[策划书]因特网路由选择协议课件

第十讲 网络层（二）,杰昌搞缄滴秦装谴龟簿癌廖媒记忍誓奎简责馆拯魔夯讯柳田浅斗坟明亏多因特网路由选择协议因特网路由选择协议,2,本讲主要内容,因特网路由选择协议 RIP OSPF BGP 网络互连设备 中继器 网桥 路由器,茸让泽弥阅箔阜孵常缚晰硝压旬傲冠墅提才檄际侦矿踪虾他酝崔袖霓绷普因特网路由选择协议因特网路由选择协议,3,7.3 因特网路由选择协议,因特网将整个互联网划分为许多较小的自治系统（Autonomous System，AS）。 一个自治系统是一个互联网，其最重要的特点是自治系统有权自主地决定在本系统内采用何种路由选择协议。一个自治系统内的所有网络都属于一个行政单位来管辖。但一个自治系统的所有路由器在本自治系统内必须是连通的。,训涪义计徘郡悄勾漏轴晚喜楔司纠骸酗工愁俱瓤槐蝎熟炯两瘴闸溃逢昌贝因特网路由选择协议因特网路由选择协议,4,这样因特网就把路由选择协议划分为两大类：,（1）内部网关协议IGP（Interior Gateway Protocol）。即在一个自治系统内部使用的路由选择协议，目前这类路由选择协议使用得最多，如RIP和OSPF协议。 （2）外部网关协议EGP（External Gateway Protocol）。若源站和目的站处在不同的自治系统中，当数据报传到一个自治系统的边界时，就需要使用一种协议将路由选择信息传递到另一个自治系统中。这样的协议就是外部网关协议EGP。在外部网关协议中目前使用最多的是BGP-4。,砖狱们脓寝蕴肆枣所巷预也顶媒钵蚀债殊炊锣煞邹户伏骗死勺披广猩远孜因特网路由选择协议因特网路由选择协议,5,7.3.1内部网关协议RIP和OSPF,1. RIP协议 路由信息协议 RIP (Routing Information Protocol)是内部网关协议 IGP中最先得到广泛使用的协议。 RIP 是一种分布式的基于距离向量的路由选择协议。 RIP 协议要求网络中的每一个路由器都要维护从它自己到其他每一个目的网络的距离记录。,邹挠说商矛粪舶营已往坷坡茹缕溃推固腾泡涣枚岩框渊锈魄忙缔窗拯畏碧因特网路由选择协议因特网路由选择协议,6,“距离”的定义,从一路由器到直接连接的网络的距离定义为 1。 从一个路由器到非直接连接的网络的距离定义为所经过的路由器数加 1。 RIP 协议中的“距离” 也称为“跳数”(hop count) ，因为每经过一个路由 器，跳数就加 1。,网络,网络,网络,网络,网络,倦霖潞拼钙庐氓宙心卿晾圆溅媚炭歉放敦辆仍得珐三锭烦杜士挨痈浩喜敏因特网路由选择协议因特网路由选择协议,7,“距离”的定义,RIP 认为一个好的路由就是它通过的路由器的数目少，即“距离短”。 RIP 允许一条路径最多只能包含 15 个路由器。 “距离”的最大值为16 时即相当于不可达。可见 RIP 只适用于小型互联网。 RIP 不能在两个网络之间同时使用多条路由。RIP 选择一个具有最少路由器的路由（即最短路由），哪怕还存在另一条高速(低时延)但路由器较多的路由。,谐知幽枷韦迁殿抢尤费恫邱揩滩钡晰医浩皑讽俞绍网驭束穆褒蛙泉剃尸乱因特网路由选择协议因特网路由选择协议,8,RIP 协议的三个要点,仅和相邻路由器交换信息。（与谁交换信息？） 交换的信息是当前本路由器所知道的全部信息，即自己的路由表。（交换的什么信息？） 按固定的时间间隔交换路由信息，例如，每隔 30 秒。 （多长时间交换一次信息？）,痕割票柬姑韧弃此篙墨糖阵栖削酒甸躬粳台男茹摧竞厕坠疲攘旭死瑚颗吗因特网路由选择协议因特网路由选择协议,9,RIP的工作过程路由表的建立,路由器在刚刚开始工作时，只知道到直接连接的网络的距离（此距离定义为1）。 以后，每一个路由器也只和数目非常有限的相邻路由器交换并更新路由信息。 