第4章基于IP的通信網(wǎng)

第4

章基于IP的通信網(wǎng)主要內容IP網(wǎng)絡基本概念以太網(wǎng)寬帶IP城域網(wǎng)路由器及IP網(wǎng)的路由選擇協(xié)議IP網(wǎng)絡基本概念TCP/IP參考模型

4.1.1IP網(wǎng)絡的概念及特點

IP網(wǎng)絡的概念及特點4.1.1

1．IP網(wǎng)絡的概念

因特網(wǎng)（Internet）是由世界范圍內眾多計算機網(wǎng)絡通過路由器和通信線路連接匯合而成的一個網(wǎng)絡集合體，它是全球最大的、開放的計算機網(wǎng)絡?；ヂ?lián)網(wǎng)意味著全世界采用統(tǒng)一的網(wǎng)絡互連協(xié)議，即采用TCP/IP協(xié)議的計算機都能互相通信，因特網(wǎng)是一個以TCP/IP協(xié)議的網(wǎng)間網(wǎng)，也稱為IP網(wǎng)絡。2．IP網(wǎng)絡的特點（1）TCP/IP協(xié)議是IP網(wǎng)絡的基礎與核心；（2）IP網(wǎng)絡的每個參與者既是信息資源的創(chuàng)建者，也是使用者；（3）對開發(fā)者和用戶極少限制；（4）網(wǎng)絡用戶透明使用IP網(wǎng)絡，不需要了解網(wǎng)絡底層的物理結構；（5）IP網(wǎng)絡寬帶化；（6）IP網(wǎng)絡將當今計算機領域網(wǎng)絡技術、多媒體技術和超文本技術融為一體。

TCP/IP參考模型4.1.21．OSI參考模型

（1）OSI參考模型的概念OSI參考模型是將計算機之間進行數(shù)據(jù)通信全過程的所有功能邏輯上分成若干層，每一層對應有一些功能，完成每一層功能時應遵照相應的協(xié)議，即各層功能和協(xié)議的集合構成了OSI參考模型。TCP/IP參考模型4.1.2（2）OSI-RM的分層結構

開放系統(tǒng)互連參考模型（OSI-RM）將計算機網(wǎng)絡的功能和協(xié)議分為7層。TCP/IP參考模型4.1.2★物理層(PhysicalLayer)

提供機械、電氣、功能和過程特性。如規(guī)定使用電纜和接頭的類型，傳送信號的電壓等。在這一層，數(shù)據(jù)還沒有被組織，僅作為原始的位流或電氣電壓處理。

★數(shù)據(jù)鏈路層(DataLinkLayer)

實現(xiàn)數(shù)據(jù)的無差錯傳送。它接收物理層的原始數(shù)據(jù)位流以組成幀(位組），并在網(wǎng)絡設備之間傳輸。幀含有源站點和目的站點的物理地址。

★網(wǎng)絡層(NetworkLayer)

處理網(wǎng)絡間路由，確保數(shù)據(jù)及時傳送。將數(shù)據(jù)鏈路層提供的幀組成數(shù)據(jù)包，包中封裝有網(wǎng)絡層包頭，其中含有邏輯地址信息——源站點和目的站點地址的網(wǎng)絡地址。TCP/IP參考模型

4.1.2

★傳輸層(TransportLayer)

提供建立、維護和取消傳輸連接功能，負責可靠地傳輸數(shù)據(jù)。

★會話層(SessionLayer)

提供包括訪問驗證和會話管理在內的建立和維護應用之間通信的機制。如服務器驗證用戶登錄便是由會話層完成的。

★表示層(PresentationLayer)

提供格式化的表示和轉換數(shù)據(jù)服務。如數(shù)據(jù)的壓縮和解壓縮，加密和解密等工作都由表示層負責。

★應用層(ApplicationLayer)

提供網(wǎng)絡與用戶應用軟件之間的接口服務。

TCP/IP參考模型

4.1.22．TCP／IP模型

（1）TCP／IP參考模型的分層TCP／IP模型及與OSI參考模型的對應關系如圖所示。TCP/IP參考模型

4.1.2（2）TCP／IP模型各層功能及協(xié)議①應用層TCP/IP應用層為用戶提供訪問Internet的一組應用高層協(xié)議，即一組應用程序，例如FTP、Telnet、HTTP、SMTP等。②運輸層傳輸控制協(xié)議TCP：負責提供高可靠的、面向連接的數(shù)據(jù)傳送服務。用戶數(shù)據(jù)協(xié)議UDP：負責提供高效率的、無連接的服務。TCP/IP參考模型

