互联网及其应用2-2-广域和路由原理.ppt

1、第一部分 网络协议（七）广域网技术和路由,局域网的限制,局域网的限制 数量：共享 距离：竞争,广域网的机制,克服方法 包交换、交换机和路由器 存贮转发 Store forward,包交换,包交换和介质共享 包交换的结构 包交换机接口和实现 包交换机间的互联 各种点到点通信方式,广域网构成,Next-hop转发,IP头部格式,版本：ipv4 IHL：IP头部长度 32位组为单位 IP头部最长60字节，最小20字节 总长度：包括头部和用户数据，IP分组最长65535字节，但是实践中很少会超过1500字节，常限制为576字节 标识、DF/MF/分段偏移：IP分段与重组 TTL：初始为64，在每个路由

2、器处减1，为0时丢弃 协议：高层协议（TCP：6；UDP：17 头部检验和：采用1的反码运算把16位字相加 源地址、目的地址： IP选项：填充以保证32比特边界 用户数据：开始位置由IHL字段决定,IP格式,广域网地址,明确的格式 目的地址：在转发时，IP分组的源和目的地址不改变，只是MAC地址改变 层次地址方案hierarchical addres scheme,IP地址分类,IP地址范围,IP地址,IP地址类： 两层的层次结构: network number + host id 一个IP地址标识主机的一个接口，而不是一个主机 一个主机可能有两个或多个地址 两层三层层次结构：子网,IP地址,

3、子网(subnetting) 多个物理网络（子网）共享一个IP网络地址空间（常常为B类） IP地址主机部分的一些比特作为子网号 只有本地路由器知道子网的存在 本地路由器通过子网掩码来截取子网号 三层层次结构：网络号子网ID主机ID,IP地址,子网掩码：标识哪些地址属于网络部分，哪些地址属于主机部分： 主机部分对应的比特为0，其它为1 传统上子网掩码不会在0后再跟一个1，即子网ID是连续的 A类地址：255.0.0.0，B类地址255.255.0.0，C类地址255.255.255.0,IP地址,子网地址限制： 一个子网地址不能取全0或者全1 不允许采用1比特子网掩码 10001100.1011

4、0011.11011100.11001000 140.179.220.200 IP地址 11111111.11111111.11100000.00000000 255.255.224.000 子网掩码 - 10001100.10110011.11000000.00000000 140.179.192.000 子网地址 10001100.10110011.11011111.11111111 140.179.223.255 广播地址,IP地址,子网： 如果子网掩码为n比特，则子网的个数为2n-2 如果主机部分为n比特，则子网中的主机数 为2n-2 对于上面的例子，140.179.0.0采用3比特作

5、为子网ID，则总共有6个子网，每个子网最多有213-2=8190个节点，总个B类子网有49140个节点。而如果不划分子网，则最多有216-265534个节点,IP地址,超网supernetting: CIDRClassless InterDomain Routing: RFC1519 问题： C类网络很多200万个，路由表爆炸 C类地址太小，而B类地址太大，并且很少(16382) 抛弃类的边界，即超网，1992年提出 ISP分配地址时给用户一组连续(2n ) C类地址，子网掩码被扩展为允许描述多个网络组成的一个大的网络,IP地址,超网： 假设用户需要1000个IP地址，则分配4个C类,192.

6、60.128.0 (11000000.00111100.10000000.00000000) Class C subnet address 192.60.129.0 (11000000.00111100.10000001.00000000) Class C subnet address 192.60.130.0 (11000000.00111100.10000010.00000000) Class C subnet address 192.60.131.0 (11000000.00111100.10000011.00000000) Class C subnet address - 192.60

7、.128.0 (11000000.00111100.10000000.00000000) Supernetted Subnet address 255.255.252.0 (11111111.11111111.11111100.00000000) Subnet Mask 192.60.131.255 (11000000.00111100.10000011.11111111) Broadcast address 四个C类地址可以用：192.60.128.0, netmask 255.255.252.0来标识,IP地址和物理地址的转化,已知IP地址 ARP 已知MAC地址 RARP,IP地址映射：

