計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)：路由基礎(chǔ) IP路由

IP路由第2頁內(nèi)容概述路由的基本概念路由選擇算法靜態(tài)路由選擇算法動(dòng)態(tài)路由選擇算法路由選擇算法介紹第3頁第4頁第5頁第6頁/Software/Cichlid/gallery/cheap_callouts.html第7頁第8頁網(wǎng)絡(luò)層的主要功能是將分組從源端機(jī)器經(jīng)選定的路由送到目的端機(jī)器。在絕大多數(shù)網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中分組需要經(jīng)過多次的轉(zhuǎn)發(fā)才能到達(dá)目的端機(jī)器。路由選擇算法和它們所使用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是網(wǎng)絡(luò)層設(shè)計(jì)當(dāng)中的一個(gè)關(guān)鍵問題。第9頁發(fā)送端的處理過程： 當(dāng)主機(jī)A要和主機(jī)B進(jìn)行通信時(shí)，首先判斷主機(jī)B是否和它位于同一子網(wǎng)。方法：把兩個(gè)主機(jī)的IP地址分別與它(主機(jī)A)的 子網(wǎng)掩碼進(jìn)行“位與”操作，把分別得到的網(wǎng)絡(luò)ID進(jìn)行比較，如果結(jié)果相同，則表明位于同一子網(wǎng)，否則位于不同的子網(wǎng)。示例：第10頁主機(jī)A的IP地址與子網(wǎng)掩碼進(jìn)行“位與”操作主機(jī)B的IP地址與子網(wǎng)掩碼進(jìn)行“位與”操作結(jié)果相同，可見，兩個(gè)主機(jī)位于同一子網(wǎng)中示例1：第11頁主機(jī)A的IP地址與子網(wǎng)掩碼進(jìn)行“位與”操作主機(jī)B的IP地址與子網(wǎng)掩碼進(jìn)行“位與”操作結(jié)果不同，可見，兩個(gè)主機(jī)不在同一子網(wǎng)中示例2：第12頁

如果在同一子網(wǎng)，則源主機(jī)用ARP確定目標(biāo)主機(jī)的硬件地址后直接發(fā)送數(shù)據(jù)幀到目標(biāo)主機(jī)。(直接路由，無需路由器)

如果不在同一子網(wǎng)，則源主機(jī)用ARP確定默認(rèn)網(wǎng)關(guān)(路由器)的硬件地址后，把數(shù)據(jù)幀轉(zhuǎn)發(fā)給默認(rèn)網(wǎng)關(guān)(間接路由)。 至此源主機(jī)的發(fā)送就結(jié)束了。第13頁

剩下的任務(wù)是間接路由情形下： 路由器把收到的數(shù)據(jù)幀解開，利用IP包中的地址選擇如何進(jìn)一步處理， 如果目的主機(jī)在路由器所處的另一個(gè)子網(wǎng)，則變成直接路由的情況，封裝IP包，直接發(fā)送。 如果目的主機(jī)不在與路由器直接相連的子網(wǎng)，則需要選擇轉(zhuǎn)發(fā)到下一個(gè)路由器。通過進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，最終到達(dá)與目的主機(jī)在同一物理網(wǎng)絡(luò)的路由，從而傳送到目標(biāo)主機(jī)（最終的一個(gè)步驟總是直接路由）。 問題：路由器如何選擇轉(zhuǎn)發(fā)的下一個(gè)路由器?第14頁路由器為了把收到的數(shù)據(jù)傳送到目標(biāo)主機(jī)，需要知道那些主機(jī)是可達(dá)的以及如何達(dá)到。這些網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湫畔⒂陕酚善髦械穆酚杀肀４妫酚善魍ㄟ^查找路由表，選擇轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)的路徑。路由表第15頁下一跳(Next-Hop)路由表一個(gè)簡化：是只保存目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)的路由信息，因?yàn)橐坏┱业侥繕?biāo)主機(jī)所在的目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)，就可以直接在物理層傳輸數(shù)據(jù)幀了。進(jìn)一步的簡化：是不必在每個(gè)路由器中都保存一個(gè)到目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)的完整路徑，而只保存從本路由器到目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)的路徑的下一步路由器地址，這樣就可以一步一步達(dá)到目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)了。這種路由方式稱為下一跳路由。其路由表的內(nèi)容是這樣的：第16頁下一跳路由表示例表的第一列指明目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)，第二列指明為到達(dá)該目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)下一步應(yīng)轉(zhuǎn)發(fā)給哪一個(gè)路由器。第17頁說明：路由表中通過指定網(wǎng)絡(luò)號而非具體的主機(jī)，對主機(jī)進(jìn)行屏蔽。使主機(jī)通信依賴于路由器。更主要的是，通過只指定網(wǎng)絡(luò)，極大地減少了路由表的大小，只有網(wǎng)絡(luò)數(shù)目的增長才會引起路由表的擴(kuò)大，而主機(jī)的增加對路由表沒有影響。路由表中列出的接口地址均應(yīng)與路由器在同一物理網(wǎng)絡(luò)，可直接轉(zhuǎn)發(fā)物理幀的。還應(yīng)該指定一個(gè)默認(rèn)路由，以確定當(dāng)網(wǎng)絡(luò)號均不匹配時(shí)，如何轉(zhuǎn)發(fā)。（當(dāng)主機(jī)只能訪問一個(gè)路由器時(shí)尤其應(yīng)設(shè)置）也可以為了某些目的為某個(gè)主機(jī)指定路由。第18頁

