《计算机网络基础与应用》.ppt

SchoolofManagementTianjinUniversity 计算机网络基础与应用 天津大学管理学院信息管理与信息系统系郁雪EmailTo yuki SchoolofManagementTianjinUniversity 网络层 划分子网和构造超网1 从两级IP地址到三级IP地址在ARPANET的早期 IP地址的设计确实不够合理 IP地址空间的利用率有时很低 给每一个物理网络分配一个网络号会使路由表变得太大因而使网络性能变坏 两级的IP地址不够灵活 SchoolofManagementTianjinUniversity 网络层 三级的IP地址从1985年起在IP地址中又增加了一个 子网号字段 使两级的IP地址变成为三级的IP地址 这种做法叫作划分子网 subnetting 划分子网已成为因特网的正式标准协议 SchoolofManagementTianjinUniversity 网络层 划分子网的基本思路划分子网纯属一个单位内部的事情 这个单位对外仍然表现为没有划分子网的网络 从主机号借用若干个比特作为子网号subnet id 而主机号host id也就相应减少了若干个比特 IP地址 SchoolofManagementTianjinUniversity 网络层 划分子网的基本思路 cont 凡是从其他网络发送给本单位某个主机的IP数据报 仍然是根据IP数据报的目的网络号net id 先找到连接在本单位网络上的路由器 然后此路由器在收到IP数据报后 再按目的网络号net id和子网号subnet id找到目的子网 最后就将IP数据报直接交付给目的主机 SchoolofManagementTianjinUniversity 网络层 一个未划分子网的B类网络145 13 0 0 SchoolofManagementTianjinUniversity 网络层 划分为三个子网后对外仍是一个网络 SchoolofManagementTianjinUniversity 网络层 划分子网后变成了三级结构当没有划分子网时 IP地址是两级结构 地址的网络号字段也就是IP地址的 因特网部分 而主机号字段是IP地址的 本地部分 划分子网后IP地址就变成了三级结构 划分子网只是将IP地址的本地部分进行再划分 而不改变IP地址的因特网部分 TCP IP允许通过借用主机地址扩展存在的网络 这种在网络上创建子网的过程使用的是子网掩码技术 SchoolofManagementTianjinUniversity 网络层 子网掩码从一个IP数据报的首部并无法判断源主机或目的主机所连接的网络是否进行了子网的划分 使用子网掩码 subnetmask 可以很方便地找出IP地址中的子网部分 1 IP地址的各字段和子网掩码 2 IP地址 AND 子网掩码 网络地址 3 A类 B类和C类IP地址的默认子网掩码 SchoolofManagementTianjinUniversity 网络层 IP地址的各字段和子网掩码 SchoolofManagementTianjinUniversity 网络层 IP地址 AND 子网掩码 网络地址 SchoolofManagementTianjinUniversity 网络层 以 个B类地址为例 说明可以有多少种子网划分的方法 在采用固定长度子网时 所划分的所有子网的子网掩码都是相同的 如表 11111111 11111111 00000000 0000000011111111 11111111 00000000 0000000011111111 11111111 11000000 0000000019211111111 11111111 11100000 0000000022411111111 11111111 11110000 0000000024011111111 11111111 11111000 0000000024811111111 11111111 11111100 0000000025211111111 11111111 11111110 0000000025411111111 11111111 11111111 0000000025511111111 11111111 11111111 10000000128 SchoolofManagementTianjinUniversity 网络层 A类 B类和C类IP地址的默认子网掩码 SchoolofManagementTianjinUniversity 网络层 例 AA公司被分配了一个B类地址 使用子网掩码 AA公司的每台主机和路由器配置前三个字节作为网络地址 最后一个字节作为主机地址 如图所示 每台主机和路由器被分配了一个255 255 255 0的子网掩码 因为整个第3字节作为屏蔽位 所以 AA公司可以创建28 2 254个子网每个子网可以有28 2 254个主机它是以整个子节作为屏蔽位 SchoolofManagementTianjinUniversity 网络层 11111111 11111111 11111111 00000000 132 132 32 0 132 132 64 0 132 132 96 0 132 132 128 0 132 132 160 0 132 132 192 0 00000001 11111110 SchoolofManagementTianjinUniversity 网络层 思考例如 如果你的网络被赋予C类地址 必须用较少的位数定义子网 201 45 87 subnet 201 45 87 255255255255 Noroomforhosts sub host 借主机位3bit作为subnet id此网络的子网掩码为 SchoolofManagementTianjinUniversity 网络层 例 假设Software公司被分配了98 0 0 0的A类地址 如果不使用整个八位组作为子网掩码 