4.1.2③網(wǎng)絡層網(wǎng)絡層的核心是IP協(xié)議，提供了不可靠、無連接的IP數(shù)據(jù)報傳送服務。網(wǎng)絡層的輔助協(xié)議主要有：地址轉換協(xié)議ARP：用于將IP地址轉換成物理地址；逆向地址轉換協(xié)議RARP：與ARP的功能相反，用于物理地址轉換成IP地址；Internet報文控制協(xié)議ICMP：用于報告差錯和傳送控制信息，其控制功能包括：差錯控制、擁塞控制和路由控制等。因特網(wǎng)組管理協(xié)議IGMP：IP多播用到的協(xié)議，利用IGMP使路由器知道多播組成員的信息。TCP/IP參考模型

4.1.2TCP/IP協(xié)議集幾點說明TCP/IP是一個協(xié)議集，IP和TCP是其中兩個重要的協(xié)議。嚴格地說，應用程序并不是TCP/IP的一部分，用戶可以在運輸層之上，建立自己的專用程序。一般將網(wǎng)絡層協(xié)議采用IP的通信網(wǎng)稱為基于IP的通信網(wǎng)，包括以太網(wǎng)、寬帶IP城域網(wǎng)。④網(wǎng)絡接口層主要功能是：發(fā)端負責接收來自網(wǎng)絡層的IP數(shù)據(jù)報，將其封裝成物理幀并且通過特定的網(wǎng)絡進行傳輸；收端從網(wǎng)絡上接收物理幀，抽出IP數(shù)據(jù)報，上交給網(wǎng)絡層。以太網(wǎng)高速以太網(wǎng)

4.2.1傳統(tǒng)以太網(wǎng)4.2.3

交換式以太網(wǎng)

傳統(tǒng)以太網(wǎng)4.2.11．傳統(tǒng)以太網(wǎng)的概念

傳統(tǒng)以太網(wǎng)具有以下典型特征：（1）采用靈活的無連接的工作方式；（2）采用曼徹斯特編碼作為線路傳輸碼型；（3）傳統(tǒng)以太網(wǎng)屬于共享式以太網(wǎng)；（4）共享式以太網(wǎng)要進行介質訪問控制。傳統(tǒng)以太網(wǎng)4.2.12．CSMA/CD控制方法

傳統(tǒng)以太網(wǎng)的介質訪問控制方法采用的是載波監(jiān)聽和沖突檢測(CSMA／CD)技術。

CSMA代表載波監(jiān)聽多路訪問。它是“先聽后發(fā)”，也就是各站在發(fā)送前先檢測總線是否空閑，當測得總線空閑后，再考慮發(fā)送本站信號。

CD表示沖突檢測，即“邊發(fā)邊聽”，各站點在發(fā)送信息幀的同時，繼續(xù)監(jiān)聽總線，當監(jiān)聽到有沖突發(fā)生時（即有其他站也監(jiān)聽到總線空閑，也在發(fā)送數(shù)據(jù)），便立即停止發(fā)送信息。傳統(tǒng)以太網(wǎng)4.2.13．以太網(wǎng)標準

（1）局域網(wǎng)參考模型傳統(tǒng)以太網(wǎng)4.2.1物理層主要功能：負責比特流的曼徹斯特編碼與譯碼；為進行同步用的前同步碼的產生與去除；比特流的傳輸與接收。數(shù)據(jù)鏈路層

