットワーク上で送信されるデータ パケットがルーターに到着すると、ルーターは宛先アドレスを確認し、最良または最も適切なルートに沿ってパケットを受信ステーションに送信します。このようなルートは、使用するルーティング アルゴリズムの種類によって異なります。基本的に、ルーティング プロトコルには距離ベクトルとリンク ステートの 2 種類があり、次の 2 つの段落で説明します。

距離ベクトルルーティングプロトコル

距離ベクトル ルーティング プロトコルのパケット送信ルートは、各隣接ルータによって提供される受信ステーションへのホップ数またはコストによって決定されます。このテクノロジは通常、ベルマン フォード アルゴリズムに従います。ルータには複数のポートがあり、各ポートには指定された値があり、ネットワーク管理者によって設定されます。回線を使用する実際のコストは、ある回線が他の回線よりも優れているか劣っているかを示す尺度として使用されます。さらに、隣接ルータは、パケットを宛先に送信するのにかかるコストを通知します。ルータは、次の例のように、ポート値を隣接ルータ値に追加します。ポート 1 値 10 + 隣接ルータ値 17 = 27。ポート 2 値 20 + 隣接ルータ値 5 = 25。ポート 3 値 30 + 隣接ルータ値 7 = 37。この場合、ルータは受信ステーションへのコストが最も低いポート 2 を介してパケットを送信します。必要に応じて、ポート 2 に隣接するルータを使用して、次のルータへのパス値が計算されます。

次のホップのアドレス

値メトリックは、パケットをネットワーク内の次のルータに転送するときに、ルータがパスを選択するために使用する値です。一般的な距離ベクトル ルーティング プロトコルは次のとおりです。ルーティング情報プロトコル (RIP) は、最初に Xerox Network System (XNS) に実装され、その後 Novell の NetWare に実装された距離ベクトル ルーティング プロトコルです。Interior Gateway Routing Protocol (IGRP) は、Cisco が開発した距離ベクトル ルーティング プロトコルです。ルーティング テーブル メンテナンス プロトコル (RTMP) は、2 つの AppleTalk ゾーン間の最適なパスを選択し、約 10 秒ごとにブロードキャストされる Apple プロトコルです。

距離ベクトルルーティングは、数百のルータがある大規模ネットワークや、頻繁に更新する必要があるネットワークには適していません。大規模ネットワークでは、テーブルの更新プロセスが長すぎるため、最も遠いルータの選択テーブルが他のテーブルと同期して更新される可能性が低くなります。この場合、リンクステートルーティングの方が望ましいです。さらに、リンクステートプロトコルは、セキュリティ上の理由から機密情報を特別な領域に隔離したり、ネットワーク上のコンピュータ支援設計（CAD）やマルチメディア通信などの混雑した領域を回避したりできます。さらに、ルーティング情報テーブルは定期的ではなく必要に応じて交換されるため、ネットワーク上の情報トラフィックを削減できます。

リンクステートルーティングプロトコル

リンク ステート ルーティングは、距離ベクトル ルーティングよりも多くの処理能力を必要としますが、ルーティング プロセスをより細かく制御でき、変更に対する応答性も高くなります。ルーティングは、混雑したエリアの回避、回線の速度、回線のコスト、またはさまざまな優先順位に基づいて行うことができます。ダイクストラ アルゴリズムは、パケットが宛先に到達するまでに通過するルーターの数 (ルーティング ホップと呼ばれます) に基づいてルートを計算するために使用されます。ホップが少ないほど、パフォーマンスが向上します。