第四章網(wǎng)絡(luò)層6

1、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò),第 4 章 網(wǎng)絡(luò)層,4.5 因特網(wǎng)的路由選擇協(xié)議,當(dāng)一個(gè)分組到達(dá)路由器的時(shí)候，路由器是如何為它選擇一條合適的路徑（下一跳的？）路由表（第三層）,理想的路由算法算法必須是正確的和完整的。 算法在計(jì)算上應(yīng)簡單。 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，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。,關(guān)于“最佳路由”,不存在一種絕對的最佳路由算法。所謂“最佳”只能是相對于某一種特

2、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。路由選擇的環(huán)境往往是不斷變化的，而這種變化有時(shí)無法事先知道。,從路由算法的自適應(yīng)性考慮,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)起來較為復(fù)雜，開銷

3、也比較大。,2. 分層次的路由選擇協(xié)議,因特網(wǎng)采用分層次的路由選擇協(xié)議。原因：因特網(wǎng)的規(guī)模非常大。單位的網(wǎng)絡(luò)私密性：許多單位不愿意外界了解自己單位網(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（這屬于本部門內(nèi)部的事情），但同時(shí)還希望連接到因特網(wǎng)上。,自治系統(tǒng) AS(Autonomous System),,autonomous system(簡稱AS)是指網(wǎng)絡(luò)中那些由相同機(jī)構(gòu)操縱或管理，對外表現(xiàn)出相同的路由視圖的路由器所組成的系統(tǒng)；

4、例：一個(gè)大的ISP就是一個(gè)自治系統(tǒng)；AS有權(quán)決定在本系統(tǒng)內(nèi)所采用的路由協(xié)議；AS由一個(gè)16位長度的自治系統(tǒng)號進(jìn)行標(biāo)識；引入AS，復(fù)雜的互連網(wǎng)分成? 自治系統(tǒng)的內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)+互連自治系統(tǒng)的骨干網(wǎng)絡(luò),因特網(wǎng)有兩大類路由選擇協(xié)議,內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議 IGP (Interior Gateway Protocol) 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E

5、GP (External Gateway Protocol) 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。這樣的協(xié)議就是外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議 EGP。在外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議中目前使用最多的是 BGP-4。,自治系統(tǒng)和內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議、外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議,用內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議（例如，RIP）,自治系統(tǒng) B,自治系統(tǒng) A,用外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議（例如，BGP-4）,R1,R2,用內(nèi)部網(wǎng)關(guān)

6、協(xié)議（例如，OSPF）,,自治系統(tǒng)之間的路由選擇也叫做域間路由選擇(interdomain routing)，在自治系統(tǒng)內(nèi)部的路由選擇叫做域內(nèi)路由選擇(intradomain routing),4.5.2 內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議 RIP (Routing Information Protocol),1. 工作原理路由信息協(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。

7、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。,“距離”的定義,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)”(hop count)，因?yàn)槊拷?jīng)過一個(gè)路由器，跳數(shù)就加 1。這里的“距離”實(shí)際上指的是“最短距離”，,“距離”的定義,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”

8、。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)。可見 RIP 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（即最短路由），哪怕還存在另一條高速(低時(shí)延)但路由器較多的路由。,RIP 協(xié)議的三個(gè)要點(diǎn),僅和相鄰路由器交換更新信息。（根據(jù)到目的網(wǎng)絡(luò)的距離最短為原則）。 基本依據(jù)為：若相鄰路由器X說“我到目的網(wǎng)絡(luò)Y的距離為N”，則

9、收到此信息的路由器K就知道：“若將下一站路由器選為X，則我到網(wǎng)絡(luò)Y的距離為N＋1”。 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。,路由表的建立,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