★媒體接入控制(MAC)子層MAC子層主要功能有：將上層交下來的數(shù)據(jù)封裝成MAC幀進行發(fā)送(接收時進行相反的過程，即幀拆卸)、比特差錯檢測和尋址等。MAC幀中的地址字段包括目的地址字段和源地址字段，都是6個字節(jié)。傳統(tǒng)以太網(wǎng)4.2.1★邏輯鏈路控制(LLC)子層LLC子層的主要功能有：建立和釋放邏輯鏈路層的邏輯連接、提供與高層的接口、差錯控制及給幀加上序號等。不同類型的局域網(wǎng)，其LLC子層協(xié)議都是相同的。（2）以太網(wǎng)標準局域網(wǎng)采用的標準是IEEE802標準。傳統(tǒng)以太網(wǎng)4.2.14．以太網(wǎng)的MAC子層協(xié)議（1）以太網(wǎng)的MAC子層的功能數(shù)據(jù)封裝和解封介質訪問管理載波監(jiān)聽沖突的檢測和強化沖突退避和重發(fā)（2）MAC地址（硬件地址）IEEE802標準為局域網(wǎng)規(guī)定了一種48bit的全球地址，即MAC地址。它是指局域網(wǎng)上的每一臺計算機所插網(wǎng)卡上固化在ROM中的地址，所以叫硬件地址或物理地址。5．10BASE-T以太網(wǎng)高速以太網(wǎng)4.2.2一般速率大于100Mbit/s的以太網(wǎng)為高速以太網(wǎng)。1．100BASE-T快速以太網(wǎng)（1）100BASE-T的特點傳輸速率高沿用了10BASE-T的MAC協(xié)議可以采用共享式或交換式連接方式適應性強經(jīng)濟性好網(wǎng)絡范圍變小（2）100BASE-T的標準100BASE-T快速以太網(wǎng)的標準為IEEE802.3uMAC子層IEEE802.3物理層標準高速以太網(wǎng)4.2.2（a）100BASE-TX使用2對5類非屏蔽雙絞線（UTP）或屏蔽雙絞線（STP），傳輸速率為100Mbit/s。（b）100BASE-FX使用光纜作為傳輸介質的快速以太網(wǎng)（c）100BASE-T4使用4對3類、4類、5類UTP的快速以太網(wǎng)（d）100BASE-T2使用2對3類、4類、5類UTP的快速以太網(wǎng)高速以太網(wǎng)4.2.2（3）100BASE-T快速以太網(wǎng)的組成工作站網(wǎng)卡集線器中繼器傳輸介質（4）100BASE-T快速以太網(wǎng)的拓撲結構星形或樹形結構高速以太網(wǎng)4.2.22.千兆位以太網(wǎng)千兆位以太網(wǎng)是一種能在站點間以1000Mbit/s(1Gbit/s)的速率傳送數(shù)據(jù)的系統(tǒng)。千兆位以太網(wǎng)使用的標準是IEEE802.3z和IEEE802．3ab；3.10Gbit/s以太網(wǎng)

標準是IEEE802.3ae這幾種快速以太網(wǎng)采用與10BASE-T完全相同的幀格式，而且技術向后兼容。交換式以太網(wǎng)4.2.31．交換式以太網(wǎng)的基本概念（1）交換式以太網(wǎng)的概念交換式以太網(wǎng)是所有站點都連接到一個以太網(wǎng)交換機上。

以太網(wǎng)交換機具有交換功能，每個站點獨自使用一條鏈路，不存在沖突問題，可以提高用戶的平均數(shù)據(jù)傳輸速率，即容量得以擴大。

（2）交換式以太網(wǎng)的功能①隔離沖突域②擴展距離③增加總容量④數(shù)據(jù)率靈活性

交換式以太網(wǎng)4.2.32.以太網(wǎng)交換機的分類以太網(wǎng)交換機按所執(zhí)行的功能不同，可以分成兩種：二層交換——如果交換器按網(wǎng)橋構造，執(zhí)行橋接功能，由于網(wǎng)橋的功能屬于OSI參考模型的第二層，所以此時的交換器屬于二層交換。二層交換是根據(jù)MAC地址轉發(fā)數(shù)據(jù)，交換速度快，但控制功能弱，沒有路由選擇功能。三層交換——如果交換器具備路由能力，而路由器的功能屬于OSI參考模型的第三層，此時的交換器屬于三層交換。三層交換是根據(jù)IP地址轉發(fā)數(shù)據(jù)，具有路由選擇功能。三層交換是二層交換與路由功能的有機組合。

局域網(wǎng)接口類型

同軸電纜接口AUI、BNC

雙絞線接口RJ45

光纖接口及光模塊ST、SC、FC、LC、MTRJ等接口GBIC、SFP等光模塊

BNC接口BNC連接頭BNCT型頭

RJ45接口

ST接口該接口為收發(fā)兩個圓形頭，使用ST接頭的光纖

SC接口該接口為收發(fā)兩個方形頭，使用SC接頭的光纖。

LC接口

該接口為收發(fā)兩個方形頭，尺寸小于SC，使用LC接頭的光纖。

MTRJ接口該接口收發(fā)集中在一個方形頭，使用MTRJ接頭的光纖。

GBIC光模塊該模塊為可插拔千兆以太網(wǎng)接口模塊，主要用于兩端口千兆以太網(wǎng)接口板上，使用的接口類型為SC。

SFP光模塊該模塊可插拔，主要用于1端口單通道POS48接口板、4端口POS3接口板、1端口ATM155M接口板上，使用的接口類型為LC。

局域網(wǎng)線纜同軸電纜粗同軸電纜(AUI)和細同軸電纜(BNC)雙絞線非屏蔽雙絞線(UTP)和屏蔽雙絞線(STP)五類雙絞線光纖單模光纖和多模光纖戶內型和戶外型

