第四章網(wǎng)絡層6_第1頁
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文檔簡介

1、計算機網(wǎng)絡,第 4 章 網(wǎng)絡層,4.5 因特網(wǎng)的路由選擇協(xié)議,當一個分組到達路由器的時候,路由器是如何為它選擇一條合適的路徑(下一跳的?)路由表(第三層),理想的路由算法算法必須是正確的和完整的。 算法在計算上應簡單。 算法應能適應通信量和網(wǎng)絡拓撲的變化,這就是說,要有自適應性。 算法應具有穩(wěn)定性。 算法應是公平的。 算法應是最佳的。,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

2、定要求下得出的較為合理的選擇而已。實際的路由選擇算法,應盡可能接近于理想的算法。 路由選擇是個非常復雜的問題它是網(wǎng)絡中的所有結(jié)點共同協(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,而這種變化有時無法事先知道。,從路由算法的自適應性考慮,靜態(tài)路由選擇策略——即非自適應路由選擇,其特點是簡單和開銷較小,但不能及時適應網(wǎng)絡狀態(tài)的變化。 動態(tài)路由選擇策略——即自適應路由選擇,其特點是能較好地適應網(wǎng)絡狀態(tài)的變化,但實現(xiàn)起來較為復雜,開銷

3、也比較大。,2. 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。原因:因特網(wǎng)的規(guī)模非常大。單位的網(wǎng)絡私密性:許多單位不愿意外界了解自己單位網(wǎng)絡的布局細節(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),但同時還希望連接到因特網(wǎng)上。,自治系統(tǒng) AS(Autonomous System),,autonomous system(簡稱AS)是指網(wǎng)絡中那些由相同機構(gòu)操縱或管理,對外表現(xiàn)出相同的路由視圖的路由器所組成的系統(tǒng);

4、例:一個大的ISP就是一個自治系統(tǒng);AS有權(quán)決定在本系統(tǒng)內(nèi)所采用的路由協(xié)議;AS由一個16位長度的自治系統(tǒng)號進行標識;引入AS,復雜的互連網(wǎng)分成? 自治系統(tǒng)的內(nèi)部網(wǎng)絡+互連自治系統(tǒng)的骨干網(wǎng)絡,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 (Interior Gateway Protocol) 即在一個自治系統(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E

5、GP (External Gateway Protocol) 若源站和目的站處在不同的自治系統(tǒng)中,當數(shù)據(jù)報傳到一個自治系統(tǒng)的邊界時,就需要使用一種協(xié)議將路由選擇信息傳遞到另一個自治系統(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。,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),R1,R2,用內(nèi)部網(wǎng)關(guān)

6、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(interdomain routing),在自治系統(tǒng)內(nèi)部的路由選擇叫做域內(nèi)路由選擇(intradomain routing),4.5.2 內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議 RIP (Routing Information Protocol),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。

7、RIP 協(xié)議要求網(wǎng)絡中的每一個路由器都要維護從它自己到其他每一個目的網(wǎng)絡的距離記錄。,“距離”的定義,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。RIP 協(xié)議中的“距離”也稱為“跳數(shù)”(hop count),因為每經(jīng)過一個路由器,跳數(shù)就加 1。這里的“距離”實際上指的是“最短距離”,,“距離”的定義,RIP 認為一個好的路由就是它通過的路由器的數(shù)目少,即“距離短”

8、。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。可見 RIP 只適用于小型互聯(lián)網(wǎng)。RIP 不能在兩個網(wǎng)絡之間同時使用多條路由。RIP 選擇一個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(低時延)但路由器較多的路由。,RIP 協(xié)議的三個要點,僅和相鄰路由器交換更新信息。(根據(jù)到目的網(wǎng)絡的距離最短為原則)。 基本依據(jù)為:若相鄰路由器X說“我到目的網(wǎng)絡Y的距離為N”,則

9、收到此信息的路由器K就知道:“若將下一站路由器選為X,則我到網(wǎng)絡Y的距離為N+1”。 交換的信息是當前本路由器所知道的全部信息,即自己的路由表。 按固定的時間間隔交換路由信息,例如,每隔 30 秒。,路由表的建立,路由器在剛剛開始工作時,只知道到直接連接的網(wǎng)絡的距離(此距離定義為1)。以后,每一個路由器也只和數(shù)目非常有限的相鄰路由器交換并更新路由信息。經(jīng)過若干次更新后,所有的路由器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

