培訓(xùn)5：交換及路由(2013-07-08)

1、1. 交換型以太網(wǎng)2. 路由與路由器3. 路由選擇算法4. 主要路由協(xié)議5. 第三層交換6. 多層交換1. 交換型以太網(wǎng)1.1. 交換機(jī)的功能1.2. 交換機(jī)工作原理1.3. 交換機(jī)結(jié)構(gòu)1.4. 交換方式1.5. VLAN交換 減少?zèng)_突：交換機(jī)將沖突隔絕在每一個(gè)端口，避免了沖突的擴(kuò)散 提升帶寬：接入交換機(jī)的每個(gè)節(jié)點(diǎn)都可以使用全部的帶寬，而不是各個(gè)節(jié)點(diǎn)共享帶寬 地址學(xué)習(xí)地址學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)發(fā)轉(zhuǎn)發(fā)/ /過濾過濾防止回路防止回路1.2 交換機(jī)工作原理以太網(wǎng)交換機(jī)通過內(nèi)部的MAC地址表做出轉(zhuǎn)發(fā)/過濾的決定MAC地址表存放在交換機(jī)的RAM中初始的MAC地址表為空MAC address table0260.8c01

2、.11110260.8c01.22220260.8c01.33330260.8c01.4444E0E1E2E3ABCD交換機(jī)的接口收到數(shù)據(jù)幀后，查找MAC地址表，如沒有相應(yīng)的表項(xiàng)，交換機(jī)將該數(shù)據(jù)幀泛洪（flood）到所有其它的接口上通過讀取幀中的源MAC地址，交換機(jī)將端口及其連接的主機(jī)映射起來，放入MAC地址表0260.8c01.4444E0: 0260.8c01.1111MAC address table0260.8c01.11110260.8c01.22220260.8c01.3333E0E1E2E3DCBA 交換機(jī)的地址學(xué)習(xí)續(xù)）如果交換機(jī)連接的所有主機(jī)都發(fā)送過數(shù)據(jù)幀，就可以建立起一個(gè)完整

3、的MAC地址表，交換機(jī)將據(jù)此做出轉(zhuǎn)發(fā)/過濾的決定MAC地址表是動(dòng)態(tài)變化的，如果在一定時(shí)間內(nèi)某一主機(jī)沒有新的數(shù)據(jù)幀發(fā)送，則相應(yīng)的表項(xiàng)將被清除0260.8c01.3333MAC address table0260.8c01.11110260.8c01.2222E0E1E2E3DCBA0260.8c01.4444 交換機(jī)的轉(zhuǎn)發(fā)與過濾如果數(shù)據(jù)幀的目的MAC地址在MAC地址表中有相應(yīng)的表項(xiàng)，則交換機(jī)將該數(shù)據(jù)幀直接發(fā)往對應(yīng)的接口，從而保證其它接口上的主機(jī)不會(huì)收到無關(guān)的數(shù)據(jù)幀廣播幀和組播幀仍將被泛洪（flood）到除接收接口以外的所有其它接口0260.8c01.33330260.8c01.22220260.

4、8c01.4444E0: 0260.8c01.1111E2: 0260.8c01.2222E1: 0260.8c01.3333E3: 0260.8c01.44440260.8c01.1111E0E1E2E3DCABMAC address table 交換機(jī)的特性 交換機(jī)的每一個(gè)端口所連接的網(wǎng)段都是一個(gè)獨(dú)交換機(jī)的每一個(gè)端口所連接的網(wǎng)段都是一個(gè)獨(dú)立的沖突域立的沖突域 交換機(jī)所連接的設(shè)備仍然在同一個(gè)廣播域內(nèi)，交換機(jī)所連接的設(shè)備仍然在同一個(gè)廣播域內(nèi)，也就是說，交換機(jī)不隔絕廣播（惟一的例外是也就是說，交換機(jī)不隔絕廣播（惟一的例外是在配有在配有VLANVLAN的環(huán)境中）的環(huán)境中） 交換機(jī)依據(jù)幀頭的信息進(jìn)行

5、轉(zhuǎn)發(fā)，因此說交換交換機(jī)依據(jù)幀頭的信息進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，因此說交換機(jī)是工作在數(shù)據(jù)鏈路層的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備機(jī)是工作在數(shù)據(jù)鏈路層的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備 交換機(jī)的類型不可管理交換機(jī)不具備可管理性，沒有CPU或集中管理芯片，只是并行程度、吞吐能力等優(yōu)于集線器?？晒芾硎浇粨Q除了具有不可管理交換機(jī)的全部功能，還帶有CPU或集中管理芯片，可以支持VLAN及SNMP管理，又稱為智能型交換機(jī)。1.3 交換機(jī)結(jié)構(gòu) 軟件執(zhí)行交換結(jié)構(gòu)RAMCPUA輸入 B輸出串/并 交換 所有功能均由軟件實(shí)現(xiàn)，結(jié)構(gòu)靈活。但存在堆疊困難，無法處理信息的廣播，及隨著功能的增加性能下降等缺點(diǎn)。 矩陣交換結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)： 利用硬件交換，結(jié)構(gòu)緊湊，交換速度快，延遲時(shí)間短。缺點(diǎn)：

6、 不宜于簡單堆疊和集成而擴(kuò)展端口數(shù)和帶寬。交換矩陣控制處理輸入輸出 總線交換結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)： 便于堆疊擴(kuò)展，容易監(jiān)控和管理，容易實(shí)現(xiàn)幀的廣播。缺點(diǎn)： 對總線的帶寬要求很高，價(jià)格比較昂貴。交換總線輸入輸出 共享存儲(chǔ)器交換結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)： 結(jié)構(gòu)簡單，容易實(shí)現(xiàn)。缺點(diǎn)： RAM操作的延時(shí)比較大，冗余結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，適合小型交換機(jī)。輸入/輸出輸入/輸出共享存儲(chǔ)器1.4 交換方式 存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)交換存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā) 轉(zhuǎn)發(fā)速度慢轉(zhuǎn)發(fā)速度慢 延遲可變延遲可變 轉(zhuǎn)發(fā)前校驗(yàn)轉(zhuǎn)發(fā)前校驗(yàn) Frame Frame Frame 切入交換 切入式，又稱直通式 轉(zhuǎn)發(fā)速度快轉(zhuǎn)發(fā)速度快 延遲固定延遲固定 轉(zhuǎn)發(fā)錯(cuò)誤幀轉(zhuǎn)發(fā)錯(cuò)誤幀 Frame1.5 VL

7、AN交換 端口交換端口交換 幀交換幀交換 端口交換端口交換方式的特點(diǎn)： 端口用戶組成小規(guī)模的VLAN非常靈活； 在全局交換網(wǎng)絡(luò)上，端口交換能夠?yàn)槿諺LAN提供有效的、靈活的前端配置端口組合的功能。 幀交換幀交換方式的特點(diǎn)： 比端口交換增加了有效的帶寬，LAN交換器上的每個(gè)端口用戶具有獨(dú)占帶寬的性能，交換器間互聯(lián)的速率可達(dá)數(shù)百兆甚至千兆位傳輸率。2. 路由與路由器2.1. 直接尋徑和間接尋徑2.2. 有關(guān)路由的一些概念2.3. 路由器的功能2.4. 路由器的工作原理2.5. VLAN路由模式2.1 直接尋徑和間接尋徑 直接尋徑（發(fā)送方與接收方在相同網(wǎng)絡(luò)） 在物理網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部主機(jī)與主機(jī)之間直接通訊

