《网络协议》全套PPT电子课件教案-第六章IP路由选择协议.ppt

作业中出现的问题,第一次：写出以太网的封装格式,上传作业命名方式： 计0301某某学号_次数,作业中出现的问题,第二次（ip）： 若总长度为1200字节而其中的1176字节是来自高层的数据，计算首部长度hlen的值。 1200-117624字节 hlen=24/46,作业中出现的问题,实际抓一个数据报，分析其首部格式。,0000 00 0a eb 07 fb 8c 00 0c cf 6c 30 00 08 00 45 00 .l0.e. 0010 00 30 6b 59 40 00 7a 06 83 62 d3 56 30 de ca c2 .0ky.zb.v0. 0020 43 15 10 14 0c 05 4d cb e4 e8 00 00 00 00 70 02 c.m.p. 0030 ff ff 22 46 00 00 02 04 05 b4 01 01 04 02 “f 其信息如下图：,复习,icmp icmp差错报文 icmp查询报文 icmp应用,下列协议不属于应用层协议的是（ ） a、icmp b、snmp c、telnet d、ftp,下列哪个icmp消息类型和拥塞控制有关（ ） a、终点不可达 b、改变路由 c、源端抑制 d、回送请求和应答,下列哪个icmp消息类型和路由优化有关（ ） a、终点不可达 b、改变路由 c、源端抑制 d、回送请求和应答,第6章 ip路由选择协议,基本概念 rip ospf bgp 其它路由选择协议 本章小结,6.1 基本概念,互联网是由许多路由器连接起来的网络组成的，当数据报从源端发送到目的端时，可能要经过很多路由器，每个路由器在转发数据报时，必须查找路由表，路由表指明对分组的最佳路径。路由表可以是静态的或动态的。由于需要动态路由表，因此产生了多种路由选择协议。 路由选择协议是一些规则和过程的组合，使得在互联网中的各路由器能彼此互相通告变化情况。路由选择协议使路由器能共享它们所知道的互联网情况或邻站情况。路由选择协议还包含一些过程，用来合并从其他路由器收到的信息。,6.1基本概念,静态路由：人工指定的路由 静态路由由人工建立和管理，不会自动发生变化，必须手工更新以反映互联网拓扑结构或连接方式变化。 优点：安全可靠、简单直观，避免了动态路由选择的开销 适用环境：不太复杂的互联网结构 缺点：不适用复杂的互联网结构；建立和维护工作量大；互联网出现故障时，静态路由不会自动做出变更。,6.1基本概念,动态路由：路由器动态生成的路由 1. 动态路由可以通过自身学习，自动修改和刷新路由表 2. 动态路由要求路由器之间不断地交换路由信息 3. 优点：更多的自主性和灵活性；自动排除错误路径；自动选择性能更优的路径 4. 适用环境：拓扑结构复杂、网络规模庞大的互联网 5. 缺点：交换路由信息需要占用网络的带宽；路由表的动态修改和刷新需要占用路由器的内存和cpu处理时间，消耗路由器的资源。,6.1基本概念,路由选择协议在体系结构中的位置,传输层: tcp, udp,链路层,网络层,6.1基本概念as,出现的问题： 由于internet的规模非常大，如果让所有的路由 器知道所有的网络应怎样到达，则这种路由表将非常大，处理起来时间花费也非常多。 解决办法： 为了便于进行路由选择，internet将整个互联网 划分为许多较小的单位，称为自治系统（autonomous system ，as），即在单一的管理机构管辖下的一组网络和路由器。一个自治系统内部采用相同的路由协议。 作为形成网络的每一个自治系统，都有属于自己的路由选择技术，不同的 as ，路由选择技术不同。 路由选择协议根据自治系统的范围分：内部路由选择协议和外部路由选择协议。,6.1基本概念,内部路由选择协议（又称为内部网关协议，interior gateway protocol，igp）：在自治系统内的路由选择协议。用来在自治系统内更新路由表。 最常用的 igp有: rip: routing information protocol(路由选择信息协议) ospf: open shortest path first(开放式最短路径优先协议) igrp: interior gateway routing protocol (内部网关路由选择协议，cisco产权),6.1基本概念,外部路由选择协议（又称为外部网关协议，exterior gateway protocol，egp）：在自治系统之间的路由选择协议。