面试题：网络编程：复杂网络场景下路由协议与算法的融合设计

Question

假设你需要构建一个跨洲际的复杂网络，其中包含多种不同类型的子网和设备，且对网络稳定性、延迟和带宽利用率都有极高要求。请设计一种融合多种路由协议和路由选择算法的方案，详细说明选择的协议和算法、融合的方式以及如何满足各项性能要求。

Answer 1

选择的协议和算法

1. 内部网关协议（IGP）：
   • OSPF（Open Shortest Path First）：适用于大型复杂网络，支持区域划分，能有效减少路由表规模，快速收敛，以链路状态算法计算最佳路径，适合子网内部路由。
   • IS - IS（Intermediate System to Intermediate System）：与OSPF类似，同样基于链路状态算法，具有良好的扩展性，常用于骨干网络，对于跨洲际复杂网络的核心部分可选用。
2. 外部网关协议（EGP）：
   • BGP（Border Gateway Protocol）：用于不同自治系统（AS）之间的路由，能够处理复杂的路由策略，控制网络间流量，基于路径向量算法，可根据策略选择最优路径，适合跨洲际网络中不同区域间连接。

融合方式

1. OSPF与IS - IS融合：
   • 在子网内部，根据网络规模和管理需求划分区域，较小子网使用OSPF，较大的骨干子网或有特殊需求的子网使用IS - IS。
   • 对于有重叠部分的区域，配置OSPF与IS - IS的双向重分布，使路由信息在两种协议间传递，但要注意防止路由环路，可通过设置标签或路由策略来实现。
2. IGP与BGP融合：
   • 在自治系统边界路由器（ASBR）上，将IGP路由信息重分布到BGP中，BGP根据策略对这些路由进行处理，例如设置不同的属性（如MED、AS - Path等）。
   • 同时，将BGP路由信息有选择地注入到IGP中，对于外部可达路由，通过设置合适的度量值，确保IGP能够选择到最优的BGP下一跳。

满足各项性能要求的方法

1. 网络稳定性：
   • OSPF和IS - IS的快速收敛机制能在网络拓扑变化时迅速更新路由表，减少网络中断时间。
   • BGP的路由策略和路径选择机制，可避免不稳定的路由，如通过设置AS - Path属性，防止路由环路，确保网络连接的稳定性。
   • 采用冗余链路和设备，在IGP中通过配置多区域备份链路，BGP中配置多条连接不同AS的链路，提高网络的容错能力。
2. 延迟：
   • OSPF和IS - IS的链路状态算法可计算出最短路径，减少数据传输的跳数，降低延迟。
   • 在BGP中，通过合理设置属性，优先选择延迟小的路径，如选择AS - Path短且带宽大的路径。
   • 优化网络拓扑，减少不必要的迂回路径，在子网内部通过合理划分区域，避免跨区域的长路径传输。
3. 带宽利用率：
   • OSPF和IS - IS可以根据链路带宽设置度量值，使路由选择倾向于带宽大的链路，充分利用高带宽链路资源。
   • 在BGP中，通过设置MED属性来影响对端AS的入向流量，引导流量均匀分配到不同带宽的链路，避免某些链路拥塞，提高整体带宽利用率。