8、間接尋徑（發(fā)送方與接收方在不同網(wǎng)絡(luò)） 確定到達(dá)接收方網(wǎng)絡(luò)的路徑將數(shù)據(jù)利用直接尋徑發(fā)送給相鄰的中轉(zhuǎn)方，直到目的網(wǎng)絡(luò)在目的網(wǎng)絡(luò)中用直接尋徑方法到達(dá)信宿 間接尋徑與直接尋徑的關(guān)系網(wǎng)絡(luò)層尋徑是直接尋徑與間接尋徑的相互作用的過程關(guān)系A(chǔ)B141.20.11.0DATA141.20.11.25141.20.11.33宿宿IP地址地址=141.20.11.33宿宿MAC地址地址=141.20.11.33的的MAC地址地址宿宿MACAddr宿宿IPAddr 直接尋徑舉例數(shù)據(jù)從主機(jī)數(shù)據(jù)從主機(jī)A發(fā)送到主機(jī)發(fā)送到主機(jī)B目的網(wǎng)絡(luò)目的網(wǎng)絡(luò)=141.20.11.0（同一物理網(wǎng)絡(luò)）（同一物理網(wǎng)絡(luò)） 間接尋徑舉例B141.20

9、.11.0141.20.11.25141.20.11.33AC141.20.245Ethernet 141.20.28.0141.20.17.0141.20.17.21141.20.17.26141.20.257DATA宿宿IPaddr宿宿MACaddr宿宿MAC地址地址=141.20.257的的Eth地址地址宿宿IP地址地址= 141.20.257下站下站IP地址地址141.20.11.33目的網(wǎng)絡(luò)目的網(wǎng)絡(luò):141.20.28/24下站地址下站地址:141.20.17.26端口：端口：141.20.17.21的的MAC 地址地址下站下站IP地址地址141.20.257D數(shù)據(jù)從主機(jī)數(shù)據(jù)從主機(jī)A

10、發(fā)送到主機(jī)發(fā)送到主機(jī)DDATA宿宿IP地址地址= 141.20.257宿宿MAC地址地址=141.20.11.33的的Eth地址地址宿宿MACaddr宿宿IPaddr 間接尋徑與直接尋徑的關(guān)系IPMACIPIPIPMACMACMAC A B C DEthernet140.20.11/24Ethernet140.20.28/24Ethernet140.20.17/24L3L1L2間接間接 直接直接 間接尋徑：第三層數(shù)據(jù)交換間接尋徑：第三層數(shù)據(jù)交換 被尋徑的數(shù)據(jù)單元是數(shù)據(jù)報(bào)（被尋徑的數(shù)據(jù)單元是數(shù)據(jù)報(bào)（datagram） 通過信宿的通過信宿的IP地址尋徑（查看路由表）地址尋徑（查看路由表） 通過路由

11、表的相互關(guān)聯(lián)獲得到達(dá)信宿的全部信息通過路由表的相互關(guān)聯(lián)獲得到達(dá)信宿的全部信息輸入輸入 輸出輸出B的第三層的第三層IPHdrDATAIPHdrDATAdatagramdatagram查看路由表，查看路由表，下站下站IP地址是地址是141.20.17.26直接尋徑：第二層數(shù)據(jù)交換直接尋徑：第二層數(shù)據(jù)交換 被尋徑的數(shù)據(jù)單元是幀（被尋徑的數(shù)據(jù)單元是幀（frame） 通過物理地址尋徑通過物理地址尋徑 只知道下一站的物理地址，不知道任何信宿的信息只知道下一站的物理地址，不知道任何信宿的信息輸入輸入 輸出輸出B的第二層的第二層frameHdrIPdatagramframeHdrIPdatagramframe

12、frame查看查看ARP表表，確，確定定141.20.17.26的的MAC地址是地址是.2.2 有關(guān)路由的一些概念 什么是路由技術(shù)什么是路由技術(shù) IP路由技術(shù)的地位和路由技術(shù)的地位和作用作用 網(wǎng)關(guān)網(wǎng)關(guān)(gateway) 驛站驛站(hop) 自治系統(tǒng)自治系統(tǒng)(AS) 路由表路由表(routing table) 路由選擇的基本活動(dòng)路由選擇的基本活動(dòng) 路由的實(shí)現(xiàn)路由的實(shí)現(xiàn) 路由選擇算法路由選擇算法 默認(rèn)路由默認(rèn)路由 靜態(tài)路由與動(dòng)態(tài)路由靜態(tài)路由與動(dòng)態(tài)路由 什么是路由技術(shù) 為數(shù)據(jù)報(bào)在網(wǎng)間尋找傳輸路徑為數(shù)據(jù)報(bào)在網(wǎng)間尋找傳輸路徑 采用間接尋徑方式將數(shù)據(jù)報(bào)逐站傳遞采用間接尋徑方式將數(shù)據(jù)報(bào)逐站傳遞 通過網(wǎng)間互連

13、設(shè)備通過網(wǎng)間互連設(shè)備路由器實(shí)現(xiàn)路由功能路由器實(shí)現(xiàn)路由功能信宿地址信宿地址 去往信宿的路徑去往信宿的路徑路由表路由表 IP路由技術(shù)的地位和作用 實(shí)現(xiàn)異種網(wǎng)絡(luò)互連的關(guān)鍵技術(shù)實(shí)現(xiàn)異種網(wǎng)絡(luò)互連的關(guān)鍵技術(shù) 完成完成OSI參考模型的第三層功能參考模型的第三層功能 體現(xiàn)體現(xiàn)TCP/IP協(xié)議協(xié)議IP層的設(shè)計(jì)思想層的設(shè)計(jì)思想 屏蔽下層與物理網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的技術(shù)細(xì)節(jié)屏蔽下層與物理網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的技術(shù)細(xì)節(jié) 用統(tǒng)一的用統(tǒng)一的IP地址分層次尋址和尋徑地址分層次尋址和尋徑 根據(jù)網(wǎng)絡(luò)地址實(shí)現(xiàn)到達(dá)目的網(wǎng)絡(luò)的路徑選擇根據(jù)網(wǎng)絡(luò)地址實(shí)現(xiàn)到達(dá)目的網(wǎng)絡(luò)的路徑選擇 根據(jù)主機(jī)地址在目的網(wǎng)絡(luò)中選擇到達(dá)信宿的路徑根據(jù)主機(jī)地址在目的網(wǎng)絡(luò)中選擇到達(dá)信宿的路徑

14、 網(wǎng)關(guān)概念的早期解釋BEthernet 141.20.11.0141.20.11.25141.20.11.33AC141.20.245Ethernet 141.20.28.0Ethernet 141.20.17.0141.20.17.21141.20.17.26141.20.257D路由器路由器網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)28與網(wǎng)絡(luò)與網(wǎng)絡(luò)17的互連系統(tǒng)的互連系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)11與網(wǎng)絡(luò)與網(wǎng)絡(luò)17的互連系統(tǒng)的互連系統(tǒng) 網(wǎng)關(guān)概念的當(dāng)前解釋數(shù)據(jù)鏈路數(shù)據(jù)鏈路層層Data Link網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)層層Network傳輸層傳輸層Transport應(yīng)用層應(yīng)用層Application網(wǎng)關(guān)（網(wǎng)關(guān)（Gateway）路由器（路由器（Router）

15、對網(wǎng)關(guān)概念的理解 網(wǎng)關(guān)的確切定義網(wǎng)關(guān)的確切定義 將兩個(gè)采用不同協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)互連起來，在應(yīng)用層用軟將兩個(gè)采用不同協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)互連起來，在應(yīng)用層用軟件實(shí)現(xiàn)協(xié)議轉(zhuǎn)換的系統(tǒng)。件實(shí)現(xiàn)協(xié)議轉(zhuǎn)換的系統(tǒng)。例如：例如： TCP/IP ISO/OSITCP/IP Novell 網(wǎng)關(guān)與路由器的混淆網(wǎng)關(guān)與路由器的混淆 兩者混用，網(wǎng)關(guān)兩者混用，網(wǎng)關(guān) = 路由器（早期解釋的歷史原因）路由器（早期解釋的歷史原因） 目前廠家生產(chǎn)的路由器產(chǎn)品加載協(xié)議轉(zhuǎn)換軟件，具有目前廠家生產(chǎn)的路由器產(chǎn)品加載協(xié)議轉(zhuǎn)換軟件，具有網(wǎng)關(guān)功能。網(wǎng)關(guān)功能。 早期郵政系統(tǒng)的驛站（Hop）甲地甲地乙地乙地發(fā)信人發(fā)信人收信人收信人驛站驛站11驛站驛站12驛站驛站2

