1、路由器及基本配置第1頁(yè)，共118頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)53分，星期三路由器的結(jié)構(gòu)知識(shí)路由器專(zhuān)題結(jié)構(gòu)知識(shí)路由器基本概念路由器組成路由器設(shè)置路由算法路由器協(xié)議路由器是什么路由器的功能路由器的原理路由器的分類(lèi)處理器內(nèi)存接口控制臺(tái)端口輔助端口只讀內(nèi)存閃內(nèi)隨機(jī)存取內(nèi)存非易失性內(nèi)存路由協(xié)議 被路由協(xié)議度量標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)目標(biāo)算法分類(lèi)動(dòng)態(tài)和靜態(tài)鏈路狀態(tài)和 距離向量 路徑長(zhǎng)度帶寬延遲負(fù)載可靠性初始配置以太網(wǎng)口配置串口配置路由配置系統(tǒng)配置第2頁(yè)，共118頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)53分，星期三4.1 路由器的概述第3頁(yè)，共118頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)53分，星期三4.1.1 路由器的基本

2、概念 路由器（Router）：工作在網(wǎng)絡(luò)層，在不同的網(wǎng)絡(luò)間存儲(chǔ)并轉(zhuǎn)發(fā)分組，根據(jù)信息包的地址將信息包發(fā)送到目的地，必要時(shí)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)層上的協(xié)議轉(zhuǎn)換。路由器丟棄所有的廣播幀，所以可以抑制廣播風(fēng)暴。 路由器改進(jìn)了網(wǎng)橋的功能，它將數(shù)據(jù)幀“封裝”到含有路由和傳送信息的數(shù)據(jù)包中，在公共數(shù)據(jù)網(wǎng)中傳送。當(dāng)路由器收到一個(gè)數(shù)據(jù)包后，讀出其中的源和目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)地址，然后根據(jù)路由表中的信息，利用復(fù)雜的路由算法，為數(shù)據(jù)包選擇合適的路由并轉(zhuǎn)發(fā)該數(shù)據(jù)包。數(shù)據(jù)包到達(dá)目標(biāo)節(jié)點(diǎn)前的路由器后，分解為數(shù)據(jù)鏈路層所認(rèn)識(shí)的數(shù)據(jù)幀，并把它傳送到目標(biāo)節(jié)點(diǎn)。第4頁(yè)，共118頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)53分，星期三功能：在網(wǎng)絡(luò)之間轉(zhuǎn)發(fā)網(wǎng)絡(luò)分組；

3、為網(wǎng)絡(luò)分組尋找最佳傳輸路徑；流量控制分段和組裝實(shí)現(xiàn)子網(wǎng)隔離，限制廣播風(fēng)暴。(目的地址無(wú)法識(shí)別時(shí)，路由器將其丟棄，而不是廣播比較網(wǎng)絡(luò)交換機(jī))提供邏輯地址，以識(shí)別互聯(lián)網(wǎng)上的主機(jī)；提供廣域網(wǎng)服務(wù)。應(yīng)用：把LAN連入廣域網(wǎng)或作為廣域網(wǎng)的核心連接設(shè)備。路由器與交換機(jī)的主要區(qū)別：用路由器連接起來(lái)的若干個(gè)網(wǎng)絡(luò)，它們?nèi)允歉髯元?dú)立的。要想從一個(gè)網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)用路由器連接起來(lái)的另一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中的站點(diǎn)，必須指定該站點(diǎn)的邏輯地址（IP地址），通過(guò)廣播是無(wú)法與之進(jìn)行通信的。第5頁(yè)，共118頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)53分，星期三用路由器進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)互聯(lián) HUB路由器沖突域2沖突域1路由器可以隔離沖突域和廣播域 HUB HUB

4、沖突域3廣播域2廣播域1第6頁(yè)，共118頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)53分，星期三4.1.2 路由器工作原理IPETHPPP以太網(wǎng)口串口IPPPPETH串口以太網(wǎng)口協(xié)議封裝路由選擇協(xié)議轉(zhuǎn)換路由器路由器傳送拆包接收發(fā)送一、工作過(guò)程第7頁(yè)，共118頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)53分，星期三 二、路由器的報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)原理當(dāng)IP子網(wǎng)中的一臺(tái)主機(jī)發(fā)送IP分組給同一IP子網(wǎng)的另一臺(tái)主機(jī)時(shí)，它將直接把IP分組送到網(wǎng)絡(luò)上，對(duì)方就能收到。而要送給不同IP子網(wǎng)上的主機(jī)時(shí)，它要選擇一個(gè)能到達(dá)目的子網(wǎng)上的路由器，把IP分組送給該路由器，由路由器負(fù)責(zé)把IP分組送到目的地。如果沒(méi)有找到這樣的路由器，主機(jī)就把IP分

5、組送給一個(gè)稱(chēng)為“缺省網(wǎng)關(guān)（default gateway）”的路由器上。“缺省網(wǎng)關(guān)”是每臺(tái)主機(jī)上的一個(gè)配置參數(shù)，它是接在同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)上的某個(gè)路由器端口的IP地址目前TCPIP網(wǎng)絡(luò)，全部是通過(guò)路由器互連起來(lái)的，Internet就是成千上萬(wàn)個(gè)IP子網(wǎng)通過(guò)路由器互連起來(lái)的國(guó)際性網(wǎng)絡(luò)。這種網(wǎng)絡(luò)稱(chēng)為以路由器為基礎(chǔ)的網(wǎng)絡(luò)（router based network），形成了以路由器為節(jié)點(diǎn)的“網(wǎng)間網(wǎng)”。在“網(wǎng)間網(wǎng)”中，路由器實(shí)現(xiàn)兩個(gè)基本功能：一、負(fù)責(zé)對(duì)IP分組的轉(zhuǎn)發(fā)；二、負(fù)責(zé)與別的路由器進(jìn)行聯(lián)絡(luò)，共同確定“網(wǎng)間網(wǎng)”的路由選擇和維護(hù)路由表第8頁(yè)，共118頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)53分，星期三 二、路由器