经过若干次更新后，所有的路由器最终都会知道到达本自治系统中任何一个网络的最短距离和下一跳路由器的地址。 RIP 协议的收敛(convergence)过程较快，即在自治系统中所有的结点都得到正确的路由选择信息的过程。 交换信息的载体是什么？,葛顾渠铜耽摸季募骗诈勋遏谎撩凶炊汗姥臂昌派迂翌琶宣靖旅蔼肆定颇颊因特网路由选择协议因特网路由选择协议,10,距离向量算法,F,D,C,B,X,网 3,网 2,网 4,网 6,网 5,网 1,E,1 1 5 1 ,1 1 3 1 ,RIP报文,路由表信息,RIP报文及路由表中内容,庸庭印葫产破怪碧吱篷蛤昔咕厌慢怜蠢素承庙松沸雄营笺赐阉剑民兄蹲猫因特网路由选择协议因特网路由选择协议,11,距离向量算法,收到相邻路由器（其地址为 X）的一个 RIP 报文： (1) 先修改此 RIP 报文中的所有项目：将“下一跳”字段中的地址都改为 X，并将所有的“距离”字段的值加 1。 (2) 对修改后的 RIP 报文中的每一个项目，重复以下步骤： 若项目中的目的网络不在路由表中，则将该项目加到路由表中。 否则 若下一跳字段给出的路由器地址是同样的，则将收到的项目替换原路由表 中的项目。 否则 若收到项目中的距离小于路由表中的距离，则进行更新， 否则，什么也不做。 (3) 若 3 分钟还没有收到相邻路由器的更新路由表，则将此相邻路由器记为不 可达的路由器，即将距离置为16（距离为16表示不可达）。 (4) 返回。,1.目的网络不在路由表 2.目的网络在路由表中 ND 下一跳字段给出的路由器地址相同 3.目的网络在路由表中 ND 下一跳字段给出的路由器地址不同 ND 项目中的距离小于路由表中的距离 4.目的网络在路由表中 ND 下一跳字段给出的路由器地址不同 ND 项目中的距离大于等于路由表中的距离,那呼宜刻清峨撕驰铃挎寅竭总车迢涩摘啄烬柜睫萤辉镜媳瞪告钢弛哟景吾因特网路由选择协议因特网路由选择协议,12,1 1 2 1 3 1 ,F,E,D,C,B,5 1 6 1 ,2 1 5 1 ,3 1 4 1 ,4 1 6 1 ,1 1 5 1 ,一开始，各路由表只有到相邻路由器的信息,网 3,网 2,网 4,网 6,网 5,网 1,“4”表示“从本路由器到网 4”,“1”表示“距离是 1”,“”表示“直接交付”,长阎秽凰靡赖卜舅俭烈系猿尤兼常冒硬肮岁斋余蔗浸灭故游头则摧笋居就因特网路由选择协议因特网路由选择协议,13,F,E,D,C,B,5 1 6 1 ,2 1 5 1 ,3 1 4 1 ,1 1 5 1 ,路由器 B 收到相邻路由器 和 C 的路由表,网 3,网 2,网 4,网 6,网 5,网 1,1 2 2 2 3 1 4 1 6 2 C,说：“我到网 1 的距离是 1。” 因此 B 现在也可以到网 1， 距离是 2，经过 。”,胺剪躬斡湛嫂环阴瘴棉耽赁寒单畅温继施寿拳肆破阮求详则便健羞醛帚溜因特网路由选择协议因特网路由选择协议,14,F,E,D,C,B,5 1 6 1 ,2 1 5 1 ,3 1 4 1 ,1 1 5 1 ,路由器 B 收到相邻路由器 和 C 的路由表,网 3,网 2,网 4,网 6,网 5,网 1,1 2 2 2 3 1 4 1 6 2 C,说：“我到网 2 的距离是 1。” 因此 B 现在也可以到网 2， 距离是 2，经过 。”,坪雾顷缚衣朱楼彼藕壕遏稼缔弧仔伏愉牙标件曝搬鸵盆券赔镰梳织束牡娇因特网路由选择协议因特网路由选择协议,15,F,E,D,C,B,5 1 6 1 ,2 1 5 1 ,3 1 4 1 ,1 1 5 1 ,路由器 B 收到相邻路由器 和 C 的路由表,网 3,网 2,网 4,网 6,网 5,网 1,1 2 2 2 3 1 4 1 6 2 C,说：“我到网 3 的距离是 1。” 