10、離和下一跳路由器的地址。RIP 協(xié)議的收斂(convergence)過程較快,即在自治系統(tǒng)中所有的結(jié)點都得到正確的路由選擇信息的過程。,,,,,,,,,,,,,,,1 1 ?2 1 ?3 1 ?,F,E,D,C,B,A,,5 1 ?6 1 ?,,2 1 ?5 1 ?,,3 1 ?4 1 ?,,4 1 ?6 1 ?,,1 1 ?5 1 ?,一開始,各路由表只有到相鄰路由器

11、的信息,網(wǎng) 3,網(wǎng) 2,網(wǎng) 4,網(wǎng) 6,網(wǎng) 5,網(wǎng) 1,“4”表示“從本路由器到網(wǎng) 4”,“1”表示“距離是 1”,“?”表示“直接交付”,,,,,,,,,,,,,,F,E,D,C,B,A,,5 1 ?6 1 ?,,2 1 ?5 1 ?,,3 1 ?4 1 ?,,1 1 ?5 1 ?,路由器 B 收到相鄰路由器 A 和 C 的路由表,網(wǎng) 3,網(wǎng) 2,網(wǎng) 4,網(wǎng) 6,網(wǎng) 5,網(wǎng) 1,1 2 A

12、2 2 A3 1 ?4 1 ?6 2 C,A 說:“我到網(wǎng) 1 的距離是 1?!币虼?B 現(xiàn)在也可以到網(wǎng) 1,距離是 2,經(jīng)過 A?!?,,,,,,,,,,,,,,F,E,D,C,B,A,,5 1 ?6 1 ?,,2 1 ?5 1 ?,,3 1 ?4 1 ?,,1 1 ?5 1 ?,路由器 B 收到相鄰路由器 A 和 C 的路由表,網(wǎng) 3,網(wǎng) 2,網(wǎng) 4,網(wǎng) 6,網(wǎng) 5,

13、網(wǎng) 1,1 2 A2 2 A3 1 ?4 1 ?6 2 C,A 說:“我到網(wǎng) 2 的距離是 1?!币虼?B 現(xiàn)在也可以到網(wǎng) 2,距離是 2,經(jīng)過 A。”,,,,,,,,,,,,,,,,,F,E,D,C,B,A,,5 1 ?6 1 ?,,2 1 ?5 1 ?,,3 1 ?4 1 ?,,1 1 ?5 1 ?,路由器 B 收到相鄰路由器 A 和 C 的路由表,網(wǎng) 3,網(wǎng)

14、2,網(wǎng) 4,網(wǎng) 6,網(wǎng) 5,網(wǎng) 1,1 2 A2 2 A3 1 ?4 1 ?6 2 C,A 說:“我到網(wǎng) 3 的距離是 1。”但 B 沒有必要繞道經(jīng)過路由器 A再到達網(wǎng) 3,因此這一項目不變。,,,,,,,,,,,,,,,,,F,E,D,C,B,A,,5 1 ?6 1 ?,,2 1 ?5 1 ?,,3 1 ?4 1 ?,,1 1 ?5 1 ?,路由器 B 收到相鄰路

15、由器 A 和 C 的路由表,網(wǎng) 3,網(wǎng) 2,網(wǎng) 4,網(wǎng) 6,網(wǎng) 5,網(wǎng) 1,1 2 A2 2 A3 1 ?4 1 ?6 2 C,C 說:“我到網(wǎng) 4 的距離是 1?!钡?B 沒有必要繞道經(jīng)過路由器 C再到達網(wǎng) 4,因此這一項目不變。,,,,,,,,,,,,,,,,,F,E,D,C,B,A,,5 1 ?6 1 ?,,2 1 ?5 1 ?,,3 1 ?4 1 ?,,1 1 ?

16、5 1 ?,路由器 B 收到相鄰路由器 A 和 C 的路由表,網(wǎng) 3,網(wǎng) 2,網(wǎng) 4,網(wǎng) 6,網(wǎng) 5,網(wǎng) 1,1 2 A2 2 A3 1 ?4 1 ?6 2 C,,,,C 說:“我到網(wǎng) 6 的距離是 1?!币虼?B 現(xiàn)在也可以到網(wǎng) 6,距離是 2,經(jīng)過 C?!?最終所有的路由器的路由表都更新了,,,,,,,,,,,,,,F,E,D,C,B,A,1 1 ?2 1 ?3 1 ?4 2