6、的報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)原理路由動(dòng)作包括兩項(xiàng)基本內(nèi)容：尋徑和轉(zhuǎn)發(fā)。尋徑即判定到達(dá)目的地的最佳路徑，由路由選擇算法來(lái)實(shí)現(xiàn)。由于涉及到不同的路由選擇協(xié)議和路由選擇算法，要相對(duì)復(fù)雜一些。為了判定最佳路徑，路由選擇算法必須啟動(dòng)并維護(hù)包含路由信息的路由表，其中路由信息依賴(lài)于所用的路由選擇算法而不盡相同。路由選擇算法將收集到的不同信息填入路由表中，根據(jù)路由表可將目的網(wǎng)絡(luò)與下一站（next hop）的關(guān)系告訴路由器。路由器間互通信息進(jìn)行路由更新，更新維護(hù)路由表使之正確反映網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)渥兓?，并由路由器根?jù)量度來(lái)決定最佳路徑。這就是路由選擇協(xié)議（routing protocol），例如路由信息協(xié)議（RIP）、開(kāi)放式最短路徑優(yōu)先

7、協(xié)議（OSPF）和邊界網(wǎng)關(guān)協(xié)議（BGP）等轉(zhuǎn)發(fā)即沿尋徑好的最佳路徑傳送信息分組。路由器首先在路由表中查找，判明是否知道如何將分組發(fā)送到下一個(gè)站點(diǎn)（路由器或主機(jī)），如果路由器不知道如何發(fā)送分組，通常將該分組丟棄；否則就根據(jù)路由表的相應(yīng)表項(xiàng)將分組發(fā)送到下一個(gè)站點(diǎn)，如果目的網(wǎng)絡(luò)直接與路由器相連，路由器就把分組直接送到相應(yīng)的端口上。這就是路由轉(zhuǎn)發(fā)協(xié)議（routed protocol） 第9頁(yè)，共118頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)53分，星期三三、地址解析協(xié)議ARP1、源主機(jī)A要向目的主機(jī)B發(fā)送數(shù)據(jù)，為什么主機(jī)A除知道目的主機(jī)B的IP地 址外，源主機(jī)A還必須要知道目的主機(jī)B的MAC地址？ IP地址

8、具有全網(wǎng)范圍內(nèi)的尋址能力，主機(jī)A和B可能分別處在不同網(wǎng)絡(luò)， 主機(jī)A要訪問(wèn)主機(jī)B首先要知道主機(jī)B的IP地址，不然找不到主機(jī)B所在 的網(wǎng)絡(luò)； 在現(xiàn)行尋址機(jī)制中，主機(jī)的以太網(wǎng)網(wǎng)卡只能識(shí)別MAC地址，而不能識(shí)別 IP地址，若數(shù)據(jù)幀中不指明主機(jī)B的MAC 地址，主機(jī)B的網(wǎng)卡不能識(shí)別 該幀是發(fā)給自己的，因此主機(jī)A僅知道主機(jī)B的IP地址還不夠，還必須知 道主機(jī)B的MAC地址，才能完成對(duì)主機(jī)B的訪問(wèn)；網(wǎng)絡(luò)之間是用IP地址尋 址，網(wǎng)絡(luò)之內(nèi)（同一物理網(wǎng)段或稱(chēng)IP子網(wǎng)）是用MAC地址尋址； 且盡管MAC地址和IP地址一樣都是在全網(wǎng)范圍內(nèi)唯一定義的，但MAC的 尋址能力僅局限在一個(gè)物理網(wǎng)段（一個(gè)IP子網(wǎng)）中。Inte

9、rnetIP尋址范圍MAC尋址范圍物理網(wǎng)段網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)第10頁(yè)，共118頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)53分，星期三2、 主機(jī)A如何通過(guò)主機(jī)B的IP地址解析得到主機(jī)B的MAC地址？ ARP（Address Resolution Protocol）主要任務(wù)是根據(jù)IP地址解析對(duì)應(yīng)的 MAC地址。 （1）源主機(jī)A與目的主機(jī)B位于同一物理網(wǎng)段主機(jī)A主機(jī)B主機(jī)A MAC 主機(jī)B MAC廣播地址 主機(jī)B IP 主機(jī)B MAC？ARP requestARP reply 當(dāng)主機(jī)A不知道主機(jī)B的MAC地址時(shí)，發(fā)送ARP request 廣播包； 主機(jī)B 收到 ARP request 廣播包后，發(fā)現(xiàn)目的IP地址是

10、自己，于是將 自己的MAC地址通過(guò)ARP reply 包送回主機(jī)A，同時(shí)主機(jī)B將廣播包 中主機(jī)A的IP地址和MAC地址存入本地的ARP cache中，以備后用； 網(wǎng)上其他主機(jī)不作響應(yīng)； 主機(jī)A收到ARP reply包后將包中主機(jī)B的IP地址和MAC地址存入本 地ARP cache中，并開(kāi)始向主機(jī)B發(fā)送數(shù)據(jù)。第11頁(yè)，共118頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)53分，星期三（2）源主機(jī)A與目的主機(jī)B位于不同物理網(wǎng)段主機(jī)A主機(jī)B主機(jī)A MAC 路由器 MAC廣播地址 主機(jī)B IP 主機(jī)B MAC？ARP requestARP reply 當(dāng)主機(jī)A不知道主機(jī)B的MAC地址時(shí)，發(fā)送ARP reques

11、t 廣播包 （第二 層廣播幀）； 路由器能收到此廣播包后，路由器能夠根據(jù)主機(jī)A和B的IP地址 可以知道主機(jī)A和主機(jī)B不在同一IP子網(wǎng)（或同一廣播域），且 主機(jī)B不可能收到ARP request 廣播包（廣播包不跨路由器）， 因此路由器則以ARP代理身份將自己的MAC地址發(fā)送給主機(jī)A；主機(jī)A收到來(lái)自路由器的ARP reply包后，將包中主機(jī)B的IP地址和 路由器的MAC地址存入本地ARP cache中，以后主機(jī)A發(fā)往主機(jī)B 的數(shù)據(jù)幀用的是主機(jī)B的IP地址和路由器的MAC地址，數(shù)據(jù)幀首 先送往路由器，然后由路由器轉(zhuǎn)發(fā)。路由器第12頁(yè)，共118頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)53分，星期三3、 當(dāng)

