河南机电 第14讲 第5章 广域网

1 全国高等专科教育 计算机系列实用规划教材 计算机网络技术与应用 授课人 解瑞云 2 第5章广域网与Internet应用技术 3 了解几种广域网 掌握IP地址的分类 掌握子网划分的方法 掌握常见路由选择算法 掌握TCP和UDP的特点 掌握TCP三次握手过程 了解Internet的接入方法和原理 了解Internet的常见应用 了解Internet的发展 本章学习目标 4 5 3路由选择 路由器的3个特征 1 路由器工作在第三层 路由器是第三层网络设备 因此它能理解数据中的IP地址 如果它接收到一个数据包 就检查其中的IP地址 如果目标地址是本地网络的就不理会 如果是其他网络的 就将数据包转发出本地网络 2 路由器能连接不同类型的网络3 路由器具有路径选择能力 5 5 3路由选择 1 路由的组成 1 选路 路径选择 Metric 开销 2 传输信息 交换 表5 5路由表示例 6 5 3路由选择 2 路由协议具有以下特性 正确性和完整性计算上的简单性很强的适应性稳定性公平性最佳性 7 5 3路由选择 路由协议总的来讲分为静态路由协议和动态路由协议 1 分层次的路由选择协议1 由于互联网的规模非常大 连接在内的路由器达到了几百万个 如果让每一个路由器将所有网络都记录下来 则路由表会变得非常庞大 处理起来也会消耗大量时间和资源 而且这些路由器进行信息交换时必然会占用大量的网络带宽 2 很多联入互联网的单位出于保护自身网络安全的考虑 而不愿意让本部门的网络细节和所采用的路由选择协议让外人知道 8 5 3路由选择 为此 互联网将整个网络划分为了大量较小的自治系统 AutonomousSystem 简称AS 所谓自治系统指的是由单一实体进行控制和管理的路由器集合 AS通常又称为域 在AS内部的路由更新被认为是可知 可信和可靠的 在进行路由计算时首先要在自治系统内 而后在自治系统之间 这样当自治系统内部的网络发生改变时 影响的只是自治系统内部的路由器 而不会影响其他的自治系统 9 5 3路由选择 10 5 3路由选择 根据路由选择协议与自治系统的关系 可以分为两类 域 自治系统 内协议 又称内部网关协议或IGP IGP包括RIP OSPF和IS IS等 域 自治系统 间协议 又称外部网关协议或EGP EGP目前只有一种 即BGP IGP被用于同一个自治系统内部的路由器之间 其作用是计算自治系统内部任意两个网络之间的最优通路 EGP被用在不同自治系统之间的路由器上 其作用是计算那些需要穿越不同自治系统的通路 11 5 3路由选择 3 路由算法从算法角度讲动态路由算法可以分为链路状态算法和距离矢量算法两大类 它们各有各的特点 其中采用距离矢量算法的路由协议包括RIP EIGRP IGRP等 而采用链路状态算法的路由协议包括OSPF ISIS等 下面分别介绍这两种算法 1 距离矢量算法距离矢量算法的基本原理就是相邻路由器之间互相交换整个路由表 路由器在此信息基础之上建立自己的路由表 然后 将自己的路由表再传递到它的相邻路由器 就这样一级一级的传递下去 直到全网同步 其过程在以下三个图中表示 12 5 3路由选择 13 5 3路由选择 14 5 3路由选择 15 5 3路由选择 16 5 3路由选择 17 5 3路由选择 18 5 3路由选择 针对该算法产生回路的问题 专门设计了解决的方法 定义最大路由权值 即允许上文所述的路由表项开销增加 但是最大只能增加到16 也就是所如果一个路由表项的开销为16 就认为改目的网络不可达 水平分割 该方法的原理就是不把从对方学到的路由表项再告诉对方 根据该原理 路由器B不会将关于1 0 0 0网络的内容告诉路由器A 这样就不会产生上述问题 因此 在物理链路没有环路的情况下 水平分割可以很好的解决路由环路问题 毒性逆转 该方法的原理是当路由器的同一个接口收到一个由自身曾经发出的路由信息是 就将那条路由标识为不可达 其效果与水平分割一样 路由保持 该方法的原理是让路由器对链路损坏的路由不是简单删除 而是将该路由表示为无限大 同时启动一个计时器 将该路由保持一段时间 以便网络内的其他路由器能够发现 从而防止错误路由的传播 触发更新 该方法的原理是当路由器检测到链路有问题时立即进行问题路由更新 并迅速将该信息传播到整个网络中 从而加速收敛 避免产生环路 19 5 3路由选择 距离矢量算法的典型代表是RIP RoutingInformationProtocol 协议 RIP是Internet中常用的路由协议 路由器根据距离选择路由 路由器收集所有可到达目的地的不同路径 并且保存有关到达每个目的地的最少站点数的路径信息 除到达目的地的最佳路径外 任何其它信息均予以丢弃 RIP使用非常广泛 它简单 可靠 便于配置 但是RIP只适用于小型的同构网络 因为它允许的最大站点数为15 任何超过15个站点的目的地均被标记为不可达 而且RIP每隔30s一次的路由信息广播也是造成网络的广播风暴的重要原因之一 20 5 3路由选择 2 链路状态算法链路状态算法不同于距离矢量算法 执行这种算法的路由器并不是简单的和邻居学习路由 而是通过网络收集同区域内所有路由器的链路状态信息 形成链路状态数据库 根据该数据库生成网络拓扑结构 每个路由器再根据拓扑结构计算出路由 21 5 3路由选择 22 5 3路由选择 23 5 3路由选择 24 5 3路由选择 3 关于路由的metric 开销 路由算法使用了许多不同的metric以确定最佳路径 复杂的路由算法可以基于多个metric选择路由 并把它们结合成一个复合的metric 常用的metric包括路径长度 可靠性 延迟 带宽 负载和通信代价等 25 本讲小结 1 路由的两个基本动作 路径选择和交换 2 路由选择算法特性 正确性和完整性 计算上的简单性 很强的适应性 稳定