协议分析5IP路由协议.ppt

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1、网 络 协 议第第2 2章章 TCP/IP TCP/IP协议分析协议分析 TCP/IPTCP/IP协议族协议族 编址与地址解析编址与地址解析 网际协议网际协议 网际控制消息协议网际控制消息协议 IPIP路由协议路由协议 IPIP组播协议组播协议 传输层协议传输层协议 应用层协议应用层协议n n路由是指路由是指路由是指路由是指导导IPIP报报文文文文发发送的路径信息。送的路径信息。送的路径信息。送的路径信息。（N,R1,MN,R1,M）R R1 1目目目目标标网网网网络络NN其它网其它网其它网其它网络络2.5 IP2.5 IP路由协议路由协议（1）路由器基本概念）路由器基本概念PC分支机构二分支

2、机构二MP2630MP3600MP2690分支机构一分支机构一公共公共IP网络网络（Internet)中心机房中心机房ServerPCPCPC路由器通过一定的策略路由器通过一定的策略决定数据的转发。转发决定数据的转发。转发策略称为策略称为路由选择路由选择（routingrouting）网络上传输的网络上传输的IP数据数据包就是包就是“行人、车辆行人、车辆”路由器路由器是是IP互联网络互联网络的的枢纽、主要节点设枢纽、主要节点设备备、“交通警察交通警察”2.5.1 2.5.1 路由转发路由转发实现远程网络的互联实现远程网络的互联（DDN、LAN、ATM）数据在各种链路协议间的转换数据在各种链路协

3、议间的转换（HDLC、PPP、FR）流量管理流量管理（QOS）互联网络的互联网络的“邮递员邮递员”数据包路由数据包路由（静态路由、动（静态路由、动态路由态路由）（2）路由器功能）路由器功能SiSiSiSiSiSi千兆以太网千兆以太网主干网主干网路由器路由器路由器路由器路由器路由器主干交换机主干交换机L2L2交换机交换机L3L3交换机交换机VLAN 7VLAN 7VLAN 6VLAN 6VLAN 1VLAN 1VLAN 5VLAN 5VLAN 8VLAN 8VLAN 1VLAN 1VLAN 1VLAN 1用路由器实现用路由器实现LAN-LANLAN-LAN互连互连天津地区天津地区R1R1R2R2

4、R3R3北京大学校园网北京大学校园网校园网校园网1 1校园网校园网2 2河北地区河北地区华北地区主干网华北地区主干网WANWANWANWAN512Kbps512KbpsDDNDDN清华大学校园网清华大学校园网北京邮电大学校园网北京邮电大学校园网256Kbps256KbpsDDNDDNWANWANWANWANWANWANWANWAN2Mbps2Mbps微波微波WANWAN64Kbps64KbpsDDNDDNWANWANLANLAN100Mbps100MbpsLANLANR4R4R5R5R6R6R7R7LANLANR8R8LANLANR9R9LANLAN155Mbps155MbpsLANLAN12

5、8Kbps128KbpsFRFRWANWAN河北院校校园网河北院校校园网路由器实现路由器实现LAN-WAN-LANLAN-WAN-LAN互连互连（3 3）路由器基本结构）路由器基本结构路由路由选择选择路由选择处理机路由选择处理机路由选择协议路由选择协议路由表路由表3输入端口输入端口3交换结构交换结构输入端口输入端口输出端口输出端口分组分组转发转发转发表转发表分组处理分组处理输出端口输出端口11133122223网络层网络层2数据链路层数据链路层1物理层物理层路由表结构路由表结构 n n共共共共有有有有内容内容内容内容 目标网络地址目标网络地址目标网络地址目标网络地址 目标网络的网络地址以及相应

6、的子网掩码。目标网络的网络地址以及相应的子网掩码。目标网络的网络地址以及相应的子网掩码。目标网络的网络地址以及相应的子网掩码。网关地址网关地址网关地址网关地址 接口接口接口接口n n此外，依厂商不同，路由表中还会有此外，依厂商不同，路由表中还会有此外，依厂商不同，路由表中还会有此外，依厂商不同，路由表中还会有 标记标记标记标记 生成该路由条目的协议生成该路由条目的协议生成该路由条目的协议生成该路由条目的协议 管理距离值管理距离值管理距离值管理距离值 开销开销开销开销 该路由条目生存的时间等该路由条目生存的时间等该路由条目生存的时间等该路由条目生存的时间等（4）基本路由转发方式）基本路由转发方式