16、1驛站驛站22信源信源信宿信宿 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的驛站（Hop）甲地甲地乙地乙地發(fā)信人發(fā)信人收信人收信人驛站驛站11驛站驛站12驛站驛站21驛站驛站22信源信源信宿信宿IP datagramIP數(shù)據(jù)報(bào)傳輸數(shù)據(jù)報(bào)傳輸路徑中的路由器路徑中的路由器 自治系統(tǒng)CERNET全球全球InternetCHINANET自治系統(tǒng)自治系統(tǒng)自治系統(tǒng)自治系統(tǒng) 自治系統(tǒng)（或稱自治域）的定義自治系統(tǒng)（或稱自治域）的定義 由一個(gè)獨(dú)立管理機(jī)構(gòu)運(yùn)行和維護(hù)的網(wǎng)絡(luò)（由自設(shè)的網(wǎng)由一個(gè)獨(dú)立管理機(jī)構(gòu)運(yùn)行和維護(hù)的網(wǎng)絡(luò)（由自設(shè)的網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行中心絡(luò)運(yùn)行中心NOC履行職責(zé)）履行職責(zé)） 系統(tǒng)內(nèi)部采用相同的路由協(xié)議系統(tǒng)內(nèi)部采用相同的路由協(xié)議內(nèi)部采用內(nèi)部采用O

17、SPF路由協(xié)議路由協(xié)議 路由表 每個(gè)站點(diǎn)每個(gè)站點(diǎn)/主機(jī)用某個(gè)特定的路由協(xié)議建立和主機(jī)用某個(gè)特定的路由協(xié)議建立和維護(hù)的、向網(wǎng)絡(luò)發(fā)送維護(hù)的、向網(wǎng)絡(luò)發(fā)送IP包的路由信息。包的路由信息。 路由表包含的主要信息路由表包含的主要信息DestinationInterfaceGateway 目的地址目的地址 網(wǎng)關(guān)網(wǎng)關(guān)/主機(jī)地址主機(jī)地址 網(wǎng)卡網(wǎng)卡/ 串口串口 某臺(tái)主機(jī)地址某臺(tái)主機(jī)地址某個(gè)子網(wǎng)地址某個(gè)子網(wǎng)地址某個(gè)網(wǎng)絡(luò)地址某個(gè)網(wǎng)絡(luò)地址Default（默認(rèn)路由）（默認(rèn)路由）128.1.5.1 路由表舉例路由表舉例128.1.4.0128.1.5.0128.1.5.2128.1.5.5A主機(jī)主機(jī)A的路由表的路由表信信宿

18、宿主主機(jī)機(jī)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)關(guān)網(wǎng)網(wǎng)卡卡127.0.0.1127.0.0.1Lo0Default128.1.5.1Le0128.1.4.0128.1.5.2Le0128.1.5.0128.1.5.5Le0 路由選擇的基本活動(dòng) 路徑判斷路徑判斷 數(shù)據(jù)交換數(shù)據(jù)交換 路徑判斷選擇最佳傳輸路徑選擇最佳傳輸路徑 什么是最佳？什么是最佳？ 定義一種度量標(biāo)準(zhǔn)（定義一種度量標(biāo)準(zhǔn)（Metric） 如何得到最佳？如何得到最佳？ 根據(jù)度量標(biāo)準(zhǔn)確定一種路由算法根據(jù)度量標(biāo)準(zhǔn)確定一種路由算法 根據(jù)算法收集路由信息，作出判斷根據(jù)算法收集路由信息，作出判斷 將判斷結(jié)果填入路由表將判斷結(jié)果填入路由表 路由器之間交換網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)的路由信息路由器之

19、間交換網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)的路由信息 數(shù)據(jù)交換 將將IP包在網(wǎng)間傳送包在網(wǎng)間傳送 在在IP層查看去往信宿的路由表，確定下一站點(diǎn)層查看去往信宿的路由表，確定下一站點(diǎn) 找不到下站的路由，丟棄數(shù)據(jù)報(bào)找不到下站的路由，丟棄數(shù)據(jù)報(bào) 找到下站的路由，確定下站的物理地址找到下站的路由，確定下站的物理地址 在數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)封裝，送網(wǎng)下站在數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)封裝，送網(wǎng)下站 數(shù)據(jù)交換特點(diǎn)數(shù)據(jù)交換特點(diǎn) 數(shù)據(jù)報(bào)的目的數(shù)據(jù)報(bào)的目的IP地址始終保持不變地址始終保持不變 幀的目的物理地址根據(jù)路徑判定結(jié)果逐站改變幀的目的物理地址根據(jù)路徑判定結(jié)果逐站改變 路由的實(shí)現(xiàn) 確定路由算法確定路由算法 設(shè)計(jì)目標(biāo)設(shè)計(jì)目標(biāo) 選擇類型選擇類型 定義最佳路徑的

20、度量準(zhǔn)則定義最佳路徑的度量準(zhǔn)則 實(shí)現(xiàn)路由協(xié)議實(shí)現(xiàn)路由協(xié)議 路由傳輸協(xié)議（路由傳輸協(xié)議（Routed Protocol） 網(wǎng)間經(jīng)路由被傳輸?shù)膮f(xié)議：網(wǎng)間經(jīng)路由被傳輸?shù)膮f(xié)議：IP，IPX 路由選擇協(xié)議（路由選擇協(xié)議（Routing Protocol） 實(shí)現(xiàn)路由選擇算法的協(xié)議：實(shí)現(xiàn)路由選擇算法的協(xié)議：RIP，OSPF，BGP 路由選擇算法 默認(rèn)路由默認(rèn)路由 靜態(tài)路由靜態(tài)路由 動(dòng)態(tài)路由動(dòng)態(tài)路由 默認(rèn)路由（Default Route） 什么是默認(rèn)路由？什么是默認(rèn)路由？ 對那些在路由表中未包含其路由選擇信息的信對那些在路由表中未包含其路由選擇信息的信宿（網(wǎng)絡(luò)宿（網(wǎng)絡(luò)/主機(jī)）設(shè)定的缺省路徑主機(jī)）設(shè)定的缺省路徑

21、 在路由表中信宿地址取值在路由表中信宿地址取值0.0.0.0(Default) 默認(rèn)路由的作用默認(rèn)路由的作用 對所有自治系統(tǒng)以外的信宿都采用默認(rèn)路由對所有自治系統(tǒng)以外的信宿都采用默認(rèn)路由 簡化路由計(jì)算，提高尋徑效率，縮短表長簡化路由計(jì)算，提高尋徑效率，縮短表長 默認(rèn)路由舉例網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)A網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)DRdb0c0f0e0Default Rd e0Default Rd f0Default Rab0Default Rac0RaRcRbRfRe 靜態(tài)路由 靜態(tài)路由的概念靜態(tài)路由的概念 靜態(tài)路由工作原理靜態(tài)路由工作原理 路由配置舉例路由配置舉例 故障舉例（網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)變化）故障舉例（網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)變化） 用人工

22、修改配置排除故障用人工修改配置排除故障 靜態(tài)路由的概念 由網(wǎng)絡(luò)管理員設(shè)置路由表由網(wǎng)絡(luò)管理員設(shè)置路由表 簡單、有效，適于結(jié)構(gòu)簡單的網(wǎng)絡(luò)簡單、有效，適于結(jié)構(gòu)簡單的網(wǎng)絡(luò) 不適于拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和傳輸流量經(jīng)常改變的復(fù)不適于拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和傳輸流量經(jīng)常改變的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)雜網(wǎng)絡(luò) 靜態(tài)路由舉例網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)A網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)C網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)BRa路由表路由表網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)BRba2網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)CRca3Rb路由表路由表網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)ARab3網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)CRcb2Rc路由表路由表網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)BRbc2網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)ARac3a1a3a2c3c2c1b2b3b1RaRbRc 鏈路發(fā)生故障鏈路發(fā)生故障網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)A網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)C網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)BRb路由表路由表網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)ARab3網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)CRc