12、主機(jī)A不知道主機(jī)B的MAC地址時(shí)是通過(guò)發(fā)送ARP request廣播 包獲取主機(jī)B的MAC地址，然后再向主機(jī)B發(fā)送數(shù)據(jù)幀，為什么 不可直接用廣播的方式將數(shù)據(jù)幀發(fā)送給主機(jī)B？ 在網(wǎng)中每次都以廣播方式傳送數(shù)據(jù)幀是低效的，因網(wǎng)中每一臺(tái) 主機(jī)都要花費(fèi)一定的代價(jià)去處理廣播包，所以不直接用廣播方式 發(fā)送數(shù)據(jù)幀。 為提高地址解析的效率，每一臺(tái)主機(jī)都必須在本地建立一張ARP cache表，記錄本地子網(wǎng)中所有主機(jī)包括路由器的IP地址和MAC 地址的對(duì)應(yīng)關(guān)系。4、主機(jī)本地ARP cache表的建立和維護(hù)： 通過(guò)發(fā)送和接收ARP request包獲取對(duì)方的IP和MAC地址； 接收網(wǎng)上任一ARP request 廣播

13、包，取得發(fā)送主機(jī)的IP和MAC地址； 為ARP cache中每一表項(xiàng)設(shè)定生存時(shí)間，以防某臺(tái)主機(jī)的IP地址 或MAC地址發(fā)生變更（動(dòng)態(tài)更新）。 5、ARP 解析過(guò)程 主機(jī)A向主機(jī)B發(fā)送數(shù)據(jù)前，根據(jù)主機(jī)B的IP地址首先查找本地的 ARP cache表，若查到則向主機(jī)B發(fā)送數(shù)據(jù)； 若主機(jī)A在本地沒(méi)查到主機(jī)B的MAC地址，則發(fā)ARP request廣播 包，從ARP reply 包中獲取主機(jī)B的IP和MAC地址并存入本地ARP cache表中，然后才向主機(jī)B發(fā)送數(shù)據(jù)。第13頁(yè)，共118頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)53分，星期三ABRouter 1Router 2Router 3目的主機(jī)B的IP地

14、址 Router 1 MAC地址數(shù)據(jù)包 Router 2 MAC地址數(shù)據(jù)包 目的主機(jī)B的IP地址 Router 3 MAC地址數(shù)據(jù)包 目的主機(jī)B的IP地址 目的主機(jī)B MAC地址數(shù)據(jù)包 目的主機(jī)B的IP地址ARP地址解析和數(shù)據(jù)包在網(wǎng)間的傳遞 跨路由器后主機(jī)A不可能知道主機(jī)B的MAC地址； 數(shù)據(jù)包傳送過(guò)程中，不僅僅是主機(jī)A，所經(jīng)過(guò)的路由器都要進(jìn)行地址解析； 數(shù)據(jù)包傳送過(guò)程中源、目IP地址始終不變，而源、目MAC地址逐段變化。第14頁(yè)，共118頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)53分，星期三五實(shí)例：IP數(shù)據(jù)報(bào)傳輸與處理過(guò)程（1）第15頁(yè)，共118頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)53分，星期三IP

15、數(shù)據(jù)報(bào)傳輸與處理過(guò)程（2）第16頁(yè)，共118頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)53分，星期三IP數(shù)據(jù)報(bào)傳輸與處理過(guò)程（2）第17頁(yè)，共118頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)53分，星期三主機(jī)A向主機(jī)B發(fā)送 - 主機(jī)A發(fā)送IP數(shù)據(jù)報(bào)第18頁(yè)，共118頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)53分，星期三主機(jī)A向主機(jī)B發(fā)送 - 路由器R2處理和轉(zhuǎn)發(fā)IP數(shù)據(jù)報(bào)第19頁(yè)，共118頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)53分，星期三主機(jī)A向主機(jī)B發(fā)送 - 路由器R2處理和轉(zhuǎn)發(fā)IP數(shù)據(jù)報(bào)第20頁(yè)，共118頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)53分，星期三4.1.3 路由器基本結(jié)構(gòu)路由處理組件CPU、RAM、IOS(

16、VRP)路由表協(xié)議軟件網(wǎng)絡(luò)接口（LAN、WAN、CONSOLE）輸入接口，輸出接口交換結(jié)構(gòu)（Switching Fabric） 第21頁(yè)，共118頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)53分，星期三第22頁(yè)，共118頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)53分，星期三外部網(wǎng)絡(luò)接口 LAN接口：一個(gè)或多個(gè)EthernetWAN接口：一個(gè)或多個(gè)Sync/Async Serial撥號(hào)類(lèi)接口：BRI，PRI等控制臺(tái)CONSOLE AUX第23頁(yè)，共118頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)53分，星期三路由器的存儲(chǔ)器RAM存儲(chǔ)路由表、ARP 緩存、快速交換緩存、數(shù)據(jù)報(bào)緩沖區(qū)和緩沖隊(duì)列路由器處于開(kāi)機(jī)狀態(tài)時(shí)，RAM

17、也為路由器的配置文件提供臨時(shí)的和運(yùn)行時(shí)的存儲(chǔ)在關(guān)機(jī)或重起之后數(shù)據(jù)會(huì)丟失NVRAM（nonvolatile RAM）用于存儲(chǔ)路由器的啟動(dòng)/備份配置文件，數(shù)據(jù)不會(huì)因?yàn)殛P(guān)機(jī)或重起而丟失第24頁(yè)，共118頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)53分，星期三路由器的存儲(chǔ)器Flash可擦寫(xiě)的ROM用于存儲(chǔ)IOS的Image映像文件和一些微代碼允許對(duì)路由器的軟件進(jìn)行升級(jí)數(shù)據(jù)不會(huì)因?yàn)殛P(guān)機(jī)或重起而丟失ROM 包含開(kāi)機(jī)診斷程序、引導(dǎo)程序和操作系統(tǒng)軟件為了實(shí)現(xiàn)軟件更新，要拆除和替換CPU上可插式芯片第25頁(yè)，共118頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)53分，星期三三類(lèi)交換網(wǎng)絡(luò)4.1.3路由器的分類(lèi)第26頁(yè)，共118頁(yè)，