用来更新把几个自治系统连接起来的路由器的路由表。 最常用的egp有: egp: exterior gateway protocol(外部网关协议) bgp: border gateway protocol(边界网关协议),asc,asb,asa,r1,r2,r3,rip,rip,rip,rip,rip,rip,rip,rip,ospf,ospf,ospf,ospf,ospf,bgp,bgp,内部路由选择协议rip,外部路由选择协议bgp,内部路由选择协议ospf,h1,h2,有三个自治系统asa、asb、asc，每个自治系统内运行各自的内部路由选择协议，但每个自治系统都有一个或多个路由器（如图中的r1、r2、r3）除运行本自治系统的内部路由选择协议外，还运行自治系统间的路由选择协议。,假定图中asa的主机h1向asb的主机h2发送数据报，则在各as内使用各自的内部路由选择协议（rip、ospf)，在r1和r2之间则必须使用外部路由选择协议bgp。,6.1基本概念,bgp,6.1基本概念,在动态路由中，根据发现和计算到达目的网络的新路径的方法不同，路由选择协议分为：距离向量协议、链路状态协议。 距离向量路由选择是就路径的远近判断其是否最佳。距离可以是中转站点（路由或是主机）的数目或是一套经过计算能够代替距离的量度。常用的距离向量协议有：路由信息协议（rip v1 和 v2）和内部网关路由协议 igrp。 链路状态路由选择是一种概念，用于在分组交换网络中进行计算机通信时的路径查找。链路状态路由选择所进行的工作就是让网络中的路由器告知该网络中所有其它的路由器哪个与它相邻最近。所有的路由器都不会将整个路由表全部发布出去，它们只发其中与相邻路由器相关的部分。,从本质上来说，距离向量路由选择协议在路径的远近方面决定它是否最佳，而链路状态路由选择协议能够用更为复杂的方法来考虑各种连接变量，如带宽、延时、可靠性和负载等。 向量距离算法与链路状态算法的原理性差异,1.向量距离路由选择算法 不需要路由器了解整个互联网的拓扑结构 通过相邻的路由器了解到达每个网络的可能路径 2.链路状态路由选择算法 依赖于整个互联网的拓扑结构图 利用整个互联网的拓扑结构图得到spf（最短路径优先）树，进而由spf树生成路由表,6.1基本概念,6.2 rip,rip（ routing information protocol ）路由信息协议：是一种在网关与主机之间交换路由选择信息的标准。rip 是一种内部路由选择协议，是普通内部网关协议，应用于 as 系统内。 rip 主要设计来利用同类技术与大小适度的网络一起工作，因此通过速度变化不大的接线连接。rip 比较适用于简单的校园网和区域网，不适于复杂网络的情况。参看rfc 1058、rfc 2453。,6.2 rip报文格式,命令 8位，指明报文类型。请求1，响应2。,版本 8位，定义版本。rip1为1，rip2为2。,距离 32位，定义从发通知的路由器到目的网络的跳数。,系列 16位，定义使用的协议系列。由于 rip2 可能使用几种不同协议传送路由选择信息，所以使用到该字段。 tcp/ip为2。,网络地址 32位，定义目的网络地址。,20字节,6.2 rip请求和响应,对某个项目的请求,响应可以是询问的或非询问的。询问的响应仅在回答请求时才发送。而非询问的响应是定期地发送，如每隔30秒，并包括整个路由表中的信息。,rip使用两种类型报文：请求和响应。 请求报文可以询问特定项目或者所有项目。,对所有项目的请求,重复的,6.2 rip请求和响应,r1可通告三个网络，定期响应如右表所示,举例：在下图中，路由器r1发送的定期响应是什么？假定r1知道整个的自治系统。,6.2 rip-距离向量路由算法,rip协议是距离向量路由选择算法在局域网上的直接实现 距离向量路由选择算法要点: 仅与邻站交换信息（共享）； 交换当前本路由器所知道的整个自治系统的信息（即路由表）； 按固定时间间隔交换信息（如30秒钟）。 一句话，即每一个路由器周期性地与其邻站共享有关整个互联网的知识。