Destination

Gateway

Flags

Ref

Use

Interface

UH 0 26492lo055 UGH 0 0 emd02 3 U 3 58503le0default29 UG 0 43454emd0第19頁Flags:U:可用G:網(wǎng)關(guān)H:主機(jī)D:ICMP重定向報(bào)文創(chuàng)建M:ICMP重定向報(bào)文修改Refent：正在使用路由的活動(dòng)進(jìn)程個(gè)數(shù)Use：通過該路由的分組數(shù)第20頁問題：一旦路由表給定，所有的流量均將沿指定的同一路徑轉(zhuǎn)發(fā)，即使有多個(gè)可選路徑。只有最后與目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)相連的路由器才和目標(biāo)主機(jī)直接通信，前面的路由器完全不知道目標(biāo)主機(jī)的狀態(tài)，如果目標(biāo)主機(jī)已經(jīng)不存在，那么也只有等數(shù)據(jù)發(fā)到最后一個(gè)路由器時(shí)才知道。第21頁下一跳路由的算法：執(zhí)行：拆開IP數(shù)據(jù)報(bào)，從中抽取目的IP地址：D，通過“位與”運(yùn)算求出目的地址的網(wǎng)絡(luò)ID：NifN和某個(gè)與路由器直接相連的網(wǎng)絡(luò)匹配，則直接轉(zhuǎn)發(fā)到該網(wǎng)絡(luò)中的相應(yīng)主機(jī)（這需要執(zhí)行：從IP地址D解析出目的主機(jī)的物理地址，封裝IP數(shù)據(jù)報(bào)為幀，幀頭包含目的主機(jī)的物理地址，發(fā)送幀）。elseif路由器的路由表中包含有為該主機(jī)D指定的路由，則按路由表中所指定的發(fā)送到下一跳（這需要執(zhí)行：解析所指定的下一跳路由的物理地址，封裝IP數(shù)據(jù)報(bào)為幀，幀頭包含下一跳路由的物理地址，發(fā)送幀）。elseif路由器的路由表中包含有到達(dá)該網(wǎng)絡(luò)N的路由，則按路由表中所指定的發(fā)送到下一跳（這需要執(zhí)行：同上）。elseif路由器的路由表中包含有默認(rèn)路由，則發(fā)送到路由表中所指定的默認(rèn)路由（這需要執(zhí)行：解析所指定的默認(rèn)路由的物理地址，封裝IP數(shù)據(jù)報(bào)為幀，幀頭包含默認(rèn)路由的物理地址，發(fā)送幀）。else發(fā)回路由出錯(cuò)消息。