同軸電纜由外到內分別是：塑料皮層、屏蔽層、絕緣層、銅芯

局域網(wǎng)線纜－雙絞線目前EIA/TIA（電氣工業(yè)協(xié)會／電信工業(yè)協(xié)會）為雙絞線電纜定義了五種不同質量的型號。這五種型號如下：第一類：主要用于傳輸語音，不用于數(shù)據(jù)傳輸?shù)诙悾耗軌蛑С肿罡?Mbps的實施方案，這兩類雙絞線在LAN中很少使用第三類：大多數(shù)通常用于10Mbps的以太網(wǎng)，主要用于10base-T第四類：主要用于基于令牌的局域網(wǎng)和10base-T/100base-T。這類雙絞線可以是UTP，也可以是STP第五類：該類電纜增加了繞線密度,這是最常用的以太網(wǎng)電纜超五類：與普通的5類UTP比較,性能得到了很大提高

雙絞線的標準接法

光纖種類常見的兩種類型的光纖：單模光纖8.3/125um多模光纖50/125um62.5/125um

光纜局域網(wǎng)中的設備——路由器中興ZXR101800局域網(wǎng)中的設備——交換機ZXR102950接入交換機局域網(wǎng)中的設備——交換機局域網(wǎng)中的設備——交換機ZXR103950三層交換機局域網(wǎng)中的設備——交換機寬帶IP城域網(wǎng)寬帶IP城域網(wǎng)的分層結構4.3.1寬帶IP城域網(wǎng)基本概念

4.3.3寬帶IP城域網(wǎng)的骨干傳輸技術

4.3.1

寬帶IP城域網(wǎng)的概念

1.寬帶IP城域網(wǎng)的概念

寬帶IP城域網(wǎng)是一個以IP和SDH、ATM等技術為基礎，集數(shù)據(jù)、語音、視頻服務為一體的高帶寬、多功能、多業(yè)務接入的城域多媒體通信網(wǎng)絡。一個IP城域網(wǎng)應該是“基礎設施”、“應用系統(tǒng)”、“信息系統(tǒng)”（1）基礎設施——包括數(shù)據(jù)交換設備、城域傳輸設備、接入設備和業(yè)務平臺設備；（2）應用系統(tǒng)——由基本服務和增值業(yè)務兩部分組成；（3）信息系統(tǒng)——包括環(huán)繞科技、金融、教育、財政和商業(yè)等數(shù)據(jù)的各種信息系統(tǒng)。4.3.1

寬帶IP城域網(wǎng)的概念

2.寬帶IP城域網(wǎng)的特點

（1）技術多樣，采用IP作為核心技術（2）基于寬帶技術（3）接入技術多樣化、接入方式靈活（4）覆蓋面廣（5）強調業(yè)務功能和服務質量（6）投資量大3.寬帶城域網(wǎng)提供的業(yè)務話音業(yè)務；數(shù)據(jù)業(yè)務；圖像業(yè)務；多媒體業(yè)務；IP電話業(yè)務；各種增值業(yè)務；智能業(yè)務等。4.3.2寬帶IP城域網(wǎng)的分層結構一般將城域網(wǎng)的結構分為三層：核心層、匯聚層和接入層。注：RTU包括ADSL-MODEM和分離器。

4.3.2寬帶IP城域網(wǎng)的分層結構1.核心層

核心層的作用：主要是負責進行數(shù)據(jù)的快速轉發(fā)以及整個城域網(wǎng)路由表的維護，同時實現(xiàn)與IP廣域骨干網(wǎng)的互聯(lián)，提供城市的高速IP數(shù)據(jù)出口。核心層的設備一般采用高端路由器。其網(wǎng)絡結構核心節(jié)點上采用網(wǎng)形或半網(wǎng)形網(wǎng)。2．匯聚層

（1）功能①匯聚接入節(jié)點，解決接入節(jié)點到核心節(jié)點間光纖資源緊張的問題。②實現(xiàn)接入用戶的可管理性。③除基本的數(shù)據(jù)轉發(fā)業(yè)務外，匯聚層還必須能夠提供必要的服務層面的功能，包括帶寬的控制、數(shù)據(jù)流QOS優(yōu)先級的管理、安全性的控制、IP地址翻譯NAT等功能。

