第4章 網(wǎng)絡(luò)層5-路由選擇協(xié)議

復(fù)習(xí)劃分子網(wǎng)時(shí)路由器轉(zhuǎn)發(fā)分組算法無(wú)分類編址CIDRCIDR地址塊最長(zhǎng)前綴匹配小結(jié)

IP地址：<net-id><host-id>計(jì)算機(jī)在互聯(lián)網(wǎng)中的標(biāo)示劃分子網(wǎng)：<net-id><subnet-id><host-id>為了避免地址浪費(fèi)，把大的網(wǎng)絡(luò)劃分為若干小的子網(wǎng)，并且利用子網(wǎng)掩碼區(qū)分網(wǎng)絡(luò)位和主機(jī)位構(gòu)造超網(wǎng)：<net-id>/前綴為了減少路由器條目，提高查找效率，將多個(gè)網(wǎng)段進(jìn)行聚合考研真題網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淙鐖D所示，R1只有到達(dá)192.168.1.0/24的路由。為使R1可以將IP分組正確地路由到所有子網(wǎng)，在R1中需要增加的一條路由(目的網(wǎng)絡(luò)，子網(wǎng)掩碼，下一跳)是（）

某公司網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淙鐖D所示。（1）將202.118.1.0/24劃分為兩個(gè)子網(wǎng)，分配給局域網(wǎng)1、局域網(wǎng)2，每個(gè)局域網(wǎng)地址數(shù)不少于120個(gè)，請(qǐng)給出子網(wǎng)劃分結(jié)果。（2）請(qǐng)給出R1的路由表，使其明確包括到局域網(wǎng)1的路由、局域網(wǎng)2的路由、域名服務(wù)器的主機(jī)路由和互聯(lián)網(wǎng)的路由。

請(qǐng)采用路由聚合技術(shù)，給出R2到局域網(wǎng)1和局域網(wǎng)2的路由。（3）請(qǐng)采用路由聚合技術(shù)，給出R2到局域網(wǎng)1和局域網(wǎng)2的路由表2。4.4網(wǎng)際控制報(bào)文協(xié)議ICMP為了提高IP數(shù)據(jù)報(bào)交付成功的機(jī)會(huì)，在網(wǎng)際層使用了網(wǎng)際控制報(bào)文協(xié)議ICMP(InternetControlMessageProtocol)。ICMP允許主機(jī)或路由器報(bào)告差錯(cuò)情況和提供有關(guān)異常情況的報(bào)告。

ICMP報(bào)文的格式

首部ICMP報(bào)文0數(shù)據(jù)部分檢驗(yàn)和類型代碼（這4個(gè)字節(jié)取決于ICMP報(bào)文的類型）81631IP數(shù)據(jù)報(bào)前4個(gè)字節(jié)都是一樣的ICMP的數(shù)據(jù)部分（長(zhǎng)度取決于類型）ICMP是IP層的協(xié)議。ICMP報(bào)文作為IP層數(shù)據(jù)報(bào)的數(shù)據(jù)，加上數(shù)據(jù)報(bào)的首部，組成IP數(shù)據(jù)報(bào)。ICMP的應(yīng)用PING(PacketInterNetGroper)：測(cè)試主機(jī)之間的連通性。PING使用ICMP回送請(qǐng)求與回送回答報(bào)文。Traceroute（tracert）：跟蹤分組從源點(diǎn)到終點(diǎn)的路徑通過(guò)發(fā)送小的數(shù)據(jù)包到目的設(shè)備直到其返回，來(lái)測(cè)量其需要多長(zhǎng)時(shí)間。輸出結(jié)果包括測(cè)試的時(shí)間(ms)和設(shè)備IP地址。PING的應(yīng)用舉例Traceroute的應(yīng)用舉例4.5因特網(wǎng)的路由選擇協(xié)議靜態(tài)路由選擇策略—

即非自適應(yīng)路由選擇，特點(diǎn)是簡(jiǎn)單和開(kāi)銷較小，但不能及時(shí)適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)的變化。動(dòng)態(tài)路由選擇策略—

即自適應(yīng)路由選擇，特點(diǎn)是能較好適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)的變化，但實(shí)現(xiàn)起來(lái)較為復(fù)雜，開(kāi)銷比較大。

