路由選擇協(xié)議

1、路由選擇協(xié)議第1頁，共64頁，2022年，5月20日，17點48分，星期三主要內容路由選擇技術 分類尋址路由表 無分類域間路由選擇（CIDR） 內部和外部路由協(xié)議 第2頁，共64頁，2022年，5月20日，17點48分，星期三4.1 路由選擇技術下一跳路由選擇 特定網(wǎng)絡路由選擇 默認路由選擇 特定主機路由選擇 第3頁，共64頁，2022年，5月20日，17點48分，星期三路由選擇第4頁，共64頁，2022年，5月20日，17點48分，星期三分組的轉發(fā)將IP數(shù)據(jù)報進行分片后，形成分片數(shù)據(jù)，對應于每一個分片數(shù)據(jù)要對它進行獨立路由選擇，然后在選定的路由上進行分組的轉發(fā)。分片數(shù)據(jù)轉發(fā)的方式直接交互分組

2、的目的接口和發(fā)送接口在同一網(wǎng)絡內；間接交互分組的目的接口和發(fā)送接口不在同一網(wǎng)絡內。第5頁，共64頁，2022年，5月20日，17點48分，星期三NetNet直接交互間接交互第6頁，共64頁，2022年，5月20日，17點48分，星期三第7頁，共64頁，2022年，5月20日，17點48分，星期三第8頁，共64頁，2022年，5月20日，17點48分，星期三4.1.1 下一跳路由選擇在路由表中并不需要保留從源站到目的站的完整路由，而只需要保留轉發(fā)的下一個路由器地址。 第9頁，共64頁，2022年，5月20日，17點48分，星期三4.1 IP 協(xié)議主機IP網(wǎng)絡接口應用TCP主機IP網(wǎng)絡接口應用TC

3、P主機IP網(wǎng)絡接口應用TCP主機IP網(wǎng)絡接口應用TCPIP網(wǎng)絡接口路由器IP網(wǎng)絡接口路由器IP網(wǎng)絡接口路由器網(wǎng)絡網(wǎng)絡網(wǎng)絡網(wǎng)絡TelnetTelnetTelnetTelnetTelnetTelnetTelnetTCP包TCP包TCP包TCP包TCP包TCP包TCP包IP包IP包IP包IP包IP包IP包IP包IP包幀幀幀幀幀幀幀幀幀幀幀幀幀幀幀幀幀幀幀幀幀幀幀幀幀幀幀幀幀幀IP包IP包IP包IP包IP包IP包IP包IP包進行路由選擇IP包IP包IP包IP包IP包IP包IP包幀幀幀幀幀幀幀幀幀幀幀幀幀幀幀幀幀幀幀幀幀幀幀幀幀幀幀IP包IP包IP包IP包IP包IP包IP包TCP包TCP包TCP包TCP

4、包TCP包TCP包TCP包TelnetTelnetTelnetTelnetTelnetTelnetTelnetTelnetTCP包幀IP包幀IP包TCP包Telnet幀幀幀幀幀幀幀幀幀IP包IP包IP包IP包IP包IP包IP包IP包IP包IP包IP包IP包IP包IP包IP包IP包幀幀幀幀進行路由選擇幀幀幀幀幀幀幀幀幀幀幀幀幀幀幀幀幀IP包IP包IP包IP包IP包IP包IP包IP包IP包IP包IP包IP包IP包IP包IP包IP包幀幀幀幀幀幀幀幀幀幀幀幀幀幀幀幀幀幀幀幀幀幀幀幀幀進行路由選擇幀幀幀幀幀幀幀幀幀幀幀幀第10頁，共64頁，2022年，5月20日，17點48分，星期三4.1.2 特定網(wǎng)絡

5、路由選擇在路由表中并不需要為每一個目的站主機保留一個路由表項，而只需對目的網(wǎng)絡保留一個路由表項。 第11頁，共64頁，2022年，5月20日，17點48分，星期三4.1.3 特定主機路由選擇在特定主機路由選擇中，路由表中給出的是主機的路由表項，而不是目標網(wǎng)絡的路由表項。在檢查路由或提供安全措施等的一些特殊情況下，特定主機路由選擇就是一種很好的選擇。 第12頁，共64頁，2022年，5月20日，17點48分，星期三4.1.4 默認路由選擇在主機的路由表中可以不必列出整個互聯(lián)網(wǎng)中所有網(wǎng)絡的路由表項，僅需使用一個網(wǎng)絡地址為的默認路由表項表示這些剩余的互聯(lián)網(wǎng)路由表項。第13頁，共64頁，2022年，5