可以借用主机地址的前三位作为子网地址 子网掩码为255 224 0 0 2552240011111111111000000000000000000000 SchoolofManagementTianjinUniversity 课后作业 课后作业1 网络的子网掩码为255 255 224 0给出IP地址 求子网地址和主机地址范围 SchoolofManagementTianjinUniversity 课后作业 2 有一个172 16 0 0的网络 使用255 255 240 0作为子网掩码 子网为172 16 96 0的主机地址的范围 开始地址 终止地址 SchoolofManagementTianjinUniversity 课后作业 你已被分配128 45 0 0的B类IP地址 需要建立10个子网 完成下列问题 1定义10个子网 需要 屏蔽位 2定义允许创建10个子网的子网掩码 3写出128 45 0 0的前3个子网及每个子网上有效主机地址的范围 SchoolofManagementTianjinUniversity 网络层 例4 2 已知IP地址是141 14 72 24 子网掩码是255 255 192 0 试求网络地址 141 14 01000000 111111111111111111000000 a 点分十进制表示的IP地址 c 子网掩码是255 255 192 0 00000000 141 14 72 24 141 14 64 0 0 01001000 141 14 24 b IP地址的第3字节是二进制 d IP地址与子网掩码逐位相与 e 网络地址 点分十进制表示 SchoolofManagementTianjinUniversity 网络层 例4 3 在上例中 若子网掩码改为255 255 224 0 试求网络地址 讨论所得结果 141 14 01000000 111111111111111111100000 a 点分十进制表示的IP地址 c 子网掩码是255 255 224 0 00000000 141 14 72 24 141 14 64 0 0 01001000 141 14 24 b IP地址的第3字节是二进制 d IP地址与子网掩码逐位相与 e 网络地址 点分十进制表示 不同的子网掩码得出相同的网络地址 但不同的掩码的效果是不同的 SchoolofManagementTianjinUniversity 网络层 使用子网掩码的分组转发过程在不划分子网的两级IP地址下 从IP地址得出网络地址是个很简单的事 但在划分子网的情况下 从IP地址却不能惟一地得出网络地址来 这是因为网络地址取决于那个网络所采用的子网掩码 但数据报的首部并没有提供子网掩码的信息 因此分组转发的算法也必须做相应的改动 SchoolofManagementTianjinUniversity 网络层 划分子网后分组的转发举例 子网2 网络地址128 30 33 128子网掩码255 255 255 128 H2 128 30 33 138 子网3 网络地址128 30 36 0子网掩码255 255 255 0 SchoolofManagementTianjinUniversity 网络层 因此H1首先检查主机128 30 33 138是否连接在本网络上 如果是 则直接交付 否则 就送交路由器R1 并逐项查找路由表 128 30 33 1 0 R1的路由表 未给出默认路由器 128 30 33 13 H1 子网1 网络地址128 30 33 0子网掩码255 255 255 128 128 30 33 130 R1 1 R2 子网2 网络地址128 30 33 128子网掩码255 255 255 128 H2 128 30 33 138 0 128 30 33 129 要发送的分组的目的IP地址 128 30 33 138 SchoolofManagementTianjinUniversity 网络层 主机H1首先将本子网的子网掩码255 255 255 128与分组的IP地址128 30 33 138逐比特相 与 AND操作 H1的网络地址 SchoolofManagementTianjinUniversity 网络层 因此H1必须把分组传送到路由器R1然后逐项查找路由表 128 30 33 1 0 R1的路由表 未给出默认路由器 128 30 33 13 H1 子网1 网络地址128 30 33 0子网掩码255 255 255 128 128 30 33 130 R1 1 R2 子网2 网络地址128 30 33 128子网掩码255 255 255 128 H2 128 30 33 138 0 1 128 30 33 129 H3 128 30 36 2 子网3 网络地址128 30 36 0子网掩码255 255 255 0 128 30 36 12 SchoolofManagementTianjinUniversity 网络层 255 255 255 128AND128 30 33 138 128 30 33 128不匹配 128 30 33 1 0 R1的路由表 未给出默认路由器 128 30 33 13 子网1 网络地址128 30 33 0子网掩码255 255 255 128 H1 128 30 33 130 R1 1 R2 子网2 网络地址128 30 33 128子网掩码255 255 255 128 H2 128 30 33 138 0 1 128 30 33 129 128 30 36 2 R1收到的分组的目的IP地址 128 30 33 138 不一致 SchoolofManagementTianjinUniversity 网络层 255 255 255 128AND128 30 33 138 128 30 33 128 子网1 网络地址128 30 33 0子网掩码255 255 255 128 128 30 