7、n n 直接路由直接路由n n 间接路由间接路由n n 默认路由默认路由n n 特定主机路由特定主机路由 直接路由直接路由 指在一个物理网络上，数据报从一台机器直接传指在一个物理网络上，数据报从一台机器直接传送到另一台机器。送到另一台机器。直接路由是在配置完路由器网络接口的直接路由是在配置完路由器网络接口的IPIP地址后地址后自动生成的，因此，如果没有对这些接口进行特殊的自动生成的，因此，如果没有对这些接口进行特殊的限制，这些接口所直连的网络之间就可以直接通信。限制，这些接口所直连的网络之间就可以直接通信。发方如何知道与目的地是否同处一个网络？发方如何知道与目的地是否同处一个网络？对照发方和目

8、的主机的网络编号；对照发方和目的主机的网络编号；ARP映射映射IP地址为地址为MAC地址。地址。路由器路由器R2的概念路由表的概念路由表 路由器路由器R2直接连接网络直接连接网络2和网络和网络3，因此，因此，R2能将数据报直能将数据报直接发往连在这两个网络上的任何目的主机。接发往连在这两个网络上的任何目的主机。当一个数据报的目的地在网络当一个数据报的目的地在网络4中时，中时，R2就需将数据报发往就需将数据报发往路由器路由器R3。间接路由间接路由 当路由器与目的结点不在同一个网络中时，无法当路由器与目的结点不在同一个网络中时，无法直接转发，需采用间接转发方式。直接转发，需采用间接转发方式。间接转

9、发的过程是先通过路由选择功能选定某一间接转发的过程是先通过路由选择功能选定某一个下一跳路由器，并把分组封装到物理帧中，发送到个下一跳路由器，并把分组封装到物理帧中，发送到这个下一跳路由器上，由下一跳路由器进行进一步转这个下一跳路由器上，由下一跳路由器进行进一步转发。发。R2的路由表的路由表 默认路由和特定主机路由默认路由和特定主机路由 在选路时，若未能在路由表中搜索到与目的地址在选路时，若未能在路由表中搜索到与目的地址相匹配的表项，那么相匹配的表项，那么 IP IP 协议可以采用一条预定义的协议可以采用一条预定义的默认路由默认路由，将分组转发到一个默认的下一跳路由器上；，将分组转发到一个默认的

10、下一跳路由器上；默认路由默认路由用来进一步减少路由表的规模。用来进一步减少路由表的规模。默认路由被定义为网络编号为默认路由被定义为网络编号为 0.0.0.0 的路由。的路由。特定主机路由：特定主机路由：指定每个主机的路由使本地网络指定每个主机的路由使本地网络管理员对网络的使用有更多的控制，允许对它进行测管理员对网络的使用有更多的控制，允许对它进行测试，并且也可以用于安全访问的控制。试，并且也可以用于安全访问的控制。在调试网络连接或选路表时，为单个主机指定一在调试网络连接或选路表时，为单个主机指定一个特殊路由的能力尤其有用。个特殊路由的能力尤其有用。路由表的建立也就是路由表的初始化。路由表路由表

11、的建立也就是路由表的初始化。路由表的建立是在路由器启动的时候进行的，路由器启动的建立是在路由器启动的时候进行的，路由器启动时首先建立一个初始路由表，然后通过路由协议逐时首先建立一个初始路由表，然后通过路由协议逐步进行路由刷新，以反映真实的网络拓扑。步进行路由刷新，以反映真实的网络拓扑。（5 5）路由表的建立和刷新）路由表的建立和刷新路由表的初始化一般有以下几种情况：路由表的初始化一般有以下几种情况：a.a.在系统启动时从外存中读取完整的路由表，而在系统在系统启动时从外存中读取完整的路由表，而在系统关闭时将当前的路由表（已经经过刷新）保存到外存中，关闭时将当前的路由表（已经经过刷新）保存到外存中

12、，供下次启动时使用；供下次启动时使用；b.b.系统启动使提供一个空路由表，使用命令填充初始表系统启动使提供一个空路由表，使用命令填充初始表项，然后通过路由协议逐步刷新；项，然后通过路由协议逐步刷新；c.c.系统启动时，通过路由器所直接连接的周边网络推导系统启动时，通过路由器所直接连接的周边网络推导出一组初始路由，然后再通过路由协议，从周边路由器出一组初始路由，然后再通过路由协议，从周边路由器那里获得距离更远的网络的路由信息，如此不断通过已那里获得距离更远的网络的路由信息，如此不断通过已知网络获取未知网络的路由信息，直到逐步掌握全网的知网络获取未知网络的路由信息，直到逐步掌握全网的路由信息。路由