10、離和下一跳路由器的地址。RIP 協(xié)議的收斂(convergence)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。,,,,,,,,,,,,,,,1 1 ?2 1 ?3 1 ?,F,E,D,C,B,A,,5 1 ?6 1 ?,,2 1 ?5 1 ?,,3 1 ?4 1 ?,,4 1 ?6 1 ?,,1 1 ?5 1 ?,一開始，各路由表只有到相鄰路由器

11、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”,,,,,,,,,,,,,,F,E,D,C,B,A,,5 1 ?6 1 ?,,2 1 ?5 1 ?,,3 1 ?4 1 ?,,1 1 ?5 1 ?,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) 1,1 2 A

12、2 2 A3 1 ?4 1 ?6 2 C,A 說：“我到網(wǎng) 1 的距離是 1?！币虼?B 現(xiàn)在也可以到網(wǎng) 1，距離是 2，經(jīng)過 A。”,,,,,,,,,,,,,,,F,E,D,C,B,A,,5 1 ?6 1 ?,,2 1 ?5 1 ?,,3 1 ?4 1 ?,,1 1 ?5 1 ?,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,

13、網(wǎng) 1,1 2 A2 2 A3 1 ?4 1 ?6 2 C,A 說：“我到網(wǎng) 2 的距離是 1?！币虼?B 現(xiàn)在也可以到網(wǎng) 2，距離是 2，經(jīng)過 A。”,,,,,,,,,,,,,,,,,F,E,D,C,B,A,,5 1 ?6 1 ?,,2 1 ?5 1 ?,,3 1 ?4 1 ?,,1 1 ?5 1 ?,路由器 B 收到相鄰路由器 A 和 C 的路由表,網(wǎng) 3,網(wǎng)

14、2,網(wǎng) 4,網(wǎng) 6,網(wǎng) 5,網(wǎng) 1,1 2 A2 2 A3 1 ?4 1 ?6 2 C,A 說：“我到網(wǎng) 3 的距離是 1。”但 B 沒有必要繞道經(jīng)過路由器 A再到達(dá)網(wǎng) 3，因此這一項(xiàng)目不變。,,,,,,,,,,,,,,,,,F,E,D,C,B,A,,5 1 ?6 1 ?,,2 1 ?5 1 ?,,3 1 ?4 1 ?,,1 1 ?5 1 ?,路由器 B 收到相鄰路

15、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) 1,1 2 A2 2 A3 1 ?4 1 ?6 2 C,C 說：“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，因此這一項(xiàng)目不變。,,,,,,,,,,,,,,,,,F,E,D,C,B,A,,5 1 ?6 1 ?,,2 1 ?5 1 ?,,3 1 ?4 1 ?,,1 1 ?

16、5 1 ?,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) 1,1 2 A2 2 A3 1 ?4 1 ?6 2 C,,,,C 說：“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,,,,,,,,,,,,,,F,E,D,C,B,A,1 1 ?2 1 ?3 1 ?4 2

17、 B5 2 E6 3 B,1 1 ?2 2 A3 2 A4 3 A5 1 ?6 2 F,1 2 E2 2 D3 3 C4 2 C5 1 ?6 1 ?,1 3 B2 3 B3 2 B4 1 ?5 2 F6 1 ?,網(wǎng) 2,網(wǎng) 6,網(wǎng) 5,網(wǎng) 1,網(wǎng) 3,網(wǎng) 4,1 2 A2 1 ?3 2 A4 3 A

18、5 1 ?6 2 F,1 2 A2 2 A3 1 ?4 1 ?5 3 C6 2 C,2. 距離向量算法 （P148）,收到相鄰路由器（其地址為 X）的一個(gè) RIP 報(bào)文：(1) 先修改此 RIP 報(bào)文中的所有項(xiàng)目：把“下一跳”字段中的地址都改為 X，并把所有的“距離”字段的值加 1。(2) 對修改后的 RIP 報(bào)文中的每一個(gè)項(xiàng)目，重復(fù)以下步驟：若項(xiàng)目中的目的網(wǎng)絡(luò)不在路由表中，則把該項(xiàng)目