23、b2Rc路由表路由表網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)BRbc2網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)ARac3a1a3a2c3c2c1b2b3b1?Ra路由表路由表網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)BRba2網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)CRca3RaRbRc 解決辦法：人工修改網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)A網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)C網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)BRb路由表路由表網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)ARab2網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)CRcb2Rc路由表路由表網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)BRbc2網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)ARac3a1a3a2c3c2c1b2b3b1！不適于網(wǎng)絡(luò)變化！不適于網(wǎng)絡(luò)變化！Ra路由表路由表網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)BRca3網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)CRca3RaRbRc 動(dòng)態(tài)路由的概念 由路由協(xié)議依據(jù)網(wǎng)絡(luò)變化自動(dòng)修改路由信息由路由協(xié)議依據(jù)網(wǎng)絡(luò)變化自動(dòng)修改路由信息 適于拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和傳輸流量經(jīng)常改變的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)適于拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和傳輸

24、流量經(jīng)常改變的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)隔絕廣播，劃分廣播域通過路由選擇算法決定最優(yōu)路徑轉(zhuǎn)發(fā)基于三層地址的數(shù)據(jù)包（網(wǎng)絡(luò)層設(shè)備）流量統(tǒng)計(jì)、擁塞控制、記帳等功能與網(wǎng)橋和交換機(jī)使用幀中的MAC地址轉(zhuǎn)發(fā)幀相比較，路由器是通過數(shù)據(jù)包中的網(wǎng)絡(luò)層地址(如IP地址)來轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包的，不對MAC地址進(jìn)行操作。因此，在用路由器連接的網(wǎng)絡(luò)上，源節(jié)點(diǎn)不需要知道目的節(jié)點(diǎn)的MAC也能夠找到它。與網(wǎng)橋和交換機(jī)類似，路由器的內(nèi)存中也存有一個(gè)表，叫做路由表(Routing Table)，其中記錄的是數(shù)據(jù)包地址(網(wǎng)絡(luò)層地址)和物理端口號(hào)的對應(yīng)關(guān)系。路由器根據(jù)路由表來轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包。如果包中的目標(biāo)地址與源地址在同一個(gè)網(wǎng)段內(nèi)，路由器就將數(shù)據(jù)流限制在那個(gè)網(wǎng)段

25、內(nèi)，不轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包；如果目標(biāo)地址在另一個(gè)網(wǎng)段，路由器就把包發(fā)送到與目標(biāo)網(wǎng)段相對應(yīng)的物理端口上。依據(jù)路由表轉(zhuǎn)發(fā)路由表包含路由器直連的網(wǎng)絡(luò)和學(xué)習(xí)到的目的網(wǎng)絡(luò)Routed Protocol: IPNetworkProtocolDestinationNetworkExit InterfaceE0S010.120.2.0172.16.1.0ConnectedLearned172.16.1.010.120.2.0S0E02.5 VLAN路由模式 邊界路由 “獨(dú)臂”路由器 第三層交換3. 路由選擇算法3.1. 3.1. 距離向量算法距離向量算法3.2. 3.2. 鏈路狀態(tài)算法鏈路狀態(tài)算法3.1 距離向量算法D

26、istance-Vector D-V算法的基本概念算法的基本概念 D-V算法的動(dòng)態(tài)特性算法的動(dòng)態(tài)特性 D-V算法的收斂性問題及其解決辦法算法的收斂性問題及其解決辦法 D-V算法小結(jié)算法小結(jié)A路由表路由表 距離向量算法的基本概念 周期性地相互傳遞信息周期性地相互傳遞信息 每個(gè)路由器向與它每個(gè)路由器向與它相鄰的站點(diǎn)相鄰的站點(diǎn)發(fā)送一個(gè)包含它到所有其他路發(fā)送一個(gè)包含它到所有其他路由器的距離的向量（最短路徑或最小代價(jià)）由器的距離的向量（最短路徑或最小代價(jià)） 維護(hù)各自的路由表維護(hù)各自的路由表 路由器根據(jù)鄰居發(fā)送的距離路由器根據(jù)鄰居發(fā)送的距離向量的動(dòng)態(tài)信息啟動(dòng)算法，更向量的動(dòng)態(tài)信息啟動(dòng)算法，更新路由表新路由

27、表DCAB路由表路由表C路由表路由表B從從 E經(jīng)經(jīng) A經(jīng)經(jīng) B經(jīng)經(jīng) D到到 A到到 B到到 C到到 D從從 E經(jīng)經(jīng) A經(jīng)經(jīng) B經(jīng)經(jīng) D到到 A1155到到 B到到 C到到 D從從 E經(jīng)經(jīng) A經(jīng)經(jīng) B經(jīng)經(jīng) D到到 A1155到到 B到到 C到到 D4112從從 E經(jīng)經(jīng) A經(jīng)經(jīng) B經(jīng)經(jīng) D到到 A1155到到 B到到 C694到到 D4112 距離向量法的計(jì)算舉例ADECB718221信宿信宿（D,V）到到 A1,A到到 B5,D到到 C4,D到到 D2,D從從 E 經(jīng)經(jīng) A經(jīng)經(jīng) B 經(jīng)經(jīng) D到到 A1155到到 B885到到 C694到到 D4112 計(jì)算從計(jì)算從E經(jīng)相鄰站點(diǎn)經(jīng)相鄰站點(diǎn)A、B和和

28、D到達(dá)信宿到達(dá)信宿A、B、C和和D的最小代價(jià)的最小代價(jià)D (destination,neighbor) 得從得從E到達(dá)信宿的最佳路徑（最小代價(jià)）路由表到達(dá)信宿的最佳路徑（最小代價(jià)）路由表最小代價(jià)最小代價(jià)D (des,nei)E的路由表的路由表 D-V算法的動(dòng)態(tài)特性 建立路由表的初始過程建立路由表的初始過程 網(wǎng)絡(luò)發(fā)現(xiàn)過程剖析網(wǎng)絡(luò)發(fā)現(xiàn)過程剖析 D-V建立路由表的初始過程ACB10.0.0.040.0.0.030.0.0.020.0.0.0a0 a1b0 b1 c0 c1A 的的路路由由表表C 的的路路由由表表B 的的路路由由表表A 的的路路由由表表10.0.0.0a0020.0.0.0a10C 的

29、的路路由由表表30.0.0.0c0040.0.0.0c10B 的的路路由由表表20.0.0.0b0030.0.0.0b10A 的的路路由由表表10.0.0.0a0020.0.0.0a1030.0.0.0a11C 的的路路由由表表30.0.0.0c0040.0.0.0c1020.0.0.0c01B 的的路路由由表表20.0.0.0b0030.0.0.0b1040.0.0.0b1110.0.0.0b01A 的的路路由由表表10.0.0.0a0020.0.0.0a1030.0.0.0a1140.0.0.0a12C 的的路路由由表表30.0.0.0c0040.0.0.0c1020.0.0.0c0110

30、.0.0.0c02B 的的路路由由表表20.0.0.0b0030.0.0.0b1040.0.0.0b1110.0.0.0b01 D-V網(wǎng)絡(luò)發(fā)現(xiàn)過程剖析 1 1ACB到達(dá)信宿到達(dá)信宿40.0.0.0的路由變化的路由變化如果網(wǎng)絡(luò)中的最長路徑為如果網(wǎng)絡(luò)中的最長路徑為N，則算法經(jīng)過，則算法經(jīng)過N次迭代計(jì)算后收斂。即次迭代計(jì)算后收斂。即第第N步之后，網(wǎng)上的所有路由器都獲得到達(dá)信宿步之后，網(wǎng)上的所有路由器都獲得到達(dá)信宿40.0.0.0的路由信息。的路由信息。40.0.0.0 down40.0.0.0 up時(shí)時(shí)間間ABC刷刷新新初初始始 信信宿宿不不可可達(dá)達(dá)時(shí)時(shí)間間ABC刷刷新新初初始始 信信宿宿不不可可達(dá)