33 1 0 R1的路由表 未给出默认路由器 128 30 33 13 H1 128 30 33 130 R1 1 R2 子网2 网络地址128 30 33 128子网掩码255 255 255 128 H2 128 30 33 138 0 1 128 30 33 129 128 30 36 2 R1收到的分组的目的IP地址 128 30 33 138 SchoolofManagementTianjinUniversity 网络层 无分类编址CIDR1 网络前缀划分子网在一定程度上缓解了因特网在发展中遇到到的困难 然而在1992年因特网仍然面临三个必须尽早解决的问题 这就是 1 B类地址在1992年已分配了近一半 眼看就要在1994年3月全都分配完毕了 2 因特网主干网上的路由表中的项目数急剧增长 3 整个IPv4地址空间最终将全部耗尽 SchoolofManagementTianjinUniversity 网络层 无分类编址CIDR的主要特点CIDR消除了传统的A类 B类和C类地址以及划分子网的概念 因而可以更加有效地分配IPv4的地址空间 CIDR使用各种长度的 网络前缀 network prefix 来代替分类地址中的网络号和子网号 IP地址从三级编址 使用子网掩码 又回到了两级编址 SchoolofManagementTianjinUniversity 网络层 无分类编址CIDR的主要特点 cont 无分类的两级编址的记法是 IP地址 CIDR还使用 斜线记法 slashnotation 它又称为CIDR记法 即在IP地址后面加上一个斜线 然后写上网络前缀所占的比特数 这个数值对应于三级编址中子网掩码中比特1的个数 CIDR将网络前缀都相同的连续的IP地址组成 CIDR地址块 SchoolofManagementTianjinUniversity 网络层 CIDR地址块128 14 32 0 20表示的地址块共有212个地址 因为斜线后面的20是网络前缀的比特数 所以主机号的比特数是12 这个地址块的起始地址是128 14 32 0 在不需要指出地址块的起始地址时 也可将这样的地址块简称为 20地址块 128 14 32 0 20地址块的最小地址 128 14 32 0128 14 32 0 20地址块的最大地址 128 14 47 255 SchoolofManagementTianjinUniversity 网络层 100000000000111000100000000000001000000000001110001000000000000110000000000011100010000000000010100000000000111000100000000000111000000000001110001000000000010010000000000011100010000000000101 1000000000001110001011111111111128 14 47 255 SchoolofManagementTianjinUniversity 网络层 路由聚合 routeaggregation 一个CIDR地址块可以表示很多地址 这种地址的聚合常称为路由聚合 它使得路由表中的一个项目可以表示很多个 例如上千个 原来传统分类地址的路由 路由聚合也称为构成超网 supernetting CIDR虽然不使用子网了 但仍然使用 掩码 这一名词 但不叫子网掩码 对于 20地址块 它的掩码是20个连续的1 斜线记法中的数字就是掩码中1的个数 SchoolofManagementTianjinUniversity 网络层 路由聚合 routeaggregation 一个CIDR地址块可以表示很多地址 这种地址的聚合常称为路由聚合 它使得路由表中的一个项目可以表示很多个原来传统分类地址的路由 路由聚合也称为构成超网 supernetting SchoolofManagementTianjinUniversity SchoolofManagementTianjinUniversity 网络层 构成超网前缀长度不超过23bit的CIDR地址块都包含了多个C类地址 这些C类地址合起来就构成了超网 CIDR地址块中的地址数一定是2的整数次幂 网络前缀越短 其地址块所包含的地址数就越多 而在三级结构的IP地址中 划分子网是使网络前缀变长 SchoolofManagementTianjinUniversity 网络层 单位地址块二进制表示地址数ISP206 0 64 0 1811001110 00000000 01 16384大学206 0 68 0 2211001110 00000000 010001 1024一系206 0 68 0 2311001110 00000000 0100010 512二系206 0 70 0 2411001110 00000000 01000110 256三系206 0 71 0 2511001110 00000000 01000111 0 128四系206 0 71 128 2511001110 00000000 01000111 1 128 SchoolofManagementTianjinUniversity 网络层 无分类编址CIDR举例例 一个公司需要为254个以上的主机或路由器分配地址 那么他们就需要申请两个充整的C类IP地址215 60 30 0 215 60 31 0 选择255 255 254 0作为掩码 这样就可以将两个C类IP地址空间合并起来使用 在无类域间路由的地址空间分配中 我们是借用了IP地址中的网络号位 通过选择合适的超网掩码 使得多个C类IP地址空间在逻辑上属于同一个网络 SchoolofManagementTianjinUniversity 网络层 IP地址空间为215 60 30 0 超网掩码255 255 254 0 215 60 30 0 11010111 11111111 