17、 B5 2 E6 3 B,1 1 ?2 2 A3 2 A4 3 A5 1 ?6 2 F,1 2 E2 2 D3 3 C4 2 C5 1 ?6 1 ?,1 3 B2 3 B3 2 B4 1 ?5 2 F6 1 ?,網(wǎng) 2,網(wǎng) 6,網(wǎng) 5,網(wǎng) 1,網(wǎng) 3,網(wǎng) 4,1 2 A2 1 ?3 2 A4 3 A

18、5 1 ?6 2 F,1 2 A2 2 A3 1 ?4 1 ?5 3 C6 2 C,2. 距離向量算法 (P148),收到相鄰路由器(其地址為 X)的一個 RIP 報文:(1) 先修改此 RIP 報文中的所有項目: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) 對修改后的 RIP 報文中的每一個項目,重復以下步驟:若項目中的目的網(wǎng)絡不在路由表中,則把該項目

19、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,則把收到的項目替換原路由表中的項目。 否則 若收到項目中的距離小于路由表中的距離,則進行更新,否則,什么也不做。(3) 若 3 分鐘還沒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路由器,即將距離置為16(距離為16表示不可達)。(4) 返回。,P149 【例4-5】,RIP更新算法,收到:

20、RIP響應報文1、對每一個被通知的目的網(wǎng)絡的距離(跳數(shù))加 1;2、對每一個被通知的目的網(wǎng)絡,重復以下步驟: (1)若(目的網(wǎng)絡不在路由表中) 將通知的信息加到路由表中。 (2)否則 ① 若(下一站字段是同樣的) ● 將路由表中的項目替換為通知的項目。 ② 否則

21、 ● 若(通知的距離小于路由表中的距離) 將它加到路由表中。 ● 否則 什么也不做。3、返回。,更新路由表的例子,規(guī)則:Net1:沒有新的信息,不改變 Net2:同樣的下一站,替換 Net3:一個新路由器,增加 Net6:不同的

22、下一站,新的距離較小,替換 Net8:不同的下一站,新的距離是一樣,不改變 Net9:不同的下一站,新的距離較大,不改變,Net1 7 ANet2 5 CNet3 9 CNet6 5 CNet8 4 ENet9 4 F,RIP 協(xié)議的位置,RIP 協(xié)議使用運輸層的用戶數(shù)據(jù)報 UDP進行傳送(使用 UDP 的端口 520)。因此 RIP 協(xié)議的

23、位置應當在應用層。但轉(zhuǎn)發(fā) IP 數(shù)據(jù)報的過程是在網(wǎng)絡層完成的。,,,4 字節(jié),,,RIP 報文,3. RIP2 協(xié)議的報文格式,,,,路由信息(20 字節(jié)/路由)可重復出現(xiàn)最多 25 個,,,,,,,IP 數(shù)據(jù)報,,,,,,路由標記(ASN),網(wǎng)絡地址,地址族標識符,距離 (1-16),,,IP 首部,,,UDP 首部,,,,,,首部,路由部分,,,,必為 0,版本,命令,,4 字節(jié),子網(wǎng)掩碼,下一跳路由器地址,UDP 用戶數(shù)

24、據(jù)報,,,RIP 協(xié)議的優(yōu)缺點,RIP 存在的一個問題是當網(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。RIP 限制了網(wǎng)絡的規(guī)模,它能使用的最大距離為 15(16 表示不可達)。路由器之間交換的路由信息是路由器中的完整路由表,因而隨著網(wǎng)絡規(guī)模的擴大,開銷也就增加。,RIP 協(xié)議的優(yōu)缺點,RIP 協(xié)議最大的優(yōu)點就是實現(xiàn)簡單,開銷較小。RIP 的主要缺點:只能用于較小規(guī)模的網(wǎng)絡(跳數(shù)限制);不能實現(xiàn)負載均衡;

25、網(wǎng)絡規(guī)模增大,路由信息的開銷也就增大;當網(wǎng)絡出現(xiàn)故障時,要經(jīng)過較長的時間才能將此信息傳送到所有的路由器。所謂的:好消息傳播得快,而壞消息傳播得慢。,,R2,R1,正常情況,1 1 ?,1 2 R1,R1 說:“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”,,R2,R1,正常情況,1 1 ?,1 2 R1,R2 說:“我到網(wǎng) 1