4.3.2寬帶IP城域網(wǎng)的分層結構（2）典型設備匯聚層的典型設備有高中端路由器、三層交換機以及寬帶接入服務器等。寬帶接入服務器主要負責寬帶接入用戶的認證、地址管理、路由、計費、業(yè)務控制、安全和QoS保障等。（3）網(wǎng)絡結構核心層節(jié)點與匯聚層節(jié)點采用星形連接，在光纖數(shù)量可以保證的情況下每個匯聚層節(jié)點最好能夠與兩個核心層節(jié)點相連。匯聚層節(jié)點的數(shù)量和位置的選定與當?shù)氐墓饫w和業(yè)務開展狀況相關，一般在城市的遠郊和所轄縣城設置匯聚節(jié)點。4.3.2寬帶IP城域網(wǎng)的分層結構3．接入層接入層的作用是負責提供各種類型用戶的接入，在有需要時提供用戶流量控制功能。寬帶IP城域網(wǎng)的接入技術主要有：ADSL、EPON、HFC、FTTX+LAN、無線接入寬帶IP城域網(wǎng)的骨干傳輸技術4.3.31．IPoverATM（1）IPoverATM的概念IPoverATM（POA）是IP技術與ATM技術的結合，它是在IP路由器之間（或路由器與交換機之間）采用ATM網(wǎng)進行傳輸。（2）IPoverATM的分層結構IPoverATM將IP數(shù)據(jù)報首先封裝為ATM信元，以ATM信元的形式在信道中傳輸；或者再將ATM信元映射進SDH幀結構中傳輸。寬帶IP城域網(wǎng)的骨干傳輸技術4.3.3寬帶IP城域網(wǎng)的骨干傳輸技術4.3.3寬帶IP城域網(wǎng)的骨干傳輸技術4.3.3（3）IPoverATM的優(yōu)缺點①優(yōu)點ATM技術本身能提供QoS保證，具有流量控制、帶寬管理、擁塞控制功能以及故障恢復能力，這些是IP所缺乏的，因而IP與ATM技術的融合，也使IP具有了上述功能。這樣既提高了IP業(yè)務的服務質量，同時又能夠保障網(wǎng)絡的高可靠性。適應于多業(yè)務，具有良好的網(wǎng)絡可擴展能力，并能對其幾種它網(wǎng)絡協(xié)議如IPX等提供支持。②缺點網(wǎng)絡體系結構復雜，傳輸效率低，開銷大。由于傳統(tǒng)的IP只工作在IP子網(wǎng)內，ATM路由協(xié)議并不知道IP業(yè)務的實際傳送需求，如IP的QoS、多播等特性，這樣就不能夠保證ATM實現(xiàn)最佳的傳送IP業(yè)務，在ATM網(wǎng)絡中存在著擴展性和優(yōu)化路由的問題。寬帶IP城域網(wǎng)的骨干傳輸技術4.3.32．IPoverSDH

（1）IPoverSDH的概念

IPoverSDH（POS）是IP技術與SDH技術的結合，它是在IP路由器之間（或路由器與交換機之間）采用SDH網(wǎng)進行傳輸。（2）IPoverSDH的分層結構

IPoverSDH將IP數(shù)據(jù)包通過點到點協(xié)議（PPP）直接映射到SDH幀結構中，從而省去了中間的復雜的ATM層。具體作法是：先將IP數(shù)據(jù)報封裝進PPP幀，然后再利用高級數(shù)據(jù)鏈路控制規(guī)程HDLC按照RFC1662的規(guī)定組幀，最后按字節(jié)同步映射進SDH的虛容器中，再加上相應的SDH開銷置入STM-N幀中。寬帶IP城域網(wǎng)的骨干傳輸技術4.3.3

（3）IPoverSDH的優(yōu)缺點

①優(yōu)點IP與SDH技術的結合是將IP數(shù)據(jù)報通過點到點協(xié)議直接映射到SDH幀，其中省掉了中間的ATM層，從而保留因特網(wǎng)的無連接特性，簡化了IP網(wǎng)絡體系結構，減少了開銷，提供更高的帶寬利用率，提高了數(shù)據(jù)傳輸效率，降低了成本。保留了IP網(wǎng)絡的無連接特征，易于兼容各種不同的技術體系和實現(xiàn)網(wǎng)絡互連，更適合于組建專門承載IP業(yè)務的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡?？梢猿浞掷肧DH技術的各種優(yōu)點，如自動保護倒換（APS），以防止鏈路故障而造成的網(wǎng)絡停頓，保證網(wǎng)絡的可靠性。②缺點網(wǎng)絡流量和擁塞控制能力差。不能像IPoverATM技術那樣提供較好的服務質量保障（QOS）。僅對IP業(yè)務提供良好的支持，不適于多業(yè)務平臺，可擴展性不理想，只有業(yè)務分級，而無業(yè)務質量分級，尚不支持VPN和電路仿真。寬帶IP城域網(wǎng)的骨干傳輸技術4.3.3