19、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，則把收到的項(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，則把此相鄰路由器記為不可達(dá)路由器，即將距離置為16（距離為16表示不可達(dá)）。(4) 返回。,P149 【例4-5】,RIP更新算法,收到：

20、RIP響應(yīng)報(bào)文1、對每一個(gè)被通知的目的網(wǎng)絡(luò)的距離（跳數(shù)）加 1；2、對每一個(gè)被通知的目的網(wǎng)絡(luò)，重復(fù)以下步驟： （1）若（目的網(wǎng)絡(luò)不在路由表中） 將通知的信息加到路由表中。 （2）否則 ① 若（下一站字段是同樣的） ● 將路由表中的項(xiàng)目替換為通知的項(xiàng)目。 ② 否則

21、 ● 若（通知的距離小于路由表中的距離） 將它加到路由表中。 ● 否則 什么也不做。3、返回。,更新路由表的例子,規(guī)則：Net1：沒有新的信息，不改變 Net2：同樣的下一站，替換 Net3：一個(gè)新路由器，增加 Net6：不同的

22、下一站，新的距離較小，替換 Net8：不同的下一站，新的距離是一樣，不改變 Net9：不同的下一站，新的距離較大，不改變,Net1 7 ANet2 5 CNet3 9 CNet6 5 CNet8 4 ENet9 4 F,RIP 協(xié)議的位置,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

23、位置應(yīng)當(dāng)在應(yīng)用層。但轉(zhuǎn)發(fā) IP 數(shù)據(jù)報(bào)的過程是在網(wǎng)絡(luò)層完成的。,,,4 字節(jié),,,RIP 報(bào)文,3. RIP2 協(xié)議的報(bào)文格式,,,,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（ASN）,網(wǎng)絡(luò)地址,地址族標(biāo)識符,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)

24、據(jù)報(bào),,,RIP 協(xié)議的優(yōu)缺點(diǎn),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)過比較長的時(shí)間才能將此信息傳送到所有的路由器。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，因而隨著網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的擴(kuò)大，開銷也就增加。,RIP 協(xié)議的優(yōu)缺點(diǎn),RIP 協(xié)議最大的優(yōu)點(diǎn)就是實(shí)現(xiàn)簡單，開銷較小。RIP 的主要缺點(diǎn)：只能用于較小規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)（跳數(shù)限制）；不能實(shí)現(xiàn)負(fù)載均衡；

25、網(wǎng)絡(luò)規(guī)模增大，路由信息的開銷也就增大；當(dāng)網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障時(shí)，要經(jīng)過較長的時(shí)間才能將此信息傳送到所有的路由器。所謂的：好消息傳播得快，而壞消息傳播得慢。,,R2,R1,正常情況,1 1 ?,1 2 R1,R1 說：“我到網(wǎng) 1 的距離是 1，是直接交付?！?“1”表示“從本路由器到網(wǎng) 1”,“1”表示“距離是 1”,“?”表示“直接交付”,,R2,R1,正常情況,1 1 ?,1 2 R1,R2 說：“我到網(wǎng) 1

26、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 R1,,R2,R1,正常情況,1 1 ?,1 2 R1,R1 說：“我到網(wǎng) 1 的距離是 16 （表示無法到達(dá)）， 是直接交付。”,但 R2 在收到 R1 的更新報(bào)文之前，還發(fā)送原來的報(bào)文，因?yàn)檫@時(shí) R2 并不知道 R1 出了故障。,,R2,R1,正常情況,1 1 ?,1 2

27、 R1,R1 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：“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。,,R2,R1,正常情況,1 1 ?,1 2 R1,R2 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”。,,R2,R1,,R2,R1,網(wǎng) 1出了故障,正常情況,1 1 ?,…,1 16