一、分層次的路由選擇協(xié)議因特網(wǎng)采用分層次的路由選擇協(xié)議。因特網(wǎng)的規(guī)模非常大，讓所有的路由器知道所有的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)怎樣到達(dá)，路由表將非常大，處理起來(lái)太花時(shí)間。許多單位不愿意外界了解自己?jiǎn)挝痪W(wǎng)絡(luò)的布局細(xì)節(jié)和本部門(mén)所采用的路由選擇協(xié)議，但同時(shí)還希望連接到因特網(wǎng)上。自治系統(tǒng)AS(AutonomousSystem)在單一技術(shù)管理下的一組路由器。使用AS內(nèi)部路由選擇協(xié)議和共同的度量確定分組在AS內(nèi)的路由。使用一種AS之間的路由選擇協(xié)議確定分組在AS之間的路由。因特網(wǎng)有兩大類路由選擇協(xié)議內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議IGP(InteriorGatewayProtocol)：在自治系統(tǒng)內(nèi)部使用的路由選擇協(xié)議,如RIP和OSPF。外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議EGP(ExternalGatewayProtocol)：源站和目的站處在不同的自治系統(tǒng)中時(shí)，數(shù)據(jù)報(bào)傳到一個(gè)自治系統(tǒng)的邊界時(shí)，需要使用一種協(xié)議將路由選擇信息傳遞到另一個(gè)自治系統(tǒng)中，目前使用最多的是BGP-4。

用內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議（例如，RIP）自治系統(tǒng)B自治系統(tǒng)A用外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議（例如，BGP-4）R1R2

用內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議（例如，OSPF）自治系統(tǒng)之間的路由選擇叫做域間路由選擇自治系統(tǒng)內(nèi)部的路由選擇叫做域內(nèi)路由選擇內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議RIP

（RoutingInformationProtocol）1.工作原理RIP是一種分布式的基于距離向量的路由選擇協(xié)議。RIP協(xié)議要求網(wǎng)絡(luò)中的每一個(gè)路由器都要維護(hù)從它自己到其他目的網(wǎng)絡(luò)的距離記錄。

“距離”的定義RIP認(rèn)為一個(gè)好的路由是通過(guò)的路由器數(shù)目少，即“距離短”。距離定義：從路由器到直接連接的網(wǎng)絡(luò)的距離為1，從路由器到非直接連接的網(wǎng)絡(luò)的距離為所經(jīng)過(guò)的路由器數(shù)加1。RIP允許一條路徑最多包含15個(gè)路由器，即“距離”最大值為16時(shí)相當(dāng)于不可達(dá)。RIP不能在兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)之間同時(shí)使用多條路由，選擇一個(gè)具有最少路由器的路由。RIP協(xié)議的三個(gè)要點(diǎn)僅和相鄰路由器交換信息。交換的信息是當(dāng)前本路由器所知道的全部信息，即自己的路由表。按固定的時(shí)間間隔交換路由信息，例如，每隔30秒。路由表的建立路由器剛開(kāi)始工作時(shí)，只知道到直接連接的網(wǎng)絡(luò)的距離（此距離定義為1）。以后，每一個(gè)路由器只和數(shù)目非常有限的相鄰路由器交換并更新路由信息。經(jīng)過(guò)若干次更新后，所有的路由器最終都會(huì)知道到達(dá)本自治系統(tǒng)中任何一個(gè)網(wǎng)絡(luò)的最短距離和下一跳路由器的地址。2.距離向量算法收到相鄰路由器（其地址為X）的一個(gè)RIP報(bào)文：(1)先修改RIP報(bào)文中的所有項(xiàng)目：把“下一跳”字段中的地址都改為X，并把所有的“距離”字段的值加1。(2)對(duì)修改后的RIP報(bào)文中的每一個(gè)項(xiàng)目，重復(fù)以下步驟：若項(xiàng)目中的目的網(wǎng)絡(luò)不在路由表中，則把該項(xiàng)目加到路由表中。否則若下一跳字段給出的路由器地址是同樣的，則把收到的項(xiàng)目替換原路由表中的項(xiàng)目。否則若收到項(xiàng)目中的距離小于路由表中的距離則進(jìn)行更新， 否則，什么也不做。(3)若3分鐘還沒(méi)有收到相鄰路由器的更新路由表，則把此相鄰路由器記為不可達(dá)路由器，即將距離置為16(4)返回。路由器之間交換的信息RIP協(xié)議讓互聯(lián)網(wǎng)中的所有路由器都和自己的相鄰路由器不斷交換路由信息，并不斷更新其路由表，使得從每一個(gè)路由器到每一個(gè)目的網(wǎng)絡(luò)的路由都是最短的（即跳數(shù)最少）。雖然所有的路由器最終都擁有了整個(gè)自治系統(tǒng)的全局路由信息，但由于每一個(gè)路由器的位置不同，它們的路由表也應(yīng)當(dāng)是不同的。例子已知路由器R6有如表1所示的路由表，現(xiàn)收到相鄰路由器R4發(fā)來(lái)的路由更新信息，如表2所示。試更新路由器R6的路由表。目的網(wǎng)絡(luò)距離下一跳路由器Net13R1Net24R2Net31直接交付目的網(wǎng)絡(luò)距離下一跳路由器Net23R4Net34R5Net2R6Net3R4R5

