培訓(xùn)課件網(wǎng)絡(luò)工程師-第章網(wǎng)絡(luò)路由設(shè)計(jì)

第4章網(wǎng)絡(luò)路由設(shè)計(jì)本章要點(diǎn)：4.1路由選擇算法4.2路由選擇協(xié)議4.1路由選擇算法

4.1.1路由選擇的概念4.1.2路由選擇算法及目標(biāo)4.1.3路由選擇的參數(shù)4.1.4路由表4.1.5IP路由選擇與路由匯聚4.1.6路由選擇的評(píng)價(jià)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(guò)路由器的每個(gè)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(diǎn)。2．分組轉(zhuǎn)發(fā) 分組轉(zhuǎn)發(fā)即是指在互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中，路由器轉(zhuǎn)發(fā)IP分組的物理傳輸過(guò)程與數(shù)據(jù)報(bào)轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制。分組轉(zhuǎn)發(fā)可以分為直接轉(zhuǎn)發(fā)與間接轉(zhuǎn)發(fā)兩種。

圖4-1分組轉(zhuǎn)發(fā)的過(guò)程4.1.2路由選擇算法及目標(biāo) 1.路由選擇算法（1）靜態(tài)路由選擇算法（2）動(dòng)態(tài)路由選擇算法 2．路由選擇算法的目標(biāo)（1）最優(yōu)化（2）簡(jiǎn)潔性（3）堅(jiān)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)即為一個(gè)分組從其源主機(jī)到目的主機(jī)所要經(jīng)過(guò)的路由器的個(gè)數(shù)，顯而易見，經(jīng)過(guò)的路由器的個(gè)數(shù)越少，即跳數(shù)越小，這個(gè)路徑越好。（3）時(shí)延 時(shí)延即為一個(gè)分組從其源主機(jī)到目的主機(jī)所要經(jīng)歷的時(shí)間。當(dāng)然，時(shí)間越短，即時(shí)延越小，也說(shuō)明這個(gè)路徑越好。（4）負(fù)載 負(fù)載指的是單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)路由器或是線路的通信量。（5）可靠性可靠性的衡量標(biāo)準(zhǔn)即為分組傳輸過(guò)程中的誤碼率，誤碼率是數(shù)據(jù)傳輸精確性的指標(biāo)。誤碼率=傳輸中的誤碼/所傳輸?shù)目偞a數(shù)*100%，當(dāng)然誤碼率越小，說(shuō)明其可靠性越高。（6）花費(fèi) 花費(fèi)即為分組傳輸過(guò)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(chǎn)生而產(chǎn)生的，路由器要傳輸IP分組時(shí)，必須查詢路由表來(lái)決定分組發(fā)送的下一個(gè)地址。

1．靜態(tài)路由表

由系統(tǒng)管理員事先設(shè)置好固定的路由表稱之為靜態(tài)路由表，管理員將每一個(gè)目的地址的路徑都輸入到這個(gè)路由表中，因此，它一般是在系統(tǒng)安裝時(shí)就根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的配置情況預(yù)先設(shè)定的，它不會(huì)隨著網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的改變而改變，其更新工作必須由管理員手工完成。2．動(dòng)態(tài)路由表

動(dòng)態(tài)路由表是路由器根據(jù)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的運(yùn)行情況而自動(dòng)調(diào)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(dòng)學(xué)習(xí)和記憶網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行情況，在需要時(shí)自動(dòng)計(jì)算數(shù)據(jù)傳輸?shù)淖罴崖窂健?/p>