28、 ?,1 5 R2,1 2 R1,1 2 R1,…,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)間往往需要較長的時(shí)間(例如數(shù)分鐘)。這是 RIP 的一個(gè)主要缺點(diǎn)。,,RIP在小型系統(tǒng)中工作的很好;但是隨著AS變得越來越大，該協(xié)議就不適合人們對于路由協(xié)議提出了新的要求：算法公開；支持多種

29、距離度量，物理距離、延遲等等；動(dòng)態(tài)算法，快速適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渥兓?；要求新的協(xié)議必須能夠?qū)崿F(xiàn)負(fù)載均衡。,4.5.3 內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議 OSPF (Open Shortest Path First),1. OSPF 協(xié)議的基本特點(diǎn)—>RFC2328“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?Dijkstra 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

30、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。,,OSPF的工作方式是：將實(shí)際的網(wǎng)絡(luò)、路由器和線路，抽象到一個(gè)有向圖中，并且給圖中的每一條弧分配一個(gè)開銷值（距離、延遲等），然后它根據(jù)這些弧段上的權(quán)值計(jì)算出最優(yōu)路徑。,三個(gè)要點(diǎn),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?！版溌窢顟B(tài)”就是說明本路由器都和哪些路由器相鄰，以及

31、該鏈路的“度量”(metric)。 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。,鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫(link-state database),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。這個(gè)數(shù)據(jù)庫實(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（這稱為鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫的同步）。OSPF 的鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫能較快地進(jìn)行更新，使各個(gè)路由器能及時(shí)更新其路由表。OSPF 的更

32、新過程收斂得快是其重要優(yōu)點(diǎn)。,OSPF 的區(qū)域(area),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) 32 位的區(qū)域標(biāo)識符（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)。每個(gè)AS有一個(gè)主干區(qū)域，稱為0號區(qū)域，所有的區(qū)域都連接到0號區(qū)域上。,OSPF 的區(qū)域,,,,區(qū)域 0.0.0.1,區(qū)域 0.0.0.3,主干區(qū)域 0

33、.0.0.0,,至其他自治系統(tǒng),,,,,,,,,,,,,,,R9,R7,R6,R5,R4,R3,R2,R1,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) 5,R8,主干路由器,,,,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),,,,,,,,,,,,,,,R9,R7,R6,R5,R4,R3,R2,R1,網(wǎng) 8,網(wǎng) 6,網(wǎng) 3,網(wǎng) 2,網(wǎng) 1,網(wǎng) 7,,

34、區(qū)域 0.0.0.2,,,網(wǎng) 4,,網(wǎng) 5,R8,區(qū)域邊界路由器,,,,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),,,,,,,,,,,,,,,R9,R7,R6,R5,R4,R3,R2,R1,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) 5,R8,一個(gè)區(qū)域內(nèi)部，每臺(tái)路由器都有同樣的鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫，運(yùn)行同樣的最短路徑算法；它的主要任務(wù)是計(jì)算出從它這里

35、到同一區(qū)域中任何其他一臺(tái)路由器之間的最短路徑；在一個(gè)區(qū)域中，至少有一臺(tái)路由器連接到主干區(qū)域上。,OSPF 的區(qū)域,,在正常的操作中，可能需要三種路由路徑：區(qū)域內(nèi)的路徑；區(qū)域之間的路徑；從源路由器到主干區(qū)域；跨過主干區(qū)域到達(dá)目標(biāo)區(qū)域；AS之間的路徑；,AS區(qū)分四種路由器：內(nèi)部路由器；區(qū)域邊界路由器（所有的區(qū)域邊界路由器就是主干區(qū)域的一部分）；主干路由器，位于主干區(qū)域上；AS邊界路由器，與其他AS中的路由器進(jìn)行通信。,OS

36、PF 直接用 IP 數(shù)據(jù)報(bào)傳送,OSPF 不用 UDP 而是直接用 IP 數(shù)據(jù)報(bào)傳送。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)，就無法組裝成原來的數(shù)據(jù)報(bào)，而整個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)就必須重傳。,2. OSPF 的五種分組類型,類型1，問候(Hello)分組 （用于發(fā)現(xiàn)誰是鄰居）。類型2，數(shù)據(jù)庫描述(Database Desc