Net1Net2R6Net3R4R5

Net1R1、R2是自治系統(tǒng)中采用RIP協(xié)議的相鄰路由器，R1的路由表如圖（a）所示，當(dāng)R1收到R2發(fā)送的如圖（b）的（V，D）報(bào)文后，R1更新的三個(gè)路由表項(xiàng)中距離值從上到下依次為：3.RIP協(xié)議的優(yōu)缺點(diǎn)缺點(diǎn)：當(dāng)網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障時(shí)，要經(jīng)過(guò)比較長(zhǎng)的時(shí)間才能將此信息傳送到所有的路由器。限制了網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模，適用于小型網(wǎng)絡(luò)優(yōu)點(diǎn)：實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，開(kāi)銷較小。R2R1網(wǎng)1網(wǎng)3網(wǎng)2正常情況1112R1R1

說(shuō)：“我到網(wǎng)1的距離是1，是直接交付。”“1”表示“從本路由器到網(wǎng)

1”“1”表示“距離是

1”“”表示“直接交付”R2R1網(wǎng)1網(wǎng)3網(wǎng)2正常情況1112R1R2

說(shuō)：“我到網(wǎng)1的距離是2，是經(jīng)過(guò)

R1?！薄?”表示“從本路由器到網(wǎng)

1”“2”表示“距離是

2”“R1”表示經(jīng)過(guò)R1R2R1網(wǎng)1網(wǎng)3網(wǎng)2R2R1網(wǎng)1網(wǎng)3網(wǎng)2網(wǎng)

1出了故障正常情況1111612R112R1R1

說(shuō)：“我到網(wǎng)1的距離是16（表示無(wú)法到達(dá)），是直接交付。”但R2

在收到R1

的更新報(bào)文之前，還發(fā)送原來(lái)的報(bào)文，因?yàn)檫@時(shí)R2

并不知道R1

出了故障。R2R1網(wǎng)1網(wǎng)3網(wǎng)2R2R1網(wǎng)1網(wǎng)3網(wǎng)2網(wǎng)

1出了故障正常情況1111612R112R1R1收到R2的更新報(bào)文后，誤認(rèn)為可經(jīng)過(guò)R2

到達(dá)網(wǎng)1，于是更新自己的路由表，說(shuō)：“我到網(wǎng)1的距離是3，下一跳經(jīng)過(guò)R2”。然后將此更新信息發(fā)送給R2。13R2R2R1網(wǎng)1網(wǎng)3網(wǎng)2R2R1網(wǎng)1網(wǎng)3網(wǎng)2網(wǎng)

1出了故障正常情況1111612R112R1R2以后又更新自己的路由表為“1,4,R1”，表明“我到網(wǎng)1距離是4，下一跳經(jīng)過(guò)R1”。13R214R1R2R1網(wǎng)1網(wǎng)3網(wǎng)2R2R1網(wǎng)1網(wǎng)3網(wǎng)2網(wǎng)

1出了故障正常情況11…11613R215R2116R212R112R114R1116R1…這樣不斷更新下去，直到R1和R2到網(wǎng)1的距離都增大到16時(shí)，R1和R2才知道網(wǎng)1是不可達(dá)的。這就是好消息傳播得快，而壞消息傳播得慢。網(wǎng)絡(luò)出故障的傳播時(shí)間往往需要較長(zhǎng)的時(shí)間(例如數(shù)分鐘)。這是RIP的一個(gè)主要缺點(diǎn)。三、內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議OSPF