11010111 00111100 00111100 11111111 00011110 00011110 11111110 00000000 00000000 00000000 产生的网络地址 SchoolofManagementTianjinUniversity 网络层 IP地址空间为215 60 31 0 超网掩码255 255 254 0 215 60 30 0 11010111 11111111 产生的网络地址 11010111 00111100 00111100 11111111 00011111 00011110 11111110 00000000 00000000 00000000 计算结果 网络地址都是215 60 30 0 说明它们同属于一个逻辑的网络 SchoolofManagementTianjinUniversity 网络层 超网掩码的使用练习 IP主机地址 类别 网络地址 201 222 10 60 255 255 252 0 超网掩码 215 16 193 6 255 255 248 0 198 16 32 13 255 255 240 0 C 201 222 8 0 c 215 16 192 0 c 198 16 32 0 SchoolofManagementTianjinUniversity 网络层 因特网控制报文协议ICMPIP协议是一种不可靠 无连接的包传送协议 也是一种尽最大努力服务的协议 这样 一个包在传送过程中 当出现目的主机不响应 超时等情况时 IP协议将无能为力 因为它没有差错报告和差错纠正机制 然而 这些问题又必须处理 为此在网络层引入了一个子协议 网际控制报文协议 internetcontrolmessageprotocol ICMP SchoolofManagementTianjinUniversity 网络层 设计ICMP协议的目的 ICMP本身是网络层的一个协议 但报文不是直接传给链路层 而是要封装成IP数据报 然后再传给数据链路层 从协议体系上看 ICMP的差错和控制信息传输只是要解决IP协议可能出现的不可靠问题 它不能独立于IP协议而单独存在 因此我们把它看作是IP协议的一个部分归于IP协议的体系 SchoolofManagementTianjinUniversity 网络层 ICMP差错报告采用路由器 源主机的模式 路由器在发现数据报传输出现错误时只向源主机报告差错原因ICMP不能纠正差错 它只是报告差错 差错处理需要由高层协议去完成 SchoolofManagementTianjinUniversity 网络层 ICMP报文的种类有两种 即ICMP差错报告报文和ICMP询问报文 终点不可达源站抑制时间超过参数问题改变路由 重定向 回送请求和回答报文时间戳请求和回答报文掩码地址请求和回答报文路由器询问和通告报文 SchoolofManagementTianjinUniversity 网络层 ICMP的应用举例 1 ping用来测试两个主机之间的连通性 ping利用ICMP协议包来侦测另一个主机是否可达 原理是用类型码为8的ICMP请求 受到请求的主机则用类型码为0的ICMP应答 ping程序来计算间隔时间 并计算有多少个包被送达 用户就可以判断网络大致的情况 SchoolofManagementTianjinUniversity 网络层 32代表发送的字节大小time是响应时间TTL生存期TTL 32Windows9x MeTTL 64LINUXTTL 128Windows200 x XPTTL 255Unix C DocumentsandSettings Administrator ping172 16 250 250Pinging172 16 250 250with32bytesofdata Replyfrom172 16 250 250 bytes 32time 2msTTL 64Replyfrom172 16 250 250 bytes 32time 1msTTL 64Replyfrom172 16 250 250 bytes 32time 4msTTL 64Replyfrom172 16 250 250 bytes 32time 3msTTL 64Pingstatisticsfor172 16 250 250 Packets Sent 4 Received 4 Lost 0 0 loss Approximateroundtriptimesinmilli seconds Minimum 1ms Maximum 4ms Average 2ms SchoolofManagementTianjinUniversity 网络层 ping是应用层直接使用网络层ICMP的例子 它没有通过运输层的TCP或UDP 2 traceroutetraceroute是用来侦测主机到目的主机之间所经路由情况的重要工具 也是最便利的工具 前面说过 ping工具也可以进行侦测 但是 因为IP头的限制 ping不能完全的记录下所经过的路由器 所以traceroute正好就填补了这个缺憾 SchoolofManagementTianjinUniversity 网络层 有关路由选择协议的几个基本概念理想的路由算法算法必须是正确的和完整的 算法在计算上应简单 算法应能适应通信量和网络拓扑的变化 这就是说 要有自适应性 算法应具有稳定性 算法应是公平的 算法应是最佳的 SchoolofManagementTianjinUniversity 网络层 路由的代价在研究路由选择时 需要给每一条链路指明一定的代价 cost 这里 代价 并不是指 钱 而是由一个或几个因素综合决定的一种度量 metric 如链路长度 数据率 链路容量 是否要保密 传播时延等 甚至还可以是一天中某一个小时内的通信量 结点的缓存被占用的程度 链路差错率等 SchoolofManagementTianjinUniversity 