尋址與路由技術(shù)

1、尋址與路由技術(shù) n ip地址n arp協(xié)議n ip地址的擴(kuò)展n internet的組播n internet群組管理協(xié)議n 自舉與動(dòng)態(tài)配置n 端口與套接字n 域名系統(tǒng)dnsn 路由選擇n 路由表n 路由器地址的理解ninternet上的任意兩個(gè)用戶要通信，要求必須明確的地址有：n哪兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)通信n哪兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)子網(wǎng)通信n哪兩臺(tái)主機(jī)通信n不同主機(jī)的哪個(gè)進(jìn)程通信ip地址的理解 n網(wǎng)際協(xié)議 ipn地址解析協(xié)議 arpn因特網(wǎng)控制報(bào)文協(xié)議 icmpn因特網(wǎng)組管理協(xié)議 igmpip地址的擴(kuò)展 n透明路由器n委托arpn標(biāo)準(zhǔn)ip子網(wǎng)n超網(wǎng)編址 透明路由器編址擴(kuò)展示意 委托arp原理示意 子網(wǎng)編址 超網(wǎng)編址n構(gòu)成超

2、網(wǎng)原因qip協(xié)議中規(guī)定的ip地址有a、b、c三類不是平均分配的，a類地址總共才126個(gè)，b類16382個(gè)，c類卻多于200萬個(gè)；q對(duì)c類地址的需求發(fā)展緩慢，只分配出去一小部分；qb類地址現(xiàn)已分配完了。n超網(wǎng)編址的方法采用了與子網(wǎng)編址相反的方式。某組織內(nèi)不用一個(gè)地址來代表多個(gè)物理網(wǎng)絡(luò)，而是用多個(gè)ip網(wǎng)絡(luò)地址代表一個(gè)組織。因特網(wǎng)206.0.68.0/22206.0.64.0/18isp大學(xué) x一系二系三系四系206.0.71.128/26206.0.71.192/26206.0.68.0/25206.0.68.128/25206.0.69.0/25206.0.69.128/25206.0.70.0

3、/26206.0.70.64/26206.0.70.128/26206.0.70.192/26206.0.70.0/24206.0.71.0/25206.0.71.0/26206.0.71.64/26206.0.71.128/25206.0.68.0/23 單位 地址塊 二進(jìn)制表示 地址數(shù) isp 206.0.64.0/18 11001110.00000000.01* 16384 大學(xué) 206.0.68.0/22 11001110.00000000.010001* 1024 一系 206.0.68.0/23 11001110.00000000.0100010* 512 二系 206.0.70.

4、0/24 11001110.00000000.01000110.* 256 三系 206.0.71.0/25 11001110.00000000.01000111.0* 128 四系 206.0.71.128/25 11001110.00000000.01000111.1* 128cidr 地址塊劃分舉例ip 地址131.6.23.13 端口號(hào)1500 131.6.23.13, 1500插口(socket)套接字(socket) ntcp 使用“連接”(而不僅僅是“端口”)作為最基本的抽象，同時(shí)將 tcp 連接的端點(diǎn)稱為插口(socket)，或套接字、套接口。n插口和端口、ip 地址的關(guān)系是：

5、 路由技術(shù) 路由選擇 n所謂路由選擇是指網(wǎng)絡(luò)根據(jù)通信情況，例如，可用的數(shù)據(jù)鏈路，各條鏈路中的信息流量等情況，按照一定的策略(例如，傳輸時(shí)間最短或傳輸路徑最短等)，選擇一條可用的傳輸路徑，把信息發(fā)往目標(biāo)主機(jī)。 路由選擇算法的設(shè)計(jì)原則n信息在網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)钠骄鶗r(shí)延最小，所經(jīng)歷的結(jié)點(diǎn)數(shù)最少，所經(jīng)歷的數(shù)據(jù)鏈路公里最少，亦即路程最短。n網(wǎng)絡(luò)的適應(yīng)性強(qiáng)。n路徑選擇的算法不應(yīng)過份地增加網(wǎng)絡(luò)和各個(gè)結(jié)點(diǎn)中的開銷。n當(dāng)網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷較重時(shí)，特別是當(dāng)網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷不均勻時(shí)，應(yīng)能分散傳輸信息量。n路徑控制的算法應(yīng)比較簡(jiǎn)單，且易于軟件實(shí)現(xiàn)。路由選擇算法和路由選擇協(xié)議n路由選擇算法q建立路由表所采用的一些數(shù)學(xué)方法就是我們所說的路由選擇