31、達(dá)40.0.0.0開開啟啟 0C 發(fā)發(fā)現(xiàn)現(xiàn)新新網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)絡(luò) 時(shí)時(shí)間間 A B C 刷刷新新 初初始始 信信宿宿不不可可達(dá)達(dá) 40.0.0.0開開啟啟 0 C 發(fā)發(fā)現(xiàn)現(xiàn)新新網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)絡(luò) 第第 1 步步 1 0 CB, 0+1=1 時(shí)時(shí)間間 A B C 刷刷新新 初初始始 信信宿宿不不可可達(dá)達(dá) 40.0.0.0開開啟啟 0 C 發(fā)發(fā)現(xiàn)現(xiàn)新新網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)絡(luò) 第第 1 步步 1 0 CB, 0+1=1 第第 2 步步 2 1 0 BA, 1+1=2 距離向量法的收斂性問題 問題問題 逐站傳遞更新信息，算法的收斂速度慢逐站傳遞更新信息，算法的收斂速度慢 有可能出現(xiàn)各站路由信息不一致有可能出現(xiàn)各站路由信息不一致 有可能

32、傳播錯(cuò)誤的路由信息有可能傳播錯(cuò)誤的路由信息 后果后果 在站點(diǎn)間構(gòu)成更新路由的路徑環(huán)（在站點(diǎn)間構(gòu)成更新路由的路徑環(huán)（Routing Loops） 計(jì)數(shù)至無窮大（計(jì)數(shù)至無窮大（Count to Infinity） 距離向量法收斂性問題的解決辦法距離向量法收斂性問題的解決辦法 定義路徑代價(jià)的最大值（定義路徑代價(jià)的最大值（Maximum） 提高收斂速度提高收斂速度 水平分割（水平分割（Split Horizon） 毒性逆轉(zhuǎn)（毒性逆轉(zhuǎn)（Poison Reverse） 保持計(jì)時(shí)（保持計(jì)時(shí)（Hold-Down Timers） 觸發(fā)更新（觸發(fā)更新（Triggered Updates） 加速方法的綜合應(yīng)用舉例加

33、速方法的綜合應(yīng)用舉例40.0.0.0 時(shí)間時(shí)間ABC刷新刷新初始初始210信宿可達(dá)信宿可達(dá) 傳播錯(cuò)誤的路由信息傳播錯(cuò)誤的路由信息 1 1ACB 時(shí)時(shí)間間 A B C 刷刷新新 初初始始 2 1 0 信信宿宿可可達(dá)達(dá) 40.0.0.0斷斷開開 2 1 2 BC，1+1=2 到達(dá)信宿到達(dá)信宿40.0.0.0的路由變化的路由變化C與與B之間的對話：之間的對話：C 我得不到信宿我得不到信宿40.0.0.0的任何路由信息，你能告訴我如何到達(dá)的任何路由信息，你能告訴我如何到達(dá)信宿嗎？信宿嗎？B 我可以到達(dá)信宿，距離為我可以到達(dá)信宿，距離為1。（傳播了一條過時(shí)的錯(cuò)誤信息）（傳播了一條過時(shí)的錯(cuò)誤信息）C 既然

34、如此，我選擇經(jīng)過你到達(dá)信宿的路徑，距離為既然如此，我選擇經(jīng)過你到達(dá)信宿的路徑，距離為2。40.0.0.0 down 時(shí)時(shí)間間 A B C 刷刷新新 初初始始 2 1 0 信信宿宿可可達(dá)達(dá) 40.0.0.0斷斷開開 2 1 2 BC，1+1=2 時(shí)時(shí)間間 A B C 刷刷新新 初初始始 2 1 0 信信宿宿可可達(dá)達(dá) 40.0.0.0斷斷開開 2 1 2 BC，1+1=2 第第 1 步步 2 3 2 CB，2+1=3 1 1ACB 時(shí)時(shí)間間 A B C 刷刷新新 初初始始 2 1 0 信信宿宿可可達(dá)達(dá) 40.0.0.0斷斷開開 2 1 2 BC，1+1=2 第第 1 步步 2 3 2 CB，2+1

35、=3 第第 2 步步 4 3 4 BC，3+1=4 BA，3+1=4 到達(dá)信宿到達(dá)信宿40.0.0.0的路由變化的路由變化 路徑環(huán)（路徑環(huán)（Routing LoopRouting Loop）問題）問題這條錯(cuò)誤的路由信息在這條錯(cuò)誤的路由信息在C與與B之間不斷復(fù)制和修改，并在網(wǎng)絡(luò)中之間不斷復(fù)制和修改，并在網(wǎng)絡(luò)中傳播（殃及傳播（殃及A），形成路徑傳播的環(huán)路。），形成路徑傳播的環(huán)路。40.0.0.0 down 1 1ACB 時(shí)時(shí)間間 A B C 刷刷新新 初初始始 2 1 0 信信宿宿可可達(dá)達(dá) 40.0.0.0斷斷開開 2 1 2 BC，1+1=2 第第 1 步步 2 3 2 CB，2+1=3 第第

36、2 步步 4 3 4 BA，BC，3+1=4 第第 3 步步 4 5 4 CB，4+1=5 第第 13 步步 14 15 14 CB，14+1=15 第第 14 步步 16 15 16 BA，BC，15+1=16 到達(dá)信宿到達(dá)信宿40.0.0.0的路由變化的路由變化 嚴(yán)重后果：計(jì)數(shù)至無窮大嚴(yán)重后果：計(jì)數(shù)至無窮大40.0.0.0 down 1 1ACB 時(shí)時(shí)間間 A B C 刷刷新新 初初始始 2 1 0 信信宿宿可可達(dá)達(dá) 40.0.0.0 斷斷開開 2 1 2 BC，1+1=2 第第 1 步步 2 3 2 CB，2+1=3 第第 2 步步 4 3 4 BA，BC，3+1=4 第第 3 步步 4

37、 5 4 CB，4+1=5 第第 13 步步 14 15 14 CB，14+1=15 第第 14 步步 16 15 16 BA，BC，15+1=16 第第 15 步步 不不可可達(dá)達(dá) 16 不不可可達(dá)達(dá) CB，15+1=16 第第 16 步步 不不可可達(dá)達(dá) 扔扔棄棄 到達(dá)信宿到達(dá)信宿40.0.0.0的路由變化（定義的路由變化（定義Hop最大值為最大值為16） 定義距離的最大值收斂！收斂！40.0.0.0 down 水平分割方法的思路水平分割方法的思路 1 1ACB 分析路徑環(huán)產(chǎn)生的原因分析路徑環(huán)產(chǎn)生的原因 B向向C提供了一條過時(shí)的、錯(cuò)誤的路由信息。提供了一條過時(shí)的、錯(cuò)誤的路由信息。 能否避免事件

38、發(fā)生？能否避免事件發(fā)生？ B必須經(jīng)由必須經(jīng)由C方可到達(dá)網(wǎng)絡(luò)方可到達(dá)網(wǎng)絡(luò)40.0.0.0，B不可能向不可能向C提供任何有價(jià)提供任何有價(jià)值的路由信息。值的路由信息。 修改修改B對對C提供的路由，禁止提供的路由，禁止B向向C提供關(guān)于此信宿的路由信息。提供關(guān)于此信宿的路由信息。 解決辦法解決辦法 B告訴告訴C一條在正常情況下不真實(shí)的消息：一條在正常情況下不真實(shí)的消息：網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)40.0.0.0不可達(dá)不可達(dá)（距離為（距離為 ）。40.0.0.0 down40.0.0.0時(shí)時(shí)間間ABC刷刷新新初初始始21/ 0信信宿宿可可達(dá)達(dá) 時(shí)時(shí)間間 A B C 刷刷新新 初初始始 2 1/ 0 信信宿宿可可達(dá)達(dá) 40.