,6.2 rip-距离向量路由选择算法,rip更新算法,收到：rip响应报文 1. 对每一个被通知的目的网络的跳数加1； 2. 对每一个被通知的目的网络，重复以下步骤： （1）若（目的网络不在路由表中） 将通知的信息加到路由表中； （2）否则 若（下一跳字段是同样的） 将路由表中的项目替换为通知的项目。 否则 若（通知的跳数小于路由表中的跳数） 将它加到路由表中； 否则 什么也不做。 3. 若3分钟未收到相邻路由器的更新路由表，则将相邻路由器记为不可达路由器，即将距离置为16（无穷大）； 4. 返回。,跳数 ，即一个分组要到达目的站必须进入的网络数,6.2 rip-距离向量路由选择算法,举例：某路由器收到从路由器c发来的rip报文，该报文列出了一些目的网络及其相应的跳数。更新过程如下：,net 2 4 net 3 8 net 6 4 net 8 3 net 9 5,net 2 5 net 3 9 net 6 5 net 8 4 net 9 6,从rc来的rip报文,1,更新算法,net 1 7 a net 2 2 c net 6 8 f net 8 4 e net 9 4 f,net 1 7 a net 2 5 c net 3 9 c net 6 5 c net 8 4 e net 9 4 f,说明：根据rip更新算法,更新后的rip报文,旧路由表,新路由表,将rip报文中的跳数加1； 更新的报文与旧路由表比较： net 1无新添项目不变； net 2项目的下一跳相同，用报文数据更新（跳数2更新为5）； net 3作为新项目加入新路由表； net 6更新数据来自下一跳c，且更新跳数较小，故路由表跳数由8更新为5； net 8、net 9跳数未改变，保持。 更新完毕。,6.2 rip封装,rip报文封装在udp数据报中，rip报文不包含指示报文长度的字段。可以从udp分组确定。当装入rip时，指派给udp的端口号是520。,ip首部,udp首部,rip报文,udp数据报,ip数据报,6.2 rip-不稳定性,正常情况, 广播路由信息, 广播路由信息, 发现故障，更新路由表, 收到广播，更新路由表, 收到广播，更新路由表,不稳定性的产生, 广播路由信息, 收到广播，更新路由表, 广播路由信息, 收到广播，更新路由表, 发现故障，更新路由表,不稳定性问题的产生原因,6.2 rip-不稳定性,解决不稳定性的方法： 水平分割：提高收敛进程速度和解决计算到无穷大。分区水平的基本原理是不允许用与得到路径相同的方法发布该路径。 毒性逆转：用来阻止路由选择循环的路由开销技术。当一个路由器由另外一个路由器得知一个或者一组路由，给这些路由指定无穷大的开销值（16），以使它处于通知路由器返回源点的状态。 触发式更新：缩短网络收敛时间。如果网络中有变化，路由器立即发送新的路由表。,缓慢收敛：在互联网上某处发生的变化要传播到互联网的其它地方需要的时间很长。解决的方法是限制跳数为15，数值16被认为是无穷大。,6.2 riprip2,rip 2 属于 rip 协议的补充协议，主要用于扩大 rip 信息装载的有用信息数量，同时增加其安全性能。rip 2 是一种基于 udp 的协议。在 rip2 下，每台主机通过路由选择进程发送和接受来自 udp 端口520的数据包，同rip。 rip 和 rip 2 主要适用于 ipv4 网络，而 ripng 主要适用于 ipv6 网络。,6.3 ospf区域,ospf（ open shortest path first，开放最短路径优先）是一个内部网关协议，用于属于单个自治系统（as）内的路由器间的路由选择。为了有效地和及时地处理路由选择，ospf把自治系统划分为一些区域。 区域：包含在自治系统中的一些网络、主机和路由器的集合。as可以划分多个区域，在区域里的所有网络必须是互相链接的。每个as有一个主干（backbone）区域，称为区域0，所有其他区域必须直接与主干区域相连，每一个区域有区域标识。 四类路由器，允许重叠 完全在一个区域内的内部路由器；连接多个区域的区域边界路由器；主干路由器（在主干中的路由器）；自治系统边界路由器。,6.3 ospf区域,6.3 ospf开放最短路径优先,ospf 采用链路状态技术，路由器互相发送直接相连的链路信息和它所拥有的到其它路由器的链路信息。 链路状态路由选择的关键： 共享关于邻站的知识。