华为NGN承载网概述-NGN承载网协议基础20060310.ppt

NGN承载网协议基础,ISSUE1.0,1,NGN承载网中涉及到很多路由协议，对这些协议的理解是对承载网理解的关键。本课程就对这些协议进行了介绍。,2,目标,学习完此课程，您将会：OSPF协议基本原理ISIS协议基本原理BGP协议基本原理VRRP协议基本原理MPLSL3VPN基本原理,3,第1章VLAN基本原理第2章VRRP协议基本原理第3章路由的一些基本概念第4章动态路由协议原理第5章常见的路由算法及协议第6章MPLSL3VPN基本原理,4,以太网广播域,广播,5,通过路由器将网络分段,广播,路由器,6,通过VLAN划分广播域,广播域1VLAN10,广播域2VLAN20,广播域3VLAN30,市场部,工程部,财务部,7,VLAN的优点,隔离广播域，抑制广播报文.分隔不同用户,提高网络安全性.虚拟工作组,超越传统网络的工作方式.,8,VLAN的帧格式（补充详细说明）,标准以太网帧,带有IEEE802.1Q标记的以太网帧,9,基于端口的VLAN,主机A,主机B,主机C,主机D,以太网交换机,VLAN表,Port1,Port2,Port7,Port10,10,三层交换机功能模型,10.110.0.113/24G:10.110.0.254,10.110.1.69/24G:10.110.1.254,10.110.1.88/24G:10.110.1.254,10.110.2.200/24G:10.110.2.254,ETH0:10.110.0.254/24,ETH1:10.110.1.254/24,ETH2:10.110.2.254/24,11,报文到报文的三层交换技术,传统三层技术对每个报文进行处理，并基于第三层地址转发报文。这一方法称为报文到报文（PxP）。,12,基于流交换的三层交换技术,不在三层处理所有报文的的方法称之为流交换（FS）。,第一个报文,后续报文,1,2,3,1,2,3,1,2,3,1,2,3,13,第1章VLAN基本原理第2章VRRP协议基本原理第3章路由的一些基本概念第4章动态路由协议原理第5章常见的路由算法及协议第6章MPLSL3VPN基本原理,14,单网关的缺点,如果一个网络只能通过一个网关访问其它网络，那么当网关出现故障的时候，这个网络就被孤立了，没有办法访问外部。,network,10.0.0.1,10.0.0.9,10.0.0.8,10.0.0.7,10.0.0.6,15,NGN组网提高可靠性的方法和问题,主备用路径独立网关IP地址的冲突问题,SoftX,NGN承载网,LS,LS,ER/PE,ER/PE,主用,备用,16,VRRP的出现,VRRP:虚拟路由器冗余协议（VirtualRouterRedundancyProtocol）VRRP在一组路由设备中选择一个Master，Master负责转发局域网内主机的流量。我们可以设置优先级来控制Master的选举。VRRP会产生一个虚拟路由器作为局域网主机的网关。,network,S6506,10.0.0.1,10.0.0.6,10.0.0.2,S6506,10.0.0.3,虚拟路由器,SoftX,17,虚拟路由器配置,配置A:LSW-A-vlan-interface2vrrpvrid1virtual-ip10.0.0.1LSW-A-vlan-interface2vrrpvrid1priority120priority从0到255,但我们只能配置1到254.priority的默认值是100，数值大优先级则高.priority0保留用于特殊用途，255保留给IP地址的拥有者（ipaddressowner）。