18、2022年，5月20日，10點(diǎn)53分，星期三按路由器所處自治系統(tǒng)位置分為三類(lèi)：（1）內(nèi)部路由器internal routers ：連接的網(wǎng)絡(luò)都在一個(gè)區(qū)域內(nèi)（2）區(qū)域邊界路由器ABR area border routers ：指連接兩個(gè)或多個(gè)區(qū)域（3）自治系統(tǒng)邊界路由器ASBR AS boundary routers ：指連接多個(gè)自治系統(tǒng)的路由器 (4) 主干路由器(backbone routers):網(wǎng)絡(luò)之間的傳輸數(shù)據(jù)的主要通路上使用的路由器 一臺(tái)路由器即可以是ABR又可以是ASBR第27頁(yè)，共118頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)53分，星期三其它分類(lèi)：從功能上分類(lèi)：高端、中低端路由器從結(jié)

19、構(gòu)上分類(lèi)：模塊化、非模塊化結(jié)構(gòu)(固定配置)技術(shù)和應(yīng)用特點(diǎn)：骨干級(jí)、企業(yè)級(jí)、接入按所處網(wǎng)絡(luò)位置劃分：路由器可分為核心路由器與接入路由器。近程路由器和遠(yuǎn)程路由器靜態(tài)路由器和動(dòng)態(tài)路由器單協(xié)議路由器和多協(xié)議路由器第28頁(yè)，共118頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)53分，星期三4.2 路由選擇算法第29頁(yè)，共118頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)53分，星期三 四、 路由選擇表的生成和維護(hù)路由選擇表：是關(guān)于當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的信息并為網(wǎng)間所有的路由器共享。路由選擇表的信息包括哪些鏈路是可操作的哪些鏈路是高容量的等等，共享的具體信息內(nèi)容由所采用的路由信息協(xié)議決定。維護(hù)路由選擇表功能：就是利用路由信息協(xié)議

20、，隨著網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞淖儞Q不斷地自動(dòng)更新路由選擇表的內(nèi)容路由表的生成方式 手工方式 自動(dòng)方式 第30頁(yè)，共118頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)53分，星期三 四、路由選擇表的生成和維護(hù)任何路由器啟動(dòng)時(shí)，都必須獲取一個(gè)初始的路由選擇表。不同的網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)，獲取初始路由選擇表的方式可能不同?？偟膩?lái)說(shuō)，有三種方式路由器啟動(dòng)時(shí)，從外存讀入一個(gè)完整的路由選擇表，長(zhǎng)駐內(nèi)存使用；系統(tǒng)關(guān)閉時(shí)，再將當(dāng)前路由選擇表（可能經(jīng)過(guò)維護(hù)更新）寫(xiě)回外存，供下次使用 路由器啟動(dòng)時(shí)，只提供一個(gè)空表，通過(guò)執(zhí)行顯示命令（比如批處理文件中的命令）來(lái)填充 路由器啟動(dòng)時(shí)，從與本路由器直接相連的各網(wǎng)絡(luò)的地址中推導(dǎo)出一組初始路由，當(dāng)然，通過(guò)初

21、始路由只能訪問(wèn)相連網(wǎng)絡(luò)上的主機(jī) 由此可見(jiàn)，無(wú)論哪種情況，初始路由選擇表總是不完善的，需要在運(yùn)行過(guò)程中不斷地加以補(bǔ)充和調(diào)整，這就是路由選擇表的維護(hù) 第31頁(yè)，共118頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)53分，星期三4.2.1路由中的基本概念路由就是指通過(guò)相互連接的網(wǎng)絡(luò)把信息從源地點(diǎn)移動(dòng)到目標(biāo)地點(diǎn)的活動(dòng)。一般來(lái)說(shuō)，在路由過(guò)程中，信息至少會(huì)經(jīng)過(guò)一個(gè)或多個(gè)中間節(jié)點(diǎn)。 路由表或稱(chēng)路由擇域信息庫(kù)（RIB）是一個(gè)存儲(chǔ)在路由器或者聯(lián)網(wǎng)計(jì)算機(jī)中的類(lèi)數(shù)據(jù)庫(kù)。路由表存儲(chǔ)著指向特定網(wǎng)絡(luò)地址的路徑。路由表中含有網(wǎng)絡(luò)周邊的拓?fù)湫畔?。路由表建立的主要目?biāo)是為了實(shí)現(xiàn)路由協(xié)議和靜態(tài)路由選擇。 靜態(tài)（static）路由表：事先設(shè)

22、置固定不變的路徑表。動(dòng)態(tài)（dynamic）路由表：根據(jù)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?、?fù)載的改變等情況自動(dòng)調(diào)整的路徑表。 最小費(fèi)用路由 最小費(fèi)用路由是指網(wǎng)絡(luò)中一條路徑是最短的或是最經(jīng)濟(jì)的。路徑最短可以用跳步數(shù)計(jì)數(shù)，每經(jīng)過(guò)一個(gè)路由為一跳，而不管這條路徑的實(shí)際長(zhǎng)度為多少，都被認(rèn)為是等長(zhǎng)的。 另一種方法是將一個(gè)權(quán)值賦予某條鏈路，權(quán)值也稱(chēng)為鏈路的符號(hào)長(zhǎng)度。 第32頁(yè)，共118頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)53分，星期三4.2.1 路由中的基本概念目的網(wǎng)子網(wǎng)掩碼躍點(diǎn)數(shù)網(wǎng)關(guān)接口127.0.0.1254.254.254.2551127.0.0.10default0.0.0.04201.66.37.254191. 32.74.