第22頁一個(gè)問題：上述執(zhí)行中均要解析下一跳的物理地址封裝成幀，而不用IP地址，十分繁瑣，為什么不在路由中直接指定下一跳的物理地址呢？原因：層次分明，物理地址在低層使用，如果又在網(wǎng)絡(luò)層使用，則層次不清。分層體系的一個(gè)要點(diǎn)就是下層應(yīng)該對上層是透明的。IP地址易于管理和維護(hù)，當(dāng)路由表更新時(shí)，查看IP地址比查看物理地址更易明白發(fā)生了什么問題。第23頁子網(wǎng)路由當(dāng)要與子網(wǎng)中的主機(jī)進(jìn)行通信時(shí)，那么只在路由表中指定網(wǎng)絡(luò)ID還不夠，因?yàn)橐粋€(gè)網(wǎng)絡(luò)ID中可能有多個(gè)物理子網(wǎng)，此時(shí)，還必須指定子網(wǎng)掩碼：當(dāng)選擇路由時(shí)，就需要把目的主機(jī)的IP地址與子網(wǎng)掩碼進(jìn)行“位與”，以確定目標(biāo)主機(jī)所在的網(wǎng)絡(luò)地址，從而選擇下一跳地址。第24頁IP是提供的是無連接的服務(wù)，源主機(jī)一旦把數(shù)據(jù)報(bào)發(fā)出之后，各個(gè)中間路由器根據(jù)數(shù)據(jù)報(bào)中的信息自主操作，與源主機(jī)無關(guān)，如果所有中間傳輸以及目的接收都不出問題，則此機(jī)制能正常工作。但如果出現(xiàn)問題，如路徑擁塞不能正常轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)報(bào)或目的主機(jī)宕機(jī)等，如何通知源主機(jī)此類情況以便其采取相應(yīng)措施。(ICMP消息)路由表中包含一些什么內(nèi)容最好？如何建立路由表？(路由協(xié)議)第25頁主機(jī)A主機(jī)Beth0eth1eth2eth2/24eth1/24eth2/24eth1/24eth0/24接口下一跳路由網(wǎng)絡(luò)地址路由器1eth2/24eth0/24eth2/24eth1/24eth0/24接口下一跳路由網(wǎng)絡(luò)地址路由器2eth0eth1eth2第26頁IP路由協(xié)議第27頁兩個(gè)問題：路由表中應(yīng)該包含一些什么信息？路由器如何獲得這些信息？第28頁11

Iproute

IprouteCisco路由器：11add-iproute=add-iproute=3com路由器：11

Iproute

Iprouteadd-iproute=add-iproute=11第29頁路由表第30頁路由表輸出的解釋第31頁理想路由算法特點(diǎn)算法必須是正確的和完整的。算法在計(jì)算上應(yīng)簡單。算法應(yīng)能適應(yīng)通信量和網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞淖兓惴☉?yīng)具有穩(wěn)定性。

路由算法應(yīng)收斂于一個(gè)可以接受的解，路由不應(yīng)不停的變化。算法應(yīng)是公平的。算法應(yīng)是最佳的。

只能相對于某一種特定要求下得出的較為合理的選擇。

第32頁第33頁關(guān)于“最佳路由”不存在一種絕對的最佳路由算法。所謂“最佳”只能是相對于某一種特定要求下得出的較為合理的選擇而已。實(shí)際的路由選擇算法，應(yīng)盡可能接近于理想的算法。路由選擇是個(gè)非常復(fù)雜的問題它是網(wǎng)絡(luò)中的所有結(jié)點(diǎn)共同協(xié)調(diào)工作的結(jié)果。路由選擇的環(huán)境往往是不斷變化的，而這種變化有時(shí)無法事先知道。

