第14章-路由器基本功能實(shí)現(xiàn)程序-2課件

網(wǎng)絡(luò)編程技術(shù)

TechnologyofNetworkProgramming計(jì)算機(jī)硬件基礎(chǔ)教學(xué)中心.2008第14章路由器基本功能實(shí)現(xiàn)程序內(nèi)容綱要網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的基本概念因特網(wǎng)的網(wǎng)際協(xié)議因特網(wǎng)路由選擇協(xié)議IP多播的基本概念RoutingProtocolMulticastBasicConceptInternetProtocolContentIP網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展IP網(wǎng)絡(luò)互連的基本概念1、路由器的構(gòu)成2、交換結(jié)構(gòu)3、互聯(lián)網(wǎng)和因特網(wǎng)當(dāng)主機(jī)A要向另一個(gè)主機(jī)B發(fā)送數(shù)據(jù)報(bào)時(shí)，先要檢查目的主機(jī)B是否與源主機(jī)A連接在同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)上。如果是，就將數(shù)據(jù)報(bào)直接交付給目的主機(jī)B而不需要通過路由器。但如果目的主機(jī)與源主機(jī)A不是連接在同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)上，則應(yīng)將數(shù)據(jù)報(bào)發(fā)送給本網(wǎng)絡(luò)上的某個(gè)路由器，由該路由器按照轉(zhuǎn)發(fā)表指出的路由將數(shù)據(jù)報(bào)轉(zhuǎn)發(fā)給下一個(gè)路由器。叫作間接交付。

1、路由器的構(gòu)成路由器的作用網(wǎng)絡(luò)互連的基本概念1、路由器的構(gòu)成直接交付和間接交付網(wǎng)絡(luò)互連的基本概念間接交付間接交付間接交付ABC直接交付直接交付直接交付不需要使用路由器間接交付就必須使用路由器1、路由器的構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)互連的基本概念路由選擇路由選擇處理機(jī)路由選擇協(xié)議路由表3輸入端口3交換結(jié)構(gòu)輸入端口輸出端口分組轉(zhuǎn)發(fā)轉(zhuǎn)發(fā)表分組處理輸出端口……11133122223——網(wǎng)絡(luò)層2——數(shù)據(jù)鏈路層1——物理層典型的路由器結(jié)構(gòu)

1、路由器的構(gòu)成“轉(zhuǎn)發(fā)”和“路由選擇”的區(qū)別網(wǎng)絡(luò)互連的基本概念“轉(zhuǎn)發(fā)”(forwarding)就是路由器根據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)表將用戶的IP數(shù)據(jù)報(bào)從合適的端口轉(zhuǎn)發(fā)出去。“路由選擇”(routing)則是按照分布式算法，根據(jù)從各相鄰路由器得到的關(guān)于網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞淖兓闆r，動(dòng)態(tài)地改變所選擇的路由。路由表是根據(jù)路由選擇算法得出的。而轉(zhuǎn)發(fā)表是從路由表得出的。在討論路由選擇的原理時(shí)，往往不去區(qū)分轉(zhuǎn)發(fā)表和路由表的區(qū)別。1、路由器的構(gòu)成輸入端口對(duì)線路上收到的分組的處理網(wǎng)絡(luò)互連的基本概念數(shù)據(jù)鏈路層剝?nèi)撞亢臀膊亢螅瑢⒎纸M送到網(wǎng)絡(luò)層的隊(duì)列中排隊(duì)等待處理。這會(huì)產(chǎn)生一定的時(shí)延。物理層處理數(shù)據(jù)鏈路層處理網(wǎng)絡(luò)層處理分組排隊(duì)