23、0254.254.254.08201.66.37.2540路由表第33頁(yè)，共118頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)53分，星期三第34頁(yè)，共118頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)53分，星期三4.21路由中的基本概念端口地址端口1端口2端口3端口4第35頁(yè)，共118頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)53分，星期三路由選擇是通過(guò)路由算法確定到達(dá)目的地址(目的端網(wǎng)絡(luò)地址的最佳路徑.路由選擇實(shí)現(xiàn)的算法是:路由器通過(guò)路由選擇算法,建立并維護(hù)一個(gè)路由表.在路由表中包含了目的地址和下一跳路由器地址等多種路由信息.路由表中的路由信息指明每一臺(tái)路由器應(yīng)該把數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)給誰(shuí),它的下一跳路由器地址是什么.路由器

24、根據(jù)路由表提供的下一跳路由器地址,將數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)給下一跳路由器.常見(jiàn)路由選擇算法有距離矢量路由選擇算法和鏈路狀態(tài)路由算法第36頁(yè)，共118頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)53分，星期三向量-距離路由選擇 算法的基本思想路由器周期性地向其相鄰路由器廣播自己知道的路由信息，用于通知相鄰路由器自己可以到達(dá)的網(wǎng)絡(luò)以及到達(dá)該網(wǎng)絡(luò)的距離,相鄰路由器可以根據(jù)收到的路由信息修改和刷新自己的路由表第37頁(yè)，共118頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)53分，星期三第38頁(yè)，共118頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)53分，星期三向量-距離算法(1)1.路由器啟動(dòng)時(shí)初始化自己的路由表初始路由表包含所有去往與該路由器

25、直接相連的網(wǎng)絡(luò)路徑初始路由表中各路徑的距離均為02.各路由器周期性地向其相鄰的路由器廣播自己的路由表信息第39頁(yè)，共118頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)53分，星期三3.路由器收到其他路由器廣播的路由信息后，刷新自己的路由表（假設(shè)Ri收到Rj的路由信息報(bào)文）(1)Rj列出的某表目Ri中沒(méi)有：Ri須增加相應(yīng)表目，其“目的網(wǎng)絡(luò)”是Rj表目中的“目的網(wǎng)絡(luò)”，其“距離”為Rj表目中的距離加1，而“路徑”則為Rj(2)Rj去往某目的地的距離比Ri去往該目的地的距離減1還?。篟i修改本表目，其“目的網(wǎng)絡(luò)”不變，“距離”為Rj表目中的距離加1，“路徑”為Rj。(3)Ri去往某目的地經(jīng)過(guò)Rj，而Rj去往該

26、目的地的路徑發(fā)生變化Rj不再包含去往某目的地的路徑：Ri中相應(yīng)路徑須刪除Rj去往某目的地的距離發(fā)生變化：Ri中相應(yīng)表目的“距離”須修改，以Rj中的“距離”加1取代之向量-距離算法(2)第40頁(yè)，共118頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)53分，星期三按照向量距離路由選擇算法更新路由表舉例第41頁(yè)，共118頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)53分，星期三向量距離路由選擇算法的特點(diǎn)1.優(yōu)點(diǎn)算法簡(jiǎn)單、易于實(shí)現(xiàn)2.缺點(diǎn)慢收斂問(wèn)題：路由器的路徑變化需要像波浪一樣從相鄰路由器傳播出去，過(guò)程緩慢需要交換的信息量較大：與自己路由表的大小相似3.適用環(huán)境路由變化不劇烈的中小型互聯(lián)網(wǎng)第42頁(yè)，共118頁(yè)，2022

27、年，5月20日，10點(diǎn)53分，星期三鏈路狀態(tài)路由選擇鏈路狀態(tài)路由選擇算法又稱(chēng)最短路徑優(yōu)先算法鏈路狀態(tài)指的是路由器連接的網(wǎng)絡(luò)以及連接在這個(gè)網(wǎng)絡(luò)上的路由器狀態(tài),就是相鄰路由器的工作狀態(tài)第43頁(yè)，共118頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)53分，星期三鏈路狀態(tài)路由選擇算法的基本思想互聯(lián)網(wǎng)上的每個(gè)路由器周期性地向其他路由器廣播自己與相鄰路由器的連接關(guān)系互聯(lián)網(wǎng)上的每個(gè)路由器利用收到的路由信息畫(huà)出一張互聯(lián)網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖利用畫(huà)出的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖和最短路徑優(yōu)先算法，計(jì)算自己到達(dá)各個(gè)網(wǎng)絡(luò)的最短路徑第44頁(yè)，共118頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)53分，星期三1經(jīng)典Dijkstra算法的主要思想Dijkstra算法

28、的基本思路是：假設(shè)每個(gè)點(diǎn)都有一對(duì)標(biāo)號(hào) (dj, pj)，其中dj是從起源點(diǎn)s到點(diǎn)j的最短路徑的長(zhǎng)度 (從頂點(diǎn)到其本身的最短路徑是零路(沒(méi)有弧的路)，其長(zhǎng)度等于零)；pj則是從s到j(luò)的最短路徑中j點(diǎn)的前一點(diǎn)。求解從起源點(diǎn)s到點(diǎn)j的最短路徑算法的基本過(guò)程如下：1) 初始化。起源點(diǎn)設(shè)置為： ds=0, ps為空; 所有其他點(diǎn): di=, pi=?; 標(biāo)記起源點(diǎn)s，記k=s,其他所有點(diǎn)設(shè)為未標(biāo)記的。2) 檢驗(yàn)從所有已標(biāo)記的點(diǎn)k到其直接連接的未標(biāo)記的點(diǎn)j的距離，并設(shè)置： dj=mindj, dk+lkj 式中，lkj是從點(diǎn)k到j(luò)的直接連接距離。3) 選取下一個(gè)點(diǎn)。從所有未標(biāo)記的結(jié)點(diǎn)中，選取dj 中最小的