39、0.0.0斷斷開開 2 1/ BC， （虛虛假假） 時(shí)時(shí)間間 A B C 刷刷新新 初初始始 2 1/ 0 信信宿宿可可達(dá)達(dá) 40.0.0.0斷斷開開 2 1/ BC， （虛虛假假） 第第 1 步步 2 CB， 用水平分割法加速算法收斂用水平分割法加速算法收斂 1 1ACB 時(shí)時(shí)間間 A B C 刷刷新新 初初始始 2 1/ 0 信信宿宿可可達(dá)達(dá) 40.0.0.0斷斷開開 2 1/ BC， （虛虛假假） 第第 1 步步 2 CB， 第第 2 步步 BA， 到達(dá)信宿到達(dá)信宿40.0.0.0的路由變化的路由變化鏈路斷開時(shí)鏈路斷開時(shí)C與與B之間的對話：之間的對話：C 我得不到信宿我得不到信宿40.0

40、.0.0的任何路由信息，你能告訴我如何到達(dá)的任何路由信息，你能告訴我如何到達(dá)信宿嗎？信宿嗎？B 我不能到達(dá)信宿，距離為我不能到達(dá)信宿，距離為 。C 既然如此，我認(rèn)為信宿不可達(dá)。既然如此，我認(rèn)為信宿不可達(dá)。收斂！收斂！40.0.0.0 down40.0.0.0時(shí)時(shí)間間ABC刷刷新新初初始始210信信宿宿可可達(dá)達(dá)時(shí)時(shí)間間ABC刷刷新新初初始始210信信宿宿可可達(dá)達(dá)40.0.0.0斷斷開開21 C 主主動(dòng)動(dòng)改改距距離離為為 時(shí)時(shí)間間 A B C 刷刷新新 初初始始 2 1 0 信信宿宿可可達(dá)達(dá) 40.0.0.0斷斷開開 2 1 C 主主動(dòng)動(dòng)改改距距離離為為 第第 1 步步 2 CB， 毒性逆轉(zhuǎn)法 1

41、 1ACB 時(shí)時(shí)間間 A B C 刷刷新新 初初始始 2 1 0 信信宿宿可可達(dá)達(dá) 40.0.0.0斷斷開開 2 1 C 主主動(dòng)動(dòng)改改距距離離為為 第第 1 步步 2 CB， 第第 2 步步 BA， 到達(dá)信宿到達(dá)信宿40.0.0.0的路由變化的路由變化方法方法 當(dāng)當(dāng)C發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)40.0.0.0發(fā)生故障時(shí)，發(fā)生故障時(shí)，主動(dòng)將到達(dá)信宿的距離改為主動(dòng)將到達(dá)信宿的距離改為 。結(jié)果結(jié)果 如果無其他到達(dá)信宿的路徑，算法迅速收斂為信宿不可達(dá)。如果無其他到達(dá)信宿的路徑，算法迅速收斂為信宿不可達(dá)。 如果存在其他到達(dá)信宿的路徑，如果存在其他到達(dá)信宿的路徑，C根據(jù)傳播過來的信息再做修改。根據(jù)傳播過來的信息再做

42、修改。收斂！收斂！40.0.0.0 down 保持計(jì)時(shí)法保持計(jì)時(shí)法 1 1ACB當(dāng)當(dāng)C發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)40.0.0.0發(fā)生故障時(shí)，發(fā)生故障時(shí)，啟動(dòng)保持計(jì)時(shí)器啟動(dòng)保持計(jì)時(shí)器在保持計(jì)時(shí)期間內(nèi)，在保持計(jì)時(shí)期間內(nèi)，C的策略的策略 如果網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)轉(zhuǎn)變，如果網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)轉(zhuǎn)變，down up，關(guān)閉計(jì)時(shí)器，保留原有路由信息；，關(guān)閉計(jì)時(shí)器，保留原有路由信息； 如果收到來自如果收到來自B的關(guān)于信宿的路由信息，且路徑比原有路徑短，則關(guān)閉的關(guān)于信宿的路由信息，且路徑比原有路徑短，則關(guān)閉計(jì)時(shí)器，更新路由信息；計(jì)時(shí)器，更新路由信息； 如果無上述兩種情況發(fā)生，計(jì)時(shí)器到時(shí)，更新路由為信宿不可達(dá)。如果無上述兩種情況發(fā)生，計(jì)時(shí)器到時(shí)，

43、更新路由為信宿不可達(dá)。網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)40.0.0.0不可達(dá)不可達(dá)到時(shí)到時(shí)40.0.0.0 down 1 1ACB 當(dāng)當(dāng)C發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)40.0.0.0發(fā)生故障時(shí)，不等下一刷新周發(fā)生故障時(shí)，不等下一刷新周期到來，立刻更改路由為期到來，立刻更改路由為“信宿不可達(dá)信宿不可達(dá)” 引起全網(wǎng)的連鎖反映，迅速刷新引起全網(wǎng)的連鎖反映，迅速刷新 觸發(fā)刷新法觸發(fā)刷新法網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)40.0.0.0不可達(dá)不可達(dá)網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)40.0.0.0不可達(dá)不可達(dá)網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)40.0.0.0不可達(dá)不可達(dá)40.0.0.0 downD40.0.0.0 (0，直接，直接) 加速加速方法的綜合應(yīng)用舉例的綜合應(yīng)用舉例DBAECC發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)40.0.0

44、.0不可達(dá)：不可達(dá)：1. 用毒性逆轉(zhuǎn)法將到達(dá)網(wǎng)絡(luò)用毒性逆轉(zhuǎn)法將到達(dá)網(wǎng)絡(luò)40.0.0.0的距離該為的距離該為 ：2. 啟動(dòng)保持計(jì)時(shí)器；啟動(dòng)保持計(jì)時(shí)器；3. 用觸發(fā)刷新法立即向用觸發(fā)刷新法立即向B和和D發(fā)送發(fā)送“信宿可能不可達(dá)信宿可能不可達(dá)”通知。通知。0:0:05D40.0.0.0 (1，C)D40.0.0.0 (1，C)D40.0.0.0 (2，D)40.0.0.0D40.0.0.0 (0，直接，直接)D40.0.0.0 ( ，直接，直接)D40.0.0.0 ( ，直接，直接)40.0.0.0距離為距離為 （1 1）C C發(fā)現(xiàn)信宿不可達(dá)發(fā)現(xiàn)信宿不可達(dá)DBAECB和和D接收到來自接收到來自C的的

45、“網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)40.0.0.0可能不可達(dá)可能不可達(dá)”報(bào)文：報(bào)文：1. 啟動(dòng)各自的保持計(jì)時(shí)器；啟動(dòng)各自的保持計(jì)時(shí)器；2. 用觸發(fā)刷新法立即向用觸發(fā)刷新法立即向A發(fā)送發(fā)送“信宿可能不可達(dá)信宿可能不可達(dá)”通知；通知；3. C計(jì)時(shí)器到時(shí)，更新路由表。計(jì)時(shí)器到時(shí)，更新路由表。到時(shí)到時(shí)0:0:150:0:10刷新路由刷新路由D40.0.0.0 ( ，直接，直接)D40.0.0.0 ( ，C)D40.0.0.0 ( ，C)D40.0.0.0 (2，D）40.0.0.0 down（2 2）B B和和D D接收到觸發(fā)刷新報(bào)文接收到觸發(fā)刷新報(bào)文 加速方法的綜合應(yīng)用舉例DBAECA接收到來自接收到來自B的的“網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)4

46、0.0.0.0可能不可達(dá)可能不可達(dá)”報(bào)文：報(bào)文：1. 啟動(dòng)保持計(jì)時(shí)器；啟動(dòng)保持計(jì)時(shí)器；2. 在路由刷新之前，仍然可以向信宿發(fā)送數(shù)據(jù)包；在路由刷新之前，仍然可以向信宿發(fā)送數(shù)據(jù)包；3. 計(jì)時(shí)器時(shí)間到時(shí)，刷新路由表。計(jì)時(shí)器時(shí)間到時(shí)，刷新路由表。0:0:350:0:300:0:15D40.0.0.0 ( ，直接，直接)D40.0.0.0 (2，D)Packets for Net 40.0.0.040.0.0.0 down時(shí)間到時(shí)間到時(shí)間到時(shí)間到時(shí)間到時(shí)間到D40.0.0.0 ( ，D)D40.0.0.0 ( ，C)D40.0.0.0 ( ，C)（3 3）A A接收到觸發(fā)刷新報(bào)文接收到觸發(fā)刷新報(bào)文 加速