6、算法 n路由選擇協(xié)議q為路由器提供建立最佳路徑所需要的相互共享的路由信息。 q路由信息只能由路由器或收方讀取并解釋，。中繼器與網(wǎng)橋就不能識(shí)別網(wǎng)絡(luò)層信息，它們沒有路由選擇功能，只能傳送和轉(zhuǎn)發(fā)分組 交換機(jī)和路由器的差別 n交換機(jī)工作在數(shù)據(jù)鏈路層，主要完成數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)接，而路由器工作在網(wǎng)絡(luò)層，它的主要功能是路由選擇。n路由器連接不同網(wǎng)絡(luò)的，而交換機(jī)是在一個(gè)特定的網(wǎng)絡(luò)中連接許多主機(jī)的。n路由器使用ip協(xié)議，而交換機(jī)使用廣域網(wǎng)的特定協(xié)議。n路由器的路由表可與其他路由器交換，而交換機(jī)之間不交換路由表信息。n在查找路由表時(shí)，路由器根據(jù)目的站所在的網(wǎng)絡(luò)號(hào)找出下一站(即下一個(gè)路由器)，而交換機(jī)則根據(jù)目的站所接入的交

7、換機(jī)號(hào)找下一站(即下一個(gè)結(jié)點(diǎn)交換機(jī))。路由選擇算法 n靜態(tài)路由選擇算法q最短路由選擇(屬經(jīng)典算法)q擴(kuò)散法(屬魯棒性強(qiáng)的算法)q基于流量的路由選擇(兼顧了拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)與負(fù)荷)n動(dòng)態(tài)路由選擇算法q距離矢量路由選擇q鏈路狀態(tài)路由選擇n分級(jí)路由選擇n移動(dòng)主機(jī)的路由選擇n廣播路由選擇n多點(diǎn)播送路由選擇最短路由選擇dijkstra算法n結(jié)點(diǎn)e的路由表 目的結(jié)點(diǎn)后繼結(jié)點(diǎn)abcdfghbbfffgf擴(kuò)散法n收到的每一個(gè)分組，從除了分組到來的線路外的所有輸出線路上發(fā)出。n應(yīng)用領(lǐng)域q在軍事應(yīng)用中，大批的路由器隨時(shí)都可能被炸毀得所剩無幾，所以非常希望采用具有很結(jié)實(shí)的擴(kuò)散方式；q在分布式數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用中，有時(shí)需要并行地更新

8、所有數(shù)據(jù)庫(kù)；q作為一種尺度來衡量其他路由選擇算法。n擴(kuò)散總是選擇最短路徑，因?yàn)樗⑿械剡x擇每一條可能的路徑。所以，沒有其他算法能產(chǎn)生一個(gè)更短的延遲。基于流量的路由選擇n基本想法q對(duì)某一給定的線路，如果已知載荷量與平均流量，那么就可能由隊(duì)列原理計(jì)算出該線路上的平均分組延遲。q由所有的線路平均延遲，可直接計(jì)算出流量加權(quán)的平均值，從而得到整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的平均分組延遲。q路由選擇問題就歸結(jié)為如何找出產(chǎn)生網(wǎng)絡(luò)最小延遲的路由選擇算法。 基于流量的路由選擇(a)用kb/秒表示線路載荷的子網(wǎng)； (b)用分組/秒表示通信量和路由選擇矩陣 n采用了平均分組長(zhǎng)度為800比特的網(wǎng)絡(luò)的分析 i線路i(分組/s)ci(kb/s

