計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)19講

1練習(xí)一個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)長度為4000字節(jié)（固定首部長度）。現(xiàn)在經(jīng)過一個(gè)網(wǎng)絡(luò)傳送，但此網(wǎng)絡(luò)能夠傳送的最大數(shù)據(jù)長度為1500字節(jié)。試問應(yīng)當(dāng)劃分為幾個(gè)短些的數(shù)據(jù)報(bào)片？各數(shù)據(jù)報(bào)片的數(shù)據(jù)長度、片偏移字段和MF標(biāo)志應(yīng)為何值？IP數(shù)據(jù)報(bào)固定首部長度為20字節(jié)

總長度(字節(jié))數(shù)據(jù)長度(字節(jié))MF片偏移原始數(shù)據(jù)報(bào)4000398000數(shù)據(jù)報(bào)片11500148010數(shù)據(jù)報(bào)片2150014801185數(shù)據(jù)報(bào)片31040102003702IP數(shù)據(jù)報(bào)的最大長度是多少個(gè)字節(jié)？答：64K(1K=216)字節(jié)，因?yàn)槠涫撞康目傞L度字段只有16bit長。但實(shí)際上最多只能表示65535字節(jié)而不是65536字節(jié)，因?yàn)樵诙M(jìn)制中的16個(gè)1表示十進(jìn)制的（216

–1）。IP數(shù)據(jù)報(bào)的首部的最大長度是多少個(gè)字節(jié)？典型的IP數(shù)據(jù)報(bào)首部是多長？答：IP數(shù)據(jù)報(bào)首部中有一個(gè)首部長度字段，4bit長，可表示的最大十進(jìn)制數(shù)字是15。因此首部長度的最大值是15個(gè)4字節(jié)長的字，即60字節(jié)。典型的IP數(shù)據(jù)報(bào)不使用首部中的選項(xiàng)，因此典型的IP數(shù)據(jù)報(bào)首部長度是20字節(jié)。3IP數(shù)據(jù)報(bào)必須考慮最大傳送單元MTU(MaximumTransferUnit)。這是指哪一層的最大傳送單元？包括不包括首部或尾部等開銷在內(nèi)？答：這是指IP層下面的數(shù)據(jù)鏈路層的最大傳送單元，也就是下面的MAC幀的數(shù)據(jù)字段，不包括MAC幀的首部和尾部的各字段。因?yàn)镮P數(shù)據(jù)報(bào)是裝入到MAC幀中的數(shù)據(jù)字段，因此數(shù)據(jù)鏈路層的MTU數(shù)值就是IP數(shù)據(jù)報(bào)所容許的最大長度（是總長度，即首部加上數(shù)據(jù)字段）。如果一個(gè)路由器要同時(shí)連接在一個(gè)以太網(wǎng)和一個(gè)ATM網(wǎng)絡(luò)上，需要有什么樣的硬件加到路由器上？答：一個(gè)以太網(wǎng)網(wǎng)卡和一個(gè)ATM網(wǎng)卡。46.6.3內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議OSPF

(OpenShortestPathFirst，開放最短路徑優(yōu)先)1.OSPF協(xié)議的基本特點(diǎn)O：“開放”表明OSPF協(xié)議不是受某一家廠商控制，而是公開發(fā)表的。SPF：“最短路徑優(yōu)先”是因?yàn)槭褂昧薉ijkstra提出的最短路徑算法OSPF只是一個(gè)協(xié)議的名字，它并不表示其他的路由選擇協(xié)議不是“最短路徑優(yōu)先”。是分布式的鏈路狀態(tài)協(xié)議。5三個(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)送的信息就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)”就是說明本路由器都和哪些路由器相鄰，以及該鏈路的“度量”(metric)。

只有當(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。6鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫

(link-statedatabase)

由于各路由器之間頻繁地交換鏈路狀態(tài)信息，因此所有的路由器最終都能建立一個(gè)鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫。這個(gè)數(shù)據(jù)庫實(shí)際上就是全網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖，它在全網(wǎng)范圍內(nèi)是一致的（這稱為鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫的同步）。OSPF的鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫能較快地進(jìn)行更新，使各個(gè)路由器能及時(shí)更新其路由表。OSPF的更新過程收斂得快是其重要優(yōu)點(diǎn)。

7OSPF的區(qū)域(area)