每一个路由器向本区域内的其它路由器发送它的邻站信息。 与每一个其它路由共享。发送方法是洪泛法，即向它的所有邻站发送消息。每一个邻站再向它的所有邻站发送消息。 只要有了变化就进行共享。通信量比距离向量路由选择要小。,6.3 ospf开放最短路径优先,每个 ospf 路由器维护相同自治系统拓扑结构的数据库。从这个数据库里，构造出最短路径树来计算出路由表。当拓扑结构发生变化时， ospf 能迅速重新计算出路径，而只产生少量的路由协议流量。 区域路由选择功能使添加路由选择保护和降低路由选择协议流量均成为可能。此外，所有 ospf 路由选择协议的交换都是经过身份验证的。 主要优点 收敛速度快；没有跳数限制； 支持服务类型选路 提供负载均衡和身份认证 适用环境 规模庞大、环境复杂的互联网,6.3 ospf开放最短路径优先,链路状态路由选择协议与距离向量路由选择协议的主要不同： 链路状态路由选择协议不通过传言进行路由选择。每个路由器只产生与自己直接相连的链接信息。 链路状态路由选择协议不会定时广播自己的整个路由表。当链接状态改变时，只发送修改。因此，链路状态协议的收敛时间相对较短。,6.3 ospf分组类型,ospf使用五种不同类型的分组：单播问候分组、数据库描述分组、链路状态请求分组、链路状态更新分组和链路状态确认分组。 所有ospf分组共享相同的首部。 ospf分组被封装成ip数据报。这些数据报包括确认机制以实现流量控制和差错控制。它们不需要传输层协议来提供这些服务。,6.3 ospf分组首部格式,版本 8位，协议版本号（当前为2)。 类型 8位，定义分组类型。五种类型，分别用1-5表示。 报文长度 16位，包含首部在内的总报文长度。 源路由器ip地址 32位，发送分组路由器 ip地址。 区域 id 32位，识别数的据包归属区域。 检验和 16位，整个数据包内容检验和，不包括64位认证字段。 身份验证类型 16位，识别数据包认证模式。 身份验证 64位，供认证模式使用。,6.4 bgp,bgp （边界网关协议，border gateway protocol ），是自治系统之间的路由选择协议。作为最新的外部网关协议，提供了许多其他性能，现有四个版本。 边界网关协议（bgp）是运行于 tcp 上的一种自治系统间的路由协议。 bgp 是唯一一个用来处理像因特网大小的网络协议，也是唯一能够妥善处理好不相关路由域间的多路连接协议。 bgp的路由选择方法是基于距离向量路由选择，与传统的距离向量（1个单独的度量，如跳数）协议不同，bgp将as外部路径的度量复杂化。 bgp 系统的主要功能是和其他的 bgp 系统交换网络可达信息。网络可达信息包括列出的自治系统（as）的信息。这些信息有效地构造了 as 互联的拓朴图并由此清除了路由环路，同时在 as 级别上可实施策略决策。 参看rfc 1771 。,6.4 bgp,bgp-4 提供了一套新的机制以支持无类域间路由。这些机制包括支持网络前缀的通告、取消 bgp 网络中“ 类 ” 的概念。 bgp-4 也引入机制支持路由聚合，包括 as 路径的集合。这些改变为提议的超网方案提供了支持。 从bgp的角度上来说，as的重要的特性是as对另一个自治系统来说具有一个统一的内部路由计划，并为其可达的目的地表现出一个一致的画面。a s内部的所有部分必须全互连。,6.4 bgp类型,bgp使用四种不同类型的报文：打开、更新、保活和通知。 打开：用来建立两个对等结点间的一个bgp会话。 更新：用来在对等bgp间传输路由信息。 保活：用来确定对等结点是否可以到达。 通知：在检测到一种错误条件时发送。,在传输协议连接建立之后，各端发送的第一个信息是打开 信息。如果 打开 信息可以接收，会返回发送确认 打开 信息的保活信息。一旦打开 信息获得确认，更新、保活和通知信息进行相互交换。至于每种信息类型可参照相关文档。,6.4 bgp分组格式,所有bgp分组共享相同的首部。,记号 16位，保留给身份验证用。 长度 包含首部的报文总长度。 类型 定义分组类型，分别用1-4表示。,6.4 bgp封装,bgp报文封装成tcp报文段，使用熟知端口179。这表示不需要使用流量控制和差错控制。当打开tcp连接时，更新报文、保活报文和通知报文就一直交换着，直到发送出停止类型的通知报文为