（1）IPoverDWDM的概念與網(wǎng)絡結構IPoverDWDM是IP與DWDM技術相結合的標志。首先在發(fā)送端對不同波長的光信號進行復用，然后將復用信號送入一根光纖中傳輸，在接收端再利用解復用器將各不同波長的光信號分開，送入相應的終端，從而實現(xiàn)IP數(shù)據(jù)報在多波長光路上的傳輸。

（2）IPoverDWDM分層結構（1）IP層產生IP數(shù)據(jù)包；（2）光適配層向不同的高層提供光通道；（3）DWDM光層包括光通道層、光復用段層和光傳輸段層。寬帶IP城域網(wǎng)的骨干傳輸技術4.3.3（3）優(yōu)缺點

IPoverDWDM簡化了層次，減少了網(wǎng)絡設備和功能重疊，從而減輕了網(wǎng)管復雜程度?？沙浞掷霉饫w的帶寬資源，極大地提高了帶寬和相對的傳輸速率。技術還不十分成熟。寬帶IP城域網(wǎng)的骨干傳輸技術4.3.34.千兆以太網(wǎng)技術（GE）（1）概念在IP路由器之間（或路由器與交換機之間）可以采用千兆以太網(wǎng)技術進行傳輸。（2）千兆以太網(wǎng)的優(yōu)點（1）升級平滑、實施容易；（2）傳輸距離較遠，可達100km；（3）性價比高和易管理；（4）原來以太網(wǎng)的不足，如多媒體應用及QOS、拓撲結構不可靠和多鏈路負載分享、虛擬網(wǎng)等，隨著新技術和新標準的出現(xiàn)已得到部分解決。路由器及IP網(wǎng)的路由選擇協(xié)議路由器4.4.2IP網(wǎng)的路由選擇協(xié)議

路由器4.4.1路由器是在網(wǎng)絡層實現(xiàn)網(wǎng)絡互連，可實現(xiàn)網(wǎng)絡層、鏈路層和物理層協(xié)議轉換。1．路由器的用途

（1）局域網(wǎng)之間的互連。①同構型局域網(wǎng)的互連②不同類型的局域網(wǎng)的互連

（2）局域網(wǎng)與廣域網(wǎng)（WAN）之間的互連（3）WAN與WAN的互連。利用路由器互連WAN，要求兩個WAN只是低三層協(xié)議不同。

路由器4.4.12.路由器的基本構成路由器是一種具有多個輸入端口和多個輸出端口的專用計算機，其任務是對傳輸?shù)姆纸M進行路由選擇并轉發(fā)分組。

路由器4.4.1“轉發(fā)”和“路由選擇”的區(qū)別：

“轉發(fā)”是路由器根據(jù)轉發(fā)表將用戶的分組從合適的端口轉發(fā)出去。“路由選擇”是按照某種路由選擇算法，根據(jù)網(wǎng)絡拓撲、流量等的變化情況，動態(tài)的改變所選擇的路由。路由表是根據(jù)路由選擇算法構造出的，而轉發(fā)表是從路由表得出的。

（1）路由選擇部分路由選擇部分主要由路由選擇處理機構成，其功能是根據(jù)所采取的路由選擇協(xié)議建立路由表，同時經(jīng)?；蚨ㄆ诘睾拖噜彽穆酚善鹘粨Q路由信息而不斷地更新和維護路由表。（2）分組轉發(fā)部分分組轉發(fā)部分包括三部分:輸入端口、輸出端口和交換結構。

路由器4.4.1①輸入端口

路由器4.4.1②輸出端口

路由器4.4.1③交換結構

路由器4.4.1

3．路由器的基本功能

（1）選擇最佳傳輸路由（2）實現(xiàn)IP、ICMP、TCP、UDP等互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議（3）流量控制和差錯指示（4）分段和重新組裝功能（5）提供網(wǎng)絡管理和系統(tǒng)支持機制

路由器4.4.14．路由器的基本類型

（1）按能力劃分可分為中高端路由器和中低端路由器。（2）按結構劃分可分為模塊化結構路由器和非模塊化結構路由器。（3）按位置劃分可分為核心路由器與接入路由器。（4）按功能劃分可分為通用路由器與專用路由器。（5）按性能劃分可分為線速路由器和非線速路由器。IP網(wǎng)的路由選擇協(xié)議4.4.2