為了使OSPF能夠用于規(guī)模很大的網(wǎng)絡(luò)，OSPF將一個(gè)自治系統(tǒng)再劃分為若干個(gè)更小的范圍，叫作區(qū)域。每一個(gè)區(qū)域都有一個(gè)32bit的區(qū)域標(biāo)識(shí)符（用點(diǎn)分十進(jìn)制表示）。區(qū)域也不能太大，在一個(gè)區(qū)域內(nèi)的路由器最好不超過200個(gè)。8自治系統(tǒng)ASOSPF劃分為兩種不同的區(qū)域區(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主干路由器：R3,R4,R5,R6,R7區(qū)域邊界路由器：R3,R4,R7自治系統(tǒng)邊界路由器：R69劃分區(qū)域劃分區(qū)域的好處就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)域而不是整個(gè)的自治系統(tǒng)，這就減少了整個(gè)網(wǎng)絡(luò)上的通信量。在一個(gè)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。OSPF使用層次結(jié)構(gòu)的區(qū)域劃分。在上層的區(qū)域叫作主干區(qū)域(backbonearea)。主干區(qū)域的標(biāo)識(shí)符規(guī)定為0.0.0.0。主干區(qū)域的作用是用來連通其他在下層的區(qū)域。10OSPF直接用IP數(shù)據(jù)報(bào)傳送OSPF的位置在網(wǎng)絡(luò)層，OSPF不用UDP而是直接用IP數(shù)據(jù)報(bào)傳送。OSPF構(gòu)成的數(shù)據(jù)報(bào)很短。這樣做可減少路由信息的通信量。數(shù)據(jù)報(bào)很短的另一好處是可以不必將長的數(shù)據(jù)報(bào)分片傳送。分片傳送的數(shù)據(jù)報(bào)只要丟失一個(gè)，就無法組裝成原來的數(shù)據(jù)報(bào)，而整個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)就必須重傳。11OSPF的其他特點(diǎn)OSPF對(duì)不同的鏈路可根據(jù)IP分組的不同服務(wù)類型（TOS）而設(shè)置成不同的代價(jià)。因此，OSPF對(duì)于不同類型的業(yè)務(wù)可計(jì)算出不同的路由。多路徑間的負(fù)載平衡：如果到同一個(gè)目的網(wǎng)絡(luò)有多條相同代價(jià)的路徑，那么可以將通信量分配給這幾條路徑。。保證僅在可信賴的路由器之間交換鏈路狀態(tài)信息：所有在OSPF路由器之間交換的分組都具有鑒別的功能。支持可變長度的子網(wǎng)劃分和無分類編址CIDR。每一個(gè)鏈路狀態(tài)都帶上一個(gè)32bit的序號(hào)，序號(hào)越大狀態(tài)就越新。12OSPF運(yùn)行過程OSPF的運(yùn)行過程：1、每個(gè)運(yùn)行OSPF的路由器發(fā)送HELLO報(bào)文到所有啟用OSPF的接口。如果在共享鏈路上兩個(gè)路由器發(fā)送的HELLO報(bào)文內(nèi)容一致，那么這兩個(gè)路由器將形成鄰居關(guān)系。2、從這些鄰居關(guān)系中，部分路由器形成鄰接關(guān)系。鄰接關(guān)系的建立由OSPF路由器交換HELLO報(bào)文和網(wǎng)絡(luò)類型來決定。3、形成鄰接關(guān)系的每個(gè)路由器都宣告自己的所有鏈路狀態(tài)。4、每個(gè)路由器都接受鄰居發(fā)送過來的LSA，記錄在自己的鏈路數(shù)據(jù)庫中，并將鏈路數(shù)據(jù)庫的一份拷貝發(fā)送給其它的鄰居。5、通過在一個(gè)區(qū)域中泛洪，使得給區(qū)域中的所有路由器同步自己數(shù)據(jù)庫。6、當(dāng)數(shù)據(jù)庫同步之后，OSPF通過SPF算法，計(jì)算到目的地的最短路徑，并形成一個(gè)以自己為根的無自環(huán)的最短路徑樹。7、每個(gè)路由器根據(jù)這個(gè)最短路徑樹建立自己的路由轉(zhuǎn)發(fā)表。13IP數(shù)據(jù)報(bào)OSPF分組IP數(shù)據(jù)報(bào)首部OSPF分組OSPF分組首部類型1至類型5的OSPF分組24字節(jié)081631版本路由器標(biāo)識(shí)符類型分組長度檢驗(yàn)和鑒別比特鑒別區(qū)域標(biāo)識(shí)符鑒別類型14OSPF的五種分組類型類型1，問候(Hello)分組。類型2，數(shù)據(jù)庫描述(DatabaseDescription)分組。類型3，鏈路狀態(tài)請(qǐng)求(LinkStateRequest)分組。類型4，鏈路狀態(tài)更新(LinkStateUpdate)分組，用洪泛法對(duì)全網(wǎng)更新鏈路狀態(tài)。類型5，鏈路狀態(tài)確認(rèn)(LinkStateAcknowledgment)分組。1516OSPF基本概念RouterID一個(gè)32bit的無符號(hào)整數(shù)，是一臺(tái)路由器的唯一標(biāo)識(shí)，在整個(gè)自治系統(tǒng)內(nèi)唯一首先，路由器選取它所有的loopback接口上數(shù)值最高的IP地址如果路由器沒有配置IP地址的loopback接口，那么路由器將選取它所有的物理接口上數(shù)值最高的IP地址用作路由器ID的接口不一定非要運(yùn)行OSPF協(xié)議17指定的路由器