配置B:LSW-B-vlan-interface2vrrpvrid1virtual-ip10.0.0.1,18,第1章VLAN基本原理第2章VRRP协议基本原理第3章路由的一些基本概念第4章动态路由协议原理第5章常见的路由算法及协议第6章MPLSL3VPN基本原理,19,什么是路由,路由信息是指导报文发送的路径信息路由表：路标牌路由的过程是报文中继转发的过程HopbyHop逐跳,20,路由开销：,路由的开销：不同厂商叫法可能是Cost，也可能是Metric，意思相同标识出了到达路由所指的目的地的代价，以选择最佳路径IP包的“旅途”费用影响因素线路延迟、线路带宽、线路占有率、线路可信度、跳数、最大传输单元与协议相关，不同的动态路由协议会选择以上的一种或几种因素来计算花费值可比性该花费值只在同一种路由协议对同一目的地有比较意义不同的路由协议之间的路由花费值没有可比性不存在换算关系,21,路由优先级,路由优先级：Preference标识不同路由协议的特权数值影响因素厂商实现对各个路由协议优劣的理解无标准定义可比性在运行不同的路由协议学习到相同的路由的时候比较用，在此前路由协议已经通过路由开销选拔出自己的“最佳路由”一般数值小的反而优先,22,路由环路：概念,路由环路:Routingloop报文在两个或几个路由器之间循环路由，直到TTL为0而丢弃不能正确到目的地，有时引起环路发生的链路拥塞几乎是路由中最坏的现象,TTL-1,23,路由环路：原因及解决方法,产生原因路由收敛过程中产生的临时环路路由算法的缺陷在不同的路由区域相互引入路由时丢失了可以防止环路的信息网络配置及经验问题解决方法选用高级算法的路由协议路由引入的时候注意过滤掉自己发出的路由,24,路由收敛,路由收敛：RouteConvergence从单个路由器的观点来看是对选择到一个新的目的地或由于原来的路径发生变化而需要重新选择路径所采取措施的过程从网络整体的观点来看网络中所有路由器感知到网络变化，并对此变化通过路由算法在全网内达到对新的网络拓扑结构一致的观点，路由表重新计算并稳定的全过程收敛速度网络变化导致的信息在网络上传播加上网络上所有路由器重新计算最佳路径所花费的时间非常难以预测和度量,25,等价路由：ECMP,等价路由负载分担：ECMPEqualCostMulti-Path到一个目的地有几条相同开销的路径，IP包在这几个链路上轮流发送两种基本方式：逐包：只根据目的地址来负载分担逐流：根据不同的数据“流”来分担（目前主要使用）优点：提高链路利用率缺点：逐包转发可能导致报文乱序,26,路由表,Quidwaydisplayiprouting-tableRoutingTables:Destination/MaskprotoprefMetricNexthopInterface0.0.0.0/0Static600120.0.0.2Serial08.0.0.0/8RIP1003120.0.0.2Serial09.0.0.0/8OSPF105020.0.0.2Ethernet09.1.0.0/16RIP1004120.0.0.2Serial011.0.0.0/8Static600120.0.0.2Serial020.0.0.0/8Direct0020.0.0.1Ethernet020.0.0.1/32Direct00127.0.0.1LoopBack0,路由表：交通路标牌路由器最核心的表项，指导报文的转发一般包含如下内容：目的地、得到的途径及开销、下一跳地址、下一跳出接口,27,路由查找最长匹配原则,最长匹配：longestmatch基于目的IP地址的转发IP报文到达路由器后如何路由交换的匹配基本原则查找路由表时，报文目的地址和路由表中路由条目按位“与”操作，符合则匹配选择一个最长匹配的路由表项进行转发例子：参考前页路由表目的地为9.1.2.1的报文进入查找路由表，有三项目匹配，0.0.0.0/0匹配长度为0bit；9.0.0.0/8匹配长度为8bit；9.1.0.0/16匹配长度为16bit按最长匹配原则命中9.1.0.0/16的RIP路由，从serial0接口转发Q：报文7.1.1.1如何转发？,28,路由表的建立：接口直连网段路由,链路层协议发现的路由开销小，配置简单，无需人工维护只能发现本接口所属网段的路由,29,路由表的建立：手工添加静态路由,手工配置静态路由几乎无开销，配置简单需管理员人工维护，适合简单拓朴结构的网络,30,路由表的建立：动态路由学习,动态路由协议发现的路由开销大，配置复杂，无需人工维护，适合复杂拓朴结构的网络,31,浮动静态路由,浮动静态路由去往同一目的网络的多条不同优先级的静态路由当主链路down掉，会自动切换到备用链路,A上配置：iproute-static168.1.0.016s0pref10iproute-static168.1.0.016s1pref60,s0,s1,32,第1章VLAN基本原理第2章VRRP协议基本原理第3章路由的一些基本概念第4章动态路由协议原理第5章常见的路由算法及协议第6章MPLSL3VPN基本原理,33,动态路由协议,何谓动态能适应网络动态变化智能、自动、准确计算出新的路由如何做到每台路由器将自己已知的路由相关信息发给相邻的路由器传送的过程中保证信息正确可靠的传输由于大家都这样做，最终每台路由器都会收到网络中所有的路由信息运行特定算法，计算出最终的路由来,34,动态路由协议的一般性原理,Hello!