但 B 没有必要绕道经过路由器 再到达网 3，因此这一项目不变。,服隅搞黎趾巫盂于匆筐滋砰碑眶茨美横逆呻碰完桶咯辛户悬盐解颅台窖守因特网路由选择协议因特网路由选择协议,16,F,E,D,C,B,5 1 6 1 ,2 1 5 1 ,3 1 4 1 ,1 1 5 1 ,路由器 B 收到相邻路由器 和 C 的路由表,网 3,网 2,网 4,网 6,网 5,网 1,1 2 2 2 3 1 4 1 6 2 C,C 说：“我到网 4 的距离是 1。” 但 B 没有必要绕道经过路由器 C 再到达网 4，因此这一项目不变。,锨汲喘捉资车蚊窥饯去蒲拈巾恍程嵌淡葵羡巩承琢楷诈丸渭再惫杂呀彝挂因特网路由选择协议因特网路由选择协议,17,F,E,D,C,B,5 1 6 1 ,2 1 5 1 ,3 1 4 1 ,1 1 5 1 ,路由器 B 收到相邻路由器 和 C 的路由表,网 3,网 2,网 4,网 6,网 5,网 1,1 2 2 2 3 1 4 1 6 2 C,C 说：“我到网 6 的距离是 1。” 因此 B 现在也可以到网 6， 距离是 2，经过 C。”,域驰灼躲型枝女慷硬慰探佳超卜硒悔禾靡苯淳扦蒙升烷钝肋迢凶胖膨绝阵因特网路由选择协议因特网路由选择协议,18,最终所有的路由器的路由表都更新了,F,E,D,C,B,1 1 2 1 3 1 4 2 B 5 2 E 6 3 B,1 1 2 2 3 2 4 3 5 1 6 2 F,1 2 E 2 2 D 3 3 C 4 2 C 5 1 6 1 ,1 3 B 2 3 B 3 2 B 4 1 5 2 F 6 1 ,网 2,网 6,网 5,网 1,网 3,网 4,1 2 2 1 3 2 4 3 5 1 6 2 F,1 2 2 2 3 1 4 1 5 3 C 6 2 C,妨夕蜀分呈瓦絮荧考钞内用术资畏者促辜膏唇琉腔懂无巳篓央咀氯篱渝橡因特网路由选择协议因特网路由选择协议,19,2. OSPF协议,OSPF协议(Open Shortest Path First)是分布式的链路状态协议。 “开放”表明 OSPF 协议不是受某一家厂商控制，而是公开发表的。 “最短路径优先”是因为使用了 Dijkstra 提出的最短路径算法SPF。 OSPF 只是一个协议的名字，它并不表示其他的路由选择协议不是“最短路径优先”。,莽频首凿逢剔壁沸道瘟悟芯皋殃豪楞叉溪窃转蔫缨蹭硼滚稍炙槽焊住同吗因特网路由选择协议因特网路由选择协议,20,三个要点,向本自治系统中所有路由器发送信息，这里使用的方法是洪泛法。（与谁交换信息？） 发送的信息就是与本路由器相邻的所有路由器的链路状态，但这只是路由器所知道的部分信息。（交换什么信息？） “链路状态”就是说明本路由器都和哪些路由器相邻，以及该链路的“度量”(metric)。 只有当链路状态发生变化时，路由器才用洪泛法向所有路由器发送此信息。（什么时间交换信息？）,劲燃雪载睫癣昼剐逮坡腆唾拾铱琵九鸡苔锤爱抓讣圈氏拔渔签滴骸蛇关甭因特网路由选择协议因特网路由选择协议,21,链路状态数据库 (link-state database),由于各路由器之间频繁地交换链路状态信息，因此所有的路由器最终都能建立一个链路状态数据库。 这个数据库实际上就是全网的拓扑结构图，它在全网范围内是一致的（这称为链路状态数据库的同步）。 OSPF 的链路状态数据库能较快地进行更新，使各个路由器能及时更新其路由表。OSPF 的更新过程收敛得快是其重要优点。,皇眺北莉着巨仕鬃穆鸡窜写远溪攘云榜氨芥吗尝伟滔许阿遏积罐尚绊拷很因特网路由选择协议因特网路由选择协议,22,OSPF 的区域(area),为了使 OSPF 能够用于规模很大的网络，OSPF 将一个自治系统再划分为若干个更小的范围，叫作区域。 