四級網(wǎng)絡工程師

1、四級網(wǎng)絡工程師4.1 路由選擇算法 4.1.1 路由選擇的概念1路由選擇 路由器的主要工作就是為經(jīng)過路由器的每個數(shù)據(jù)幀尋找一條最佳傳輸路徑，并將該數(shù)據(jù)有效地傳送到目的站點。 2分組轉發(fā) 分組轉發(fā)即是指在互聯(lián)網(wǎng)絡中，路由器轉發(fā)IP分組的物理傳輸過程與數(shù)據(jù)報轉發(fā)機制。分組轉發(fā)可以分為直接轉發(fā)與間接轉發(fā)兩種。 圖4-1 分組轉發(fā)的過程路由選擇算法及目標1. 路由選擇算法 （1）靜態(tài)路由選擇算法（2）動態(tài)路由選擇算法2路由選擇算法的目標（1）最優(yōu)化（2）簡潔性（3）堅固性（4）快速收斂 （5）靈活性4.1.3 路由選擇的參數(shù) （1）帶寬 帶寬即指一條鏈路的傳輸速率，一般表示為Mb/s。（2）跳數(shù) 跳數(shù)

2、即為一個分組從其源主機到目的主機所要經(jīng)過的路由器的個數(shù)，顯而易見，經(jīng)過的路由器的個數(shù)越少，即跳數(shù)越小，這個路徑越好。（3）時延 時延即為一個分組從其源主機到目的主機所要經(jīng)歷的時間。當然，時間越短，即時延越小，也說明這個路徑越好。（4）負載 負載指的是單位時間內通過路由器或是線路的通信量。（5）可靠性 可靠性的衡量標準即為分組傳輸過程中的誤碼率，誤碼率是數(shù)據(jù)傳輸精確性的指標。誤碼率=傳輸中的誤碼/所傳輸?shù)目偞a數(shù)*100%，當然誤碼率越小，說明其可靠性越高。（6）花費 花費即為分組傳輸過程中的開銷。4.1.4 路由表 路由表是隨著路由選擇算法的產生而產生的，路由器要傳輸IP分組時，必須查詢路由表來

3、決定分組發(fā)送的下一個地址。 1靜態(tài)路由表 由系統(tǒng)管理員事先設置好固定的路由表稱之為靜態(tài)路由表，管理員將每一個目的地址的路徑都輸入到這個路由表中，因此，它一般是在系統(tǒng)安裝時就根據(jù)網(wǎng)絡的配置情況預先設定的，它不會隨著網(wǎng)絡結構的改變而改變，其更新工作必須由管理員手工完成。 2動態(tài)路由表 動態(tài)路由表是路由器根據(jù)網(wǎng)絡系統(tǒng)的運行情況而自動調整的路由表。路由器根據(jù)路由選擇協(xié)議提供的功能，自動學習和記憶網(wǎng)絡運行情況，在需要時自動計算數(shù)據(jù)傳輸?shù)淖罴崖窂健?重點提示：重點提示：路由表是當路由器傳輸IP分組時用于查詢路由以決定分組所要發(fā)送的下一個路由，它分為動態(tài)路由表和靜態(tài)路由表。4.1.5 IP路由選擇與路由匯聚

4、 IP分組的路由在使用CIDR協(xié)議后，就通過子網(wǎng)的劃分的相反過程來匯聚。路由表的項目由“網(wǎng)絡前綴”和“下一跳地址”兩項內容組成，因此，選擇路由應當從匹配結果中選擇具有最長網(wǎng)絡前綴的路由。 圖4-2即為CIDR的路由匯聚圖。圖中，核心路由器通過兩條專線S1與S2與兩臺匯聚路由器連接。兩臺匯聚路由器又分別通過Ethernet各連接了4臺接入路由器，得到了8個子網(wǎng)。圖4-2 CIDR的路由匯聚圖路由器接口172.18.54.240/30S1172.18.54.244/30S2172.18.54.0/28S1172.18.54.16/28S2172.18.0.0/24S1172.18.1.0/24S1