29、一個(gè)i：di=mindj, 所有未標(biāo)記的點(diǎn)j 點(diǎn)i就被選為最短路徑中的一點(diǎn)，并設(shè)為已標(biāo)記的。4) 找到點(diǎn)i的前一點(diǎn)。從已標(biāo)記的點(diǎn)中找到直接連接到點(diǎn)i的點(diǎn)j*，作為前一點(diǎn),設(shè)置：i=j* 5) 標(biāo)記點(diǎn)i。如果所有點(diǎn)已標(biāo)記，則算法完全推出，否則，記k=i，轉(zhuǎn)到2) 再繼續(xù)。第45頁(yè)，共118頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)53分，星期三第46頁(yè)，共118頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)53分，星期三鏈路狀態(tài)路由選擇算法的基本思想舉例第47頁(yè)，共118頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)53分，星期三鏈路-狀態(tài)算法特點(diǎn)1.主要優(yōu)勢(shì)收斂速度快支持服務(wù)類(lèi)型選路提供負(fù)載均衡和身份認(rèn)證2.適用環(huán)境規(guī)模龐大

30、、環(huán)境復(fù)雜的互聯(lián)網(wǎng)第48頁(yè)，共118頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)53分，星期三鏈路-狀態(tài)算法特點(diǎn)3.主要缺陷要求較高的路由器處理能力一定的帶寬需求4.主要解決方法分層指派路由器第49頁(yè)，共118頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)53分，星期三向量距離算法與鏈路-狀態(tài)算法的原理性差異1.向量-距離路由選擇算法不需要路由器了解整個(gè)互聯(lián)網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)通過(guò)相鄰的路由器了解到達(dá)每個(gè)網(wǎng)絡(luò)的可能路徑2.鏈路-狀態(tài)路由選擇算法依賴(lài)于整個(gè)互聯(lián)網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖利用整個(gè)互聯(lián)網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖得到SPF樹(shù)，進(jìn)而由SPF樹(shù)生成路由表第50頁(yè)，共118頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)53分，星期三4.3路由協(xié)議第51頁(yè)，

31、共118頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)53分，星期三自治系統(tǒng)的引入 自治系統(tǒng) 自治系統(tǒng)1自治系統(tǒng)2自治系統(tǒng)n不把互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)看作多個(gè)獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)，而是當(dāng)作一個(gè)獨(dú)立的組織，所有該網(wǎng)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)處于這個(gè)組織的控制之下。 自治系統(tǒng)：一組處于同一管理機(jī)構(gòu)控制之下的網(wǎng)絡(luò)和路由器主干網(wǎng)核心路由器R1R2Rn第52頁(yè)，共118頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)53分，星期三自治系統(tǒng)AS 自治系統(tǒng)就是一種路由域。每個(gè)自治系統(tǒng)都有一個(gè)唯一的自治系統(tǒng)編號(hào)，這個(gè)編號(hào)是由互聯(lián)網(wǎng)授權(quán)的管理機(jī)構(gòu)分配的。它的基本思想就是希望通過(guò)不同的編號(hào)來(lái)區(qū)分不同的自治系統(tǒng)。自治系統(tǒng)的編號(hào)范圍是165535，其中1到65411是注冊(cè)的互聯(lián)網(wǎng)編號(hào)

32、，6541265535是專(zhuān)用網(wǎng)絡(luò)編號(hào)。 一個(gè)大型的自治系統(tǒng)常?？梢詣澐殖蓭讉€(gè)較小的路由域。 因特網(wǎng)就是由多個(gè)自治系統(tǒng)構(gòu)成的大型互連網(wǎng)絡(luò)。每個(gè)自治系統(tǒng)被看做是一個(gè)進(jìn)行自我管理的網(wǎng)絡(luò)，一個(gè)自治系統(tǒng)只負(fù)責(zé)管理自己內(nèi)部的路由。 第53頁(yè)，共118頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)53分，星期三每個(gè)自治系統(tǒng)中包含了處于一個(gè)機(jī)構(gòu)管理之下的若干網(wǎng)絡(luò)和路由器。一個(gè)大的自治系統(tǒng)通常又可分為幾個(gè)較小的路由域。這些區(qū)域可以配置一至多個(gè)邊界路由器。路由域是由多臺(tái)路由器所連接的網(wǎng)域。它屬于一種管理實(shí)體，它的范圍是指它所涉及的網(wǎng)絡(luò)或子網(wǎng)的數(shù)量。建立路由域的目的在于確定路由信息分發(fā)的邊界，并最終實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)包數(shù)量的限制。第5

33、4頁(yè)，共118頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)53分，星期三AS1AS2AS4AS3區(qū)域內(nèi)部路由器主干路由器主干（區(qū)域0）區(qū)域區(qū)域邊界路由器用EGP協(xié)議連接各個(gè)ASAS邊界路由器第55頁(yè)，共118頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)53分，星期三內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議和外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議 在自治系統(tǒng)內(nèi)部運(yùn)行的路由協(xié)議統(tǒng)稱(chēng)為內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議。在外部路由器上運(yùn)行的路由協(xié)議稱(chēng)為外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議（EGP，External gateway protocol）。第56頁(yè)，共118頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)53分，星期三內(nèi)部路由協(xié)議（）自治系統(tǒng)自治系統(tǒng)外部路由協(xié)議（）、第57頁(yè)，共118頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)5

34、3分，星期三R1H1H2內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議IGP（例如，RIP）自治系統(tǒng) A自治系統(tǒng) B自治系統(tǒng) CIGPIGPIGPIGPIGPIGPIGPIGPIGPIGPIGPIGPEGPEGPEGP內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議IGP（例如，OSPF）外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議EGP（例如，BGP-4）IGPR3R2內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議和外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議 第58頁(yè)，共118頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)53分，星期三 IGP可以進(jìn)一步分為距離向量路由協(xié)議（Distance Vector，DV）、鏈路狀態(tài)路由協(xié)議（link state，LS）和混合路由協(xié)議。距離向量路由協(xié)議主要有 RIP（Routing Information Protocol）、