13、信息。N1R1N2R2N3R2目的网络目的网络下一跳地址下一跳地址:标准路由选择算法标准路由选择算法(网络地址，下一跳地址网络地址，下一跳地址)基于路由表基于路由表前三个比特对地址类型和格式前三个比特对地址类型和格式进行了编码（进行了编码（A、B、C和和D）（6 6）路由选择算法）路由选择算法从数据库中提取目的从数据库中提取目的IP地址地址D，并计算网络前缀，并计算网络前缀N；if N与任何与任何直接相连的网络的地址匹配直接相连的网络的地址匹配 then 通过该网络把数据报交付到目的地通过该网络把数据报交付到目的地D（其中涉及到把（其中涉及到把D转换成物理地址、封装数据报及发送该帧。）转换成物

14、理地址、封装数据报及发送该帧。）else if 表中包含特定于具体主机的一个到表中包含特定于具体主机的一个到D的路由的路由 then 把数据报发送到表中指定的下一跳把数据报发送到表中指定的下一跳 else if 表中包含到网络表中包含到网络N的一个路由的一个路由 then 把数据报发送到表中指定的下一跳把数据报发送到表中指定的下一跳 else if 表中包含了一个默认路由表中包含了一个默认路由 then 把数据报发送到表中指定的默认路由器把数据报发送到表中指定的默认路由器 else 宣布路由选择错误；宣布路由选择错误；IP选路算法：选路算法：RouteDatagram(Datagram,Rou

15、tingTable)目的网络目的网络 路由到路由到20.0.0.0 直接投递直接投递30.0.0.0 直接投递直接投递例例:R2:R2的下一跳路由选择的下一跳路由选择R1R2R3N1N2N3目的网络目的网络:R1R2R2下一跳地址下一跳地址:Mask 1Mask 2Mask 3子网掩码子网掩码:子网路由选择算法子网路由选择算法基于路由表基于路由表(子网掩码，网络地址，下一跳地址子网掩码，网络地址，下一跳地址)子网掩码和目的地址逐比特子网掩码和目的地址逐比特“与与”操作，再与网络地址相比较。操作，再与网络地址相比较。掩码和数据报转发掩码和数据报转发往往只包含目的地的网络地址往往只包含目的地的网络

16、地址目的地址目的地址掩码掩码下一跳下一跳如果下一跳是一个路由器，则必须给出该路由器的如果下一跳是一个路由器，则必须给出该路由器的IPIP地址。地址。决定了第一部分网络地址的长度决定了第一部分网络地址的长度if(Maski&D)=Destinationi)if(Maski&D)=Destinationi)forwarding to NextHopi forwarding to NextHopi从数据库中提取目的从数据库中提取目的IP地址地址ID；计算目的网络的网络地址；计算目的网络的网络地址IN；if IN=某直接相连网络的地址某直接相连网络的地址 then 通过该网络发送该数据报通过该网络发送

17、该数据报 （包括把（包括把ID转换成物理地址、封装数据报及发送该帧。）转换成物理地址、封装数据报及发送该帧。）else for 路由表中的每一项路由表中的每一项 do N=ID逐位与子网掩码逐位与子网掩码“与与”if N=该表项中的网络地址字段该表项中的网络地址字段 then 将本数据报发往该表项中的下一跳地址所指定的路由器将本数据报发往该表项中的下一跳地址所指定的路由器 endforloop else if 表中包含了一个默认路由表中包含了一个默认路由 then 将本数据报发往该表项中的默认路由器将本数据报发往该表项中的默认路由器if 没有找到匹配的表项没有找到匹配的表项 then 宣布路由

18、选择错误；宣布路由选择错误；算法：算法：Route_IP_Datagram(datagram,routing_table)例例:R2:R2的路由表的路由表R1R2R3目的网络目的网络 掩掩 码码 下一跳下一跳 40.0.0.0 255.0.0.0 直接投递直接投递128.1.0.0 255.255.0.0 直接投递直接投递路由器基本工作原理路由转发路由器基本工作原理路由转发添加静态路由添加静态路由 Route add Route add （系统重启后不保存这些路由）系统重启后不保存这些路由）Route add p (Route add p (不管计算机启动多少次，路由都会在）不管计算机启动多少

19、次，路由都会在）更改网关更改网关Route change Route change （当需要优化路由中的数据报传输时，可以用当需要优化路由中的数据报传输时，可以用该命令更改分配给特定路由的度量标准）该命令更改分配给特定路由的度量标准）删除路由删除路由Route delete Route delete （允许使用通配符来删除同类的路由）允许使用通配符来删除同类的路由）Route delete f Route delete f（清除所有网关入口的路由表）清除所有网关入口的路由表）-f-f 选项和别的命令一起使用时，会在运行该命令前先清除选项和别的命令一起使用时，会在运行该命令前先清除路由表。路由表