交換結(jié)構(gòu)輸入端口的處理從線路接收分組查表和轉(zhuǎn)發(fā)1、路由器的構(gòu)成輸出端口將交換結(jié)構(gòu)傳送來(lái)的分組發(fā)送到線路網(wǎng)絡(luò)互連的基本概念當(dāng)交換結(jié)構(gòu)傳送過來(lái)的分組先進(jìn)行緩存。數(shù)據(jù)鏈路層處理模塊將分組加上鏈路層的首部和尾部，交給物理層后發(fā)送到外部線路。物理層處理數(shù)據(jù)鏈路層處理網(wǎng)絡(luò)層處理分組排隊(duì)向線路發(fā)送分組緩存管理交換結(jié)構(gòu)1、路由器的構(gòu)成分組丟棄網(wǎng)絡(luò)互連的基本概念若路由器處理分組的速率趕不上分組進(jìn)入隊(duì)列的速率，則隊(duì)列的存儲(chǔ)空間最終必定減少到零，這就使后面再進(jìn)入隊(duì)列的分組由于沒有存儲(chǔ)空間而只能被丟棄。路由器中的輸入或輸出隊(duì)列產(chǎn)生溢出是造成分組丟失的重要原因。1、路由器的構(gòu)成分組丟棄網(wǎng)絡(luò)互連的基本概念2、交換結(jié)構(gòu)交換結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)互連的基本概念I(lǐng)1I3I2O1O2存儲(chǔ)器(a)通過存儲(chǔ)器O3I1I3I2O1O2(b)通過總線總線O32、交換結(jié)構(gòu)交換結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)互連的基本概念I(lǐng)1I3I2O1O2O3(c)通過互連網(wǎng)絡(luò)互連網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)互連的基本概念3、互聯(lián)網(wǎng)與因特網(wǎng)不同尋址方案不同的網(wǎng)絡(luò)接入機(jī)制不同的最大分組長(zhǎng)度不同超時(shí)控制不同的差錯(cuò)恢復(fù)方法不同的路由選擇技術(shù)不同的服務(wù)不同的管理與控制方式需要解決的問題網(wǎng)絡(luò)互連的中間設(shè)備網(wǎng)絡(luò)互連的基本概念中間設(shè)備又稱為中間系統(tǒng)或中繼系統(tǒng)。物理層中繼系統(tǒng)：集線器或轉(zhuǎn)發(fā)器。數(shù)據(jù)鏈路層中繼系統(tǒng)：網(wǎng)橋或交換機(jī)。網(wǎng)絡(luò)層中繼系統(tǒng)：路由器。網(wǎng)橋和路由器的混合物：橋路器。網(wǎng)絡(luò)層以上的中繼系統(tǒng)：網(wǎng)關(guān)。3、互聯(lián)網(wǎng)與因特網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)互連使用路由器網(wǎng)絡(luò)互連的基本概念當(dāng)中繼系統(tǒng)是轉(zhuǎn)發(fā)器或網(wǎng)橋時(shí)，一般并不稱之為網(wǎng)絡(luò)互連，因?yàn)檫@僅僅是把一個(gè)網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)大了，而這仍然是一個(gè)網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)關(guān)由于比較復(fù)雜，目前使用得較少?；ヂ?lián)網(wǎng)都是指用路由器進(jìn)行互連的網(wǎng)絡(luò)。由于歷史的原因，許多有關(guān)TCP/IP

的文獻(xiàn)將網(wǎng)絡(luò)層使用的路由器稱為網(wǎng)關(guān)。3、互聯(lián)網(wǎng)與因特網(wǎng)互連網(wǎng)絡(luò)與虛擬互連網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)互連的基本概念3、互聯(lián)網(wǎng)與因特網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)路由器虛擬互連網(wǎng)絡(luò)（IP網(wǎng)）虛擬互連網(wǎng)絡(luò)的意義網(wǎng)絡(luò)互連的基本概念所謂虛擬互連網(wǎng)絡(luò)也就是邏輯互連網(wǎng)絡(luò)，利用IP協(xié)議就可以使這些性能各異的網(wǎng)絡(luò)從用戶看起來(lái)好像是一個(gè)統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)。使用IP協(xié)議的虛擬互連網(wǎng)絡(luò)可簡(jiǎn)稱為IP網(wǎng)。虛擬互連網(wǎng)絡(luò)的好處是：當(dāng)互聯(lián)網(wǎng)上的主機(jī)進(jìn)行通信時(shí)，好像在一個(gè)網(wǎng)絡(luò)上通信一樣，而看不見互連的各具體的網(wǎng)絡(luò)異構(gòu)細(xì)節(jié)。3、互聯(lián)網(wǎng)與因特網(wǎng)名詞internet和Internet網(wǎng)絡(luò)互連的基本概念以小寫字母i開始的internet（互聯(lián)網(wǎng)或互連網(wǎng)）是一個(gè)通用名詞，它泛指由多個(gè)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)互連而成的虛擬網(wǎng)絡(luò)。以大寫字母I開始的的Internet（因特網(wǎng)）則是一個(gè)專用名詞，它指當(dāng)前全球最大的、開放的、由眾多網(wǎng)絡(luò)相互連接而成的特定計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，它采用

TCP/IP

協(xié)議族，且其前身是美國(guó)的ARPANET。3、互聯(lián)網(wǎng)與因特網(wǎng)內(nèi)容綱要網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的基本概念因特網(wǎng)的網(wǎng)際協(xié)議因特網(wǎng)路由選擇協(xié)議IP多播的基本概念RoutingProtocolMulticastBasicConceptInternetProtocolContentIP網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展IP因特網(wǎng)路由選擇協(xié)議

1、路由選擇協(xié)議基本概念

2、內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議RIP3、內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議OSPF4、外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議BGP理想的路由算法因特網(wǎng)路由選擇協(xié)議算法必須是正確的和完整的。算法在計(jì)算上應(yīng)簡(jiǎn)單。算法應(yīng)能適應(yīng)通信量和網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞淖兓?，這就是說(shuō)，要有自適應(yīng)性。算法應(yīng)具有穩(wěn)定性。算法應(yīng)是公平的。算法應(yīng)是最佳的。1、路由選擇協(xié)議基本概念代價(jià)的概念因特網(wǎng)路由選擇協(xié)議在研究路由選擇時(shí)，需要給每一條鏈路指明一定的代價(jià)?！按鷥r(jià)”是由一個(gè)或幾個(gè)因素綜合決定的一種度量(metric)，如鏈路長(zhǎng)度、數(shù)據(jù)率、鏈路容量、是否要保密、傳播時(shí)延等，甚至還可以是一天中某一個(gè)小時(shí)內(nèi)的通信量、結(jié)點(diǎn)的緩存被占用的程度、鏈路差錯(cuò)率等。1、路由選擇協(xié)議基本概念最佳路由因特網(wǎng)路由選擇協(xié)議不存在一種絕對(duì)的最佳路由算法。所謂“最佳”只能是相對(duì)于某一種特定要求下得出的較為合理的選擇而已。實(shí)際的路由選擇算法，應(yīng)盡可能接近于理想的算法。路由選擇是個(gè)非常復(fù)雜的問題：它是網(wǎng)絡(luò)中的所有結(jié)點(diǎn)共同協(xié)調(diào)工作的結(jié)果；其次，路由選擇的環(huán)境往往是不斷變化的，而這種變化有時(shí)無(wú)法事先知道。