第34頁從路由算法的自適應(yīng)性考慮靜態(tài)路由選擇策略——即非自適應(yīng)路由選擇，其特點(diǎn)是簡單和開銷較小，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，其特點(diǎn)是能較好地適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)的變化，但實(shí)現(xiàn)起來較為復(fù)雜，開銷也比較大。第35頁ExampleofStaticRouting

directdefault

00NetMaskNexthopNetwork/16H1H2H3H4TotherestoftheInternetRouteraddress00RouterR1第36頁路由表的創(chuàng)建包含兩個(gè)方面—初始化路由表和更新路由表初始化路由表取決于操作系統(tǒng)，可能有如下幾種情況：路由器在啟動(dòng)時(shí)從二級存儲器中讀取一個(gè)初始路由表，并駐留在主存中。初始路由表為空，在啟動(dòng)后通過執(zhí)行外部命令來填充。從它所連接的本地網(wǎng)絡(luò)的地址集推出一個(gè)初始的路由，并與相鄰的路由器聯(lián)系以獲得更多的路由信息。初始的路由表建立之后，就需要根據(jù)網(wǎng)絡(luò)路由的變化進(jìn)行更新。對于較小的、變化較慢的網(wǎng)絡(luò)可以由管理員手工來做；而對于大的、變化較復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)則很難能由手工完成迅速的更新，就需要一些自動(dòng)的方法第37頁下一跳路由表的問題：由于下一跳路由表中只包含了到下一個(gè)網(wǎng)絡(luò)（對于中間路由器而言，下一個(gè)網(wǎng)絡(luò)不是目的網(wǎng)絡(luò)）的路徑，如果所有網(wǎng)絡(luò)都是互通的，那么可以斷定的是：除非進(jìn)入了某個(gè)循環(huán)路徑，數(shù)據(jù)最終總能到達(dá)目的網(wǎng)絡(luò)，但問題在于：所走的路徑是否是到達(dá)目的網(wǎng)絡(luò)的最短路徑？例如：第38頁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。如果讓所有的路由器知道所有的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)怎樣到達(dá)，則這種路由表將非常大，處理起來也太花時(shí)間。而所有這些路由器之間交換路由信息所需的帶寬就會使因特網(wǎng)的通信鏈路飽和。許多單位不愿意外界了解自己單位網(wǎng)絡(luò)的布局細(xì)節(jié)和本部門所采用的路由選擇協(xié)議（這屬于本部門內(nèi)部的事情），但同時(shí)還希望連接到因特網(wǎng)上。第39頁自治系統(tǒng)AS

(AutonomousSystem)自治系統(tǒng)AS的定義：在單一的技術(shù)管理下的一組路由器，而這些路由器使用一種AS內(nèi)部的路由選擇協(xié)議和共同的度量以確定分組在該AS內(nèi)的路由，同時(shí)還使用一種AS之間的路由選擇協(xié)議用以確定分組在AS之間的路由。現(xiàn)在對自治系統(tǒng)AS的定義是強(qiáng)調(diào)下面的事實(shí)：盡管一個(gè)AS使用了多種內(nèi)部路由選擇協(xié)議和度量，但重要的是一個(gè)AS對其他AS表現(xiàn)出的是一個(gè)單一的和一致的路由選擇策略。第40頁通過把網(wǎng)絡(luò)中的路由器分為兩類：一類路由器成為核心路由器，其中保有所有網(wǎng)絡(luò)路徑完整、可靠、一致的信息，這一類的路由器數(shù)目較少，由專門的組織負(fù)責(zé)維護(hù)；另一類是非核心的路由器，自治地維護(hù)本地路徑。示意圖：第41頁因特網(wǎng)有兩大類路由選擇協(xié)議內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議

IGP(InteriorGatewayProtocol)即在一個(gè)自治系統(tǒng)內(nèi)部使用的路由選擇協(xié)議。目前這類路由選擇協(xié)議使用得最多，如RIP和OSPF協(xié)議。外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議EGP(ExternalGatewayProtocol)若源站和目的站處在不同的自治系統(tǒng)中，當(dāng)數(shù)據(jù)報(bào)傳到一個(gè)自治系統(tǒng)的邊界時(shí)，就需要使用一種協(xié)議將路由選擇信息傳遞到另一個(gè)自治系統(tǒng)中。這樣的協(xié)議就是外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議EGP。在外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議中目前使用最多的是BGP-4。第42頁自治系統(tǒng)和

內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議、外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議