1．概述（1）路由選擇算法分類

若按照其能否隨網(wǎng)絡的拓撲結構或通信量自適應地進行調整變化進行分類，路由選擇算法可分為靜態(tài)路由選擇算法和動態(tài)路由選擇算法。靜態(tài)路由選擇算法是非自適應路由選擇算法，這是一種不測量、不利用網(wǎng)絡狀態(tài)信息，僅按照某種固定規(guī)律進行決策的簡單的路由選擇算法。動態(tài)路由選擇算法是自適應的路由選擇算法，是依靠當前網(wǎng)絡的狀態(tài)信息進行決策，從而使路由選擇結果在一定程度上適應網(wǎng)絡拓撲與網(wǎng)絡通信量的變化。

IP網(wǎng)的路由選擇協(xié)議4.4.2動態(tài)路由算法分為兩種：分布式路由選擇算法是每一個節(jié)點通過定期地與相鄰節(jié)點交換路由選擇的狀態(tài)信息來修改各自的路由表，這樣使整個網(wǎng)絡的路由選擇經(jīng)常處于一種動態(tài)變化情況集中式路由選擇算法是在網(wǎng)絡中設置一個節(jié)點，專門收集各節(jié)點定期發(fā)送的狀態(tài)信息，然后由該節(jié)點根據(jù)網(wǎng)絡狀態(tài)信息動態(tài)地計算出每個節(jié)點的路由表，再把新的路由表發(fā)送給各個節(jié)點。

IP網(wǎng)的路由選擇協(xié)議

4.4.2

（2）IP網(wǎng)的路由選擇協(xié)議的特點及分類

自治系統(tǒng)（AS）因特網(wǎng)規(guī)模龐大，為了路由選擇的方便和簡化，將整個因特網(wǎng)劃分為許多較小的區(qū)域，稱為自治系統(tǒng)。因特網(wǎng)的路由選擇協(xié)議的特點①屬于自適應的(即動態(tài)的)；②是分布式路由選擇協(xié)議；③因特網(wǎng)采用分層次的路由選擇協(xié)議，即分自治系統(tǒng)內部和自治系統(tǒng)外部路由選擇協(xié)議。因特網(wǎng)的路由選擇協(xié)議分類內部網(wǎng)關協(xié)議IGP——在一個自治系統(tǒng)內部使用的路由選擇協(xié)議。具體的協(xié)議有RIP和OSPF等。外部網(wǎng)關協(xié)議EGP——兩個自治系統(tǒng)（使用不同的內部網(wǎng)關協(xié)議）之間使用的路由選擇協(xié)議。目前使用最多的是BGP（即BGP-4）。AS100AS101外部路由協(xié)議BGP內部路由協(xié)議RIPIGRP,EIGRPOSPFIS-IS自治系統(tǒng)的定義為：擁有同一選路策略、在同一技術管理部門下運行的一組路由器的集合。IP網(wǎng)的路由選擇協(xié)議4.4.2IP網(wǎng)的路由選擇協(xié)議4.4.2

2．內部網(wǎng)關協(xié)議RIP（路由信息協(xié)議）(1)RIP協(xié)議的概念RIP是一種分布式的基于距離向量的路由選擇協(xié)議，它要求網(wǎng)絡中的每一個路由器都要維護從自己到其他每一個目的網(wǎng)絡的最短距離記錄。RIP協(xié)議中“距離”（也稱為“跳數(shù)”）的定義為:從一路由器到直接連接的網(wǎng)絡的距離定義為1。從一個路由器到非直接連接的網(wǎng)絡的距離定義為所經(jīng)過的路由器數(shù)加1（每經(jīng)過一個路由器，跳數(shù)就加1）。RIP所謂的“最短距離”指的是選擇具有最少路由器的路由。RIP允許一條路徑最多只能包含15個路由器?！熬嚯x”的最大值為16時即相當于不可達。(2)路由表的建立和更新RIP協(xié)議路由表中的主要信息是到某個網(wǎng)絡的最短距離及應經(jīng)過的下一跳路由器地址。路由器在剛剛開始啟動工作時，只知道到直接連接的網(wǎng)絡的距離（此距離定義為1）。以后，每一個路由器只和相鄰路由器交換并更新路由信息，交換的信息是到本自治系統(tǒng)中所有網(wǎng)絡的最短距離，以及沿此最短路徑到每個網(wǎng)絡應經(jīng)過的下一跳路由器。網(wǎng)絡中所有的路由器經(jīng)過路由表的若干次更新后，他們最終都會知道到達本自治系統(tǒng)中任何一個網(wǎng)絡的最短距離和哪一個路由器是下一跳路由器。IP網(wǎng)的路由選擇協(xié)議4.4.2IP網(wǎng)的路由選擇協(xié)議4.4.2（3）RIP2協(xié)議的報文格式