1、路由選擇協(xié)議基本概念從路由算法的自適應(yīng)性考慮因特網(wǎng)路由選擇協(xié)議靜態(tài)路由選擇策略——即非自適應(yīng)路由選擇，其特點(diǎn)是簡(jiǎn)單和開銷較小，但不能及時(shí)適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)的變化。動(dòng)態(tài)路由選擇策略——即自適應(yīng)路由選擇，其特點(diǎn)是能較好地適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)的變化，但實(shí)現(xiàn)起來(lái)較為復(fù)雜，開銷也比較大。1、路由選擇協(xié)議基本概念分層次的路由選擇協(xié)議因特網(wǎng)路由選擇協(xié)議因特網(wǎng)采用分層次的路由選擇協(xié)議：因特網(wǎng)的規(guī)模非常大。許多單位不愿意外界了解自己?jiǎn)挝痪W(wǎng)絡(luò)的布局細(xì)節(jié)和本部門所采用的路由選擇協(xié)議。1、路由選擇協(xié)議基本概念自治系統(tǒng)因特網(wǎng)路由選擇協(xié)議因特網(wǎng)將整個(gè)互聯(lián)網(wǎng)劃分為許多小自治系統(tǒng)AS。一個(gè)自治系統(tǒng)是一個(gè)互聯(lián)網(wǎng)，其最重要的特點(diǎn)就是自治系統(tǒng)有權(quán)自主地決定在本系統(tǒng)內(nèi)應(yīng)采用何種路由選擇協(xié)議。一個(gè)自治系統(tǒng)內(nèi)網(wǎng)絡(luò)都屬于同一個(gè)行政單位管轄。一個(gè)自治系統(tǒng)的所有路由器在本自治系統(tǒng)內(nèi)都必須是連通的。1、路由選擇協(xié)議基本概念因特網(wǎng)有兩大類路由選擇協(xié)議因特網(wǎng)路由選擇協(xié)議內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議IGP

即在一個(gè)自治系統(tǒng)內(nèi)部使用的路由選擇協(xié)議。目前這類路由選擇協(xié)議使用得最多，如RIP

和OSPF

協(xié)議。外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議EGP

若源站和目的站處在不同的自治系統(tǒng)中，當(dāng)數(shù)據(jù)報(bào)傳到一個(gè)自治系統(tǒng)的邊界時(shí)，就需要使用一種協(xié)議將路由選擇信息傳遞到另一個(gè)自治系統(tǒng)中。這就是外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議EGP。目前使用最多的是BGP-4。1、路由選擇協(xié)議基本概念因特網(wǎng)路由選擇協(xié)議1、路由選擇協(xié)議基本概念R1H1H2內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議IGP（例如，RIP）自治系統(tǒng)A自治系統(tǒng)B自治系統(tǒng)CIGPIGPIGPIGPIGPIGPIGPIGPIGPIGPIGPIGPEGPEGPEGP內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議IGP（例如，OSPF）外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議EGP（例如，BGP-4）IGPR3R2這里要指出兩點(diǎn)因特網(wǎng)路由選擇協(xié)議“路由器”和“網(wǎng)關(guān)”這兩個(gè)詞是同義詞。IGP和EGP是協(xié)議類別的名稱。遇到名詞EGP時(shí)，應(yīng)弄清它是指舊的協(xié)議EGP還是指外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議EGP這個(gè)類別。1、路由選擇協(xié)議基本概念因特網(wǎng)的路由選擇協(xié)議因特網(wǎng)路由選擇協(xié)議內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議IGP：具體的協(xié)議有多種，如RIP和

OSPF

等。外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議EGP：目前使用的協(xié)議就是

BGP。1、路由選擇協(xié)議基本概念

RIP協(xié)議工作原理因特網(wǎng)路由選擇協(xié)議路由信息協(xié)議RIP是內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議IGP中最先得到廣泛使用的協(xié)議。RIP

是一種分布式的基于距離向量的路由選擇協(xié)議。RIP協(xié)議要求網(wǎng)絡(luò)中的每一個(gè)路由器都要維護(hù)從它自己到其他每一個(gè)目的網(wǎng)絡(luò)的距離記錄。