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)之間的路由選擇也叫做域間路由選擇(interdomainrouting)，在自治系統(tǒng)內(nèi)部的路由選擇叫做域內(nèi)路由選擇(intradomainrouting)第43頁這里要指出兩點(diǎn)因特網(wǎng)的早期RFC文檔中未使用“路由器”而是使用“網(wǎng)關(guān)”這一名詞。但是在新的RFC文檔中又使用了“路由器”這一名詞。應(yīng)當(dāng)把這兩個(gè)屬于當(dāng)作同義詞。IGP和EGP是協(xié)議類別的名稱。但RFC在使用EGP這個(gè)名詞時(shí)出現(xiàn)了一點(diǎn)混亂，因?yàn)樽钤绲囊粋€(gè)外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議的協(xié)議名字正好也是EGP。因此在遇到名詞EGP時(shí)，應(yīng)弄清它是指舊的協(xié)議EGP還是指外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議EGP這個(gè)類別。第44頁因特網(wǎng)的路由選擇協(xié)議內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議IGP：具體的協(xié)議有多種，如RIP和OSPF等。外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議EGP：目前使用的協(xié)議就是BGP。第45頁abbaaC ABdA.cA.aC.bB.acbcborder(exteriorgateway)routers第46頁Intra-ASandInter-ASroutingHosth2abbaaCABdcA.aA.cC.bB.acbHosth1Intra-ASroutingwithinASAInter-ASroutingbetweenAandBIntra-ASroutingwithinASB第47頁

InternetBackbonesinNorthAmerica第48頁第49頁第50頁在核心路由系統(tǒng)中，通過把所有可能路徑的完備信息在核心路由器之間不斷傳播、更新而使核心路由系統(tǒng)能保有完整、一致、可靠的路由信息。其中的一個(gè)關(guān)鍵是路由傳播和更新的算法。兩種路由協(xié)議的區(qū)別：網(wǎng)絡(luò)規(guī)模大小的不同域和域之間的路徑度量不同考慮策略不同第51頁內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議RIP

(RoutingInformationProtocol)1.工作原理路由信息協(xié)議RIP是內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議IGP中最先得到廣泛使用的協(xié)議。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)從它自己到其他每一個(gè)目的網(wǎng)絡(luò)的距離記錄。

第52頁“距離”的定義從一路由器到直接連接的網(wǎng)絡(luò)的距離定義為1。從一個(gè)路由器到非直接連接的網(wǎng)絡(luò)的距離定義為所經(jīng)過的路由器數(shù)加1。RIP協(xié)議中的“距離”也稱為“跳數(shù)”(hopcount)，因?yàn)槊拷?jīng)過一個(gè)路由器，跳數(shù)就加1。這里的“距離”實(shí)際上指的是“最短距離”，第53頁“距離”的定義RIP認(rèn)為一個(gè)好的路由就是它通過的路由器的數(shù)目少，即“距離短”。RIP允許一條路徑最多只能包含15個(gè)路由器?！熬嚯x”的最大值為16時(shí)即相當(dāng)于不可達(dá)?？梢奟IP