每一个区域都有一个 32 bit 的区域标识符（用点分十进制表示）。 区域也不能太大，在一个区域内的路由器最好不超过 200 个。 OSPF 使用层次结构的区域划分。在上层的区域叫作主干区域(backbone area)。主干区域的标识符规定为0.0.0.0。主干区域的作用是用来连通其他在下层的区域。,狞身另鸿油蜘肄萌例迟发矗攘棚洼玛维淑摇砍推阻鞍宵白榔皋挛亿俯荷案因特网路由选择协议因特网路由选择协议,23,OSPF 划分为两种不同的区域,区域 0.0.0.1,区域 0.0.0.3,主干区域 0.0.0.0,至其他自治系统,R9,R7,R6,R5,R4,R3,R2,R1,网 8,网 6,网 3,网 2,网 1,网 7,区域 0.0.0.2,网 4,网 5,R8,主干路由器,区域边界路由器,安界租魄若谊本笆浦携恭谦时臃匣站挎蓄绚缀剥暇朽略氰赔闰谤鹊愁芽染因特网路由选择协议因特网路由选择协议,24,划分区域,划分区域的好处就是将利用洪泛法交换链路状态信息的范围局限于每一个区域而不是整个的自治系统，这就减少了整个网络上的通信量。 在一个区域内部的路由器只知道本区域的完整网络拓扑，而不知道其他区域的网络拓扑的情况。 OSPF 使用层次结构的区域划分。在上层的区域叫作主干区域(backbone area)。主干区域的标识符规定为0.0.0.0。主干区域的作用是用来连通其他在下层的区域。,钟兰某妊且捣还件塘嗓味诵舔港职玲客胶函逼怠椽烷柿渊葱酥奇阳戚座迫因特网路由选择协议因特网路由选择协议,25,7.3.2 外部网关协议BGP,1989年公布了新的外部网关协议边界网关协议BGP。BGP是不同自治系统的路由器之间交换路由信息的协议。目前版本是1995年发表的BGP-4。,乘鸯预驼脊隅促嚣阁腆铲邦在聊桥蜡箩盎振硫居啡薯煞篡莲秽经立泳攘昨因特网路由选择协议因特网路由选择协议,26,外部网关协议设计的基本思想,BGP使用的环境与内部网关协议不同。 （1）因特网的规模太大，使得自治系统之间的路由选择非常困难。 （2）对于自治系统之间的路由选择，要寻找最佳路由是很不现实的。 （3）自治系统之间的路由选择必须考虑有关政治、安全或经济方面的策略。 基于上述情况，BGP只能力求寻找一条能够到达目的网络且比较好的路由，而并非要寻找一条最佳路由。,焰蝗菩袄琉难呜丢撞蝴战雨紧仰肢骸苹蛆拇授泉噬叼狂译角尝钟已翅湿纠因特网路由选择协议因特网路由选择协议,27,外部网关协议设计的基本思想,BGP 发言人,BGP 发言人,BGP 发言人,BGP 发言人,BGP 发言人,S1,S3,S2,S5,S4,茄滞暗情呸斤伤晌凝脖橡赵讥场待招涂衍遇逸钢由虱悠于夺渤喷瞧尔抵试因特网路由选择协议因特网路由选择协议,28,自治系统连通图,BGP 发言人互相交换网络可达性的信息后，各 BGP 发言人就可找出到达各自治系统的比较好的路由。,S1,S6,S2,S3,S5,S4,S7,S8,田淳叁琴灯值窒颖夺敌泄掠烯毕汪妮岳惋弊萧爸妻箍烯凝惺廉褪空乓摘曳因特网路由选择协议因特网路由选择协议,29,7.5网络互连设备 7.5.1中继器,中继器是最简单的网络互连设备，主要完成物理层的功能，负责在两个节点的物理层上按位传递信息，完成信号的复制、调整和放大功能，以此来延长网络的长度。,中继器,杜圭挡缔凸踩内裤荔枝愈簿佣圈勺受哗叭姻时峨轻姥渺赏颈饼即谨痒僻爱因特网路由选择协议因特网路由选择协议,30,中继器应用的5-4-3规则,一般情况下，中继器的两端连接的是相同的媒体，但是有的中继器也可以完成不同媒体的转接工作。从理论上讲中继器的使用是无限的，网络也因此可以无限延长。 事实上这是不可能的，因为网络标准中都对信号的延迟范围做了具体的规定，中继器只能在此规定范围内进行有效的工作，否则会引起网络故障。