网络层 最佳路由不存在一种绝对的最佳路由算法 所谓 最佳 只能是相对于某一种特定要求下得出的较为合理的选择而已 实际的路由选择算法 应尽可能接近于理想的算法 路由选择是个非常复杂的问题它是网络中的所有结点共同协调工作的结果 路由选择的环境往往是不断变化的 而这种变化有时无法事先知道 SchoolofManagementTianjinUniversity 网络层 路由选择策略静态路由选择策略 即非自适应路由选择 其特点是简单和开销较小 但不能及时适应网络状态的变化 动态路由选择策略 即自适应路由选择 其特点是能较好地适应网络状态的变化 但实现起来较为复杂 开销也比较大 SchoolofManagementTianjinUniversity 网络层 分层次的路由选择协议因特网采用分层次的路由选择协议 因特网的规模非常大 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 处理起来也太花时间 而所有这些路由器之间交换路由信息所需的带宽就会使因特网的通信链路饱和 许多单位不愿意外界了解自己单位网络的布局细节和本部门所采用的路由选择协议 这属于本部门内部的事情 但同时还希望连接到因特网上 SchoolofManagementTianjinUniversity 网络层 自治系统 autonomoussystem 因特网将整个互联网划分为许多较小的自治系统AS 一个自治系统是一个互联网 其最重要的特点就是自治系统有权自主地决定在本系统内应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 例如 一个公司 一所大学 政府的一个部门 等等 来管辖 一个自治系统的所有路由器在本自治系统内都必须是连通的 SchoolofManagementTianjinUniversity 网络层 因特网有两大类路由选择协议内部网关协议IGP InteriorGatewayProtocol 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 外部网关协议EGP ExternalGatewayProtocol 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 SchoolofManagementTianjinUniversity 网络层 SchoolofManagementTianjinUniversity 网络层 内部网关协议RIP RoutingInformationProtocol 工作原理路由信息协议RIP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 SchoolofManagementTianjinUniversity 网络层 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 hopcount 因为每经过一个路由器 跳数就加1 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 SchoolofManagementTianjinUniversity 网络层 距离的定义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 SchoolofManagementTianjinUniversity 网络层 RIP协议的三个要点 1 和哪些路由交换信息 2 交换什么信息 3 何时交换 仅和相邻路由器交换信息 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 按固定的时间间隔交换路由信息 例如 每隔30秒 SchoolofManagementTianjinUniversity 网络层 RIP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 SchoolofManagementTianjinUniversity 网络层 路由器之间交换信息RIP协议让互联网中的所有路由器都和自己的相邻路由器不断交换路由信息 并不断更新其路由表 使得从每一个路由器到每一个目的网络的路由都是最短的 即跳数最少 虽然所有的路由器最终都拥有了整个自治系统的全局路由信息 但由于每一个路由器的位置不同 它们的路由表当然也应当是不同的 SchoolofManagementTianjinUniversity 网络层 SchoolofManagementTianjinUniversity 网络层 SchoolofManagementTianjinUniversity 网络层 SchoolofManagementTianjinUniversity 网络层 SchoolofManagementTianjinUniversity 网络层 F E D C B A 51 61 21 51 31 41 11 51 路由器B收到相邻路由器A和C的路由表 网3 网2 网4 网6 网5 网1 12A22A31 41 62C 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 SchoolofManagementTianjinUniversity 网络层 最终所有的路由器的路由表都更新了 SchoolofManagementTianjinUniversity 网络层 RIP2协议的报文格式 SchoolofManagementTianjinUniversity 网络层 RIP的局限性RIP存在的一个问题是当网络出现故障时 要经过比较长的时间才能将此信息传送到所有的路由器 RIP协议最大的优点就是实现简单 开销较小 RIP限制了网络的规模 它能使用的最大距离为15 16表示不可达 路由器之间交换的路由信息是路由器中的完整路由表 