20、。为了保证选路的正确，任何一个路由器都必须了解为了保证选路的正确，任何一个路由器都必须了解全部网络或部分网络的路由信息。为此，全部网络或部分网络的路由信息。为此，TCP/IPTCP/IP定义了定义了一组路由协议实现路由信息的自动获取：一组路由协议实现路由信息的自动获取：v 在路由器之间传播网络的动态变化信息及其相应在路由器之间传播网络的动态变化信息及其相应的路由信息；的路由信息；v 使路由器根据获得的知识实现特定的路由算法；使路由器根据获得的知识实现特定的路由算法；v 使路由器根据计算结果维护路由表，并为数据报使路由器根据计算结果维护路由表，并为数据报确定传输路径。确定传输路径。2.5.2 2

21、.5.2 路由协议路由协议需要考虑的要素：需要考虑的要素：a.a.可升级性和可扩展性：协议本身在不改变其基本操作和向可升级性和可扩展性：协议本身在不改变其基本操作和向后兼容的前提下加入新功能的能力（新功能可能包括组播、后兼容的前提下加入新功能的能力（新功能可能包括组播、QoSQoS选路等）。可升级性是由协议自身的能力所决定的。选路等）。可升级性是由协议自身的能力所决定的。b.b.环路避免：路由协议在计算和生成新的路由表时，应该能环路避免：路由协议在计算和生成新的路由表时，应该能够避免环路的出现，特别时在网络拓扑发生改变的不稳定期间，够避免环路的出现，特别时在网络拓扑发生改变的不稳定期间，避免环

22、路的难度很大。避免环路的难度很大。c.c.收敛速度：当网络拓扑改变时（链路失效或信网络加入等）收敛速度：当网络拓扑改变时（链路失效或信网络加入等），路由协议必须能够将该信息发布到整个网络中，使每个路由，路由协议必须能够将该信息发布到整个网络中，使每个路由器都能根据该信息计算和生成新的路由表，反映网络拓扑的变器都能根据该信息计算和生成新的路由表，反映网络拓扑的变化。收敛速度是路由协议的一项重要性能。化。收敛速度是路由协议的一项重要性能。d.d.路由算法：路由协议所采用的路由算法也将影响到协议的路由算法：路由协议所采用的路由算法也将影响到协议的性能。目前的路由协议中存在着两种基本的路由算法（距离向

23、性能。目前的路由协议中存在着两种基本的路由算法（距离向量法和链路状态法）。量法和链路状态法）。讨论路由选择算法涉及的主要参数：讨论路由选择算法涉及的主要参数：讨论路由选择算法涉及的主要参数：讨论路由选择算法涉及的主要参数：n n 跳跳跳跳数数数数（hop hop countcount）分分分分组组组组从从从从源源源源结结结结点点点点到到到到达达达达目目目目的的的的结结结结点经过的路由器的个数点经过的路由器的个数点经过的路由器的个数点经过的路由器的个数n n带宽（带宽（带宽（带宽（bandwidthbandwidth）链路的传输速率链路的传输速率链路的传输速率链路的传输速率n n延延延延时时时时

24、（delaydelay）分分分分组组组组从从从从源源源源结结结结点点点点到到到到达达达达目目目目的的的的结结结结点点点点花花花花费费费费的时间的时间的时间的时间n n负负负负载载载载（loadload）通通通通过过过过路路路路由由由由器器器器或或或或线线线线路路路路的的的的单单单单位位位位时时时时间间间间通通通通信量信量信量信量n n可靠性（可靠性（可靠性（可靠性（reliabilityreliability）传输过程中的误码率传输过程中的误码率传输过程中的误码率传输过程中的误码率n n开开开开销销销销（overheadoverhead）传传传传输输输输过过过过程程程程中中中中的的的的耗耗耗耗

25、费费费费，与与与与所所所所使使使使用的链路带宽相关用的链路带宽相关用的链路带宽相关用的链路带宽相关自治系统自治系统ASAS自治系统自治系统ASAS主干网络主干网络自治系统自治系统网络网络RRR核心路由器核心路由器InternetInternet是由大量的是由大量的ASAS组成，各个组成，各个ASAS由不同机构操纵。由不同机构操纵。1、自治系统、自治系统每个自治系统有一个唯每个自治系统有一个唯一的一的 16 bit 标识符标识符（1 1）静态路由（）静态路由（Static routingStatic routing）静态路由是在路由器中设置的固定的路由表。除静态路由是在路由器中设置的固定的路由表