6、月20日，17點48分，星期三4.2 分類尋址路由表路由表表項 路由選擇流程 第14頁，共64頁，2022年，5月20日，17點48分，星期三4.2.1 路由表表項目的網(wǎng)絡掩碼下一跳地址接口度量168.10.0.0255.255.0.0195.11.20.0f 010路由表結構:第15頁，共64頁，2022年，5月20日，17點48分，星期三Windows 路由表 第16頁，共64頁，2022年，5月20日，17點48分，星期三路由器中的路由表 network(目的網(wǎng)絡)mask(掩碼)via(下一跳)interface(接口)metric(度量)127.0.0.1255.0.0.0127.0

7、.0.1loopback0192.168.10.0255.255.255.0192.168.10.4f00198.16.21.16255.255.255.255120.96.5.18f13第17頁，共64頁，2022年，5月20日，17點48分，星期三4.2.2 路由選擇流程從被轉發(fā)的IP分組首部中提取目的IP地址D。判斷直接交付路由表項。否則就是間接交付，執(zhí)行3)。判斷特定主機路由表項。若路由表中有目的地址為D的特定主機地址，則將分組傳送給該路由表項所指明的下一跳地址，完成分組轉發(fā)；否則，執(zhí)行4)。判斷特定網(wǎng)絡路由表項。對每一條路由表項：用子網(wǎng)掩碼和D逐比特相“與”，若結果與本路由表項中的目

8、的網(wǎng)絡地址相同，則將分組傳送給該路由表項指明的下一跳地址，完成分組轉發(fā)；否則，執(zhí)行5)。判斷默認路由表項。若路由表中有一個默認路由表項，則將分組傳送給該路由表項指明的下一跳地址，完成分組轉發(fā)；否則，執(zhí)行6)。報告轉發(fā)分組出錯。第18頁，共64頁，2022年，5月20日，17點48分，星期三簡單路由表U 該路由可以使用。G 該路由是到一個網(wǎng)關（路由器）。如果沒有設置該標志，說明目的地是直接相連的。也就是說他能區(qū)分直接路由和間接路由。H 該路由是到一個主機，也就是說，目的地址是一個完整的主機地址。如果沒有設置該標志，說明該路由是到一個網(wǎng)絡，而目的地址是一個網(wǎng)絡地址：一個網(wǎng)絡號，或者網(wǎng)絡號與子網(wǎng)號的

9、組合。D 該路由是由重定向報文創(chuàng)建的。M 該路由已被重定向報文修改。返回第19頁，共64頁，2022年，5月20日，17點48分，星期三理解G和H標志之間的區(qū)別是很重要的。G標志區(qū)分了直接路由和間接路由。但是H標志表明，目的地址（ n e t s t a t命令輸出第一行）是一個完整的主機地址。沒有設置H標志說明目的地址是一個網(wǎng)絡地址（主機號部分為0）。當為某個目的I P地址搜索路由表時，主機地址項必須與目的地址完全匹配，而網(wǎng)絡地址項只需要匹配目的地址的網(wǎng)絡號和子網(wǎng)號就可以了。另外，大多數(shù)版本的n e t s t a t命令首先打印出所有的主機路由表項，然后才是網(wǎng)絡路由表項。第20頁，共64頁

10、，2022年，5月20日，17點48分，星期三參考記數(shù)R e f c n t（Reference count）列給出的是正在使用路由的活動進程個數(shù)。面向連接的協(xié)議如T C P在建立連接時要固定路由。如果在主機s v r 4和s l i p之間建立Te l n e t連接，可以看到參考記數(shù)值變?yōu)?。建立另一個Te l n e t連接時，它的值將增加為2?！皍 s e”顯示的是通過該路由發(fā)送的分組數(shù)。如果我們是這個路由的唯一用戶，那么運行p i n g程序發(fā)送5個分組后，它的值將變?yōu)?。最后一列（ i n t e r f a c e）是本地接口的名字。返回第21頁，共64頁，2022年，5月20日