9、)ci(分組/s)ti(ms)權(quán)值1ab142025910.1712bc122025770.1463cd61012.51540.0734ae112025710.1345ef135062.5200.1596fd81012.52220.0987bf102025670.1228ec82025590.098距離矢量路由選擇rip路由協(xié)議n采用距離向量算法，即路由器根據(jù)距離選擇路由。n路由器收集所有可到達(dá)目的地的不同路徑，并且保存有關(guān)到達(dá)每個(gè)目的地的最少站點(diǎn)數(shù)的路徑信息，除到達(dá)目的地的最佳路徑外，任何其它信息均予以丟棄。同時(shí)路由器也把所收集的路由信息用rip協(xié)議通知相鄰的其它路由器。這樣，正確的路由信息

10、逐漸擴(kuò)散到了全網(wǎng)。nrip使用非常廣泛，它簡(jiǎn)單、可靠，便于配置。nrip只適用于小型的同構(gòu)網(wǎng)絡(luò)，因?yàn)樗试S的最大站點(diǎn)數(shù)為15，任何超過15個(gè)站點(diǎn)的目的地均被標(biāo)記為不可達(dá)。nrip每隔30s一次的路由信息廣播也是造成網(wǎng)絡(luò)的廣播風(fēng)暴的重要原因之一。鏈路狀態(tài)路由選擇n發(fā)現(xiàn)它的鄰居結(jié)點(diǎn)，并知道其網(wǎng)絡(luò)地址。n測(cè)量到它各鄰居結(jié)點(diǎn)的延遲或開銷。n組裝一個(gè)分組以告之它剛知道的所有信息。n將這個(gè)分組發(fā)送給所有其他路由器。n計(jì)算到每個(gè)其他路由器的最短路徑。 ospf路由協(xié)議nospf是一種基于鏈路狀態(tài)的路由協(xié)議，需要每個(gè)路由器向其同一管理域的所有其它路由器發(fā)送鏈路狀態(tài)廣播信息。n在ospf的鏈路狀態(tài)廣播中包括所有

11、接口信息、所有的量度和其它一些變量。n利用ospf的路由器首先必須收集有關(guān)的鏈路狀態(tài)信息，并根據(jù)一定的算法計(jì)算出到每個(gè)結(jié)點(diǎn)的最短路徑。n減少了網(wǎng)絡(luò)開銷，增加了網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性q當(dāng)源和目的地在同一區(qū)時(shí)，采用區(qū)內(nèi)路由選擇；q當(dāng)源和目的地在不同區(qū)時(shí)，則采用區(qū)間路由選擇。n當(dāng)一個(gè)區(qū)內(nèi)的路由器出了故障時(shí)并不影響自治域內(nèi)其它區(qū)路由器的正常工作，這也給網(wǎng)絡(luò)的管理、維護(hù)帶來方便。 bgp和bgp-4路由協(xié)議nbgp是為tcp/ip互聯(lián)網(wǎng)設(shè)計(jì)的外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議，用于多個(gè)自治域之間。n主要功能是與其它自治域的bgp交換網(wǎng)絡(luò)可達(dá)信息。各個(gè)自治域可以運(yùn)行不同的內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議。nbgp更新信息包括網(wǎng)絡(luò)號(hào)/自治域路徑的成對(duì)信息。自