2、內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議RIP“距離”的定義因特網(wǎng)路由選擇協(xié)議從一路由器到直接連接的網(wǎng)絡(luò)的距離定義為1。從一個(gè)路由器到非直接連接的網(wǎng)絡(luò)的距離定義為所經(jīng)過的路由器數(shù)加1。RIP協(xié)議中的“距離”也稱為“跳數(shù)”(hopcount)，因?yàn)槊拷?jīng)過一個(gè)路由器，跳數(shù)就加1。2、內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議RIP因特網(wǎng)路由選擇協(xié)議2、內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議RIP網(wǎng)

110.0.0.0網(wǎng)

440.0.0.0網(wǎng)

330.0.0.0網(wǎng)

220.0.0.010.0.0.440.0.0.430.0.0.220.0.0.920.0.0.7目的主機(jī)所在的網(wǎng)絡(luò)下一跳路由器的地址20.0.0.030.0.0.010.0.0.040.0.0.020.0.0.730.0.0.1直接交付，接口1直接交付，接口0路由器R2

的路由表30.0.0.1R2R3R101“距離”的定義因特網(wǎng)路由選擇協(xié)議RIP認(rèn)為一個(gè)好的路由就是它通過的路由器的數(shù)目少，即“距離短”。RIP允許一條路徑最多只能包含15個(gè)路由器?！熬嚯x”的最大值為16時(shí)即相當(dāng)于不可達(dá)?？梢奟IP

只適用于小型互聯(lián)網(wǎng)。RIP不能在兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)之間同時(shí)使用多條路由。RIP選擇一個(gè)具有最少路由器的路由。2、內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議RIP“距離”的定義

RIP協(xié)議的三個(gè)要點(diǎn)因特網(wǎng)路由選擇協(xié)議僅和相鄰路由器交換信息。交換的信息是當(dāng)前本路由器所知道的全部信息，即自己的路由表。按固定的時(shí)間間隔交換路由信息，例如，每隔30秒。2、內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議RIP路由表的建立過程因特網(wǎng)路由選擇協(xié)議路由器在剛剛開始工作時(shí)，只知道到直接連接的網(wǎng)絡(luò)的距離（此距離定義為1）。以后，每一個(gè)路由器也只和數(shù)目非常有限的相鄰路由器交換并更新路由信息。經(jīng)過若干次更新后，所有的路由器最終都會(huì)知道到達(dá)本自治系統(tǒng)中任何一個(gè)網(wǎng)絡(luò)的最短距離和下一跳路由器的地址。RIP協(xié)議的收斂過程較快，即在自治系統(tǒng)中所有的結(jié)點(diǎn)都得到正確的路由選擇信息的過程。2、內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議RIP路由器之間交換信息因特網(wǎng)路由選擇協(xié)議RIP協(xié)議讓互聯(lián)網(wǎng)中的所有路由器都和自己的相鄰路由器不斷交換路由信息，并更新其路由表，使得從每一個(gè)路由器到每一個(gè)目的網(wǎng)絡(luò)的路由都是最短的（即跳數(shù)最少）。雖然所有路由器最終都擁有整個(gè)自治系統(tǒng)的全局路由信息，但由于每一個(gè)路由器的位置不同，它們的路由表當(dāng)然也應(yīng)當(dāng)是不同的。2、內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議RIP因特網(wǎng)路由選擇協(xié)議收到相鄰路由器（其地址為X）的一個(gè)RIP報(bào)文：先修改此RIP報(bào)文中的所有項(xiàng)目：將“下一跳”字段中的地址都改為X，并將所有的“距離”字段的值加1。(2)對(duì)修改后的RIP報(bào)文中的每一個(gè)項(xiàng)目，重復(fù)以下步驟：若項(xiàng)目中目的網(wǎng)絡(luò)不在路由表中，則將該項(xiàng)目加到路由表中。否則若下一跳字段給出的路由器地址是同樣的，則將收到的項(xiàng) 目替換原路由表中的項(xiàng)目。否則若收到項(xiàng)目中的距離小于路由表中的距離，則進(jìn)行更新， 否則，什么也不做。(3)若3分鐘還沒有收到相鄰路由器的更新路由表，則將此相鄰路由器記為不可達(dá)的路由器，即將距離置為16（距離為16表示不可達(dá)）。(4)返回。112131FEDCBA51612151314141611151一開始，各路由表只有到相鄰路由器的信息網(wǎng)

3網(wǎng)

2網(wǎng)

4網(wǎng)

6網(wǎng)

5網(wǎng)

1“4”表示“從本路由器到網(wǎng)

4”“1”表示“距離是

1”“”表示“直接交付”112131FEDCBA51612151314141611151路由器B收到相鄰路由器A和C的路由表網(wǎng)

3網(wǎng)

2網(wǎng)

4網(wǎng)

6網(wǎng)

5網(wǎng)

1112131416112A22A314162C更新后A說(shuō)：“我到網(wǎng)1的距離是1?！币虼薆現(xiàn)在也可以到網(wǎng)1，距離是2，經(jīng)過A。”112131FEDCBA51612151314141611151路由器B收到相鄰路由器A和C的路由表網(wǎng)

3網(wǎng)

2網(wǎng)

4網(wǎng)