11、，17點48分，星期三路由表最簡單的（也是最不令人感興趣的）情況是主機根本沒有與任何網(wǎng)絡相連。T C P / I P協(xié)議仍然能用于這樣的主機，但是只能與自己本身通信！這種情況下的路由表只包含環(huán)回接口一項。接下來的情況是主機連在一個局域網(wǎng)上，只能訪問局域網(wǎng)上的主機。這時路由表包含兩項：一項是環(huán)回接口，另一項是局域網(wǎng)（如以太網(wǎng)）。如果主機能夠通過單個路由器訪問其他網(wǎng)絡時，那么就要進行下一步。一般情況下增加一個默認表項指向該路由器。如果要新增其他的特定主機或網(wǎng)絡路由，那么就要進行最后一步。上述路由表中的第一項。第22頁，共64頁，2022年，5月20日，17點48分，星期三example假定目的地址

12、是主機。首先進行主機地址的匹配。路由表中的兩個主機地址表項均不匹配，接著進行網(wǎng)絡地址匹配。這一次匹配成功，找到表項（網(wǎng)絡號和子網(wǎng)號都相同），因此使用emd0接口。這是一個直接路由，因此鏈路層地址將是目的端的地址。假定目的地址是主機。首先在路由表搜索主機地址，并找到一個匹配地址。這是一個間接路由，因此目的端的IP地址仍然是，但是鏈路層地址必須是網(wǎng)關的鏈路層地址，其接口名為emd0。第23頁，共64頁，2022年，5月20日，17點48分，星期三第三次我們通過Internet給主機(192.207.117.2）發(fā)送一份數(shù)據(jù)報。首先在路由表中搜索主機地址，失敗后進行網(wǎng)絡地址匹配。最后成功地找到默認表

13、項。該路由是一個間接路由，通過網(wǎng)關140.252.13.33，并使用接口名為emd0。第24頁，共64頁，2022年，5月20日，17點48分，星期三4.3 無分類域間路由選擇（CIDR）CIDR的基本思想是：適當分配多個合適的IP地址，使得這些地址能夠進行聚合，減少這些地址在路由表中的表項數(shù)。第25頁，共64頁，2022年，5月20日，17點48分，星期三聚合步驟把網(wǎng)絡地址轉化成二進制提取地址中的相同部分，對剩余的部分按位數(shù)的全排列進行劃分，得到多塊地址。對每一塊地址聚合成一個地址，計算出掩碼。第26頁，共64頁，2022年，5月20日，17點48分，星期三舉例:把下面的4個C類網(wǎng)絡地址，實

14、現(xiàn)地址聚合。 點分十進制地址二進制地址掩碼長度（比特）200.41.24.011001000 00101001 00011000 00000000/24200.41.25.011001000 00101001 00011001 00000000/24200.41.26.011001000 00101001 00011010 00000000/24200.41.27.011001000 00101001 00011011 00000000/24200.41.24.011001000 00101001 00011000 00000000/22第27頁，共64頁，2022年，5月20日，17點48分

15、，星期三舉例地址聚合 第28頁，共64頁，2022年，5月20日，17點48分，星期三4.4 內部和外部路由協(xié)議因特網(wǎng)將整個互聯(lián)網(wǎng)劃分為許多較小的自治系統(tǒng)（Autonomous System，簡稱AS）。一個AS通常代表一個獨立的組織機構，同時，一個AS是由若干個路由器組成的一個互聯(lián)網(wǎng)絡，并由本組織機構內的管理員進行管理，有權決定在本AS內所采用的路由選擇協(xié)議。 第29頁，共64頁，2022年，5月20日，17點48分，星期三第30頁，共64頁，2022年，5月20日，17點48分，星期三4.4.1 理想的路由選擇算法正確性和完整性。簡單性。自適應性。穩(wěn)定性。公平性。最佳性。第31頁，共64頁