47、方法的綜合應(yīng)用舉例 距離向量算法小結(jié) 采用最短路徑準(zhǔn)則，計(jì)算采用最短路徑準(zhǔn)則，計(jì)算D信宿信宿(距離，下站距離，下站)； 每個(gè)站點(diǎn)只知道自己和鄰居的局部信息，在自己每個(gè)站點(diǎn)只知道自己和鄰居的局部信息，在自己的刷新周期到來時(shí)，根據(jù)鄰居的路由變化重新啟的刷新周期到來時(shí)，根據(jù)鄰居的路由變化重新啟動(dòng)算法；動(dòng)算法； 算法的收斂速度慢（特別是對網(wǎng)絡(luò)崩潰）造成全算法的收斂速度慢（特別是對網(wǎng)絡(luò)崩潰）造成全網(wǎng)信息的不一致，導(dǎo)致產(chǎn)生路徑環(huán)，使計(jì)數(shù)至無網(wǎng)信息的不一致，導(dǎo)致產(chǎn)生路徑環(huán)，使計(jì)數(shù)至無窮大；窮大； 當(dāng)路徑環(huán)產(chǎn)生時(shí)，定義距離的最大值可防止算法當(dāng)路徑環(huán)產(chǎn)生時(shí)，定義距離的最大值可防止算法進(jìn)入死循環(huán)，解決計(jì)數(shù)至無窮大

48、問題。進(jìn)入死循環(huán)，解決計(jì)數(shù)至無窮大問題。3.2 鏈路狀態(tài)算法Link-Status L-S算法的基本概念算法的基本概念 L-S算法的動(dòng)態(tài)特性算法的動(dòng)態(tài)特性L-S算法的性能分析算法的性能分析 每個(gè)路由器周期性地收集和發(fā)送信息每個(gè)路由器周期性地收集和發(fā)送信息 主動(dòng)測試其到所有鄰居的鏈接狀態(tài)（度量值）主動(dòng)測試其到所有鄰居的鏈接狀態(tài)（度量值） 向所有的路由器發(fā)送（廣播）自己擁有的狀態(tài)信息向所有的路由器發(fā)送（廣播）自己擁有的狀態(tài)信息 得到一個(gè)全網(wǎng)的、動(dòng)態(tài)的邏輯鏈路狀態(tài)（得到一個(gè)全網(wǎng)的、動(dòng)態(tài)的邏輯鏈路狀態(tài)（L-S）圖圖 每個(gè)路由器刷新自己的路由表每個(gè)路由器刷新自己的路由表 當(dāng)當(dāng)L-S變化時(shí)，用最短路徑優(yōu)先

49、變化時(shí)，用最短路徑優(yōu)先(SPF)算法重新計(jì)算本地路由算法重新計(jì)算本地路由DCAB 鏈路狀態(tài)算法的基本概念_路路由由表表SPF算法算法拓?fù)鋽?shù)據(jù)庫拓?fù)鋽?shù)據(jù)庫（L-S圖）圖）SPF樹樹L-S包包AEDCB212113Dijkstra最短路徑算法最短路徑算法 計(jì)算加權(quán)無向圖（即計(jì)算加權(quán)無向圖（即L-S圖）中兩個(gè)結(jié)點(diǎn)之間的最短路徑圖）中兩個(gè)結(jié)點(diǎn)之間的最短路徑 對每結(jié)點(diǎn)賦以標(biāo)注對每結(jié)點(diǎn)賦以標(biāo)注D(v),NP(v) 鏈路狀態(tài)鏈路狀態(tài)法的計(jì)算舉例法的計(jì)算舉例F3552其中其中自變量自變量v：無向圖中的結(jié)點(diǎn)無向圖中的結(jié)點(diǎn)函數(shù)函數(shù)D(v)：到目前為止，到目前為止，從源點(diǎn)到結(jié)點(diǎn)從源點(diǎn)到結(jié)點(diǎn)v的最短路徑的最短路徑（邊

50、長之和）（邊長之和）函數(shù)函數(shù)NP(v)：沿源點(diǎn)到結(jié)：沿源點(diǎn)到結(jié)點(diǎn)點(diǎn)v且與其相鄰的前一結(jié)且與其相鄰的前一結(jié)點(diǎn)點(diǎn)2FB2D1計(jì)計(jì)算算BCDEF 計(jì)計(jì)算算BCDEF02,A5,A1,A ,- ,-計(jì)計(jì)算算BCDEF02,A5,A1,A ,- ,-12,A4,D2,D ,-計(jì)計(jì)算算BCDEF02,A5,A1,A ,- ,-12,A4,D2,D ,-22,A4,D4,E計(jì)計(jì)算算BCDEF02,A5,A1,A ,- ,-12,A4,D2,D ,-22,A4,D4,E33,E4,E Dijkstra算法計(jì)算結(jié)果AEDCB212113計(jì)計(jì)算算BCDEF02,A5,A1,A ,- ,-12,A4,D2,D ,-

51、22,A4,D4,E33,E4,E44,E源點(diǎn)源點(diǎn)A到所有結(jié)點(diǎn)的最短路徑到所有結(jié)點(diǎn)的最短路徑F3552AL-S圖圖SPF樹樹 E1C1 L-S L-S算法的動(dòng)態(tài)特性算法的動(dòng)態(tài)特性 建立路由表的初始過程建立路由表的初始過程 發(fā)現(xiàn)新的網(wǎng)絡(luò)發(fā)現(xiàn)新的網(wǎng)絡(luò) 路由表的維護(hù)路由表的維護(hù) 發(fā)現(xiàn)拓?fù)渥兓l(fā)現(xiàn)拓?fù)渥兓?修改拓?fù)鋽?shù)據(jù)庫修改拓?fù)鋽?shù)據(jù)庫 計(jì)算計(jì)算SPF樹樹 修改路由表修改路由表ACB10.0.0.040.0.0.030.0.0.020.0.0.0a0 a1b0 b1 c0 c1A 的的路路由由表表10.0.0.0a0020.0.0.0a10 L-S L-S建立路由表的初始過程建立路由表的初始過程C 的的

52、路路由由表表30.0.0.0c0040.0.0.0c10B 的的路路由由表表20.0.0.0b0030.0.0.0b10ACB40.0.0.0 L-S網(wǎng)絡(luò)發(fā)現(xiàn)過程剖析網(wǎng)絡(luò)發(fā)現(xiàn)過程剖析C發(fā)現(xiàn)直連網(wǎng)絡(luò)發(fā)現(xiàn)直連網(wǎng)絡(luò)30.0.0.0和和40.0.0.0 構(gòu)造包含發(fā)現(xiàn)信息的構(gòu)造包含發(fā)現(xiàn)信息的L-S報(bào)文報(bào)文(LSP)向全網(wǎng)廣播向全網(wǎng)廣播 接收全網(wǎng)的其他路由器發(fā)來的接收全網(wǎng)的其他路由器發(fā)來的L-S報(bào)文報(bào)文 根據(jù)收集的信息建立拓?fù)鋽?shù)據(jù)庫根據(jù)收集的信息建立拓?fù)鋽?shù)據(jù)庫 啟動(dòng)啟動(dòng)SPF算法以算法以C為源點(diǎn)計(jì)算為源點(diǎn)計(jì)算SPF樹樹 建立到達(dá)所有信宿的路由表（端口和代價(jià)）建立到達(dá)所有信宿的路由表（端口和代價(jià)）c1信信

53、宿宿端端 口口代代 價(jià)價(jià)3 0 .0 .0 .0c004 0 .0 .0 .0c10LSP30.0.0.0c0發(fā)現(xiàn)拓?fù)渥兓疉EDCBFNet X發(fā)現(xiàn)發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)X不可達(dá)不可達(dá)構(gòu)造構(gòu)造LSP向全網(wǎng)廣播向全網(wǎng)廣播發(fā)現(xiàn)發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)X不可達(dá)不可達(dá)構(gòu)造構(gòu)造LSP向全網(wǎng)廣播向全網(wǎng)廣播Net X DownLSPNet X DownLSP修改拓?fù)鋽?shù)據(jù)庫AEDCBFNet X全網(wǎng)具有相同全網(wǎng)具有相同的的L-S邏輯圖。邏輯圖。AEDCBFNet X各自重新計(jì)算各自重新計(jì)算SPFSPF樹樹2233115ECBFAD52212A的的SPF樹樹（新）（新）ECBFAD12211A的的SPF樹樹（舊）（舊）ECFAD32