6網(wǎng)

5網(wǎng)

1112131416112A22A314162C更新后A說(shuō)：“我到網(wǎng)2的距離是1?！币虼薆現(xiàn)在也可以到網(wǎng)2，距離是2，經(jīng)過A?！?12131FEDCBA51612151314141611151路由器B收到相鄰路由器A和C的路由表網(wǎng)

3網(wǎng)

2網(wǎng)

4網(wǎng)

6網(wǎng)

5網(wǎng)

1112131416112A22A314162C更新后A說(shuō)：“我到網(wǎng)3的距離是1?！钡?/p>

B

沒有必要繞道經(jīng)過路由器

A再到達(dá)網(wǎng)

3，這一項(xiàng)目不變。112131FEDCBA51612151314141611151路由器B收到相鄰路由器A和C的路由表網(wǎng)

3網(wǎng)

2網(wǎng)

4網(wǎng)

6網(wǎng)

5網(wǎng)

1112131416112A22A314162C更新后C說(shuō)：“我到網(wǎng)4的距離是1。”但

B

沒有必要繞道經(jīng)過路由器

C再到達(dá)網(wǎng)

4，這一項(xiàng)目不變。112131FEDCBA51612151314141611151路由器B收到相鄰路由器A和C的路由表網(wǎng)

3網(wǎng)

2網(wǎng)

4網(wǎng)

6網(wǎng)

5網(wǎng)

1112131416112A22A314162C更新后C說(shuō)：“我到網(wǎng)6的距離是1。”因此B現(xiàn)在也可以到網(wǎng)6，距離是2，經(jīng)過C。”最終所有的路由器的路由表都更新了FEDCBA11213142B52E63B1122A32A43A5162F12E22D33C42C516113B23B32B4152F61網(wǎng)2網(wǎng)6網(wǎng)5網(wǎng)1網(wǎng)3網(wǎng)412A2132A43A5162F12A22A314153C62C

RIP協(xié)議的位置因特網(wǎng)路由選擇協(xié)議RIP協(xié)議使用運(yùn)輸層的用戶數(shù)據(jù)報(bào)UDP進(jìn)行傳送（使用UDP的端口520）。因此RIP協(xié)議的位置應(yīng)當(dāng)在應(yīng)用層。轉(zhuǎn)發(fā)IP數(shù)據(jù)報(bào)過程是在網(wǎng)絡(luò)層完成的。2、內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議RIP

4字節(jié)RIP報(bào)文路由信息（20字節(jié)/路由）可重復(fù)出現(xiàn)最多25個(gè)IP數(shù)據(jù)報(bào)路由標(biāo)記網(wǎng)絡(luò)地址地址族標(biāo)識(shí)符距離(1-16)

IP首部UDP首部首部路由部分必為0版本命令

4字節(jié)子網(wǎng)掩碼下一跳路由器地址UDP用戶數(shù)據(jù)報(bào)因特網(wǎng)路由選擇協(xié)議RIP2協(xié)議報(bào)文格式

RIP2的報(bào)文由首部和路由部分組成因特網(wǎng)路由選擇協(xié)議RIP2報(bào)文中的路由部分由若干個(gè)路由信息組成。每個(gè)路由信息需要用20個(gè)字節(jié)。地址族標(biāo)識(shí)符（又稱為地址類別）字段用來(lái)標(biāo)志所使用的地址協(xié)議。路由標(biāo)記填入自治系統(tǒng)的號(hào)碼，這是考慮使RIP有可能收到本自治系統(tǒng)以外的路由選擇信息。再后面指出某個(gè)網(wǎng)絡(luò)地址、該網(wǎng)絡(luò)的子網(wǎng)掩碼、下一跳路由器地址以及到此網(wǎng)絡(luò)的距離。2、內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議RIP

RIP協(xié)議的優(yōu)缺點(diǎn)因特網(wǎng)路由選擇協(xié)議RIP存在的一個(gè)問題是當(dāng)網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障時(shí)，要經(jīng)過比較長(zhǎng)的時(shí)間才能將此信息傳送到所有的路由器。

RIP協(xié)議最大優(yōu)點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，開銷較小。RIP限制了網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模，它能使用的最大距離為15（16表示不可達(dá)）。路由器之間交換的路由信息是路由器中的完整路由表，隨著網(wǎng)絡(luò)規(guī)模擴(kuò)大，開銷增加。2、內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議RIPR2R1網(wǎng)1網(wǎng)3網(wǎng)2正常情況1112R1R1

說(shuō)：“我到網(wǎng)1的距離是1，是直接交付?！薄?”表示“從本路由器到網(wǎng)

1”“1”表示“距離是

1”“”表示“直接交付”R2R1網(wǎng)1網(wǎng)3網(wǎng)2正常情況1112R1R2

說(shuō)：“我到網(wǎng)1的距離是2，是經(jīng)過

R1。”“1”表示“從本路由器到網(wǎng)

1”“2”表示“距離是

2”“R1”表示經(jīng)過R1R2R1網(wǎng)1網(wǎng)3網(wǎng)2R2R1網(wǎng)1網(wǎng)3網(wǎng)2網(wǎng)