16、，2022年，5月20日，17點48分，星期三4.4.2 路由信息協(xié)議(RIP)路由信息協(xié)議（Routing Information Protocol，簡稱RIP）是在同一個自治系統(tǒng)內路由器之間傳送路由的最常用協(xié)議。RIP是一個基于距離向量路由選擇的協(xié)議。第32頁，共64頁，2022年，5月20日，17點48分，星期三RIP v1報文格式 8比特8比特16比特命令版本全0地址族標識全0IP地址全0全0距離地址族標識全0IP地址全0全0距離第33頁，共64頁，2022年，5月20日，17點48分，星期三命令字段命令字段為1表示請求，表示要求其他系統(tǒng)發(fā)送其全部或部分路由表。2表示應答。應答則包含發(fā)

17、送者全部或部分路由表。還有兩個舍棄不用的命令（ 3和4），兩個非正式的命令：輪詢（ 5）和輪詢表項（ 6）。第34頁，共64頁，2022年，5月20日，17點48分，星期三RIP協(xié)議工作原理 互聯(lián)網(wǎng)中的每一個路由器保留一個路由表，路由表由多個路由表項構成，每一個表項表示到達一個目的網(wǎng)絡的路由。第35頁，共64頁，2022年，5月20日，17點48分，星期三正常運行初始化：在啟動一個路由守護程序（使用RIP通信）時，它先判斷啟動了哪些接口，并在每個接口上發(fā)送一個請求報文，要求其他路由器發(fā)送完整路由表。目的U D P端口號是5 2 0。這種請求報文的命令字段為1，但地址系列字段設置為0，而度量字段

18、設置為1 6。這是一種要求另一端完整路由表的特殊請求報文。接收到請求。如果這個請求是剛才提到的特殊請求，那么路由器就將完整的路由表發(fā)送給請求者。接收到響應。使響應生效，可能會更新路由表。定期選路更新。每過3 0秒，所有或部分路由器會將其完整路由表發(fā)送給相鄰路由器。（定期計時器）觸發(fā)更新。每當一條路由的度量發(fā)生變化時，就對它進行更新。不需要發(fā)送完整路由表，而只需要發(fā)送那些發(fā)生變化的表項。第36頁，共64頁，2022年，5月20日，17點48分，星期三定時器P66定期計時器：30s截止計時器：180s無效信息計時器：120s第37頁，共64頁，2022年，5月20日，17點48分，星期三一個互聯(lián)網(wǎng)

19、拓撲 第38頁，共64頁，2022年，5月20日，17點48分，星期三初始狀態(tài)路由表 第39頁，共64頁，2022年，5月20日，17點48分，星期三各路由器的最終路由表 第40頁，共64頁，2022年，5月20日，17點48分，星期三RIP的特點 RIP協(xié)議適用于小型網(wǎng)絡。RIP協(xié)議是基于距離向量路由選擇的協(xié)議。不能保證所選擇的是最快的路徑。RIP協(xié)議定期更新路由表。RIPv1協(xié)議是一個有類別路由協(xié)議，在RIP v1報文中不傳送掩碼地址。RIPv2協(xié)議是一個無類別路由協(xié)議。第41頁，共64頁，2022年，5月20日，17點48分，星期三RIP協(xié)議的局限性 增加一個網(wǎng)絡Net1 第42頁，共6

20、4頁，2022年，5月20日，17點48分，星期三R1路由表R2路由表R3路由表目的網(wǎng)絡下一跳距離目的網(wǎng)絡下一跳距離目的網(wǎng)絡下一跳距離初始Net1-16Net1-16Net1-161次交換Net1-1Net1-16Net1-162次交換Net1-1Net1-2Net1-163次交換Net1-1Net1R12Net1R23第43頁，共64頁，2022年，5月20日，17點48分，星期三RIP協(xié)議的局限性不能識別子網(wǎng)刪除一個網(wǎng)絡Net1 第44頁，共64頁，2022年，5月20日，17點48分，星期三刪除網(wǎng)絡Net1后路由表的變化 R1路由表R2路由表R3路由表目的網(wǎng)絡下一跳距離目的網(wǎng)絡下一跳距離