(designatedrouter)

多點(diǎn)接入的局域網(wǎng)采用了指定的路由器的方法，使廣播的信息量大大減少。指定的路由器代表該局域網(wǎng)上所有的鏈路向連接到該網(wǎng)絡(luò)上的各路由器發(fā)送狀態(tài)信息。181920OSPF的基本操作問候問候數(shù)據(jù)庫描述數(shù)據(jù)庫描述數(shù)據(jù)庫描述數(shù)據(jù)庫描述鏈路狀態(tài)請(qǐng)求鏈路狀態(tài)更新鏈路狀態(tài)確認(rèn)確定可達(dá)性達(dá)到數(shù)據(jù)庫的同步新情況下的同步21OSPF使用的是可靠的洪泛法t更新報(bào)文ACK報(bào)文RRRRt1t2t3t422OSPF的其他特點(diǎn)每?jī)蓚€(gè)相鄰路由器每隔10s交換1次問候分組。若由40s未收到某個(gè)相鄰路由器發(fā)來的問候分組，則可認(rèn)為該相鄰路由器是不可達(dá)，應(yīng)修改鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫，并重新計(jì)算路由表。OSPF還規(guī)定每隔一段時(shí)間，如30分鐘，要刷新一次數(shù)據(jù)庫中的鏈路狀態(tài)。由于一個(gè)路由器的鏈路狀態(tài)只涉及到與相鄰路由器的連通狀態(tài)，因而與整個(gè)互聯(lián)網(wǎng)的規(guī)模并無直接關(guān)系。因此當(dāng)互聯(lián)網(wǎng)規(guī)模很大時(shí)，OSPF協(xié)議要比距離向量協(xié)議RIP好得多。OSPF沒有“壞消息傳播得慢”的問題，據(jù)統(tǒng)計(jì)，其響應(yīng)網(wǎng)絡(luò)變化的時(shí)間小于100ms。23OSPF協(xié)議OSPF配置如下：1、創(chuàng)建loopback接口，定義ROUTEIDrouterA(config)#interfaceloopback10routerA(config)#ipaddress192.168.100.1255.255.255.02、開啟OSPF進(jìn)程routerA(config)#routerospf1010代表進(jìn)程編號(hào)，只具有本地意義3、申請(qǐng)直連網(wǎng)段routerA(config-router)#network10.1.1.00.0.0.255area0

注意反掩碼和區(qū)域號(hào)24查看OSPF配置信息驗(yàn)證OSPF的配置Router#showipospf顯示路由表的信息Router#showiproute清除IP路由表的信息Router#cleariproute在控制臺(tái)顯示OSPF的工作狀態(tài)Router#debugipospf256.7虛擬專用網(wǎng)VPN和網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換NAT

6.7.1虛擬專用網(wǎng)VPN本地地址——僅在機(jī)構(gòu)內(nèi)部使用的IP地址，可以由本機(jī)構(gòu)自行分配，而不需要向因特網(wǎng)的管理機(jī)構(gòu)申請(qǐng)。全球地址——全球惟一的IP地址，必須向因特網(wǎng)的管理機(jī)構(gòu)申請(qǐng)。