54、212B的的SPF樹樹（舊（舊=新）新）BECFAD35211C的的SPF樹樹BECFAD2211F的的SPF樹樹B2ECFAD2211E的的SPF樹樹B2ECFAD22211D的的SPF樹樹B25AEDCBFNet X根據(jù)各自計(jì)算的根據(jù)各自計(jì)算的SPF樹樹刷新路由表刷新路由表修改各自的路由表a0a1a2Net YA 的的路路由由表表Net Ya21Net Ya14路路由由表表路路由由表表路路由由表表路路由由表表路路由由表表221 L-S算法的性能分析 優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn) 代價(jià)代價(jià) 路由刷新問題路由刷新問題 線路傳輸速率不同線路傳輸速率不同 網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行狀態(tài)不同網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行狀態(tài)不同 解決辦法解決辦法 L-S算法

55、的優(yōu)點(diǎn) 所有路由器具有相同的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渲R(shí)（所有路由器具有相同的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渲R(shí)（L-S圖）圖） 一次性、無修改地向全網(wǎng)廣播一次性、無修改地向全網(wǎng)廣播LSP 路由器根據(jù)全局信息維護(hù)各自的路由表路由器根據(jù)全局信息維護(hù)各自的路由表 保證鏈路狀態(tài)信息的單向傳播保證鏈路狀態(tài)信息的單向傳播 保證算法的收斂性保證算法的收斂性AEDCBF L-S算法的代價(jià)算法的代價(jià) SPF算法計(jì)算和拓?fù)渌惴ㄓ?jì)算和拓?fù)鋽?shù)據(jù)庫需要更多的數(shù)據(jù)庫需要更多的CPU和內(nèi)存資源和內(nèi)存資源 網(wǎng)絡(luò)啟動(dòng)時(shí)的擴(kuò)散路網(wǎng)絡(luò)啟動(dòng)時(shí)的擴(kuò)散路由信息（由信息（flood）需要需要占用占用很多帶寬資源很多帶寬資源 線路傳輸速率不同產(chǎn)生的影響線路傳輸速率不同產(chǎn)生的影

56、響Net X DownNet X upNet X Down來自來自D來自來自A慢慢Net XE收收到的到的LSP開始開始 Net X down后來后來 Net X upAEDCBF慢慢快快慢慢Net X downNet X downNet X upNet X upECFAD1211E的的SPF樹樹NetX upB2ECFAD2211E的的SPF樹樹NetX downB2E應(yīng)該選擇哪棵應(yīng)該選擇哪棵SPF樹？樹？AEDCBF網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)啟動(dòng)部分網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)啟動(dòng)部分網(wǎng)絡(luò)尚未啟動(dòng)部分網(wǎng)絡(luò)尚未啟動(dòng)部分 網(wǎng)絡(luò)的一部分已經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的一部分已經(jīng)啟動(dòng)，而另一部分啟動(dòng)，而另一部分正待啟動(dòng)正待啟動(dòng) 網(wǎng)絡(luò)的一部分刷新網(wǎng)絡(luò)的一部分

57、刷新速度快，而另一部速度快，而另一部分刷新速度慢分刷新速度慢 造成網(wǎng)絡(luò)的不同部造成網(wǎng)絡(luò)的不同部分學(xué)習(xí)擁有不同的分學(xué)習(xí)擁有不同的L-S圖圖 網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行狀態(tài)不同產(chǎn)生的影響 L-S對問題的解決辦法 減少對資源的需求減少對資源的需求 盡可能降低路由刷新頻度盡可能降低路由刷新頻度 用用Multicast取代取代Broadcast(flood) 將網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)劃分為不同層次和區(qū)域?qū)⒕W(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)劃分為不同層次和區(qū)域 在層次間和區(qū)域交接處交換路由信息在層次間和區(qū)域交接處交換路由信息 協(xié)調(diào)協(xié)調(diào)L-S刷新刷新 對對LSP加時(shí)間戳標(biāo)識(shí)加時(shí)間戳標(biāo)識(shí) 對對LSP加序列號(hào)標(biāo)識(shí)加序列號(hào)標(biāo)識(shí) 用分級(jí)路由管理網(wǎng)絡(luò)的邏輯分組用分級(jí)

58、路由管理網(wǎng)絡(luò)的邏輯分組D-V和和L-S算法的比較算法的比較D-V 通過與鄰居的信息交通過與鄰居的信息交換獲得網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渲R(shí)換獲得網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渲R(shí) 路由計(jì)算是增加路由路由計(jì)算是增加路由器之間的站點(diǎn)數(shù)器之間的站點(diǎn)數(shù)（hops） 定期刷新路由：收斂定期刷新路由：收斂慢慢 向相鄰站點(diǎn)傳送路由向相鄰站點(diǎn)傳送路由表的副本表的副本L-S 全網(wǎng)獲得共同的全局性網(wǎng)全網(wǎng)獲得共同的全局性網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渲R(shí)（絡(luò)拓?fù)渲R(shí)（L-S圖）圖） 計(jì)算到達(dá)其他站點(diǎn)的最短計(jì)算到達(dá)其他站點(diǎn)的最短路徑（路徑（SPF準(zhǔn)則）準(zhǔn)則） 觸發(fā)刷新：收斂快觸發(fā)刷新：收斂快 向其他站點(diǎn)發(fā)送鏈路狀態(tài)向其他站點(diǎn)發(fā)送鏈路狀態(tài)的動(dòng)態(tài)變化的動(dòng)態(tài)變化層次化路由選擇系統(tǒng)層次

59、化路由選擇系統(tǒng)子網(wǎng)子網(wǎng)核心系統(tǒng)核心系統(tǒng)子網(wǎng)子網(wǎng)自治系統(tǒng)自治系統(tǒng)自治系統(tǒng)自治系統(tǒng)全球全球InternetCERNETCHINANET華北地區(qū)網(wǎng)華北地區(qū)網(wǎng)華南地區(qū)網(wǎng)華南地區(qū)網(wǎng)復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)分層管理復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)分層管理路由交換路由交換相同層次相同層次層次之間層次之間4 主要路由協(xié)議4.1. 自治系統(tǒng)AS4.2. IGPs4.3. EGPs4.4. GGP4.1 自治系統(tǒng)AS 自治系統(tǒng)是一個(gè)自我管理的網(wǎng)絡(luò)，統(tǒng)一管自治系統(tǒng)是一個(gè)自我管理的網(wǎng)絡(luò)，統(tǒng)一管理自己內(nèi)部的路由。理自己內(nèi)部的路由。 自治系統(tǒng)內(nèi)部的路由信息無須與外界共享。自治系統(tǒng)內(nèi)部的路由信息無須與外界共享。內(nèi)部與外部網(wǎng)關(guān)路由協(xié)議自治系統(tǒng)（Autonomous

60、 System）：在同一公共路由選擇策略和公共管理下的網(wǎng)絡(luò)集合，如一個(gè)ISP的網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議（IGP）：在自治系統(tǒng)內(nèi)交換路由信息 外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議（EGP）：在自治系統(tǒng)間交換路由信息 Autonomous System 100Autonomous System 200IGPs: RIP, IGRPEGPs: BGP 網(wǎng)關(guān)網(wǎng)關(guān)-網(wǎng)關(guān)協(xié)議網(wǎng)關(guān)協(xié)議 Gateway-to-Gateway Protocol （GGP） 用于核心系統(tǒng)網(wǎng)關(guān)之間的路由交換用于核心系統(tǒng)網(wǎng)關(guān)之間的路由交換 外部路由協(xié)議外部路由協(xié)議 Exterior Gateway Protocol （EGP） 用于不同自治系統(tǒng)（用于不同自治系統(tǒng)（