21、目的網(wǎng)絡下一跳距離初始Net1-1Net1R12Net1R231次交換Net1-16Net1R12Net1R232次交換Net1R23Net1R12Net1R233次交換Net1R23Net1R14Net1R234次交換Net1R25Net1R14Net1R255次交換Net1R25Net1R16Net1R2516次交換Net1-16Net1-16Net1-16第45頁，共64頁，2022年，5月20日，17點48分，星期三RIPv2協(xié)議 8比特8比特16比特命令版本全0地址族標識路由標記IP地址子網(wǎng)掩碼下一跳度量地址族標識路由標記IP地址子網(wǎng)掩碼下一跳度量第46頁，共64頁，2022年，5月

22、20日，17點48分，星期三4.4.3 開放最短路徑優(yōu)先協(xié)議 (OSPF) 開放最短路徑優(yōu)先（Open Shortest Path First, 簡稱OSPF）是目前流行的另一種內部路由選擇協(xié)議。它是基于開放標準的鏈路狀態(tài)路由選擇協(xié)議.第47頁，共64頁，2022年，5月20日，17點48分，星期三與RIP 的區(qū)別在一個鏈路狀態(tài)協(xié)議中，路由器并不與其鄰站交換距離信息。它采用的是每個路由器主動地測試與其鄰站相連鏈路的狀態(tài)，將這些信息發(fā)送給它的其他鄰站，而鄰站將這些信息在自治系統(tǒng)中傳播出去。每個路由器接收這些鏈路狀態(tài)信息，并建立起完整的路由表。后者收斂更快數(shù)據(jù)封裝在IP數(shù)據(jù)報中，而非UDP中第48

23、頁，共64頁，2022年，5月20日，17點48分，星期三自治系統(tǒng)中的區(qū)域 第49頁，共64頁，2022年，5月20日，17點48分，星期三基本步驟發(fā)現(xiàn)它的鄰站，并知道其網(wǎng)絡地址測量到各個鄰站的成本，即鏈路狀態(tài)把測量得到的信息組裝成一個分組，并發(fā)送給該區(qū)域內的所有路由器（泛洪法）每一個路由器都收到該區(qū)域內所有路由器與鄰站的鏈路狀態(tài)分組，構建鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫，得到網(wǎng)絡拓撲結構根據(jù)拓撲結構，計算出最短路徑第50頁，共64頁，2022年，5月20日，17點48分，星期三3個數(shù)據(jù)庫鄰站數(shù)據(jù)庫（鄰接表）鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫（網(wǎng)絡拓撲圖）轉發(fā)數(shù)據(jù)庫（路由表）第51頁，共64頁，2022年，5月20日，17點48分

24、，星期三路由表的生成（永久和臨時節(jié)點）把本地節(jié)點作為樹根把他的代價看作0，并使它成為第一個永久節(jié)點對最新的永久節(jié)點的每一個鄰節(jié)點進行檢查給每個鄰節(jié)點指派一個累計代價，并使他們成為臨時節(jié)點在臨時節(jié)點清單中尋找具有最小代價的節(jié)點，并使它成為永久的若一個節(jié)點從多于一個方向可達，則選擇最短累計代價的方向重復3至5步，直至所有節(jié)點都成為永久的第52頁，共64頁，2022年，5月20日，17點48分，星期三OSPF的特點 公開發(fā)布了各種規(guī)范。它是一個開放標準。支持服務類型路由。易于網(wǎng)絡擴展和管理。而且降低了協(xié)議運行的網(wǎng)絡通信量。提供負載均衡功能。提供鑒別功能。支持多播。屬于無類別路由選擇協(xié)議。支持變長子網(wǎng)掩碼(VLSM)。第53頁，共64頁，2022年，5月20日，17點48分，星期三OSPF報文格式 (4)(2)(3)(5)問候報文數(shù)據(jù)庫描述報文鏈路狀態(tài)請求報文鏈路狀態(tài)更新報文鏈路狀態(tài)確認報文(1)路由器A(主)路由器B(從)第54頁，共64頁，2022年，5月20日，17點48分，星期三OSPF報文首部格式 版本類型報文長度源路由器IP地址區(qū)域標識符鑒別數(shù)據(jù)校驗和鑒別類型第55頁，共64頁，2022年，5月20日，17點48分，星期三問候報文格式 問候間隔全0優(yōu)先級停用間隔指定路由器IP地址備份指定路由器IP地址OSPF公共首部（24字節(jié)）類型1網(wǎng)絡掩碼ET鄰站1的IP地址鄰站