37、ription)分組。 （宣布發(fā)送方擁有的狀態(tài)信息的更新情況）類型3，鏈路狀態(tài)請求(Link State Request)分組。 （向相鄰路由器請求鏈路狀態(tài)信息）類型4，鏈路狀態(tài)更新(Link State Update)分組， （用洪泛法對全網(wǎng)更新鏈路狀態(tài)）類型5，鏈路狀態(tài)確認(rèn)(Link State Acknowledgment) 分組。

38、 （對鏈路狀態(tài)更新消息的確認(rèn)）,,OSPF的基本操作,,,,,,確定可達(dá)性,,,OSPF 使用的是可靠的洪泛法,,,更新報(bào)文,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,t,ACK報(bào)文,R,R,R,R,t1t2t3t4,OSPF協(xié)議執(zhí)行的過程,當(dāng)路由器剛開始工作時(shí)，只能通過問候分組得知它有哪些相鄰的路由器在工作，以及將數(shù)據(jù)發(fā)往相鄰路由器所需的費(fèi)用。OSPF讓每一個(gè)路由器用數(shù)據(jù)庫描述分組和相鄰路由器交換本數(shù)

39、據(jù)庫中已經(jīng)有的鏈路狀態(tài)摘要信息經(jīng)過與相鄰路由器交換數(shù)據(jù)庫描述分組后，路由器就使用鏈路狀態(tài)請求分組，向?qū)Ψ秸埱蟀l(fā)送自己缺少的某些鏈路狀態(tài)項(xiàng)目的詳細(xì)信息。通過一系列的分組交換，全網(wǎng)同步的鏈路數(shù)據(jù)庫就建立了。每個(gè)路由器中的路由表可以從這個(gè)鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫出發(fā)，計(jì)算出以本路由器為根的最短路徑樹，再根據(jù)最短路徑樹得出路由表。,OSPF 支持的網(wǎng)絡(luò)連接種類（網(wǎng)路拓?fù)洌?OSPF 支持的網(wǎng)絡(luò)連接種類（用有向圖表示鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫）,每個(gè)路由器的路

40、由表都可從鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫得出。(規(guī)定：從網(wǎng)絡(luò)到路由器的費(fèi)用為0，不標(biāo)注在圖上)舉例：F的路由表，先求出以F為根的最短通路樹。如圖所示,每個(gè)路由器的路由表都可從鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫得出。舉例：F的路由表，先求出以F為根的最短通路樹。如圖所示,分布式的鏈路狀態(tài)協(xié)議；直接使用IP數(shù)據(jù)報(bào)傳送；協(xié)議字段值為89；OSPF要求當(dāng)鏈路狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)，用洪泛法向所有路由器發(fā)送此信息；更新過程收斂的快；所有路由器最終都能建立一個(gè)鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫，這個(gè)

41、數(shù)據(jù)庫是一個(gè)全網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖；不會(huì)構(gòu)成路由環(huán)路；可以對于不同類型的業(yè)務(wù)計(jì)算出不同的路由，負(fù)載均衡，支持CIDR。,OSPF特點(diǎn)：,EGP中目前使用的協(xié)議：邊界網(wǎng)關(guān)協(xié)議BGP（1989年），最新版本為：BGP－4（1995）。主要功能：用來在不同自治系統(tǒng)的路由器之間交換路由信息。BGP：基于路徑向量的協(xié)議，傳播路徑信息。1. 與IGP 設(shè)計(jì)目標(biāo)不同：IGP 只設(shè)法使數(shù)據(jù)報(bào)從源站到目的站，不考慮其他方面的策略；而BGP 則要考慮