35、IGRP（Interior Gateway Routing Protocol） 、ISIS（Intermediate SystemtoIntermediate System）;鏈路狀態(tài)路由協(xié)議主要有 OSPF（Open Shortest Path First）而混合路由協(xié)議有 EIGRP（Enhanced IGRP）。第59頁(yè)，共118頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)53分，星期三4.3.2 路由信息協(xié)議RIP 路由信息協(xié)議RIP（Routing Information Protocols）是使用最廣泛的距離向量協(xié)議，它是由施樂(lè)公司（Xerox）在70年代開(kāi)發(fā)的，專(zhuān)門(mén)為小型互連網(wǎng)而設(shè)計(jì)。經(jīng)過(guò)

36、多年的應(yīng)用之后，被因特網(wǎng)協(xié)議組采納，在1988年正式標(biāo)準(zhǔn)化為RFC1058。1993年又推出RIP協(xié)議的第二版RIP v2，1994年標(biāo)準(zhǔn)化為RFC1723.第60頁(yè)，共118頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)53分，星期三6.3.2 內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議IGP 路由信息協(xié)議RIP 是一個(gè)基于距離向量的分布式路由選擇協(xié)議,是一種內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議（IGP），用于一個(gè)自治系統(tǒng)（AS）內(nèi)的路由信息的傳遞。RIP協(xié)議是基于距離矢量算法（Distance Vector Algorithms）的，它使用“跳數(shù)”，即metric來(lái)衡量到達(dá)目標(biāo)地址的路由距離。 RIP協(xié)議有兩種版本:第一版(RIPv1)和第二版(RIPv

37、2)。 RIPv1的功能非常有限，因?yàn)樗恢С諧IDR(無(wú)類(lèi)域間路由選擇)地址解析。這就意味著這個(gè)協(xié)議只是一個(gè)有類(lèi)域協(xié)議，你不能把24掩碼網(wǎng)絡(luò)分成更小的單位。另外，RIPv1還使用廣播發(fā)送信息。這就意味著主機(jī)不能忽略RIP廣播。 RIPv2數(shù)據(jù)包有自己的報(bào)頭，同許多其它協(xié)議一樣。RIP協(xié)議是在UDP協(xié)議之上的.每一個(gè)RIP數(shù)據(jù)包都包含一個(gè)指令、一個(gè)版本編號(hào)和一個(gè)路由域。然后后面是最多25條路由信息（一個(gè)數(shù)據(jù)包內(nèi)）。第61頁(yè)，共118頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)53分，星期三RIP的路由度量 RIP是基于D-V的動(dòng)態(tài)路由協(xié)議，其度量方法是跳距(跳躍計(jì)數(shù)，hop count) 。每經(jīng)過(guò)一臺(tái)路

38、由器，路徑的跳數(shù)加一。如果到相同目標(biāo)有二個(gè)不等速或不同帶寬的路由器，但跳躍計(jì)數(shù)相同，則RIP認(rèn)為兩個(gè)路由是等距離的。RIP算法會(huì)優(yōu)先選擇跳數(shù)少的路徑。RIP支持的最大跳數(shù)是15，跳數(shù)為16的網(wǎng)絡(luò)被認(rèn)為不可達(dá)。 第62頁(yè)，共118頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)53分，星期三RIP的路由更新機(jī)制RIP通過(guò)廣播UDP報(bào)文來(lái)交換路由信息，它使用的UDP端口號(hào)是520。RFC(Request For Comments)規(guī)定：缺省情況下， RIP的路由更新時(shí)間是30秒，路由無(wú)效的時(shí)間是180秒；路由刪除的時(shí)間是300秒。注意：Cisco路由器規(guī)定的路由刪除的時(shí)間是240秒。RIP支持水平分割、路由中毒

39、和觸發(fā)更新。第63頁(yè)，共118頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)53分，星期三路由環(huán)路問(wèn)題RTARTBRTCRTERTD方案一：定義一個(gè)最大值方案二：水平分割方案三：路由中毒方案四：抑制時(shí)間方案五：觸發(fā)更新第64頁(yè)，共118頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)53分，星期三RIP 第二版本的增強(qiáng)特性 RIPv2支持驗(yàn)證、密鑰管理、路由聚合、無(wú)類(lèi)域間路由(CIDR)和變長(zhǎng)子網(wǎng)掩碼(VLSMs) ：原始RIP由于沒(méi)有掩碼，不能使用可變長(zhǎng)子網(wǎng)掩碼和路由聚合特征，因此不能分割地址空間以最大效率應(yīng)用有限的IP地址。RIPv2把和路由相關(guān)的子網(wǎng)掩碼包含在路由更新報(bào)文中，實(shí)現(xiàn)了VLSMs和CIDR。RIPv2

40、還增加了驗(yàn)證機(jī)制和報(bào)文組播等特性。第65頁(yè)，共118頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)53分，星期三RIP2 協(xié)議的報(bào)文格式 RIP 報(bào)文首部路由部分必為 0版本命令 4 字節(jié) 4 字節(jié)路由標(biāo)記網(wǎng)絡(luò)地址地址類(lèi)別距離 (1-16)子網(wǎng)掩碼下一跳路由器地址IP 數(shù)據(jù)報(bào) IP 首部UDP 首部UDP 用戶數(shù)據(jù)報(bào)路由信息（20 字節(jié)/路由）可重復(fù)出現(xiàn)最多 25 個(gè)第66頁(yè)，共118頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)53分，星期三RIP協(xié)議的局限性 RIP只適用于小型的同構(gòu)網(wǎng)絡(luò)。RIP每隔30秒一次的路由信息廣播可能造成網(wǎng)絡(luò)的廣播風(fēng)暴。收斂速度慢是RIP協(xié)議的主要問(wèn)題。RIP協(xié)議的一個(gè)基本問(wèn)題是它固定的

