分层路由是什么？

分层路由协议采用分层拓扑结构来组织网络及路由信息。 在网络中，引入了多个层次和层级结构。 每一层可以承担不同的职责，比如转发数据包、维护路由表等。 对于大型网络来说，HRP非常有价值。因为它们能够有效地组织网络中的信息，从而减少节点之间需要交换的路由信息的数量。 因此，HRP系统具有显著的可扩展性和容错能力。 这得益于它们的分层结构，这种结构能够提供冗余性，从而有助于在网络中高效地分配路由数据。

分层路由协议与扁平式路由协议之间的区别

基础/依据

分层路由协议

平面路由协议

如果必须在这两个选项中做出选择，那么选择方式可能会取决于需要路由的网络的性质以及该网络的需求和特点。如需更多信息，请访问相关网站。这个文章/条目

HRP的优势

• 可扩展性：分层路由协议通过将网络划分为多个较小的区域或区段，从而实现了出色的可扩展性。这种划分方式减少了每个路由器所需的路由表和更新数据的数量，从而提高了网络的效率，同时降低了整体网络流量。
• 更好的交通管控：与扁平式路由协议相比，分层路由协议在流量管理方面具有明显优势。这种分层结构能够更有效地控制流量，从而减少不必要的路由更新操作，同时避免网络中出现环路问题。
• 易于管理：这些协议的组织框架有助于简化管理和维护工作。将网络划分为多个可管理的部分，能够提升故障排查和问题诊断的便利性。

HRP的缺点

• 复杂性与扁平式路由协议相比，分层路由协议通常更为复杂。由于存在多个层次和分段结构，因此需要进行更复杂的配置工作，这可能会带来实施上的挑战。
• 延迟由于存在额外的层次和环节，网络中可能会出现延迟现象。这种数据传输的延迟会给系统带来挑战，尤其是在实时应用中。

分层路由协议

目前，有两种广为人知的层次化路由协议：

• 分层状态路由协议
• 鱼眼状态路由协议

分层状态路由协议

那个分层状态路由协议HSR是一种多层次、分布式路由协议。它利用了不同层次上的集群结构。每个集群都有能力高效地管理其成员节点。这样就能更好地进行资源分配与管理。在每个集群中，都会选出领导者，这些领导者则构成更高层次的成员群体。

在选择每个层次中的“领导者”时，会采用多种聚类算法。聚类可以分为两种类型：物理聚类和逻辑聚类。在物理聚类过程中，只针对那些能够在一次无线传输中相互连接的节点进行聚类操作。而在逻辑聚类过程中，则根据节点之间的关系来进行聚类，而不是基于它们的地理位置来划分。HSR的逻辑聚类方案正是基于节点之间的关系来进行的。

各个节点都拥有关于如何将数据包路由到自身集群内目标地址的详细信息。不过，它们并不了解其他区域的内部结构信息。

在最低级别上，共有三个簇。节点1、3和6被归类为簇领导者或网关节点。簇领导者负责分配时隙/频率/代码等资源，负责呼叫的准入控制、数据包传输的调度、路由信息的交换以及处理路由中断等问题。更高级别的节点则进一步被划分为多个簇。

HSRP的工作原理

• 每个节点都保存着与其相邻节点的相关信息，以及这些相邻节点的连接状态。
• 关于该簇的信息会定期在网络上被广播出来。
• 集群领导者的职责是，在邻近的多个集群中，与其他集群领导者之间交换拓扑信息和链路状态信息。
• 链接状态信息的交换是通过由网关节点和集群领导者构成的多个跳数来完成的。
• 由多个无线连接构成的、连接两个集群首领之间的路径，被称为“虚拟链路”。
• 虚拟链接的链接状态，也就是所谓的“隧道”，是从构成该虚拟链接的各个无线连接的链接状态参数中获得的。
• 在从其他节点获取信息后，簇头会将这些信息传递给较低级别的节点。
• 在HSR中，分层寻址方式相比链路状态路由方式而言，能够减少路由信息的数量。HSR中的HID和节点ID结构使得地址分配和拓扑管理变得更加简单。
• HSR表会随着接收到的路由数据包而更新，从而保持准确的层次结构信息。

集群中的节点类型

• 簇头该节点充当集群内传输的本地协调器。集群首领负责分配时隙、频率或编码方式，同时负责呼叫准入控制工作。最重要的是，它还要负责数据包传输的调度工作。
• 网关节点这些节点与超过两个集群相关联。
• 内部节点 –这些就是位于最底层簇中的成员们。

虚拟链接信息通过这条路径在网关节点和领导节点之间交换。

优点/好处

• 表格尺寸的缩小：HSR协议通过利用层次结构信息来减少路由表的大小。所需的存储空间为O(N x M)，而在扁平拓扑结构中，所需的存储空间则为O(NM)。这里，N表示集群中节点的平均数量，m则表示层次结构的层数。

缺点/不利因素

• 涉及的成本/费用：由于需要交换包含多个层次结构信息以及集群头任命过程相关信息的数据包，因此从自组织无线网络的角度来看，这种协议的实现成本相当高。
• 可扩展性：在自组织网络中，参与网络的节点数量不会像互联网那样呈指数级增长。因为互联网更适合采用分层路由的方式来处理网络中的节点连接问题。
• 耗时较长：在各级别之间共享信息，以及在每个集群内进行领导者选举，都是一项耗时的工作。
• 定期发送的问候信息：为了保持网络的拓扑结构，各个节点必须定期向邻近的节点发送“Hello”消息。这样做会增加网络的开销。
• 电源：这些路线集中在集群的领导者身上，这会给这些领导者的电力供应带来额外的压力。