42、有關(guān)策略：政治、安全或經(jīng)濟(jì)等。,4.5.4 外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議 BGP,,運(yùn)行BGP的路由器維護(hù)的數(shù)據(jù)庫包含3個(gè)表：鄰居表：鄰居表列出周圍的鄰居，鄰居可以是直連也可以不直連，可以建立TCP連接即可。BGP轉(zhuǎn)發(fā)表（也叫轉(zhuǎn)發(fā)庫）：轉(zhuǎn)發(fā)表是從鄰居學(xué)習(xí)來的，包含到達(dá)某個(gè)目的的多條路徑，使用屬性判斷哪條路徑最好，放入到路由表中。IP路由表：IP路由表里存放著到達(dá)目的的最好的路徑。,BGP Message類型,Open ：用于建立連接；Keep

43、Alives：周期發(fā)送用于維護(hù)連接檢查路徑；Update：包括到達(dá)目的網(wǎng)絡(luò)的路徑和屬性，更新路由信息用。Notification：網(wǎng)絡(luò)中出現(xiàn)錯(cuò)誤，檢測到后斷開連接并發(fā)送通知給對方。,BGP 工作原理：,BGP 使用TCP連接，是可靠的傳輸協(xié)議，不需要實(shí)現(xiàn)分段、重傳等。 BGP是基于距離向量協(xié)議，但與其它的距離向量協(xié)議有很大區(qū)別（如 RIP）： BGP 保留到每一個(gè)目的站的完整路由。 BGP 采用增量更新機(jī)制，即只是在路由

44、狀況發(fā)生變化時(shí)，才發(fā)送信息給對方。 如圖所示,BGP工作原理,4.5.6 路由器在網(wǎng)際互連中的作用 1. 路由器的結(jié)構(gòu),路由器是一種具有多個(gè)輸入端口和多個(gè)輸出端口的專用計(jì)算機(jī)，其任務(wù)是轉(zhuǎn)發(fā)分組。也就是說，將路由器某個(gè)輸入端口收到的分組，按照分組要去的目的地（即目的網(wǎng)絡(luò)），把該分組從路由器的某個(gè)合適的輸出端口轉(zhuǎn)發(fā)給下一跳路由器。下一跳路由器也按照這種方法處理分組，直到該分組到達(dá)終點(diǎn)為止。,,典型的路由器的結(jié)構(gòu),,,路由

45、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,…,…,,,1,1,1,3,3,1,2,2,2,2,3——網(wǎng)絡(luò)層2——數(shù)據(jù)鏈路層1——物理層,,“轉(zhuǎn)發(fā)”和“路由選擇”的區(qū)別,“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?！奥酚蛇x擇”(routing

46、)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。,輸入端口對線路上收到的分組的處理,數(shù)據(jù)鏈路層剝?nèi)撞亢臀膊亢?，將分組送到網(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),

47、輸出端口將交換結(jié)構(gòu)傳送來的分組發(fā)送到線路,當(dāng)交換結(jié)構(gòu)傳送過來的分組先進(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),輸出端口的處理,向線路發(fā)送分組,緩存管理,交換結(jié)構(gòu),分組丟棄,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)

48、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。,工作在OSI第三層（網(wǎng)絡(luò)層）。功能：在網(wǎng)絡(luò)之間轉(zhuǎn)發(fā)網(wǎng)絡(luò)分組；為網(wǎng)絡(luò)分組尋找最佳傳輸路徑；實(shí)現(xiàn)子網(wǎng)隔離，限制廣播風(fēng)暴。(目的地址無法識別時(shí)，路由器將其丟棄，而不是廣播——比較網(wǎng)絡(luò)交換機(jī))提供廣域網(wǎng)服務(wù)。應(yīng)用：把LAN連入廣域網(wǎng)或作為廣域網(wǎng)的核心連接設(shè)備。,總結(jié)路由器的特點(diǎn),,網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備的區(qū)別：集線器網(wǎng)橋路由器從以下幾個(gè)方面來描述：工作的層