26、。除非网络管理员干预，否则静态路由不会发生变化。由非网络管理员干预，否则静态路由不会发生变化。由于静态路由不能对网络的改变作出反映，一般用于网于静态路由不能对网络的改变作出反映，一般用于网络规模不大、拓扑结构固定的网络中。络规模不大、拓扑结构固定的网络中。静态路由的优点是简单、高效、可靠，还可以提静态路由的优点是简单、高效、可靠，还可以提高安全性。在所有的路由中，静态路由优先级最高。高安全性。在所有的路由中，静态路由优先级最高。当动态路由与静态路由发生冲突时，以静态路由为准。当动态路由与静态路由发生冲突时，以静态路由为准。2、路由协议分类、路由协议分类（2）动态路由（）动态路由（Dynamic

27、 routing）动态路由是网络中的路由器之间相互通信，动态路由是网络中的路由器之间相互通信，动态路由是网络中的路由器之间相互通信，动态路由是网络中的路由器之间相互通信，传递路由信息，利用收到的路由信息更新路由器表传递路由信息，利用收到的路由信息更新路由器表传递路由信息，利用收到的路由信息更新路由器表传递路由信息，利用收到的路由信息更新路由器表的过程。的过程。的过程。的过程。根据实测或估计的距离、时延和网络拓扑结构根据实测或估计的距离、时延和网络拓扑结构根据实测或估计的距离、时延和网络拓扑结构根据实测或估计的距离、时延和网络拓扑结构等度量权值，自动计算最佳路径和建立路由表，而等度量权值，自动计

28、算最佳路径和建立路由表，而等度量权值，自动计算最佳路径和建立路由表，而等度量权值，自动计算最佳路径和建立路由表，而且能自动适应网络拓扑结构的变化，实时、动态地且能自动适应网络拓扑结构的变化，实时、动态地且能自动适应网络拓扑结构的变化，实时、动态地且能自动适应网络拓扑结构的变化，实时、动态地更新路由表更新路由表更新路由表更新路由表.动态路由适用于网络规模大、网络拓扑复杂的动态路由适用于网络规模大、网络拓扑复杂的动态路由适用于网络规模大、网络拓扑复杂的动态路由适用于网络规模大、网络拓扑复杂的网络。当然，各种动态路由协议会不同程度地占用网络。当然，各种动态路由协议会不同程度地占用网络。当然，各种动态

29、路由协议会不同程度地占用网络。当然，各种动态路由协议会不同程度地占用网络带宽和网络带宽和网络带宽和网络带宽和CPUCPU资源。资源。资源。资源。根据是否在一个自治域内部使用，动态根据是否在一个自治域内部使用，动态路由协议分为：路由协议分为：（1 1）内部网关协议（）内部网关协议（IGP-Interior Gateway IGP-Interior Gateway ProtocolProtocol）在自治系统（在自治系统（ASAS）边界内部运行的路由协议为）边界内部运行的路由协议为内部网关协议（如：内部网关协议（如：RIPRIP、OSPFOSPF、IS-ISIS-IS、IGRPEIGRPE和和IG

30、RPIGRP）（2 2）外部网关协议）外部网关协议EGP(Exterior Gateway EGP(Exterior Gateway Protocol)Protocol)在自治系统之间运行的路由协议为外部网关协在自治系统之间运行的路由协议为外部网关协议议.自治系统与路由选择协议自治系统与路由选择协议 域内路由协议域内路由协议 （1 1）距离矢量路由选择）距离矢量路由选择 距离矢量路由选择（距离矢量路由选择（Distance vector routingDistance vector routing）是让路）是让路由器维护一个路由表（即向量），路由表中存放着到达每个目由器维护一个路由表（即向量）

31、，路由表中存放着到达每个目的站点已知的最佳距离和路径。通过与相邻路由器交换信息，的站点已知的最佳距离和路径。通过与相邻路由器交换信息，实现路由表的更新。该算法更新过程慢、交换信息量大、收敛实现路由表的更新。该算法更新过程慢、交换信息量大、收敛速度慢，并且在刷新的过程中容易发生远近路由器路径不一致速度慢，并且在刷新的过程中容易发生远近路由器路径不一致的问题。的问题。（2 2）链路状态路由选择）链路状态路由选择 链路状态路由选择，又称最短路径优先（链路状态路由选择，又称最短路径优先（SPF-Shortest SPF-Shortest Path FirstPath First）算法。它弥补了距离矢量