1出了故障正常情況1111612R112R1R1

說(shuō)：“我到網(wǎng)1的距離是16（表示無(wú)法到達(dá)），是直接交付?！钡玆2

在收到R1

的更新報(bào)文之前，還發(fā)送原來(lái)的報(bào)文，因?yàn)檫@時(shí)R2

并不知道R1

出了故障。R2R1網(wǎng)1網(wǎng)3網(wǎng)2R2R1網(wǎng)1網(wǎng)3網(wǎng)2網(wǎng)

1出了故障正常情況1111612R112R1R1收到R2的更新報(bào)文后，誤認(rèn)為可經(jīng)過R2

到達(dá)網(wǎng)1，于是更新自己的路由表，說(shuō)：“我到網(wǎng)1的距離是3，下一跳經(jīng)過R2”。然后將此更新信息發(fā)送給R2。13R2R2R1網(wǎng)1網(wǎng)3網(wǎng)2R2R1網(wǎng)1網(wǎng)3網(wǎng)2網(wǎng)

1出了故障正常情況1111612R112R1R2以后又更新自己的路由表為“1,4,R1”，表明“我到網(wǎng)1距離是4，下一跳經(jīng)過R1”。13R214R1R2R1網(wǎng)1網(wǎng)3網(wǎng)2R2R1網(wǎng)1網(wǎng)3網(wǎng)2網(wǎng)

1出了故障正常情況11…11613R215R2116R212R112R114R1116R1…這樣不斷更新下去，直到R1和R2到網(wǎng)1的距離都增大到16時(shí)，R1和R2才知道網(wǎng)1是不可達(dá)的。這就是好消息傳播得快，而壞消息傳播得慢。網(wǎng)絡(luò)出故障的傳播時(shí)間往往需要較長(zhǎng)的時(shí)間(例如數(shù)分鐘)。這是RIP的一個(gè)主要缺點(diǎn)。

OSPF協(xié)議的基本特點(diǎn)因特網(wǎng)路由選擇協(xié)議“開放”表明OSPF

協(xié)議不是受某一家廠商控制，而是公開發(fā)表的?！白疃搪窂絻?yōu)先”是因?yàn)槭褂昧薉ijkstra

提出的最短路徑算法SPFOSPF只是一個(gè)協(xié)議的名字，它并不表示其他的路由選擇協(xié)議不是“最短路徑優(yōu)先”。是分布式的鏈路狀態(tài)協(xié)議。

3、內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議OSPF三個(gè)要點(diǎn)因特網(wǎng)路由選擇協(xié)議向本自治系統(tǒng)中所有路由器發(fā)送信息，這里使用的方法是洪泛法。發(fā)送的信息就是與本路由器相鄰的所有路由器的鏈路狀態(tài)，但這只是路由器所知道的部分信息。只有當(dāng)鏈路狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)，路由器才用洪泛法向所有路由器發(fā)送此信息。3、內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議OSPF鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)因特網(wǎng)路由選擇協(xié)議由于各路由器之間頻繁地交換鏈路狀態(tài)信息，因此所有的路由器最終都能建立一個(gè)鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)。這個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)際上就是全網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖，它在全網(wǎng)范圍內(nèi)是一致的(同步)。OSPF的鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)能較快地進(jìn)行更新，使各個(gè)路由器能及時(shí)更新其路由表。OSPF的更新過程收斂得快是其重要優(yōu)點(diǎn)。3、內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議OSPF

OSPF的區(qū)域(area)因特網(wǎng)路由選擇協(xié)議為了使OSPF能夠用于規(guī)模很大的網(wǎng)絡(luò)，OSPF將一個(gè)自治系統(tǒng)再劃分為若干個(gè)更小的范圍，叫作區(qū)域。每一個(gè)區(qū)域都有一個(gè)32bit

的區(qū)域標(biāo)識(shí)符（用點(diǎn)分十進(jìn)制表示）。區(qū)域也不能太大，在一個(gè)區(qū)域內(nèi)的路由器最好不超過

200

個(gè)。3、內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議OSPF

OSPF劃分為兩種不同的區(qū)域因特網(wǎng)路由選擇協(xié)議3、內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議OSPF自治系統(tǒng)AS區(qū)域0.0.0.1區(qū)域0.0.0.3主干區(qū)域0.0.0.0至其他自治系統(tǒng)R9R7R6R5R4R3R2R1網(wǎng)

8網(wǎng)

6網(wǎng)

3網(wǎng)

2網(wǎng)

1網(wǎng)

7區(qū)域0.0.0.2網(wǎng)4網(wǎng)

5R8劃分區(qū)域因特網(wǎng)路由選擇協(xié)議劃分區(qū)域的好處就是將利用洪泛法交換鏈路狀態(tài)信息的范圍局限于每一個(gè)區(qū)域，這就減少了整個(gè)網(wǎng)絡(luò)上的通信量。在一個(gè)區(qū)域內(nèi)部的路由器只知道本區(qū)域的完整網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌恢榔渌麉^(qū)域的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞那闆r。OSPF使用層次結(jié)構(gòu)的區(qū)域劃分。在上層的區(qū)域叫作主干區(qū)域(backbonearea)。3、內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議OSPF主干路由器因特網(wǎng)路由選擇協(xié)議3、內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議OSPF自治系統(tǒng)AS區(qū)域0.0.0.1區(qū)域0.0.0.3主干區(qū)域0.0.0.0至其他自治系統(tǒng)R9R7R6R5R4R3R2R1網(wǎng)