(OpenShortestPathFirst)1.OSPF協(xié)議的基本特點(diǎn)“開(kāi)放”表明OSPF協(xié)議不是受某一家廠商控制，是公開(kāi)發(fā)表的?！白疃搪窂絻?yōu)先”是因?yàn)槭褂昧薉ijkstra提出的最短路徑算法SPF分布式的鏈路狀態(tài)協(xié)議。

三個(gè)要點(diǎn)向本自治系統(tǒng)中所有路由器發(fā)送信息，這里使用的方法是洪泛法。發(fā)送的信息是與本路由器相鄰的所有路由器的鏈路狀態(tài)，但這只是路由器所知道的部分信息?！版溌窢顟B(tài)”說(shuō)明本路由器都和哪些路由器相鄰，以及該鏈路的“度量”(metric)。

度量包括費(fèi)用、距離、時(shí)延、帶寬等當(dāng)鏈路狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)，路由器才用洪泛法向所有路由器發(fā)送此信息。

鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)(link-statedatabase)

各路由器之間頻繁地交換鏈路狀態(tài)信息，所有路由器最終都能建立一個(gè)鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)。這個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)是全網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖，在全網(wǎng)范圍內(nèi)一致（這稱為鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)的同步）。OSPF的鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)能較快地進(jìn)行更新，使各個(gè)路由器能及時(shí)更新其路由表。OSPF的更新過(guò)程收斂得快是其重要優(yōu)點(diǎn)。2.OSPF的區(qū)域(area)為了使OSPF能夠用于規(guī)模很大的網(wǎng)絡(luò)，將一個(gè)自治系統(tǒng)劃分為若干個(gè)更小的范圍，叫作區(qū)域。每一個(gè)區(qū)域都有一個(gè)32位的區(qū)域標(biāo)識(shí)符（用點(diǎn)分十進(jìn)制表示）。區(qū)域不能太大，在一個(gè)區(qū)域內(nèi)的路由器最好不超過(guò)200個(gè)。OSPF劃分為兩種區(qū)域：主干區(qū)域和非主干區(qū)域。主干區(qū)域(backbonearea)，標(biāo)識(shí)符規(guī)定為0.0.0.0，用于連通非主干區(qū)域。區(qū)域0.0.0.1區(qū)域0.0.0.3自治系統(tǒng)AS主干區(qū)域0.0.0.0至其他自治系統(tǒng)R9R7R6R5R4R3R2R1網(wǎng)

8網(wǎng)

6網(wǎng)

3網(wǎng)

2網(wǎng)

1網(wǎng)

7區(qū)域0.0.0.2網(wǎng)4網(wǎng)

5R8劃分區(qū)域劃分區(qū)域的好處是將利用洪泛法交換鏈路狀態(tài)信息的范圍局限于每一個(gè)區(qū)域，減少通信量。區(qū)域內(nèi)部的路由器只知道本區(qū)域的完整網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌恢榔渌麉^(qū)域的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞那闆r。自治系統(tǒng)AS主干路由器區(qū)域0.0.0.1區(qū)域0.0.0.3主干區(qū)域0.0.0.0至其他自治系統(tǒng)R9R7R6R5R4R3R2R1網(wǎng)

8網(wǎng)

6網(wǎng)

3網(wǎng)

2網(wǎng)

1網(wǎng)

7區(qū)域0.0.0.2網(wǎng)4網(wǎng)

5R8自治系統(tǒng)AS區(qū)域邊界路由器區(qū)域0.0.0.1區(qū)域0.0.0.3主干區(qū)域0.0.0.0至其他自治系統(tǒng)R9R7R6R5R4R3R2R1網(wǎng)

8網(wǎng)

6網(wǎng)

3網(wǎng)

2網(wǎng)

1網(wǎng)

7區(qū)域0.0.0.2網(wǎng)4網(wǎng)

5R8自治系統(tǒng)AS自治系統(tǒng)邊界路由器

區(qū)域0.0.0.1區(qū)域0.0.0.3主干區(qū)域0.0.0.0至其他自治系統(tǒng)R9R7R6R5R4R3R2R1網(wǎng)

8網(wǎng)

6網(wǎng)

3網(wǎng)

2網(wǎng)

1網(wǎng)

7區(qū)域0.0.0.2網(wǎng)4網(wǎng)

5R8練習(xí)下