12、治域路徑包括到達(dá)某個(gè)特定網(wǎng)絡(luò)須經(jīng)過的自治域串，這些更新信息通過tcp傳送出去，以保證傳輸?shù)目煽啃?。n為了滿足internet日益擴(kuò)大的需要，bgp還在不斷地發(fā)展。在最新的bgp-4中，還可以將相似路由合并為一條路由。 移動(dòng)主機(jī)的路由選擇 n一個(gè)連著多個(gè)lan，多個(gè)man和無線蜂窩單元的wan。n移動(dòng)用戶的分組路由選擇 廣播路由選擇n源端簡(jiǎn)單地發(fā)送一個(gè)獨(dú)特的分組到每一個(gè)目的端q浪費(fèi)帶寬，需要源端有全部目的端的完整清單。n擴(kuò)散法q生成了太多的分組和消耗太大的帶寬。n多目的地路由選擇 q每個(gè)分組含有一張目的地清單，當(dāng)分組到達(dá)路由器時(shí)，路由器檢查所有的目的地，以確定將需要用的輸出線路集合。n路由器生成

13、樹q路由器根據(jù)生成樹的線路，進(jìn)行廣播分組復(fù)制。q帶寬得到最佳的利用，每個(gè)路由器必須知道它的可用生成樹n逆向路徑轉(zhuǎn)發(fā)q路由器檢查廣播到達(dá)的分組，查看該分組是否來自于通常用于發(fā)送分組到廣播源的線路，q如果是，路由器將此分組復(fù)制轉(zhuǎn)發(fā)到除進(jìn)入線路外的所有線路。q如果不是，那么分組就被當(dāng)作副本而扔掉。 廣播路由選擇n逆向路徑轉(zhuǎn)發(fā)(reverse path forwarding) 一個(gè)子網(wǎng)； 一個(gè)生成樹 由逆向路徑轉(zhuǎn)發(fā)構(gòu)造的樹 多點(diǎn)播送路由選擇小組1的多點(diǎn)播送網(wǎng) 小組2的多點(diǎn)播送樹一個(gè)子網(wǎng) 最左邊路由器的生成樹n特定主機(jī)路由，是前綴長(zhǎng)度為32比特的路由表表項(xiàng)。n網(wǎng)絡(luò)前綴路由，是前綴長(zhǎng)度為131比特的路由表

14、項(xiàng)。n缺省路由，是前綴長(zhǎng)度為0的路由表項(xiàng)。n首先是特定主機(jī)路由，其次是網(wǎng)絡(luò)前綴路由，最后為缺省路由。 路由表目的地址前綴長(zhǎng)度下一跳地址接口7.7.7.997.7.7.00.0.0.032240路由器r1路由器r2路由器r3aaa 路由表的生成n靜態(tài)配置路由表項(xiàng)q由用戶或網(wǎng)管人員手工配置，路由表通過手工配置的結(jié)點(diǎn)仍可以接收icmp重定向報(bào)文，也可以通過動(dòng)態(tài)路由協(xié)議學(xué)習(xí)其他路由。nicmp重定向q路由器可以通過向主機(jī)發(fā)送icmp重定向報(bào)文，告訴它可選另一臺(tái)路由器作為下一跳結(jié)點(diǎn)。n動(dòng)態(tài)路由協(xié)議q通過路由協(xié)議自動(dòng)交換路由信息。路由器n在網(wǎng)絡(luò)間截獲發(fā)送到遠(yuǎn)地網(wǎng)段的報(bào)文，起轉(zhuǎn)發(fā)的作用。n選擇最合理的路由，引導(dǎo)通信。n把大的數(shù)據(jù)包分解成適當(dāng)大小的數(shù)據(jù)包，到達(dá)目的地后再把分解的數(shù)據(jù)包包裝成原有形式。n多協(xié)議的路由器可以連接使用不同通信協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)段，作為不同通信協(xié)議網(wǎng)絡(luò)段通信連接的平臺(tái)。n路由器的主要任務(wù)是把通信引導(dǎo)到目的地網(wǎng)絡(luò)，然后到達(dá)特定的結(jié)點(diǎn)站地址。路由器的分組處理n分組或許尋址到路由本身，則路由器測(cè)定出分組中剩下的全部信息。n若分組中目的地址是同一網(wǎng)中，路由器僅將分組向前傳送。n若有篩選被采用，路由器對(duì)照表檢查分組的地址，若有必要，可將分組排出