8、ARP,直接递交：必须把IP地址映射为硬件地址 直接映射： proNet ：192.12.69.x，其中x为主机的proNet地址 静态地址表映射 映射表手工维护，很少改变 X.25使用一个IP地址到“电话号码”的映射表 动态映射：ARP 通过询问网络中的主机来维护一个动态映射表,IP地址映射：ARP,ARP：IP地址MAC地址 用于以太网等广播网络中解析地址 如果不知道IP地址对应的MAC地址，发送ARP请求，暂时保留IP分组在缓冲区 ARP请求采用广播发送： Sender IP、MAC address; Target IP、MAC address 所有站点收到ARP请求，更新相应的cach

9、e Target IP站点响应ARP请求，源和目的字段相掉，并且填写源MAC地址 缓冲ARP响应，在20分钟后清除 arp a 显示ARP表,IP地址映射： RARP,RARP：MACIP地址 无盘工作站获得自己的IP地址，MAC地址是唯一不变的 主机广播RARP请求 RARP服务器返回该MAC对应的IP地址,IP地址映射：Proxy ARP,代理ARP： 通过ARP在两个物理网络中用同一IP网络 路由器连接另一个网络，对第一个网络透明 第一个网络中的主机认为总个网络中只有一个物理网络：采用更短的子网掩码 路由器将响应第一个网络到第二个网络主机的ARP请求，回以路由器的MAC地址。,IP地址映

10、射：Proxy ARP,第一个网络中的ARP请求会增加 主机必须保留更多的IP到MAC地址映射 安全漏洞：spoofing 对网络拓扑有要求，比如两个物理网络间有两个路由器连接。,路由概念,源地址独立性 概念：不依赖源地址和路径 优点：紧凑/机制一致 层次地址和路由关系 路由表和路由概念 层次地址优点： 索引 表规模 缺省路由使用,路由和图论,内部（interior）和外部交换机（exterior） 路由表的数据 完整 优化 图论的应用：node link,路由表的生成和计算,default route 大型网络路由表人工配置的不可能性 静态路由static routing 动态路由dynam

11、ic routing,最短路径计算,Dijkstra 算法 最短路径和权值,最短路径计算算法,给定：指定源点和边赋权的图 计算：从源点到其它各节点的最短距离和下一站路由表 方法：-初始化集合S为除源点外的多有节点 初始化数组D，if源点到v有边，D（v）为权值，orD（v）=无穷大值 初始化数组R，if源点到v有边，R（v）为源点，or为0。 While（S非空） 从S中选一节点，使D（u）最小； If(D(u)无穷大） error，break； Delete u from S； 对u，v是边的节点v If（v在S中） c=D（u）+weigh（u，v）； if（cD（v） R（v）=R（u）

12、； D（v）=c； ,分布式路由计算,各自计算 相邻发送 故障间断 路由更新 矢量距离路由（VD） 链路状态路由（SPF）,矢量距离路由vector-distance目标、到目标距离值对,给定：本地路由表、临机变权、输入的路由信息 计算：更新路由表 方法：-设置路由表中每项的距离 初始化：目的地就是本报交换机的项，其下一站值不用，距离为0。 While 等待临机路由信息；置发送者为交换机N； 对信息中每一项 v=目的；D=距离；c=D+信息到来的该边的权值；检查并更新路由表； If（无路由到v） 加入目的为v，下一站为N，距离为C的项； else if （已经存在下一站为N的路由） 用C替代表中的距离值; else if （存在距离大于C的路由） 更新：下一站为N，距离为C； ,SPF,链路状态路由 交换信息 仅仅含路径状态信息 各自计算（同SP） 同时计算（和VD区别）,IP转发,三种路由方式： 直接路由：目的节点在同一个子网中 间接路由：目的节点不在同一个子网，必须经过中继路由器 缺省路由：目的节点不在路由表中时,IP转发,get destination IP address D if network(D) = directly attached network AR