只適用于小型互聯(lián)網(wǎng)。RIP不能在兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)之間同時(shí)使用多條路由。RIP選擇一個(gè)具有最少路由器的路由（即最短路由），哪怕還存在另一條高速(低時(shí)延)但路由器較多的路由。第54頁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。第55頁路由信息協(xié)議（RouteInformationProtocol）v1首個(gè)RIP（RIP1RFC1058，1988）標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布于1988年六月。RIP把網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)分為活動(dòng)的和被動(dòng)的。活動(dòng)節(jié)點(diǎn)可以廣播路由信息，也可以接收、更新信息，被動(dòng)節(jié)點(diǎn)只能接收廣播并更新自己的路由信息。只有路由器可以作為活動(dòng)節(jié)點(diǎn)，而主機(jī)只能作為被動(dòng)節(jié)點(diǎn)。活動(dòng)節(jié)點(diǎn)每隔30秒廣播一輪其當(dāng)前路由表中的路由信息。RIP使用“跳數(shù)”來計(jì)算到目的網(wǎng)絡(luò)的距離。通過一個(gè)網(wǎng)絡(luò)為一跳，可以人為地把某些慢速網(wǎng)絡(luò)設(shè)置為多跳數(shù)，以更精確。RIP規(guī)定最大跳數(shù)為15，若跳數(shù)為16則表示不可達(dá)。RIP路由信息中只包含兩項(xiàng)：目的網(wǎng)絡(luò)和達(dá)到目的網(wǎng)絡(luò)的跳數(shù)。第56頁路由信息協(xié)議僅和相鄰路由器交換信息交換信息是當(dāng)前本路由器所知道全部信息按固定時(shí)間間隔交換信息采用距離向量算法第57頁距離向量算法路由表格式第58頁距離向量算法收到相鄰路由器X的RIP報(bào)文1。修改此報(bào)文中的所有項(xiàng)目：將“下一跳”字段的地址都改為X，并且將所有的“距離”字段＋12。對修改后的RIP報(bào)文的每一個(gè)項(xiàng)目，重復(fù)以下步驟：若項(xiàng)目當(dāng)中的目的網(wǎng)絡(luò)不在路由表中，則添加該項(xiàng)目到路由表中否則：若下一跳字段給出的路由器地址是相同的，則將收到項(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器表當(dāng)中的距離，則進(jìn)行更新否則：什么也不做若超過3分鐘沒有收到相鄰路由器的更新路由表，則將相鄰路由距離置16返回第59頁NET1ABCNET2NET3NET4NetHopNextnet31-net41-NetHopNextnet11-net21-NetHopNextnet21-net31-第60頁NET1ABCNET2NET3NET4NetHopNextnet31-net41-net22BNetHopNextnet11-net21-net32BNetHopNextnet21-net31-net12Anet42C第61頁NET1ABCNET2NET3NET4NetHopNextnet31-net41-net22Bnet13BNetHopNextnet11-net21-net32Bnet43BNetHopNextnet21-net31-net12Anet42C第62頁RIP提出了一些規(guī)則來提供性能和可靠性。例如：一旦路由器從別的路由器學(xué)習(xí)到一個(gè)路由，那么它將一致保留直到學(xué)到了另一個(gè)更好的。（最優(yōu)，又避免振蕩）被動(dòng)節(jié)點(diǎn)在學(xué)到一個(gè)路由后要立即開始計(jì)時(shí)，在180秒之內(nèi)，如果一直沒有再次得到關(guān)于此路由的廣播，則放棄此路由。（寧缺勿錯(cuò)）RIP中的問題：慢收斂問題問題的描述：第63頁NET1ABNET2NetHopNextnet11-net21-net32BNetHopNextnet21-net31-net12ANET3第64頁NET1ABNET2NetHopNextnet116-net21-net32BNetHopNextnet21-net31-net12ANET3第65頁NET1ABNET2NetHopNextnet13Bnet21-net32BNetHopNextnet21-net31-net12ANET3第66頁NET1ABNET2NetHopNextnet13Bnet21-net32BNetHopNextnet21-net31-net14ANET3………………第67頁NET1ABNET2NetHopNextnet116Bnet21-net32BNetHopNextnet21-net31-net116ANET3好消息傳播快，壞消息傳播慢－需要較長時(shí)間才能將網(wǎng)絡(luò)故障信息傳播到網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中所有路由器第68頁解決方案:水平切割路由器計(jì)錄每個(gè)接口收到的路由信息，禁止把一條路由信息從收到它的接口再廣播出去。如上例，可以解決問題，但有些拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)也不行。保持一旦某個(gè)路由器在收到一個(gè)網(wǎng)絡(luò)變?yōu)椴豢蛇_(dá)的消息后，它將在一個(gè)規(guī)定時(shí)間區(qū)間內(nèi)保持此消息而忽略其他路由器發(fā)給它的其他消息（壞消息優(yōu)先，針對網(wǎng)上：好消息傳的快，壞消息傳的慢），這樣就確保壞消息能先傳播出去，而不會在傳出去之前就被更新。但會造成一個(gè)較長的保持時(shí)間，特別對廣域網(wǎng)。即使此時(shí)有好消息，也不可傳播。觸發(fā)更新一旦收到消息報(bào)告網(wǎng)絡(luò)不可達(dá)，就立即廣播，不必等下一個(gè)廣播周期到。同時(shí)，在廣播中保留此目的網(wǎng)絡(luò)，只是加一個(gè)很大的代價(jià)值。但在某些結(jié)構(gòu)中，如多個(gè)路由器同時(shí)連在某個(gè)網(wǎng)絡(luò)上，此時(shí)會造成突然的流量激增。第69頁RIP報(bào)文格式:RIP報(bào)文封裝在用戶數(shù)據(jù)報(bào)(UDP)中，默認(rèn)UDP端口號為520第70頁不同的命令字段值指定不同的操作:路由器和主機(jī)可以通過發(fā)送請求命令來請求另外的路由器發(fā)送路由信息。通常，路由器周期性發(fā)送非請求的路由信息。每個(gè)報(bào)文最多攜帶25個(gè)路由。第71頁RIP選路中的距離為hop值，有以下問題：hop值刻畫距離并不能十分精確，每一跳并不可能精確相同不能動(dòng)態(tài)表現(xiàn)某個(gè)網(wǎng)絡(luò)的通信量負(fù)載不支持子網(wǎng)RIP2（RFC1388，1993）對RIP1的擴(kuò)展，協(xié)議本身并無變化，只是利用RIP報(bào)文格式中的為零部分來傳遞更多的信息。其中通過傳遞子網(wǎng)掩碼擴(kuò)展了對子網(wǎng)路由的支持。格式見下頁圖：第72頁第73頁內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議OSPF