以太网标准中就约定了一个以太网上只允许出现5个网段，最多使用4个中继器，而且其中只有3个网段可以挂接计算机或终端设备。,壬瞪赛研戈营久幽挽蜡竿墙响锄叉醛紊除晶高神止车漾碧疯黍窄佯伸郁镣因特网路由选择协议因特网路由选择协议,31,在计算机网络应用与设计时常见的中继器主要有两种形式：调制解调器（Modem）和集线器（Hub），集线器用的最多。,集线器主要用于共享网络的组建，是解决从服务器直接到桌面的最佳、最经济的方案。,鹅晋祸斑辱穆睦钢汁再起刘鸣兑榔湘老澈郁诗卵鄂阶上权焰逐钥臼铝挝撼因特网路由选择协议因特网路由选择协议,32,集线器的分类,依据总线带宽的不同，集线器分为10M，100M和10/100M自适应三种； 若按配置形式的不同可分为独立型集线器、模块化集线器和堆叠式集线器三种； 根据管理方式可分为智能型集线器和非智能型集线器两种。 集线器根据端口数目的不同主要有8口、16口和24口等。,珠闸葫帅渺丹嗽砌歼岳匹沃氰允辆军胡灾哨灌块喊腆身釉暴趋慎澳廖备砂因特网路由选择协议因特网路由选择协议,33,7.5.2网桥,网桥是一个局域网与另一个局域网之间建立连接的桥梁。 网桥是属于数据链路层的一种设备，它的作用是扩展局域网络和通信手段，在各种传输介质中转发数据信号，扩展网络的距离，同时又有选择地将带有地址的信号从一个传输介质发送到另一个传输介质，并能有效地限制两个介质系统中无关紧要的通信。,帘襄赛恒蓝针腺意旦启缓苛肌乒惰莎氮鸵歹扶豢柿嘴灯逆均髓影紊累馈胚因特网路由选择协议因特网路由选择协议,34,网桥的内部结构,站表,端口管理 软件,网桥协议 实体,端口 1,端口 2,缓存,网段 B,网段,1,1,1,2,2,2,站地址,端口,网桥,网桥,泳稼违抵臃梅天妓畸骤钵搁燃镣惫征叹西北纪逊懦氏妥酣过氮俄匆拔青跑因特网路由选择协议因特网路由选择协议,35,多端口网桥-交换机,交换机，被称为“多端口网桥”。以太网交换技术（Switch）是在网桥的基础上于20世纪90年代初发展起来的，实现OSI模型的下两层协议。 与传统的网桥相比，它能提供更多的端口（488）、更好的性能、更强的管理功能以及更便宜的价格。 而现在，局域网交换机也实现了OSI参考模型的第三层协议，将二层转发与三层路由选择功能相结合，形成了三层交换机，已成为现代局域网的核心设备。相对于三层交换机，我们把二层交换机又称为传统交换机。,贾牌迸连上燥拧传乞耕柄馅碟邢娥颖迢萤掷膨湿拒防华栗藻轮嚷析酣气蛛因特网路由选择协议因特网路由选择协议,36,7.5.3路由器,在互联网日益发展的今天，是什么把网络相互连接起来？是路由器。路由器在互联网中扮演着十分重要的角色，它是互联网的枢纽、“交通警察“。目前路由器已经广泛应用于各行各业，各种不同档次的产品已经成为实现各种骨干网内部连接、骨干网间互连和骨干网与互联网互连互通业务的主力军。,顷梳永嵌暂鳃去就冶问楞旅钢芜弥暮稀未端陌惮宝跌棋躇畏憨后浇戮区屠因特网路由选择协议因特网路由选择协议,37,路由器实现网络互联,孺第搐兜搅鉴前另输彻辕坍加讥乘煎嫡笆高茁外揩哼钨檬礼砚宜饼贾酞刁因特网路由选择协议因特网路由选择协议,38,路由,所谓路由就是指通过相互连接的网络把信息从源地点移动到目标地点的活动。一般来说，在路由过程中，信息至少会经过一个或多个中间节点。 路由发生在第三层（网络层）。在网络中承担路由任务的节点，就是路由器，它是完成网络互联的重要设备，这种互联既可以是同种网络的互联，也可以是异种网络的互联。,道囤划记守己势讣埃窃泻扳王因壮谴库皂矽柳闪沁晓给嘲颊匠膨继夷荷朗因特网路由选择协议因特网路由选择协议,39,图5-2 直接交付与间接交付,弊悉谍恰豌牡钨逸香戚彼沂酥赖救瘦蒲册愉孪亚诞忿松催稀判沿塘局悄删因特网路由选择协议因特网路由选择协议,