因而随着网络规模的扩大 开销也就增加 SchoolofManagementTianjinUniversity 网络层 好消息传播得快 坏消息传播得慢 SchoolofManagementTianjinUniversity 网络层 好消息传播得快 坏消息传播得慢 cont SchoolofManagementTianjinUniversity 网络层 好消息传播得快 坏消息传播得慢 cont SchoolofManagementTianjinUniversity 网络层 好消息传播得快 坏消息传播得慢 cont SchoolofManagementTianjinUniversity 网络层 好消息传播得快 坏消息传播得慢 cont SchoolofManagementTianjinUniversity 网络层 好消息传播得快 坏消息传播得慢 cont SchoolofManagementTianjinUniversity 网络层 好消息传播得快 坏消息传播得慢 cont SchoolofManagementTianjinUniversity 网络层 最短路径优先协议OSPF 1 基本特点 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SPFOSPF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 是分布式的链路状态协议 不用UDP而是直接用IP数据报传送 SchoolofManagementTianjinUniversity 网络层 1 基本特点 cont 所有的路由器都维护一个链路状态数据库 路由器到子网的链路状态和可以到达的邻居路由器 当网络中的链路状态改变时 通过扩散 Flooding 方法把更新的本地链路状态信息广播到区域或自治系统中的每个路由器 因此 OSPF让每一个链路状态都带上一个32bit的序号 序号越大状态就越新 序号每5s更新一次 32位可用600年不重复号 每一个路由器用链路状态数据库中的数据 计算出到每个目的地最短路径 SchoolofManagementTianjinUniversity 网络层 和哪些路由交换信息 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 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 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 SchoolofManagementTianjinUniversity 网络层 什么是链路状态数据库 link statedatabase 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 SchoolofManagementTianjinUniversity 网络层 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32bit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 划分区域的好处是将利用洪泛法交换链路状态信息的范围局限在每一个区域内 而不是整个自治系统 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情况 SchoolofManagementTianjinUniversity 网络层 OSPF的区域 area cont 为了使每一个区域能够和以外的区域进行通信 OSPF协议使用层次结构的区域划分 它将一个自治系统内部划分成若干区域与主干区域 主干区域连接多个区域 主干区域内部的路由器叫做主干路由器 连接各个区域的路由器叫做区域边界路由器 区域边界路由器接收从其他区域来的信息 在主干区城内还要有一个路由器专门和该自治系统之外的其他自治系统交换路由信息 叫做自治系统边界路由器 OSPF协议能够用于规模很大的自治系统中 SchoolofManagementTianjinUniversity 网络层 至其他自治系统 SchoolofManagementTianjinUniversity 网络层 采用洪泛法发送更新报文 SchoolofManagementTianjinUniversity 网络层 五种类型的分组类型1 问候 Hello 分组 类型2 数据库描述 DatabaseDescription 分组 类型3 链路状态请求 LinkStateRequest 分组 类型4 链路状态更新 LinkStateUpdate 分组 用洪泛法对全网更新链路状态 类型5 链路状态确认 LinkStateAcknowledgment 分组 SchoolofManagementTianjinUniversity 网络层 外部网关协议BGPBGP是不同自治系统的路由器之间交换路由信息的协议 BGP的较新版本是1995年发表的BGP 4因特网的规模太大 使得自治系统之间路由选择非常困难 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 自治系统之间的路由选择必须考虑有关策略 因此 边界网关协议BGP只能是力求寻找一条能够到达目的网络且比较好的路由 不能兜圈子 而并非要寻找一条最佳路由 SchoolofManagementTianjinUniversity 网络层 BGP发言人每一个自治系统的管理员要选择至少一个路由器作为该自治系统的 BGP发言人 一般说来 两个BGP发言人都是通过一个共享网络连接在一起的 而BGP发言人往往就是BGP边界路由器 但也可以不是BGP边界路由器 SchoolofManagementTianjinUniversity 网络层 BGP发言人和自治系统A