32、算法的缺陷，是一种更）算法。它弥补了距离矢量算法的缺陷，是一种更为先进的路由选择算法。为先进的路由选择算法。域间路由协议：域间路由协议：由于自治系统的组织管理不同，因此在计算跨越由于自治系统的组织管理不同，因此在计算跨越不同自治系统的通路时，需要考虑多方面的因素，如不同自治系统的通路时，需要考虑多方面的因素，如费用、可用性、性能、不同自治系统之间的商业关系费用、可用性、性能、不同自治系统之间的商业关系等。等。每个自治系统可以自由地选择最适合其需要的每个自治系统可以自由地选择最适合其需要的IGPIGP，不过所有相互通信的自治系统必须使用相同的，不过所有相互通信的自治系统必须使用相同的EGPEGP

33、。例如：例如：EGP-2(Exterior Gateway Protocol)EGP-2(Exterior Gateway Protocol)BGP-4(Border Gateway Protocal)BGP-4(Border Gateway Protocal)两个两个AS在内部使用不同的在内部使用不同的IGP，一个路由器可同一个路由器可同时运行两种路由协议：时运行两种路由协议：运行运行EGP以通告其可达性的路以通告其可达性的路由器，也需要运行由器，也需要运行IGP以获得来自其自身自治系统的以获得来自其自身自治系统的信息。信息。AS1EGPR1R2IGP1IGP1IGP2IGP2AS2RIP（

34、Route Information Protocol）是一种基于距是一种基于距离向量路由算法（离向量路由算法（distance vector routing）的用于的用于小型小型AS中的路由协议。中的路由协议。路由器在以下三种情况下以响应报文的形式向外公路由器在以下三种情况下以响应报文的形式向外公告本地的距离向量信息：告本地的距离向量信息：每隔每隔30秒自动发送一次秒自动发送一次对对相邻相邻路由器发来的请求报文进行响应路由器发来的请求报文进行响应当本地距离向量表发生变化时而进行的触发式更新当本地距离向量表发生变化时而进行的触发式更新路由器收到响应报文后，将更新信息和本地距离向路由器收到响应报文

35、后，将更新信息和本地距离向量表进行比较，选取代价更低的路由更新本地距离量表进行比较，选取代价更低的路由更新本地距离向量表。向量表。3、RIP路由协议路由协议N1R1R2DestinCost Next-hop N1 0 DirectR1 路由数据库路由数据库DestinCostN10距离向量距离向量更新消息更新消息DestinCost Next-hop N1 4 RnR2 路由数据库路由数据库DestinCostN11距离向量距离向量更新消息更新消息更新更新N1 1 R1 RIP只适用于小型的同构网络，因为它允许的只适用于小型的同构网络，因为它允许的最大站点数为最大站点数为15，任何超过，任何超

36、过15个站点的目的地均被个站点的目的地均被标记为不可达。而且标记为不可达。而且RIP每隔每隔30s一次的路由信息广一次的路由信息广播也是造成网络的广播风暴的重要原因之一。播也是造成网络的广播风暴的重要原因之一。距离向量算法距离向量算法收到收到相邻相邻路由器（其地址为路由器（其地址为 X）的一个）的一个 RIP 报文：报文：(1)先修改此先修改此 RIP 报文中的所有项目：将报文中的所有项目：将“下一跳下一跳”字段中的地字段中的地址都改为址都改为 X，并将所有的，并将所有的“距离距离”字段的值加字段的值加 1。(2)对修改后的对修改后的 RIP 报文中的每一个项目，重复以下步骤：报文中的每一个项

37、目，重复以下步骤：若项目中的目的网络不在路由表中，则将该项目加到路由表中。若项目中的目的网络不在路由表中，则将该项目加到路由表中。否则否则 若下一跳字段给出的路由器地址是同样的，则将收到的项若下一跳字段给出的路由器地址是同样的，则将收到的项目目替换原路由表中的项目。替换原路由表中的项目。否则否则 若收到项目中的距离小于路由表中的距离，则进行更新，若收到项目中的距离小于路由表中的距离，则进行更新，否则，什么也不做。否则，什么也不做。(3)若若 3 分钟还没有收到相邻路由器的更新路由表，则将此相邻分钟还没有收到相邻路由器的更新路由表，则将此相邻路由器记为不可达的路由器，即将距离置为路由器记为不可达

38、的路由器，即将距离置为16（距离为（距离为16表示不表示不可达）。可达）。(4)返回。返回。n n路由表的建立路由表的建立路由表的建立路由表的建立n n路由表信息的更新路由表信息的更新路由表信息的更新路由表信息的更新路由信息协议的工作过程路由信息协议的工作过程 DV算算法法：链链路路成成本本变变化化（A上上网网）及及链链路路故故障障（A下网）下网）ABCDEB C D E A上网上网 初始时初始时1 第一次交换第一次交换1 2 第二次交换第二次交换1 2 3 第三次交换第三次交换1 2 3 4 第四次交换第四次交换B C D E A下网下网1 2 3 4 初始时初始时3 2 3 4 第一次交换