26、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 R1,,R2,R1,正常情況,1 1 ?,1 2 R1,R1 說:“我到網(wǎng) 1 的距離是 16 (表示無法到達), 是直接交付?!?但 R2 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 R1 出了故障。,,R2,R1,正常情況,1 1 ?,1 2

27、 R1,R1 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。,,R2,R1,正常情況,1 1 ?,1 2 R1,R2 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”。,,R2,R1,,R2,R1,網(wǎng) 1出了故障,正常情況,1 1 ?,…,1 16

28、 ?,1 5 R2,1 2 R1,1 2 R1,…,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。,,RIP在小型系統(tǒng)中工作的很好;但是隨著AS變得越來越大,該協(xié)議就不適合人們對于路由協(xié)議提出了新的要求:算法公開;支持多種

29、距離度量,物理距離、延遲等等;動態(tài)算法,快速適應網(wǎng)絡拓撲變化;要求新的協(xié)議必須能夠?qū)崿F(xiàn)負載均衡。,4.5.3 內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議 OSPF (Open Shortest Path First),1. OSPF 協(xié)議的基本特點—>RFC2328“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”是因為使用了 Dijkstra 提出的最短路徑算法SPFOSPF 只是一個協(xié)議的名字,它并不表示其他

30、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。,,OSPF的工作方式是:將實際的網(wǎng)絡、路由器和線路,抽象到一個有向圖中,并且給圖中的每一條弧分配一個開銷值(距離、延遲等),然后它根據(jù)這些弧段上的權(quán)值計算出最優(yōu)路徑。,三個要點,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

31、該鏈路的“度量”(metric)。 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。,鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫(link-state database),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鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫。這個數(shù)據(jù)庫實際上就是全網(wǎng)的拓撲結(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)庫能較快地進行更新,使各個路由器能及時更新其路由表。OSPF 的更

32、新過程收斂得快是其重要優(yōu)點。,OSPF 的區(qū)域(area),為了使 OSPF 能夠用于規(guī)模很大的網(wǎng)絡,OSPF 將一個自治系統(tǒng)再劃分為若干個更小的范圍,叫作區(qū)域。每一個區(qū)域都有一個 32 位的區(qū)域標識符(用點分十進制表示)。區(qū)域也不能太大,在一個區(qū)域內(nèi)的路由器最好不超過 200 個。每個AS有一個主干區(qū)域,稱為0號區(qū)域,所有的區(qū)域都連接到0號區(qū)域上。,OSPF 的區(qū)域,,,,區(qū)域 0.0.0.1,區(qū)域 0.0.0.3,主干區(qū)域 0

33、.0.0.0,,至其他自治系統(tǒng),,,,,,,,,,,,,,,R9,R7,R6,R5,R4,R3,R2,R1,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) 5,R8,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),,,,,,,,,,,,,,,R9,R7,R6,R5,R4,R3,R2,R1,網(wǎng) 8,網(wǎng) 6,網(wǎng) 3,網(wǎng) 2,網(wǎng) 1,網(wǎng) 7,,

34、區(qū)域 0.0.0.2,,,網(wǎng) 4,,網(wǎng) 5,R8,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),,,,,,,,,,,,,,,R9,R7,R6,R5,R4,R3,R2,R1,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) 5,R8,一個區(qū)域內(nèi)部,每臺路由器都有同樣的鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫,運行同樣的最短路徑算法;它的主要任務是計算出從它這里

35、到同一區(qū)域中任何其他一臺路由器之間的最短路徑;在一個區(qū)域中,至少有一臺路由器連接到主干區(qū)域上。,OSPF 的區(qū)域,,在正常的操作中,可能需要三種路由路徑:區(qū)域內(nèi)的路徑;區(qū)域之間的路徑;從源路由器到主干區(qū)域;跨過主干區(qū)域到達目標區(qū)域;AS之間的路徑;,AS區(qū)分四種路由器:內(nèi)部路由器;區(qū)域邊界路由器(所有的區(qū)域邊界路由器就是主干區(qū)域的一部分);主干路由器,位于主干區(qū)域上;AS邊界路由器,與其他AS中的路由器進行通信。,OS

36、PF 直接用 IP 數(shù)據(jù)報傳送,OSPF 不用 UDP 而是直接用 IP 數(shù)據(jù)報傳送。OSPF 構(gòu)成的數(shù)據(jù)報很短。這樣做可減少路由信息的通信量。數(shù)據(jù)報很短的另一好處是可以不必將長的數(shù)據(jù)報分片傳送。分片傳送的數(shù)據(jù)報只要丟失一個,就無法組裝成原來的數(shù)據(jù)報,而整個數(shù)據(jù)報就必須重傳。,2. OSPF 的五種分組類型,類型1,問候(Hello)分組 (用于發(fā)現(xiàn)誰是鄰居)。類型2,數(shù)據(jù)庫描述(Database Desc

