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DCN-ネットワーク層ルーティング
宛先に到達するためのデバイスに複数のパスがある場合、デバイスは常に他のパスよりも優先して1つのパスを選択します。 この選択プロセスは、ルーティングと呼ばれます。 ルーティングは、ルーターと呼ばれる特別なネットワークデバイスによって実行されますが、ソフトウェアプロセスによって実行することもできます。ソフトウェアベースのルーターは、機能とスコープが制限されています。
ルーターは常にデフォルトルートで構成されます。 デフォルトルートは、特定の宛先にルートが見つからない場合にパケットを転送する場所をルーターに指示します。 同じ宛先に到達するために複数のパスが存在する場合、ルーターは次の情報に基づいて決定を下すことができます。
- ホップカウント
- 帯域幅
- メトリック
- プレフィックス長
- ディレイ
ルートは静的に構成することも、動的に学習することもできます。 1つのルートは、他のルートよりも優先されるように構成できます。
ユニキャストルーティング
ユニキャストデータまたはユニキャストトラフィックとして知られるインターネットおよびイントラネット上のトラフィックのほとんどは、指定された宛先で送信されます。 インターネットを介したユニキャストデータのルーティングは、ユニキャストルーティングと呼ばれます。 宛先はすでにわかっているため、これはルーティングの最も単純な形式です。 したがって、ルーターはルーティングテーブルを検索し、パケットをネクストホップに転送するだけです。
ブロードキャストルーティング
デフォルトでは、ブロードキャストパケットは、ネットワーク上のルーターによってルーティングおよび転送されません。 ルーターはブロードキャストドメインを作成します。 ただし、いくつかの特別な場合にブロードキャストを転送するように構成できます。 ブロードキャストメッセージは、すべてのネットワークデバイスを宛先としています。
ブロードキャストルーティングは、次の2つの方法（アルゴリズム）で実行できます。
- ルーターはデータパケットを作成し、それを各ホストに1つずつ送信します。 この場合、ルーターは異なる宛先アドレスを持つ単一のデータパケットの複数のコピーを作成します。 すべてのパケットはユニキャストとして送信されますが、すべてに送信されるため、ルーターがブロードキャストしているようにシミュレートされます。 +この方法は多くの帯域幅を消費し、ルーターは各ノードの宛先アドレスを使用する必要があります。
- 第二に、ルーターはブロードキャストされるパケットを受信すると、それらのパケットをすべてのインターフェースからフラッディングするだけです。 すべてのルーターは同じ方法で構成されます。 + ブロードキャストルーティング +この方法はルーターのCPUでは簡単ですが、ピアルーターから受信したパケットの重複の問題を引き起こす可能性があります。 +リバースパスフォワーディングは、ブロードキャストを受信する必要がある場所の前身についてルーターが事前に知る技術です。 この手法は、重複を検出して破棄するために使用されます。
マルチキャストルーティング
マルチキャストルーティングは、ブロードキャストルーティングの特殊なケースであり、重要な違いと課題があります。 ブロードキャストルーティングでは、不要な場合でもパケットはすべてのノードに送信されます。 ただし、マルチキャストルーティングでは、データはパケットを受信したいノードにのみ送信されます。
ルーターは、マルチキャストパケット（またはストリーム）を受信したいノードのみが転送する必要があることを認識している必要があります。 マルチキャストルーティングは、スパニングツリープロトコルでループを回避します。
マルチキャストルーティングは、リバースパスフォワーディング手法も使用して、重複とループを検出および破棄します。
エニーキャストルーティング
エニーキャストパケット転送は、複数のホストが同じ論理アドレスを持つことができるメカニズムです。 この論理アドレス宛てのパケットを受信すると、ルーティングトポロジで最も近いホストに送信されます。
エニーキャストルーティングは、DNSサーバーの助けを借りて行われます。 エニーキャストパケットが受信されるたびに、送信先にDNSで照会されます。 DNSは、それに設定されている最も近いIPであるIPアドレスを提供します。
ユニキャストルーティングプロトコル
ユニキャストパケットのルーティングに使用できるルーティングプロトコルには、次の2種類があります。
- {ブランク}
距離ベクトルルーティングプロトコル
+ Distance Vectorは、送信元と宛先間のホップ数でルーティングを決定する単純なルーティングプロトコルです。 ホップ数が少ないルートは、最適なルートと見なされます。 すべてのルーターは、設定された最適ルートを他のルーターにアドバタイズします。 最終的に、すべてのルーターは、ピアルーターの通知に基づいてネットワークトポロジを構築します。たとえば、RIP（Routing Information Protocol）です。 * {ブランク}
リンク状態ルーティングプロトコル
+リンク状態プロトコルは、距離ベクトルよりもやや複雑なプロトコルです。 ネットワーク内のすべてのルーターのリンクの状態を考慮します。 この手法は、ルートがネットワーク全体の共通グラフを作成するのに役立ちます。 次に、すべてのルーターは、ルーティング目的で最適なパスを計算します。たとえば、Open Shortest Path First（OSPF）およびIntermediate System to Intermediate System（ISIS）です。
マルチキャストルーティングプロトコル
ユニキャストルーティングプロトコルはグラフを使用し、マルチキャストルーティングプロトコルはツリーを使用します。 ループを回避するためのスパニングツリー。 最適なツリーは、最短パススパニングツリーと呼ばれます。
- DVMRP -距離ベクトルマルチキャストルーティングプロトコル
- MOSPF -マルチキャストオープンショーテストパスファースト
- CBT -コアベースのツリー
- PIM -プロトコルに依存しないマルチキャスト
現在、プロトコル独立マルチキャストが一般的に使用されています。 次の2つのフレーバーがあります。
- * PIM高密度モード* +このモードでは、ソースベースのツリーが使用されます。 LANなどの密集した環境で使用されます。
- * PIMスパースモード* +このモードは共有ツリーを使用します。 WANなどの疎環境で使用されます。
ルーティングアルゴリズム
ルーティングアルゴリズムは次のとおりです。
洪水
フラッディングは、最も単純な方法のパケット転送です。 パケットを受信すると、ルーターは、パケットを受信したインターフェイスを除くすべてのインターフェイスに送信します。 これにより、ネットワークに過大な負荷がかかり、ネットワーク内をさまよっている多くの重複パケットが作成されます。
Time to Live（TTL）を使用して、パケットの無限ループを回避できます。 フラッディングには、ネットワークのオーバーヘッドを削減するための選択的フラッディングと呼ばれる別のアプローチがあります。 この方法では、ルーターはすべてのインターフェースではなく、選択的なインターフェースでフラッディングします。
最短経路
ネットワークでのルーティングの決定は、主に送信元と宛先の間のコストに基づいて行われます。 ここではホップカウントが重要な役割を果たします。 最短パスは、さまざまなアルゴリズムを使用して最小ホップ数のパスを決定する手法です。
一般的な最短経路アルゴリズムは次のとおりです。
- ダイクストラのアルゴリズム
- ベルマンフォードアルゴリズム
- フロイドウォーシャルアルゴリズム