39、第一次交换3 4 3 4 第二次交换第二次交换5 4 5 4 第三次交换第三次交换5 6 5 6 第四次交换第四次交换7 6 7 6 第五次交换第五次交换7 8 7 8 第六次交换第六次交换无穷计算问题无穷计算问题 DV算法：水平分裂法算法：水平分裂法 如果如果z要通过要通过y才能到达才能到达x，则，则z将对将对y宣称它到宣称它到x的距离为无穷大。的距离为无穷大。xyz水平分裂法的失败情况水平分裂法的失败情况A通知通知C到到D的距离为的距离为；B通知通知C到到D的距离为的距离为；当当C-D链路失效后，链路失效后，C到到D不可达；不可达；A选择经过选择经过B到到D且距离为且距离为3；B选择经过选

40、择经过A到到D且距离为且距离为3；ABCD1111A、B相互交换最短距离直到无穷大。相互交换最短距离直到无穷大。RIPv1 vs.RIPv2RIPv1 vs.RIPv2 80年代中期，年代中期，RIP已不能适应大规模异构网络的已不能适应大规模异构网络的互连，开放最短路径优先互连，开放最短路径优先OSPFOSPF随之产生。随之产生。OSPF采用链接状态（采用链接状态（L-S）算法，）算法，1990年成为标年成为标准（准（RFC1247）。现在成为大型网络环境中广泛采用）。现在成为大型网络环境中广泛采用的路由协议。的路由协议。改进改进RIP(Routing Information Protocal

41、)的问题的问题 计数至无穷大计数至无穷大 收敛速度慢收敛速度慢4、OSPF路由协议路由协议 与与RIP不同，不同，OSPF将一个自治域再划分为区，相应将一个自治域再划分为区，相应地有两种类型的路由选择方式：当源和目的地在同一地有两种类型的路由选择方式：当源和目的地在同一区时，采用区内路由选择；当源和目的地在不同区时，区时，采用区内路由选择；当源和目的地在不同区时，则采用区间路由选择。则采用区间路由选择。一个大型的一个大型的AS可分成若干可分成若干32位编号的区域位编号的区域(area)，每个每个AS都有一个主干都有一个主干(backbone)区域，称为区域区域，称为区域0。所有区域都与主干相连

42、所有区域都与主干相连(可能要经过隧道可能要经过隧道)。4类路由器：内部路由器，区域边界路由器，主干类路由器：内部路由器，区域边界路由器，主干路由器，路由器，AS边界路由器。每个路由器都被分配一个唯边界路由器。每个路由器都被分配一个唯一的一的32位的路由器标识符位的路由器标识符RID（Route ID）。）。外部网络外部网络 区域区域 2区域区域 3区域区域 0区域区域 1ABRABRASBRR RR RR RR RABRR RR RR RR RAS 边界路由器边界路由器区域边界路由器区域边界路由器LSA link stateadvertisement内部路由器内部路由器主干路由器主干路由器划分

43、层次结构的区域的好处就是将利用洪泛法交换链路状态信息划分层次结构的区域的好处就是将利用洪泛法交换链路状态信息的范围局限于每一个区域而不是整个的自治系统，这就减少了整的范围局限于每一个区域而不是整个的自治系统，这就减少了整个网络上的通信量。在一个区域内部的路由器只知道本区域的完个网络上的通信量。在一个区域内部的路由器只知道本区域的完整网络拓扑，而不知道其他区域的网络拓扑的情况。整网络拓扑，而不知道其他区域的网络拓扑的情况。局域网局域网 L1局域网局域网 L2网络拓扑网络拓扑22544333288131212107616ABHGFECDI广域网广域网 W5广域网广域网 W3广域网广域网 W2广域网

44、广域网 W6广域网广域网 W1广域网广域网 W4OSPF 支持三种网络的连接支持三种网络的连接(1)两个路由器之间的点对点连接两个路由器之间的点对点连接(2)具有广播功能的局域网具有广播功能的局域网(3)无广播功能的广域网无广播功能的广域网OSPF协议的主要特点协议的主要特点 n n使用分布式的链路状态协议；使用分布式的链路状态协议；使用分布式的链路状态协议；使用分布式的链路状态协议；n n路由器发送的信息是本路由器与哪些路由器相邻，路由器发送的信息是本路由器与哪些路由器相邻，路由器发送的信息是本路由器与哪些路由器相邻，路由器发送的信息是本路由器与哪些路由器相邻，以及链路状态（距离、时延、带宽