37、ription)分組。 (宣布發(fā)送方擁有的狀態(tài)信息的更新情況)類型3,鏈路狀態(tài)請求(Link State Request)分組。 (向相鄰路由器請求鏈路狀態(tài)信息)類型4,鏈路狀態(tài)更新(Link State Update)分組, (用洪泛法對全網(wǎng)更新鏈路狀態(tài))類型5,鏈路狀態(tài)確認(Link State Acknowledgment) 分組。

38、 (對鏈路狀態(tài)更新消息的確認),,OSPF的基本操作,,,,,,確定可達性,,,OSPF 使用的是可靠的洪泛法,,,更新報文,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,t,ACK報文,R,R,R,R,t1t2t3t4,OSPF協(xié)議執(zhí)行的過程,當路由器剛開始工作時,只能通過問候分組得知它有哪些相鄰的路由器在工作,以及將數(shù)據(jù)發(fā)往相鄰路由器所需的費用。OSPF讓每一個路由器用數(shù)據(jù)庫描述分組和相鄰路由器交換本數(shù)

39、據(jù)庫中已經(jīng)有的鏈路狀態(tài)摘要信息經(jīng)過與相鄰路由器交換數(shù)據(jù)庫描述分組后,路由器就使用鏈路狀態(tài)請求分組,向?qū)Ψ秸埱蟀l(fā)送自己缺少的某些鏈路狀態(tài)項目的詳細信息。通過一系列的分組交換,全網(wǎng)同步的鏈路數(shù)據(jù)庫就建立了。每個路由器中的路由表可以從這個鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫出發(fā),計算出以本路由器為根的最短路徑樹,再根據(jù)最短路徑樹得出路由表。,OSPF 支持的網(wǎng)絡連接種類(網(wǎng)路拓撲),OSPF 支持的網(wǎng)絡連接種類(用有向圖表示鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫),每個路由器的路

40、由表都可從鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫得出。(規(guī)定:從網(wǎng)絡到路由器的費用為0,不標注在圖上)舉例:F的路由表,先求出以F為根的最短通路樹。如圖所示,每個路由器的路由表都可從鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫得出。舉例:F的路由表,先求出以F為根的最短通路樹。如圖所示,分布式的鏈路狀態(tài)協(xié)議;直接使用IP數(shù)據(jù)報傳送;協(xié)議字段值為89;OSPF要求當鏈路狀態(tài)發(fā)生變化時,用洪泛法向所有路由器發(fā)送此信息;更新過程收斂的快;所有路由器最終都能建立一個鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫,這個

41、數(shù)據(jù)庫是一個全網(wǎng)的拓撲結(jié)構(gòu)圖;不會構(gòu)成路由環(huán)路;可以對于不同類型的業(yè)務計算出不同的路由,負載均衡,支持CIDR。,OSPF特點:,EGP中目前使用的協(xié)議:邊界網(wǎng)關(guān)協(xié)議BGP(1989年),最新版本為:BGP-4(1995)。主要功能:用來在不同自治系統(tǒng)的路由器之間交換路由信息。BGP:基于路徑向量的協(xié)議,傳播路徑信息。1. 與IGP 設計目標不同:IGP 只設法使數(shù)據(jù)報從源站到目的站,不考慮其他方面的策略;而BGP 則要考慮

42、有關(guān)策略:政治、安全或經(jīng)濟等。,4.5.4 外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議 BGP,,運行BGP的路由器維護的數(shù)據(jù)庫包含3個表:鄰居表:鄰居表列出周圍的鄰居,鄰居可以是直連也可以不直連,可以建立TCP連接即可。BGP轉(zhuǎn)發(fā)表(也叫轉(zhuǎn)發(fā)庫):轉(zhuǎn)發(fā)表是從鄰居學習來的,包含到達某個目的的多條路徑,使用屬性判斷哪條路徑最好,放入到路由表中。IP路由表:IP路由表里存放著到達目的的最好的路徑。,BGP Message類型,Open :用于建立連接;Keep