4.1.5IP路由選擇與路由匯聚

IP分組的路由在使用CIDR協(xié)議后，就通過(guò)子網(wǎng)的劃分的相反過(guò)程來(lái)匯聚。路由表的項(xiàng)目由“網(wǎng)絡(luò)前綴”和“下一跳地址”兩項(xiàng)內(nèi)容組成，因此，選擇路由應(yīng)當(dāng)從匹配結(jié)果中選擇具有最長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)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(guò)兩條專線S1與S2與兩臺(tái)匯聚路由器連接。兩臺(tái)匯聚路由器又分別通過(guò)Ethernet各連接了4臺(tái)接入路由器，得到了8個(gè)子網(wǎng)。圖4-2CIDR的路由由匯聚聚圖路由器接口172.18.54.240/30S1172.18.54.244/30S2172.18.54.0/28S1172.18.54.16/28S2172.18.0.0/24S1172.18.1.0/24S1172.18.2.0/24S1172.18.3.0/24S1172.18.44.0/24S2172.18.45.0/24S2172.18.46.0/24S2172.18.47.0/24S2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核心路路由器器的路路由表表表4-2匯聚后的核核心路由的的路由表4.1.6路由選擇的的評(píng)價(jià)1．算法簡(jiǎn)單單、正確、、最佳路由算法盡盡量簡(jiǎn)單以以減少路由由資源的耗耗費(fèi)和分組組轉(zhuǎn)的時(shí)延延；分組沿沿著路由表表所指引的的路徑能夠夠到達(dá)正確確的目的地地址；分組組轉(zhuǎn)發(fā)的算算法開銷盡盡可能的低低，它應(yīng)在在衡量各方方面因素后后，得到一一個(gè)相對(duì)較較為合適的的傳輸路徑徑。2．穩(wěn)定、公公平在網(wǎng)絡(luò)的拓拓?fù)浜屯ㄐ判帕肯鄬?duì)穩(wěn)穩(wěn)定的情況況下，路由由算法收斂斂于一個(gè)較較好的解，，并且算法法應(yīng)該對(duì)所所有的用戶戶都是公平平的。3．適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)絡(luò)拓?fù)?、通通信量的變變化?dāng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋼洹⑼ㄐ帕苛康淖兓瘯r(shí)時(shí)，算法能能自動(dòng)進(jìn)行行更新，改改變路由，，以均衡各各鏈路的負(fù)負(fù)載。4.2路由選擇協(xié)協(xié)議4.2.1路由選擇協(xié)協(xié)議的概念念4.2.2路由選擇協(xié)協(xié)議的分類類4.2.3內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)協(xié)議4.2.4外部網(wǎng)關(guān)協(xié)協(xié)議4.2.1路由由選擇協(xié)議議的概念1．自治系統(tǒng)統(tǒng)Internet采用分層的的路由選擇擇協(xié)議，并并將整個(gè)Internet劃分為許多多較小的自自治。自治治系統(tǒng)就是是處于一個(gè)個(gè)管理機(jī)構(gòu)構(gòu)控制之下下的路由器器和網(wǎng)絡(luò)群群組。自治治系統(tǒng)的想想法是把Internet的路由分成成兩層。2．路由選擇擇協(xié)議路由選擇協(xié)協(xié)議是一種種網(wǎng)絡(luò)層協(xié)協(xié)議，它通通過(guò)提供一一種共享路路由選擇信信息的機(jī)制制，它允許許路由器通通過(guò)與其他他路由器的的來(lái)更新和和維護(hù)自己己的路由表表，并確定定最佳的路路由選擇路路徑。4.2.2路由選擇協(xié)協(xié)議的分類類1.內(nèi)部部網(wǎng)關(guān)協(xié)議議內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)協(xié)議是用于于自治系統(tǒng)統(tǒng)內(nèi)部的路路由選擇協(xié)協(xié)議，目前前主要的內(nèi)內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)協(xié)議有：（1）地址解析析協(xié)議它是一個(gè)TCP／IP協(xié)議，它為為內(nèi)部路由由器傳遞數(shù)數(shù)據(jù)報(bào)提供供方法。（2）路由選擇擇信息協(xié)議議它是一種分分布式的、、基于距離離向量路由由選擇協(xié)議議。（3）優(yōu)先開放放最短路徑徑它是一種鏈鏈路狀態(tài)路路由選擇協(xié)協(xié)議，它優(yōu)優(yōu)于路由選選擇信息協(xié)協(xié)議?，F(xiàn)在在是Internet網(wǎng)中最常用用的內(nèi)部網(wǎng)網(wǎng)關(guān)協(xié)議。。（4）端系統(tǒng)到到中間系統(tǒng)統(tǒng)它幫助端系系統(tǒng)尋找定定位路由器器，并提供供一種方法法使路由器器告知端系系統(tǒng)它們的的存在。（5）中間系統(tǒng)統(tǒng)到中間系系統(tǒng)它為一個(gè)域域內(nèi)兩個(gè)路路由器之間間傳送信息息分組提供供動(dòng)態(tài)路由由。（6）內(nèi)部網(wǎng)關(guān)關(guān)路由選擇擇協(xié)議是一種距離離向量路由由選擇協(xié)議議，由Cisco公司開發(fā)。。2.外外部部網(wǎng)網(wǎng)關(guān)關(guān)協(xié)協(xié)議議外部部網(wǎng)網(wǎng)關(guān)關(guān)協(xié)協(xié)議議在在自治治系系統(tǒng)統(tǒng)的的邊邊界界是是路路由由器器其其它它路路由由器器之之間間交交換換信信息息時(shí)時(shí)被被使使用用。。