45、等）信息；以及链路状态（距离、时延、带宽等）信息；以及链路状态（距离、时延、带宽等）信息；以及链路状态（距离、时延、带宽等）信息；n n当链路状态发生变化时用洪泛法向所有路由器发送；当链路状态发生变化时用洪泛法向所有路由器发送；当链路状态发生变化时用洪泛法向所有路由器发送；当链路状态发生变化时用洪泛法向所有路由器发送；n n所有的路由器最终都能建立一个链路状态数据库所有的路由器最终都能建立一个链路状态数据库所有的路由器最终都能建立一个链路状态数据库所有的路由器最终都能建立一个链路状态数据库 ；n n将一个自治系统再划分为若干个更小的区域，一个将一个自治系统再划分为若干个更小的区域，一个将一个自

46、治系统再划分为若干个更小的区域，一个将一个自治系统再划分为若干个更小的区域，一个区域内的路由器数不超过区域内的路由器数不超过区域内的路由器数不超过区域内的路由器数不超过200200个。个。个。个。链路状态路由选择算法的步骤链路状态路由选择算法的步骤1.找出所有可达的相邻结点及它们的网络地址；找出所有可达的相邻结点及它们的网络地址；2.测定到这些相邻结点的代价；测定到这些相邻结点的代价；3.将以上信息构成将以上信息构成链路状态分组链路状态分组（link state packet）；）；4.向网上所有结点发送向网上所有结点发送链路状态分组；链路状态分组；5.利用收到的链路状态分组计算到各目的结点的

47、利用收到的链路状态分组计算到各目的结点的最短通路。最短通路。BADEFC1412221网络拓扑结构网络拓扑结构BADEFC11221路由器路由器 A 的最短路径树的最短路径树BADEFC41122路由器路由器 B 的最短路径树的最短路径树OSPF报文头格式（报文头格式（24字节）字节）版本版本版本版本：2 2类型类型类型类型：1515分组长度分组长度分组长度分组长度：字节总长度：字节总长度：字节总长度：字节总长度路由器路由器路由器路由器IDID：分组的源路由器地址：分组的源路由器地址：分组的源路由器地址：分组的源路由器地址区域区域区域区域IDID：分组属于的路由器接口的区域号：分组属于的路由器

48、接口的区域号：分组属于的路由器接口的区域号：分组属于的路由器接口的区域号检验和检验和检验和检验和认证类型认证类型认证类型认证类型认证数据认证数据认证数据认证数据认证数据认证数据认证数据认证数据0=0=无认证无认证无认证无认证 1=1=口令口令口令口令0 0，填入，填入，填入，填入0 01 1，8 8个字个字个字个字符的口令符的口令符的口令符的口令n nOSPFOSPF报文使用报文使用报文使用报文使用IPIP数据报（协议标识为数据报（协议标识为数据报（协议标识为数据报（协议标识为8989）进行传输。）进行传输。）进行传输。）进行传输。在广播环境中，发送到称为在广播环境中，发送到称为在广播环境中，

49、发送到称为在广播环境中，发送到称为AllSPFRouterAllSPFRouter的保留组的保留组的保留组的保留组播地址。播地址。播地址。播地址。在非广播环境中，发送到特定邻居的在非广播环境中，发送到特定邻居的在非广播环境中，发送到特定邻居的在非广播环境中，发送到特定邻居的IPIP地址。地址。地址。地址。n nOSPFOSPF有五种类型的路由协议包，通过报文中的有五种类型的路由协议包，通过报文中的有五种类型的路由协议包，通过报文中的有五种类型的路由协议包，通过报文中的类型字类型字类型字类型字段段段段加以定义：加以定义：加以定义：加以定义：“1”-Hello“1”-Hello：发现和维护邻居关系

50、，每隔：发现和维护邻居关系，每隔：发现和维护邻居关系，每隔：发现和维护邻居关系，每隔1010秒交换秒交换秒交换秒交换一次一次一次一次“2”-“2”-数据库描述：数据库描述：数据库描述：数据库描述：LSALSA（Link State Link State AdvertisementAdvertisement）“3”-“3”-链路状态请求：向一个邻居路由器请求链路状态请求：向一个邻居路由器请求链路状态请求：向一个邻居路由器请求链路状态请求：向一个邻居路由器请求LSALSA“4”-“4”-链路状态更新：向一个邻居路由器提供链路状态更新：向一个邻居路由器提供链路状态更新：向一个邻居路由器提供链路状态更