（3）RIP2協(xié)議的報文格式RIP2的報文由首部和路由部分組成。

RIP2報文的首部RIP2報文的首部有4個字節(jié)：命令字段占1個字節(jié)，用于指出報文的意義；版本字段占1個字節(jié)，指出RIP協(xié)議的版本；填充字段的作用是填“0”使首部補齊4字節(jié)。

RIP2報文的路由部分RIP2報文中的路由部分由若干個路由信息組成，每個路由信息需要用20個字節(jié)，用于描述到某一目的網(wǎng)絡的一些信息。RIP協(xié)議規(guī)定路由信息最多可重復出現(xiàn)25個。IP網(wǎng)的路由選擇協(xié)議4.4.2（4）距離向量算法

IP網(wǎng)的路由選擇協(xié)議4.4.2IP網(wǎng)的路由選擇協(xié)議4.4.2（5）RIP協(xié)議的優(yōu)缺點RIP協(xié)議的優(yōu)點是實現(xiàn)簡單，開銷較小。但其存在以下一些缺點：（1）當網(wǎng)絡出現(xiàn)故障時，要經(jīng)過比較長的時間才能將此信息傳送到所有的路由器。（2）因為RIP“距離”的最大值限制為15，所以也影響了網(wǎng)絡的規(guī)模。（3）由于路由器之間交換的路由信息是路由器中的完整路由表，隨著網(wǎng)絡規(guī)模的擴大，開銷必然會增加。IP網(wǎng)的路由選擇協(xié)議4.4.2R2R1網(wǎng)1網(wǎng)3網(wǎng)2正常情況1112R1R2

說：“我到網(wǎng)1的距離是2，是經(jīng)過R1。”“1”表示“從本路由器到網(wǎng)

1”“2”表示“距離是

2”“R1”表示經(jīng)過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：“我到網(wǎng)1的距離是16（表示無法到達），是直接交付?！钡玆2

在收到R1

的更新報文之前，還發(fā)送原來的報文，因為這時R2

并不知道網(wǎng)1

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的更新報文后，誤認為可經(jīng)過R2

到達網(wǎng)1，于是更新自己的路由表，說：“我到網(wǎng)1的距離是3，下一跳經(jīng)過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R1”。13R214R1課件制作人：謝希仁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，R1和R2才知道網(wǎng)1是不可達的。這就是好消息傳播得快，而壞消息傳播得慢。網(wǎng)絡出故障的傳播時間往往需要較長的時間(例如數(shù)分鐘)。這是RIP的一個主要缺點。3.內部網(wǎng)關協(xié)議OSPF（開放最短路徑優(yōu)先）（1）OSPF協(xié)議的要點

OSPF是分布式的鏈路狀態(tài)協(xié)議?！版溌窢顟B(tài)”是說明本路由器都和哪些路由器相鄰，以及該鏈路的“度量”（表示距離、時延、費用等）。OSPF協(xié)議有以下幾個要點：

OSPF使用洪泛法向本自治系統(tǒng)中的所有路由器發(fā)送信息，即每個路由器向所有其它相鄰路由器發(fā)送信息（但不再發(fā)送給剛剛發(fā)來信息的那個路由器）。所發(fā)送的信息就是與本路由器相鄰的所有路由器的鏈路狀態(tài)。

只有當鏈路狀態(tài)發(fā)生變化時，路由器才用洪泛法向所有路由器發(fā)送此信息。

各路由器之間頻繁地交換鏈路狀態(tài)信息，所有的路由器最終都能建立一個鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫，它與全網(wǎng)的拓撲結構圖相對應。每一個路由器使用鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)可構造出自己的路由表。

④OSPF還規(guī)定每隔一段時間，如30分鐘，要刷新一次數(shù)據(jù)庫中的鏈路狀態(tài)，以確保鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫的同步（即每個路由器所具有的全網(wǎng)拓撲結構圖都是一樣的）。IP網(wǎng)的路由選擇協(xié)議4.4.2⑤OSPF支持三種網(wǎng)絡的連接兩個路由器之間的點對點連接具有廣播功能的局域網(wǎng)無廣播功能的局域網(wǎng)IP網(wǎng)的路由選擇協(xié)議4.4.2（2）OSPF分組（OSPF數(shù)據(jù)報）①OSPF分組格式OSPF分組格式如圖所示。IP網(wǎng)的路由選擇協(xié)議4.4.2②OSPF的五種分組類型類型1，問候分組hello，用來發(fā)現(xiàn)和維持鄰站的可達性。類型2，數(shù)據(jù)庫描述分組DBD或DDP，向鄰站給出自己的鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫中的所有鏈路狀態(tài)項目的摘要信息。類型3，鏈路狀態(tài)請求