打招呼，首先自我介绍，每一台新加入的路由器主动发送协议报文认识后，周期性来往，维护邻居关系；规定时间没有消息，不和你玩了Update!互通有无，相互告知已知消息（路由或周边的拓扑信息），扩散开周期性发送所有信息，或只发布变化的信息以保持信息完整可靠,35,动态路由：扩散路由信息,D-V算法D：distance到目的地距离V：Vector到目的地的方向（下一跳等信息）所谓的RoutingbyRumor，也称为Bellman-Ford算法所有的路由器与邻居交换自己所的最佳路由信息，然后相互学习并定期通告,36,动态路由：扩散路由信息,LinkState算法概述不直接发布路由信息，交换的是描述网络的链路状态每个路由器生成LSA描述自己连接的部分网络状况并扩散，同时收集其它扩散过来的LSA所有路由器得到一致的整个网络的完整描述，以此信息依靠SPF算法独立计算出路由,37,Link-State算法原理,A,C,B,D,链路状态数据库,路由表,SPF树,SPF算法,链路状态报文,38,SPF基本原理：简化实例,39,静态vs.动态路由协议,静态路由利用网络管理员手工配置的路由不能适应网络变化应用广泛，尤其是缺省路由,动态路由动态路由协议动态发现的路由自动调整并适应网络及流量的变化大型网络不可或缺,40,什么是好的路由协议,正确性能够正确找到最优的路由，且无自环快收敛当网络的拓扑结构发生变化之后，能够迅速在自治系统中作相应的路由改变低开销协议自身的开销（内存，CPU，网络带宽）最小安全性协议自身不易受攻击，有安全机制普适性适应各种拓扑结构和规模；对新需求的可扩展性好,41,动态路由协议的分类：按使用地位,EGP（ExteriorGatewayProtocol）用在自治系统之间主要协议：EGP，BGP4（EGP目前已不再使用）IGP（InternalGatewayProtocol）用在自治系统之内主要协议：RIP，OSPF，IS-IS,42,动态路由协议的分类：按算法,D-V（Distance-vector）：距离矢量算法主要协议：RIPLS（Linkstate）：链路状态算法主要协议：OSPF，IS-IS一般采用SPF（ShortestPathFirst），最短路径优先算法Path-Vector：BGP4,43,第1章VLAN基本原理第2章VRRP协议基本原理第3章路由的一些基本概念第4章动态路由协议原理第5章常见的路由算法及协议第6章MPLSL3VPN基本原理,44,第5章常见的路由算法及协议RIPOSPFIS-ISBGP路由协议互操作,45,RIP协议概述,RIP：RoutingInformationProtocol（路由信息协议）RIP协议是D-V算法路由协议的一个典型实现非常古老的路由协议RIP协议适用于小型网络RIP适合在比较稳定的网络中使用有RIPv1和RIPv2两个版本RIP基于UDP，端口号为520以跳数（hop）为路由度量两个路由器之间缺省为1跳，16跳为不可达,46,RIP协议的优缺点,优点实现简单配置容易，维护简单可以支持IP，IPX等多种网络层协议缺点路由收敛速度慢以跳数(hop)标记的metric值不能真实反映路由开销有16跳的限制，不适合大规模的网络周期性广播，开销比较大,47,OSPF协议概述,OSPF（OpenShortestPathFirst)属于IGP（内部网关协议）由IETF开发OSPF是LS链路状态算法最有名的具体实现由IETF开发，是IETF推荐的应用最广泛的IGP目前主要版本2,基于RFC2328，细节相当复杂版本3已可以使用，支持IPV6,48,OSPF协议基本特征,无路由自环可适应大规模网络路由变化收敛速度快支持区域划分支持等值路由支持验证支持路由分级管理支持以组播地址发送协议报文,49,IS-IS协议概述,IS-IS：IntermediateSystem-IntermediateSystem，中间系统到中间系统最早是为ISO的CLNP(ConnectionlessNetworkProtocol)而非IP设计的动态路由协议RFC1195中增加对IP的支持，形成DUALIS-IS可以在CLNP和IP双环境下使用OSPF的强劲对手两个标准原理非常相似OSPF早期占了上风，成为IETF推荐的IGP目前IS-IS又有后来居上的趋势,50,IS-IS协议设计思想,双环境适用于CLNS和IP双协议栈环境我国网络基本是IP，我司目前IS-IS只支持IP简单就是美虽然原理相同，但在细节上比OSPF简单良好的可扩展性方便扩展，容量比OSPF更大一些报文简单，类型少，可单区域适应超大规模网络目前骨干网主要用IS-IS，城域网主要用OSPFIS-IS支持IPV6,51,IS-IS协议特点,协议报文封装直接封装在链路层之上报文分片的操作需要协议自身来处理安全性得到提高，想要攻击协议必须物理连入,52,IS-IS和OSPF协议比较总结(一),53,IS-IS和OSPF协议总结(二),54,BGP协议概述,BGP：BoardGatewayProtocol目前几乎是唯一流行的EGPRFC1771：BGP4协议在持续发展“BGPistheheartofInternet！”负责在全球AS之间交换路由信息运营商之间使用,55,路由协议互操作,为什么需要互操作一个AS内可能有两个以上的路由管理域一个路由器上可能运行两种或以上的路由协议路由互操作能保证内部不同的路由域相互可达,56,第1章VLAN基本原理第2章VRRP协议基本原理第3章路由的一些基本概念第4章动态路由协议原理第5章常见的路由算法及协议第6章MPLSL3VPN基本原理,57,起源：为了将IP与ATM结合,面向无连接的控制平面,面向无连接的转发平面,IP,面向连接的控制平面,面向连接的转发平面,ATM,面向无连接的控制平面,面向连接的转发平面,MPLS,58,无连接：包路由路径1=S1,S2,S6,S8路径2=S1,S4,S7,S8数据能够走不同的路径、不按照顺序到达,面向连接：信元交换VC=S1,S4,S7,S8数据沿着相同的连接按照顺序到达时延比较固定、易控制连接的分类：PVCSVC,S2,S6,S4,S7,VC,S1,S8,S3,S5,面向连接的特点,59,传统IP转发,分析IP头映射到下一跳,分析IP头映射到下一跳,分析IP头映射到下一跳,每一跳分析IP头，效率低QoS难于部署，而且效率低所有路由器都要知道整个网络的所有路由,60,虚通路连接(VCC),虚通道连接(VPC),VP交换,VC交换,VC交换,NNI,NNI,VPI=2VCI=44,VPI=1VCI=1,VPI=26VCI=44,VPI=20VCI=30,UNI,UNI,ATM交换的过程,面向连接，有N2问题靠链路层选路，基于VPI/VCI或标签业务质量有保证，可保证实时业务,61,MPLS基本概念,LSR：LabelSwitchRouterLER：LabelEdgeRouterLSP：LabelSwitchPath,62,CoreLSR,MPLS基本工作过程,IP,IP,传统IP转发,传统IP转发,标签转发,边缘LSR,边缘LSR,63,MPLS封装格式与标签,64,标签栈,理论上，标签栈可以无限嵌套，从而提供无限的业务支持能力。这是MPLS技术最大的魅力所在。,65,VPN的分类,VPN:VirtualPrivateNetwork,66,VPN的定义（1）,IP-VPN：利用IP设施（包括公用的Internet或专用的IP骨干网等）实现专用广域网设备专线业务(远程拨号、DDN等)的业务仿真。Network-BasedIP-VPN：基于网络的IP-VPN是指将关于VPN的维护等外包给运营商实施（也允许用户在一定程度上进行业务管理和控制），并且将其功能特性集中在网络侧设备实现。隧道（Tunnel）：是利用一种协议来传输另外一种协议的一种技术，主要利用隧道协议来实现这种功能；隧道技术涉及了三种协议，隧道协议、隧道协议下面的承载协议和隧道协议所承载的被承载协议。,67,VPN的定义（2）,VLL（VirtualLeasedLine）：虚拟租用线业务，它通过运营商的边缘节点向用户提供两个CP