26X10.1.0.1用隧道技術(shù)實(shí)現(xiàn)虛擬專用網(wǎng)部門A因特網(wǎng)部門BR1R2隧道125.1.2.3194.4.5.6Y10.2.0.3使用隧道技術(shù)本地地址本地地址全球地址27X10.1.0.1用隧道技術(shù)實(shí)現(xiàn)虛擬專用網(wǎng)部門A因特網(wǎng)部門BR1R2隧道125.1.2.3194.4.5.6Y10.2.0.3使用隧道技術(shù)加密的從

X

到

Y

的內(nèi)部數(shù)據(jù)報(bào)外部數(shù)據(jù)報(bào)的數(shù)據(jù)部分源地址：125.1.2.3目的地址：194.4.5.6數(shù)據(jù)報(bào)首部部門A部門BXYR1R2125.1.2.3194.4.5.610.1.0.110.2.0.3虛擬專用網(wǎng)VPN286.8綜合應(yīng)用舉例——中小規(guī)模局域網(wǎng)組建

知識(shí)點(diǎn)回顧：①第4章局域網(wǎng)的主要技術(shù)：拓樸結(jié)構(gòu)、傳輸介質(zhì)、介質(zhì)訪問控制方式以及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和協(xié)議等。

深入調(diào)查，了解需求組網(wǎng)的主要技術(shù)環(huán)節(jié)：②第6章網(wǎng)絡(luò)互連：路由協(xié)議、IP地址、接入Internet等。

綜合分析，確定性能

網(wǎng)絡(luò)選型，設(shè)計(jì)拓樸

接入Internet

安裝、配置、調(diào)試

劃分子網(wǎng)，分配IP地址296.8.1背景——現(xiàn)狀及未來某單位有三棟建筑：1號(hào)樓、2號(hào)樓、3號(hào)樓，每棟樓直線相距50米?，F(xiàn)有電腦50臺(tái)，未來3~5年增加到100臺(tái)左右。1號(hào)樓:3層辦公樓20臺(tái)電腦2號(hào)樓:5層研發(fā)部(3樓）、供銷部等部門3號(hào)樓:5層生產(chǎn)車間10臺(tái)電腦現(xiàn)有20臺(tái)電腦未來3~5年增加到70左右306.8.2需求分析及帶寬估算共享軟、硬件資源。在局域網(wǎng)內(nèi)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)音頻、視頻服務(wù)，研發(fā)部?jī)?nèi)部能夠互相傳輸CAD圖片。每間辦公室、每個(gè)車間都有一個(gè)信息點(diǎn)。實(shí)現(xiàn)Internet的接入和網(wǎng)上信息發(fā)布。1.總體需求2.帶寬估算比較精確的帶寬可以采取由點(diǎn)帶寬到分支帶寬，再到主干帶寬的推算方法，這里采用一個(gè)簡(jiǎn)單的粗略估算方法：假設(shè)所有用戶同時(shí)并發(fā)，每個(gè)視頻流需要占用帶寬200Kbps，則主干帶寬為：當(dāng)前需求：200Kbps×50≈10Mbps未來需求：200Kbps×100≈20Mbps316.8.3網(wǎng)絡(luò)選型可選擇的組網(wǎng)技術(shù)有：Ethernet、TokenRing、TokenBus、ATM等。首選方案：以太網(wǎng)技術(shù)。TokenRing、TokenBus技術(shù)近年已經(jīng)逐漸退出市場(chǎng)，很少采用。ATM技術(shù)以交換速度快、服務(wù)質(zhì)量好而著稱，但技術(shù)復(fù)雜、價(jià)格昂貴，在局域網(wǎng)中的應(yīng)用不多。Ethernet技術(shù)經(jīng)過多年的發(fā)展，已經(jīng)在傳統(tǒng)的10M以太網(wǎng)的基礎(chǔ)上開發(fā)出100M、1G、10G以太網(wǎng)，技術(shù)較成熟，價(jià)格適中，在局域網(wǎng)中應(yīng)用廣泛。網(wǎng)絡(luò)選型的原則：技術(shù)成熟、性能滿足需求并適當(dāng)留有余地（通常冗余30~50%）、價(jià)格