IP網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識(shí)

IP網(wǎng)絡(luò)和Internet基礎(chǔ)知識(shí)系列講座（一）中盈優(yōu)創(chuàng)資訊科技有限公司研發(fā)中心周世軍2005.10日程Internet網(wǎng)絡(luò)發(fā)展歷史IP協(xié)議路由Internet發(fā)展大事記

1969，美國(guó)國(guó)防部AdvancedResearchProjectsAgency的ARPANet80年代初，ARPA和美國(guó)國(guó)防部通信局研制成功用于異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的TCP/IP協(xié)議并投入使用；1986年在美國(guó)NationalScienceFoundation的支持下，用高速通信線路把分布在各地的一些超級(jí)計(jì)算機(jī)連接起來，以NFSNET接替ARPANET，向公眾開放。到了90年代，隨著電腦的普及、信息技術(shù)的發(fā)展，互聯(lián)網(wǎng)迅速地商業(yè)化，以其獨(dú)有的魅力和爆炸式的傳播速度成為當(dāng)今的熱點(diǎn)。商業(yè)利用是互聯(lián)網(wǎng)前進(jìn)的發(fā)動(dòng)機(jī)。中國(guó)Internet發(fā)展大事記

1994年4月20日，NCFC工程通過美國(guó)Sprint公司連入Internet的64K國(guó)際專線開通，實(shí)現(xiàn)了與Internet的全功能連接。從此我國(guó)被國(guó)際上正式承認(rèn)為有Internet的國(guó)家。中國(guó)1994年重大科技成就之一。1994年5月15日，中國(guó)科學(xué)院高能物理所設(shè)立了第一個(gè)WEB服務(wù)器1995年1月，中國(guó)電信分別通過在北京、上海設(shè)立的Sprint公司接入的64K專線接入Internet，并且通過電話網(wǎng)、DDN專線以及X.25網(wǎng)等方式向社會(huì)提供Internet接入服務(wù)。

1996年1月，中國(guó)公用計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)（CHINANET）全國(guó)骨干網(wǎng)建成并正式開通，全國(guó)范圍的公用計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)開始提供服務(wù)。

1996年12月，中國(guó)公眾多媒體通信網(wǎng)（169網(wǎng)）開始全面啟動(dòng)，廣東視聆通、天府熱線、上海熱線作為首批站點(diǎn)正式開通。1997年，中國(guó)公用計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)（CHINANET）實(shí)現(xiàn)了與中國(guó)其它三個(gè)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)即中國(guó)科技網(wǎng)（CSTNET）、中國(guó)教育和科研計(jì)算機(jī)網(wǎng)（CERNET）、中國(guó)金橋信息網(wǎng)（CHINAGBN）的互連互通。根據(jù)中國(guó)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)信息中心于今年6月30日發(fā)布的中國(guó)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展報(bào)告，我國(guó)上網(wǎng)用戶總數(shù)為1.03億人，和上年同期比增長(zhǎng)18.4%。其中寬帶上網(wǎng)人數(shù)首次超過了一半，達(dá)到5300萬人，增長(zhǎng)率為23.8%。我國(guó)網(wǎng)民數(shù)和寬帶上網(wǎng)人數(shù)均僅次于美國(guó)，位居世界第二。Internet上業(yè)務(wù)應(yīng)用發(fā)展情況80－90年代初，以電子郵件、WWW、FTP、BBS等傳統(tǒng)應(yīng)用為主；90年代，出現(xiàn)電子商務(wù)、VOIP等；21世紀(jì)，更多的實(shí)時(shí)寬帶業(yè)務(wù)類型，如IPTV、視頻會(huì)議、語音電話、游戲、流媒體點(diǎn)播等。