它它包包括括以以下下協(xié)協(xié)議議：：（1）邊邊界界網(wǎng)網(wǎng)關(guān)關(guān)協(xié)協(xié)議議它提提供供有有關(guān)關(guān)相相鄰鄰點(diǎn)點(diǎn)可可達(dá)達(dá)性性信信息息。。同同時(shí)時(shí)也也提提供供了了基基于于策策略略的的算算法法，，使使網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)絡(luò)管管理理者者對(duì)對(duì)路路由由選選擇擇有有較較多多的的控控制制權(quán)權(quán)。。（2）域域間間路路由由選選擇擇協(xié)協(xié)議議它包包含含路路由由選選擇擇的的策策略略，，但但它它不不大大可可能能在在Internet上代代替替邊邊界界網(wǎng)網(wǎng)關(guān)關(guān)協(xié)協(xié)議議。。圖4-3自治治系系統(tǒng)統(tǒng)、、內(nèi)內(nèi)部部網(wǎng)網(wǎng)關(guān)關(guān)協(xié)協(xié)議議與與外外部部網(wǎng)網(wǎng)關(guān)關(guān)協(xié)協(xié)議議的的關(guān)關(guān)系系4.2.3內(nèi)部部網(wǎng)網(wǎng)關(guān)關(guān)協(xié)協(xié)議議1．路路由由信信息息協(xié)協(xié)議議RIP當(dāng)路路由由器器收收到到包包含含某某表表項(xiàng)項(xiàng)的的更更新新的的路路由由更更新新信信息息時(shí)時(shí)，，就就更更新新其其路路由由表表：：該該路路徑徑的的跳跳數(shù)數(shù)值值加加上上1，發(fā)發(fā)送送者者記記為為下下一一跳跳。。同同時(shí)時(shí)記記錄錄該該路路由由器器可可以以到到達(dá)達(dá)的的目目的的網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)絡(luò)或或目目的的主主機(jī)機(jī)的的矢矢量量標(biāo)標(biāo)識(shí)識(shí)。。路路由由信信息息協(xié)協(xié)議議路路由由器器只只維維護(hù)護(hù)其其到到目目的的路路由由器器的的最最佳佳路路徑徑即即具具有有最最小小跳跳數(shù)數(shù)值值的的路路徑徑。。更更新新了了自自己己的的路路由由表表后后，，路路由由器器立立刻刻發(fā)發(fā)送送路路由由更更新新把把變變化化通通知知給給其其它它路路由由器器，，這這種種更更新新是是與與周周期期性性發(fā)發(fā)送送的的更更新新信信息息無(wú)無(wú)關(guān)關(guān)的的。。并并且且，，路路由由信信息息協(xié)協(xié)議議通通過(guò)過(guò)對(duì)對(duì)從從源源地地址址到到目目的的地地址址的的最最大大跳跳數(shù)數(shù)的的限限制制來(lái)來(lái)防防止止路路由由環(huán)環(huán)，，最最大大值值為為15。如果路由由器收到新新更新信息息，且把跳跳數(shù)值加1后成為16，就認(rèn)為該該目的網(wǎng)絡(luò)絡(luò)不可到達(dá)達(dá)。路由信息協(xié)協(xié)議的工作作主程主要要分為路由由表的建立立和路由表表信息的更更新兩步。。（1）路由表的的建立首先獲取一一個(gè)初始路路由表，有有三種方式式方式一路由器系統(tǒng)統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，，從外存讀讀入一個(gè)完完整的路由由表，長(zhǎng)駐駐內(nèi)存使用用；系統(tǒng)關(guān)關(guān)閉時(shí)再將將當(dāng)前路由由表寫回外外存，供下下次使用。。方式二系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)時(shí)，只提供供一個(gè)空表表，通過(guò)執(zhí)執(zhí)行顯式命命令來(lái)填充充這個(gè)路由由表。方式三系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)時(shí)，從與本本路由器直直接相連的的各網(wǎng)絡(luò)地地址中，推推導(dǎo)出一組組初始路由由。（2）路由表的的更新設(shè)路由器1與路由器2是相鄰的兩兩個(gè)路由器器，它們?cè)谠谕粋€(gè)自自治系統(tǒng)內(nèi)內(nèi)。表4-3路由器1的更新前的的路由表目的網(wǎng)絡(luò)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(bào)文文目的網(wǎng)絡(luò)距離10.0.0.0220.0.0.0330.0.0.0450.0.0.08128.0.0.05136.0.0.04表4-5路由器器1更新過(guò)過(guò)以后后的路路由表表目的網(wǎng)絡(luò)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．開放放最短短路徑徑優(yōu)先先協(xié)議議OSPF（1）概念念（2）最短短路徑徑優(yōu)先先算法法（3）自治治系統(tǒng)統(tǒng)內(nèi)的的區(qū)域域劃分分（4）開放放最短短路徑徑優(yōu)先先協(xié)議議的執(zhí)執(zhí)行路由器器的初初始化化網(wǎng)絡(luò)的的運(yùn)行行（5）開放放最短短路徑徑優(yōu)先先協(xié)議議的特特點(diǎn)圖4-4一個(gè)自自治系系統(tǒng)劃劃分的的情況況4.2.4外部網(wǎng)網(wǎng)關(guān)協(xié)協(xié)議1．外部部網(wǎng)絡(luò)絡(luò)協(xié)議議的設(shè)設(shè)計(jì)外部網(wǎng)網(wǎng)關(guān)協(xié)協(xié)議是是自治治系統(tǒng)統(tǒng)間的的路由由協(xié)議議，它它交換換的網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)可可達(dá)性性信息息提供供了足足夠的的信息息來(lái)檢檢測(cè)路路由回回路并并根據(jù)據(jù)性能能優(yōu)先先和策策略約約束對(duì)對(duì)路由由