5、172.18.2.0/24S1172.18.3.0/24S1172.18.44.0/24S2172.18.45.0/24S2172.18.46.0/24S2172.18.47.0/24S2路由器接口172.18.54.240/30S1172.18.54.244/30S2172.18.54.0/28S1172.18.54.16/28S2172.18.0.0/22S1172.18.1.44/22S2表4-1 核心路由器的路由表表4-2 匯聚后的核心路由的路由表4.1.6 路由選擇的評價1算法簡單、正確、最佳 路由算法盡量簡單以減少路由資源的耗費和分組轉的時延；分組沿著路由表所指引的路徑能夠到達正確

6、的目的地址；分組轉發(fā)的算法開銷盡可能的低，它應在衡量各方面因素后，得到一個相對較為合適的傳輸路徑。2穩(wěn)定、公平 在網(wǎng)絡的拓撲和通信量相對穩(wěn)定的情況下，路由算法收斂于一個較好的解，并且算法應該對所有的用戶都是公平的。3適應網(wǎng)絡拓撲、通信量的變化 當網(wǎng)絡拓撲、通信量的變化時，算法能自動進行更新，改變路由，以均衡各鏈路的負載。4.2 路由選擇協(xié)議4.2.1 路由選擇協(xié)議的概念1自治系統(tǒng) Internet采用分層的路由選擇協(xié)議，并將整個Internet劃分為許多較小的自治。自治系統(tǒng)就是處于一個管理機構控制之下的路由器和網(wǎng)絡群組。自治系統(tǒng)的想法是把Internet的路由分成兩層。 2路由選擇協(xié)議 路由選

7、擇協(xié)議是一種網(wǎng)絡層協(xié)議，它通過提供一種共享路由選擇信息的機制，它允許路由器通過與其他路由器的來更新和維護自己的路由表，并確定最佳的路由選擇路徑。 4.2.2 路由選擇協(xié)議的分類1. 內部網(wǎng)關協(xié)議是用于自治系統(tǒng)內部的路由選擇協(xié)議，目前主要的內部網(wǎng)關協(xié)議有：（1）地址解析協(xié)議 它是一個TCPIP協(xié)議，它為內部路由器傳遞數(shù)據(jù)報提供方法。（2）路由選擇信息協(xié)議 它是一種分布式的、基于距離向量路由選擇協(xié)議。（3）優(yōu)先開放最短路徑 它是一種鏈路狀態(tài)路由選擇協(xié)議，它優(yōu)于路由選擇信息協(xié)議?，F(xiàn)在是Internet網(wǎng)中最常用的內部網(wǎng)關協(xié)議。 （4）端系統(tǒng)到中間系統(tǒng) 它幫助端系統(tǒng)尋找定位路由器，并提供一種方法使路由

8、器告知端系統(tǒng)它們的存在。 （5）中間系統(tǒng)到中間系統(tǒng) 它為一個域內兩個路由器之間傳送信息分組提供動態(tài)路由。 （6）內部網(wǎng)關路由選擇協(xié)議 是一種距離向量路由選擇協(xié)議，由Cisco公司開發(fā)。2. 外部網(wǎng)關協(xié)議在自治系統(tǒng)的邊界是路由器其它路由器之間交換信息時被使用。它包括以下協(xié)議： （1）邊界網(wǎng)關協(xié)議 它提供有關相鄰點可達性信息。同時也提供了基于策略的算法，使網(wǎng)絡管理者對路由選擇有較多的控制權。 （2）域間路由選擇協(xié)議 它包含路由選擇的策略，但它不大可能在Internet上代替邊界網(wǎng)關協(xié)議。 重點提示：重點提示：Internet將路由選擇協(xié)議分為內部網(wǎng)關協(xié)議與外部網(wǎng)關協(xié)議兩類。內部網(wǎng)關協(xié)議一般用于一個