Internet意義

從通訊的角度來看，Internet是一個(gè)理想的信息交流媒介：

從獲得信息的角度來看，Internet是一個(gè)龐大的信息資源庫(kù)；

從娛樂休閑的角度來看，Internet是一個(gè)花樣眾多的娛樂廳；

從經(jīng)商的角度來看，Internet是一個(gè)即能省錢又能賺錢的場(chǎng)所日程Internet網(wǎng)絡(luò)發(fā)展歷史IP協(xié)議路由IP協(xié)議IP包頭格式IP協(xié)議動(dòng)機(jī)包（分組）交換網(wǎng)絡(luò)中的系統(tǒng)互聯(lián)。實(shí)現(xiàn)源與目標(biāo)地址標(biāo)識(shí)的節(jié)點(diǎn)間的數(shù)據(jù)包傳送（路由），并在必要時(shí)進(jìn)行分片和重組。IP本身不保證端到端可靠性，流控制，序列化，依賴上層服務(wù)提供QoS。特性無連接的，每個(gè)包與其他包沒有關(guān)系。IP頭的四個(gè)重要部分：TOS、TTL、Options（時(shí)間戳,安全,特殊路由）和CheckSum。IP地址結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)部分＋主機(jī)部分ClassfulvsClasslessClassfulAddress及問題Classful主要問題1ClassB：toobig；ClassC：littlesmall；2RouteTableSize。IP地址將最終用光。ClasslessAddressing、VLSM把有類地址切割為更有效的塊－Subnet。Subnet表示為：IPNetworkNo，NetworkMaskExample：我們有一個(gè)C：/24，現(xiàn)希望分配30個(gè)主機(jī)地址和一個(gè)SerialLink?，F(xiàn)按/27分割該C，得到：/27,2/27,4/27,…,24/27等八個(gè)子網(wǎng)。從/27再按/30分割，為：/30,/30,/30,…,8/30CIDR(Supernetting)/routeaggregation/longestmatch日程Internet網(wǎng)絡(luò)發(fā)展歷史IP協(xié)議路由路由IP協(xié)議是無連接的，執(zhí)行HopbyHop轉(zhuǎn)發(fā)。每一跳需要根據(jù)路由表查找最近路由，確定下一跳路由器（或直接轉(zhuǎn)發(fā)到指定子網(wǎng)）和輸出Interface。路由表由路由協(xié)議來維護(hù)路由協(xié)議的目標(biāo)Dynamicallylearnandfilltheroutingtablewitharoutetoallsubnetsinthenetwork.?Ifmorethanoneroutetoasubnetisavailable,placethebestrouteintheroutingtable.Noticewhenroutesinthetablearenolongervalid,andremovethoseroutesfromtheroutingtable.Ifarouteisremovedfromtheroutingtableandanotherroutethroughanotherneighboringrouterisavailable,addtheroutetotheroutingtable.(Manypeoplethinkofthisgoalandthepreviousoneasasinglegoal.)Addnewroutes,orreplacelostrouteswiththebestcurrentlyavailableroute,asquicklyaspossible.ThetimebetweenlosingtherouteandfindingaworkingreplacementrouteiscalledconvergencetimePreventroutingloops.路由協(xié)議的分類－按應(yīng)用范圍類型:IGPvsBGPIGPRIPV1，V2（VLSM）IGRP，EIGRP（VLSM）OSPFV1，V2ISISBGPBGPV4MP-BGP路由協(xié)議的分類－按算法邏輯Linkstate拓?fù)鋽?shù)據(jù)庫(kù)，包括