(OpenShortestPathFirst)1.OSPF協(xié)議的基本特點(diǎn)“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?！白疃搪窂絻?yōu)先”是因?yàn)槭褂昧薉ijkstra

提出的最短路徑算法SPFOSPF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。

第74頁三個(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。

第75頁鏈路狀態(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)。第76頁OSPF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)32位的區(qū)域標(biāo)識符（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)。第77頁自治系統(tǒng)ASOSPF劃分為兩種不同的區(qū)域區(qū)域區(qū)域主干區(qū)域至其他自治系統(tǒng)R9R7R6R5R4R3R2R1網(wǎng)

8網(wǎng)

6網(wǎng)

3網(wǎng)

2網(wǎng)

1網(wǎng)

7區(qū)域網(wǎng)4網(wǎng)

5R8第78頁劃分區(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)?，而不知道其他區(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)識符規(guī)定為。主干區(qū)域的作用是用來連通其他在下層的區(qū)域。

第79頁自治系統(tǒng)AS主干路由器區(qū)域區(qū)域主干區(qū)域至其他自治系統(tǒng)R9R7R6R5R4R3R2R1網(wǎng)

8網(wǎng)

6網(wǎng)

3網(wǎng)

2網(wǎng)

1網(wǎng)

7區(qū)域網(wǎng)4網(wǎng)

5R8第80頁自治系統(tǒng)AS區(qū)域邊界路由器區(qū)域區(qū)域主干區(qū)域至其他自治系統(tǒng)R9R7R6R5R4R3R2R1網(wǎng)

8網(wǎng)

6網(wǎng)

3網(wǎng)

2網(wǎng)

1網(wǎng)

7區(qū)域網(wǎng)4網(wǎng)

5R8第81頁OSPF直接用IP數(shù)據(jù)報(bào)傳送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。第82頁OSPF的其他特點(diǎn)OSPF對不同的鏈路可根據(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對于不同類型的業(yè)務(wù)可計(jì)算出不同的路由。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。這叫作多路徑間的負(fù)載平衡。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)32位的序號，序號越大狀態(tài)就越新。第83頁IP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)識符類型分組長度檢驗(yàn)和鑒別位鑒別區(qū)域標(biāo)識符鑒別類型第84頁OSPF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)請求(LinkStateRequest)分組。類型4，鏈路狀態(tài)更新(LinkStateUpdate)分組，用洪泛法對全網(wǎng)更新鏈路狀態(tài)。類型5，