9、自治系統(tǒng)的內部；外部網(wǎng)關協(xié)議一般用于兩個不同的自治系統(tǒng)之間，將路由選擇信息從一個自治系統(tǒng)傳到另一個自治系統(tǒng)。圖4-3 自治系統(tǒng)、內部網(wǎng)關協(xié)議與外部網(wǎng)關協(xié)議的關系 4.2.3 內部網(wǎng)關協(xié)議1路由信息協(xié)議RIP 當路由器收到包含某表項的更新的路由更新信息時，就更新其路由表：該路徑的跳數(shù)值加上1，發(fā)送者記為下一跳。同時記錄該路由器可以到達的目的網(wǎng)絡或目的主機的矢量標識。路由信息協(xié)議路由器只維護其到目的路由器的最佳路徑即具有最小跳數(shù)值的路徑。更新了自己的路由表后，路由器立刻發(fā)送路由更新把變化通知給其它路由器，這種更新是與周期性發(fā)送的更新信息無關的。并且，路由信息協(xié)議通過對從源地址到目的地址的最大跳數(shù)的

10、限制來防止路由環(huán)，最大值為15。如果路由器收到新更新信息，且把跳數(shù)值加1后成為16，就認為該目的網(wǎng)絡不可到達。 路由信息協(xié)議的工作主程主要分為路由表的建立和路由表信息的更新兩步。（1）路由表的建立 首先獲取一個初始路由表，有三種方式 方式一 路由器系統(tǒng)啟動時，從外存讀入一個完整的路由表，長駐內存使用；系統(tǒng)關閉時再將當前路由表寫回外存，供下次使用。 方式二 系統(tǒng)啟動時，只提供一個空表，通過執(zhí)行顯式命令來填充這個路由表。 方式三 系統(tǒng)啟動時，從與本路由器直接相連的各網(wǎng)絡地址中，推導出一組初始路由。（2）路由表的更新 設路由器1與路由器2是相鄰的兩個路由器，它們在同一個自治系統(tǒng)內。 表4-3 路由器

11、1的更新前的路由表目的網(wǎng)絡距離路由10.0.0.00直接30.0.0.05路由器240.0.0.05路由器360.0.0.09路由器3113.0.0.03路由器6128.0.0.07路由器6136.0.0.013路由器7140.0.0.05路由器8表4-4 路由器2發(fā)送的報文目的網(wǎng)絡距離10.0.0.0220.0.0.0330.0.0.0450.0.0.08128.0.0.05136.0.0.04表4-5 路由器1更新過以后的路由表目的網(wǎng)絡距離路由10.0.0.00直接20.0.0.04路由器230.0.0.05路由器240.0.0.05路由器350.0.0.09路由器260.0.0.09路由

12、器3113.0.0.03路由器6128.0.0.06路由器2136.0.0.05路由器2140.0.0.05路由器82開放最短路徑優(yōu)先協(xié)議OSPF （1）概念 （2）最短路徑優(yōu)先算法 （3）自治系統(tǒng)內的區(qū)域劃分 （4）開放最短路徑優(yōu)先協(xié)議的執(zhí)行 路由器的初始化 網(wǎng)絡的運行 （5）開放最短路徑優(yōu)先協(xié)議的特點 重點提示：目前，內部網(wǎng)關協(xié)議主要有：路由信息協(xié)議和開放最短路徑優(yōu)先協(xié)議。前者是一種分布式、基于距離向量的路由選擇協(xié)議；后者是使用分布式鏈路狀態(tài)協(xié)議。圖4-4 一個自治系統(tǒng)劃分的情況 4.2.4 外部網(wǎng)關協(xié)議1外部網(wǎng)絡協(xié)議的設計 外部網(wǎng)關協(xié)議是自治系統(tǒng)間的路由協(xié)議，它交換的網(wǎng)絡可達性信息提供了足夠的信息來檢測路由回路并根據(jù)性能優(yōu)先和策略約束對路由進行決策。 1989年，主要的外部網(wǎng)關協(xié)議：邊界網(wǎng)關協(xié)議（BGP）發(fā)布后，即越來越被廣泛的應用，1995年發(fā)布了新版本BGP-4。2外部網(wǎng)關協(xié)議的路由選擇協(xié)議BGP有4種分組類型： （1）打開分組打開分組用來與相鄰的BGP發(fā)言人建立連接。 （2）更新分組用來通告可達路由和撤銷無效路由。 （3）