Router Router’sattachedLink Router’sNeighborsSPF（Dijkstrashortestpathfirst）算法 根據(jù)拓?fù)鋽?shù)據(jù)庫(kù)選擇最佳路由放入路由表 避免路由循環(huán)，保證快速收斂。Examples:ISIS,OSPFDistanceVectorExamples:RIP,IGRP距離向量算法距離向量算法特性Directlyconnectedsubnetsarealreadyknownbytherouter;theseroutesareadvertised.Routingupdatesarebroadcast(ormulticast)inmanycases.Routingupdatesarelistenedfor,sothisroutercanlearnnewroutes.Ametricdescribeseachrouteintheupdate.Themetricdescribeshowgoodtherouteis;ifmultipleroutestothesamesubnetarelearned,thelowerisused.Topologyinformationinroutingupdatesinclude,ataminimum,thesubnetandmetricinformation.?Periodicupdatesareexpectedtobereceivedfromneighboringrouters.Failuretoreceiveupdatesinatimelymannerresultsintheremovalofroutes.?Aroutelearnedfromaneighboringrouterisassumedtobethroughthatrouter.?Afailedrouteisadvertisedforatime,withametricthatimpliesthenetworkis“infinite”distance.Thisrouteisconsideredunusable.距離向量算法的問題Multipleroutestosamesubnet,equalmetric：ImplementationoptionsofeitherusingthefirstroutelearnedorputtingallroutesintheroutingtableRoutingloopsoccurringduetoupdatespassingeachotheroverasinglelink：Split-horizonRoutingloopsoccurringduetoupdatespassingeachotherinnetworkswithredundancy：PoisonReverseCountingtoinfinity—sideeffectofpropagatingtransientbadroutinginformation：Holddowntimer等價(jià)路由水平分割（iffailed)保持計(jì)數(shù)器毒性翻轉(zhuǎn)PoisonReverseisanothermethodtohelpavoidloopsandspeedconvergence.Whenadistancevectorroutingprotocolnoticesthataparticularrouteisnolongervalid,ithastwochoices.Oneissimplytoquitadvertisingaboutthatsubnet;theotheristoadvertisethatroute,butwithaninfinitemetric,signifyingthattherouteisbad.PoisonReversecallsforthesecondoftheseoptions,whichremovesanyambiguityaboutwhethertherouteisstillvalid.Forexample,inFigureabove,ametricof999isusedtosignifyinfinity.RouterCisusingPoisonReversetoensurethatRouterAandRouterBdonotpointroutesforbackthroughRouterC.鏈路狀態(tài)路由算法每個(gè)路由器維護(hù)相同的拓?fù)鋽?shù)據(jù)庫(kù)每條記錄包括：路由器，可用連接，可達(dá)鄰居。通過路由泛洪公告本地狀態(tài)。通過SPF算法，根據(jù)TopoDB，每個(gè)路由器形成以自己為根的路徑樹。OSPF和ISIS是主要使用的IGP算法。OSPF簡(jiǎn)介基于IP地址和TOS轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包。按無量綱Metric值計(jì)量路由成本，支持多條等價(jià)路由。支持通過Area進(jìn)行分級(jí)，良好擴(kuò)展性。Area內(nèi)拓?fù)鋵?duì)Area外不可見。支持VLSM，采用最長(zhǎng)匹配。支持認(rèn)證，且每個(gè)Area支持不同的認(rèn)證機(jī)制。ISIS背景介紹

1．

CLNP是什么？

是OSI模型中網(wǎng)絡(luò)層中的一種不面向連接的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，和IP有相同的特質(zhì)。但是它是純粹的OSI模型的一個(gè)，而IP現(xiàn)在是我們熟悉的TCP/IP協(xié)議棧中的網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議。他們兩個(gè)在OSI模型中是屬于同一層的東西，但是在應(yīng)用中，是兩種不同的應(yīng)用。

2．

Intergrate

IS-IS有什么用？

由于歷史原因，OSI曾經(jīng)是要比TCP/IP協(xié)議棧普及，當(dāng)現(xiàn)在的TCP/IP流行的時(shí)候，以前的采用OSI模型中CLNS（由ISO制定的規(guī)范）的應(yīng)用要和現(xiàn)在的TCP/IP（由IETF進(jìn)行兼容，可以使網(wǎng)絡(luò)層為CLNP和為IP的路由信息可以互通，所以需要要有個(gè)路由協(xié)議來作為這兩種情況的兼容點(diǎn)。

ISIS與OSPF的相同之處

1．

都維護(hù)一個(gè)鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)，并使用SPF算法來得出最佳路徑。

2．

都是用Hello報(bào)文來查找和維護(hù)鄰居關(guān)系。

3．

使用區(qū)域來維護(hù)一個(gè)階級(jí)的概念。

4．

在區(qū)域之間都可以使用路由匯總來減少路由器的負(fù)擔(dān)。

5．

都是無類的路由協(xié)議。

6．

在廣播網(wǎng)絡(luò)里，都通過選舉一個(gè)DR來減少報(bào)文數(shù)量。

7．

都有認(rèn)證功能。ISIS與OSPF的不同之處Leve