43、Alives:周期發(fā)送用于維護連接檢查路徑;Update:包括到達目的網(wǎng)絡的路徑和屬性,更新路由信息用。Notification:網(wǎng)絡中出現(xiàn)錯誤,檢測到后斷開連接并發(fā)送通知給對方。,BGP 工作原理:,BGP 使用TCP連接,是可靠的傳輸協(xié)議,不需要實現(xiàn)分段、重傳等。 BGP是基于距離向量協(xié)議,但與其它的距離向量協(xié)議有很大區(qū)別(如 RIP): BGP 保留到每一個目的站的完整路由。 BGP 采用增量更新機制,即只是在路由

44、狀況發(fā)生變化時,才發(fā)送信息給對方。 如圖所示,BGP工作原理,4.5.6 路由器在網(wǎng)際互連中的作用 1. 路由器的結(jié)構(gòu),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,其任務是轉(zhuǎn)發(fā)分組。也就是說,將路由器某個輸入端口收到的分組,按照分組要去的目的地(即目的網(wǎng)絡),把該分組從路由器的某個合適的輸出端口轉(zhuǎn)發(fā)給下一跳路由器。下一跳路由器也按照這種方法處理分組,直到該分組到達終點為止。,,典型的路由器的結(jié)構(gòu),,,路由

45、選擇,路由選擇處理機,,路由選擇協(xié)議,路由表,,3,,,,,輸入端口,,3,,,,,,,,,,,,,,,,交換結(jié)構(gòu),輸入端口,輸出端口,,,分組轉(zhuǎn)發(fā),,轉(zhuǎn)發(fā)表,分組處理,輸出端口,…,…,,,1,1,1,3,3,1,2,2,2,2,3——網(wǎng)絡層2——數(shù)據(jù)鏈路層1——物理層,,“轉(zhuǎn)發(fā)”和“路由選擇”的區(qū)別,“轉(zhuǎn)發(fā)”(forwarding)就是路由器根據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)表將用戶的 IP 數(shù)據(jù)報從合適的端口轉(zhuǎn)發(fā)出去?!奥酚蛇x擇”(routing

46、)則是按照分布式算法,根據(jù)從各相鄰路由器得到的關(guān)于網(wǎng)絡拓撲的變化情況,動態(tài)地改變所選擇的路由。路由表是根據(jù)路由選擇算法得出的。而轉(zhuǎn)發(fā)表是從路由表得出的。,輸入端口對線路上收到的分組的處理,數(shù)據(jù)鏈路層剝?nèi)撞亢臀膊亢螅瑢⒎纸M送到網(wǎng)絡層的隊列中排隊等待處理。這會產(chǎn)生一定的時延。,,物理層處理,數(shù)據(jù)鏈路層處理,,,,,,,,,,,,,,網(wǎng)絡層處理 分組排隊,,交換結(jié)構(gòu),輸入端口的處理,從線路接收分組,查表和轉(zhuǎn)發(fā),

47、輸出端口將交換結(jié)構(gòu)傳送來的分組發(fā)送到線路,當交換結(jié)構(gòu)傳送過來的分組先進行緩存。數(shù)據(jù)鏈路層處理模塊將分組加上鏈路層的首部和尾部,交給物理層后發(fā)送到外部線路。,,物理層處理,數(shù)據(jù)鏈路層處理,,,,,,,,,,,,,,網(wǎng)絡層處理 分組排隊,輸出端口的處理,向線路發(fā)送分組,緩存管理,交換結(jié)構(gòu),分組丟棄,若路由器處理分組的速率趕不上分組進入隊列的速率,則隊列的存儲空間最終必定減少到零,這就使后面再進入隊列的分組由于沒有存儲

48、空間而只能被丟棄。路由器中的輸入或輸出隊列產(chǎn)生溢出是造成分組丟失的重要原因。,工作在OSI第三層(網(wǎng)絡層)。功能:在網(wǎng)絡之間轉(zhuǎn)發(fā)網(wǎng)絡分組;為網(wǎng)絡分組尋找最佳傳輸路徑;實現(xiàn)子網(wǎng)隔離,限制廣播風暴。(目的地址無法識別時,路由器將其丟棄,而不是廣播——比較網(wǎng)絡交換機)提供廣域網(wǎng)服務。應用:把LAN連入廣域網(wǎng)或作為廣域網(wǎng)的核心連接設備。,總結(jié)路由器的特點,,網(wǎng)絡互聯(lián)設備的區(qū)別:集線器網(wǎng)橋路由器從以下幾個方面來描述:工作的層

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