8網(wǎng)

6網(wǎng)

3網(wǎng)

2網(wǎng)

1網(wǎng)

7區(qū)域0.0.0.2網(wǎng)4網(wǎng)

5R8區(qū)域邊界路由器因特網(wǎng)路由選擇協(xié)議3、內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議OSPF自治系統(tǒng)AS區(qū)域0.0.0.1區(qū)域0.0.0.3主干區(qū)域0.0.0.0至其他自治系統(tǒng)R9R6R5R2R1網(wǎng)

8網(wǎng)

6網(wǎng)

3網(wǎng)

2網(wǎng)

1網(wǎng)

7區(qū)域0.0.0.2網(wǎng)4網(wǎng)

5R8R7R4R3

OSPF直接用IP數(shù)據(jù)報(bào)傳送因特網(wǎng)路由選擇協(xié)議OSPF不用UDP而是直接用IP

數(shù)據(jù)報(bào)傳送，可見OSPF的位置在網(wǎng)絡(luò)層。OSPF構(gòu)成的數(shù)據(jù)報(bào)很短。這樣做可減少路由信息的通信量。數(shù)據(jù)報(bào)很短的另一好處是可以不必將長(zhǎng)的數(shù)據(jù)報(bào)分片傳送。分片傳送的數(shù)據(jù)報(bào)只要丟失一個(gè)，就無(wú)法組裝成原來(lái)的數(shù)據(jù)報(bào)，而整個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)就必須重傳。3、內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議OSPFIP數(shù)據(jù)報(bào)IP數(shù)據(jù)報(bào)首部OSPF分組OSPF分組首部類型1至類型5的OSPF分組24字節(jié)081631版本路由器標(biāo)識(shí)符類型分組長(zhǎng)度檢驗(yàn)和鑒別比特鑒別區(qū)域標(biāo)識(shí)符鑒別類型因特網(wǎng)路由選擇協(xié)議

OSPF的五種分組類型因特網(wǎng)路由選擇協(xié)議類型1，問候分組。類型2，數(shù)據(jù)庫(kù)描述分組。類型3，鏈路狀態(tài)請(qǐng)求分組。類型4，鏈路狀態(tài)更新分組，用洪泛法對(duì)全網(wǎng)更新鏈路狀態(tài)。類型5，鏈路狀態(tài)確認(rèn)分組。3、內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議OSPF因特網(wǎng)路由選擇協(xié)議3、內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議OSPF問候問候數(shù)據(jù)庫(kù)描述數(shù)據(jù)庫(kù)描述數(shù)據(jù)庫(kù)描述數(shù)據(jù)庫(kù)描述鏈路狀態(tài)請(qǐng)求鏈路狀態(tài)更新鏈路狀態(tài)確認(rèn)確定可達(dá)性達(dá)到數(shù)據(jù)庫(kù)的同步新情況下的同步OSPF的基本操作t更新報(bào)文ACK報(bào)文RRRRt1t2t3t4OSPF使用的是可靠的洪泛法

OSPF的其他特點(diǎn)因特網(wǎng)路由選擇協(xié)議OSPF對(duì)不同的鏈路可根據(jù)IP分組的不同服務(wù)類型TOS而設(shè)置成不同的代價(jià)。可以將通信量分配給多條相同代價(jià)的路徑。這叫作多路徑間的負(fù)載平衡。OSPF路由器之間交換的分組都具有鑒別的功能。支持可變長(zhǎng)度的子網(wǎng)劃分和CIDR。每一鏈路狀態(tài)帶上一序號(hào)，越大狀態(tài)越新。3、內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議OSPF

OSPF的其他特點(diǎn)因特網(wǎng)路由選擇協(xié)議OSPF還規(guī)定每隔一段時(shí)間，如30分鐘，要刷新一次數(shù)據(jù)庫(kù)中的鏈路狀態(tài)。由于一個(gè)路由器的鏈路狀態(tài)只涉及到與相鄰路由器的連通狀態(tài)，因而與整個(gè)互聯(lián)網(wǎng)的規(guī)模并無(wú)直接關(guān)系。當(dāng)互聯(lián)網(wǎng)規(guī)模很大時(shí)，OSPF協(xié)議要比距離向量協(xié)議RIP好得多。OSPF沒有“壞消息傳播得慢”的問題，據(jù)統(tǒng)計(jì)，其響應(yīng)網(wǎng)絡(luò)變化的時(shí)間小于100ms。3、內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議OSPF指定的路由器因特網(wǎng)路由選擇協(xié)議若N個(gè)路由器連接在一個(gè)網(wǎng)絡(luò)上，則這個(gè)路由器要向其他N-1個(gè)路由器發(fā)送鏈路狀態(tài)信息，因而共有N(N-1)個(gè)鏈路狀態(tài)傳送。多點(diǎn)接入的局域網(wǎng)采用了指定的路由器的方法，使廣播的信息量大大減少。指定的路由器代表該局域網(wǎng)上所有的鏈路向連接到該網(wǎng)絡(luò)上的各路由器發(fā)送狀態(tài)信息。3、內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議OSPF指定路由器因特網(wǎng)路由選擇協(xié)議3、內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議OSPF自治系統(tǒng)AS區(qū)域0.0.0.1區(qū)域0.0.0.3主干區(qū)域0.0.0.0至其他自治系統(tǒng)R9R6R5R2R1網(wǎng)

8網(wǎng)

6網(wǎng)

3網(wǎng)

2網(wǎng)

1網(wǎng)

7區(qū)域0.0.0.2網(wǎng)4網(wǎng)

5R8R7R4R3

OSPF支持三種網(wǎng)絡(luò)的連接因特網(wǎng)路由選擇協(xié)議(1)兩個(gè)路由器之間的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接(2)具有廣播功能的局域網(wǎng)(3)無(wú)廣播功能的廣域網(wǎng)3、內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議OSPF局域網(wǎng)

L1局域網(wǎng)

L2(a)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?b)有向圖L1L2W1W3W2DBCAIHGFE12422233341312167788810W4W64W56522544333288131212107616ABHGFECDI廣域網(wǎng)

W5廣域網(wǎng)

W3廣域網(wǎng)

W2廣域網(wǎng)

W6廣域網(wǎng)

W1廣域網(wǎng)

W4有向圖L1L2W1W3W2DBCAIHGFE12422233341312167788810W4W64W565L1L2W1W3W2DBAIGFE4331216788W4W6W5654以路由器F為根的最短路徑樹L1L2W1W3W2DBAIGFE4331216788W4W6W5654

BGP-4簡(jiǎn)寫為BGP因特網(wǎng)路由選擇協(xié)議BGP是不同自治系統(tǒng)的路由器之間交換路由信息的協(xié)議。BGP的較新版本是1995年發(fā)表的BGP-4（BGP的第4個(gè)版本）?？梢詫GP-4簡(jiǎn)寫為BGP。3、外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議BGP

BGP使用的環(huán)境不同因特網(wǎng)路由選擇協(xié)議因特網(wǎng)的規(guī)模太大，使得自治系統(tǒng)之間路由選擇非常困難。對(duì)于自治系統(tǒng)之間的路由選擇，要尋找最佳路由是很不現(xiàn)實(shí)的。自治系統(tǒng)之間路由選擇必須考慮有關(guān)策略。因此，邊界網(wǎng)關(guān)協(xié)議BGP只能是力求尋找一條能夠到達(dá)目的網(wǎng)絡(luò)且比較好的路由（不能兜圈子），而并非要尋找一條最佳路由。3、外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議BGP

BGP

發(fā)言人因特網(wǎng)路由選擇協(xié)議每一個(gè)自治系統(tǒng)的管理員要選擇至少一個(gè)路由器作為該自治系統(tǒng)的“BGP發(fā)言人”。一般說(shuō)來(lái)，兩個(gè)BGP發(fā)言人都是通過一個(gè)共享網(wǎng)絡(luò)連接在一起的，而BGP發(fā)言人往往就是BGP邊界路由器，但也可以不是BGP邊界路由器。3、外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議BGP

BGP交換路由信息因特網(wǎng)路由選擇協(xié)議一個(gè)BGP發(fā)言人與其他自治系統(tǒng)中的BGP發(fā)言人要交換路由信息，就要先建立TCP連接，然后在此連接上交換BGP報(bào)文以建立BGP會(huì)話(session)，利用BGP會(huì)話交換路由信息。使用TCP連接能提供可靠的服務(wù)，也簡(jiǎn)化了路由選擇協(xié)議。使用TCP連接交換路由信息的兩個(gè)BGP發(fā)言人，彼此成為對(duì)方的鄰站或?qū)Φ日尽?、外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議BGP

BGP發(fā)言人和自治系統(tǒng)AS的關(guān)系因特網(wǎng)路由選擇協(xié)議3、外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議BGPBGP發(fā)言人BGP發(fā)言人BGP發(fā)言人BGP發(fā)言人BGP發(fā)言人AS1AS3AS2AS5AS4自治系統(tǒng)連通圖因特網(wǎng)路由選擇協(xié)議BGP發(fā)言人互相交換網(wǎng)絡(luò)可達(dá)性的信息后，各BGP發(fā)言人就可找出到達(dá)各自治系統(tǒng)的比較好的路由。3、外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議BGPAS1AS6AS2AS3AS5AS4AS7AS8主干網(wǎng)（AS1）地區(qū)ISP（AS2）地區(qū)ISP（AS3）本地ISP（AS4）N1，N2本地ISP（AS5）N3，N4本地ISP（AS6）N5本地ISP（AS7）N6，N7自治系統(tǒng)AS2

的BGP發(fā)言人通知主干網(wǎng)的BGP發(fā)言人：“要到達(dá)網(wǎng)