41、路由度量。當(dāng)選擇路徑時(shí)它忽略了鏈路的速度、延遲、負(fù)載等因素。RIP協(xié)議的另一個(gè)明顯不足是缺乏負(fù)載均衡能力。在具有多條可用鏈路的情況下，RIP會(huì)選擇首先知道的一條鏈路轉(zhuǎn)發(fā)所有報(bào)文。 第67頁(yè)，共118頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)53分，星期三開(kāi)放最短路徑優(yōu)先協(xié)議OSPF20世紀(jì)80年代中期，為了適應(yīng)大規(guī)模異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的互連，開(kāi)放最短路徑優(yōu)先協(xié)議OSPF隨之產(chǎn)生。它是IETF的內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議工作組為IP網(wǎng)絡(luò)而開(kāi)發(fā)的一種路由協(xié)議。最初的OSPF規(guī)范在RFC1131中發(fā)布。1991年在RFC1247中又推出OSPF版本2。最新的版本是RFC2328。 第68頁(yè)，共118頁(yè)，2022年，5月20日，10

42、點(diǎn)53分，星期三OSPF 協(xié)議的基本特點(diǎn)OSPF是Open Shortest Path First的英文縮寫(xiě)?！伴_(kāi)放”是針對(duì)當(dāng)時(shí)某些廠家的“私有”路由協(xié)議而言，表明是公開(kāi)發(fā)表的 協(xié)議。正是因?yàn)镺SPF協(xié)議開(kāi)放性，才造成OSPF今天強(qiáng)大的生命力和廣泛的用途。 “最短路徑優(yōu)先”是因?yàn)槭褂昧?Dijkstra 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69頁(yè)，共118頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)53分，星期三OSPF的鏈路狀態(tài)通告機(jī)制OSPF是基于鏈路狀態(tài)L-S的路由協(xié)議。它通過(guò)傳遞鏈路狀態(tài)通告LSA來(lái)得

43、到網(wǎng)絡(luò)信息，維護(hù)一張網(wǎng)絡(luò)有向拓?fù)鋱D，利用最短路徑優(yōu)先算法（SPF算法）得到路由表。路由表的變化基于網(wǎng)絡(luò)中路由器物理連接的狀態(tài)與速度，鏈路狀態(tài)一旦變化立即被廣播到網(wǎng)絡(luò)中的每一個(gè)路由器。 LSA每30分鐘被交換一次，除非網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有變化。例如，如果接口變化，信息立刻通過(guò)網(wǎng)絡(luò)廣播；如果有多余路徑，將重新計(jì)算SPF樹(shù)。 OSPF可以通過(guò)計(jì)算來(lái)防止環(huán)路。子網(wǎng)掩碼也在LSA中同時(shí)被傳輸，支持VLSM和路由聚合的特征。 第70頁(yè)，共118頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)53分，星期三鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)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(kù)。這個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)際上就是

44、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(chēng)為鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)的同步）。OSPF 的鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)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(guò)程收斂得快是其重要優(yōu)點(diǎn)。 第71頁(yè)，共118頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)53分，星期三三個(gè)要點(diǎn) 向本自治系統(tǒng)中所有路由器發(fā)送信息，這里使用的方法是泛洪法。洪泛法（Flooding） 這是最簡(jiǎn)單的向前傳送組播路由算法，并不構(gòu)造所謂的分布樹(shù)。 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。只有當(dāng)鏈路狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)，路由器才用泛洪法向所有路由器發(fā)送此信息。 第72頁(yè)，共118頁(yè)，2022年，5

45、月20日，10點(diǎn)53分，星期三Rt1Rt3OSPF 使用可靠的泛洪法 更新報(bào)文tRt2Rt4ACK報(bào)文第73頁(yè)，共118頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)53分，星期三OSPF的算法的收斂速度OSPF直接運(yùn)行在IP協(xié)議上，它的協(xié)議號(hào)是89。IP服務(wù)類(lèi)型為0，優(yōu)先級(jí)為網(wǎng)絡(luò)控制，并使用組播地址來(lái)表示所有SPF路由器。這樣，可以使它的鏈路狀態(tài)通告在IP協(xié)議中投遞時(shí)獲得較高的優(yōu)先級(jí)，進(jìn)而加快算法的收斂速度。第74頁(yè)，共118頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)53分，星期三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，可見(jiàn) OSPF 的位置在網(wǎng)絡(luò)層。OSPF

46、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(zhǎng)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(wú)法組裝成原來(lái)的數(shù)據(jù)報(bào)，而整個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)就必須重傳。 第75頁(yè)，共118頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)53分，星期三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 bit 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(guò) 200 個(gè)。 第76頁(yè)，共118頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)53分，星期三OSPF 劃分為兩種不同

47、的區(qū)域 自治系統(tǒng) AS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第77頁(yè)，共118頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)53分，星期三劃分區(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(backbone area)。主干區(qū)域的標(biāo)識(shí)符規(guī)定為。主

48、干區(qū)域的作用是用來(lái)連通其他在下層的區(qū)域。 第78頁(yè)，共118頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)53分，星期三OSPF網(wǎng)絡(luò)的路由器類(lèi)型 根據(jù)一個(gè)路由器在相應(yīng)的區(qū)域之內(nèi)的作用，OSPF網(wǎng)絡(luò)中的路由器可分為：主干路由器內(nèi)部路由器區(qū)域邊界路由器（ABR，AreaBorderRouter）自治系統(tǒng)邊界路由器（ASBR）4種類(lèi)型。 第79頁(yè)，共118頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)53分，星期三主干路由器自治系統(tǒng) AS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第80

49、頁(yè)，共118頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)53分，星期三內(nèi)部路由器自治系統(tǒng) AS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第81頁(yè)，共118頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)53分，星期三區(qū)域邊界路由器 自治系統(tǒng) AS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自治系統(tǒng)邊界路由器第82頁(yè)，共118頁(yè)，2022年，5月

50、20日，10點(diǎn)53分，星期三OSPF 分組 081631版 本路 由 器 標(biāo) 識(shí) 符類(lèi) 型分 組 長(zhǎng) 度檢 驗(yàn) 和鑒 別鑒 別區(qū) 域 標(biāo) 識(shí) 符鑒 別 類(lèi) 型OSPF 分組首部類(lèi)型 1 至類(lèi)型 5 的 OSPF 分組24 字節(jié)IP數(shù)據(jù)報(bào)首部OSPF 分組IP 數(shù)據(jù)報(bào)第83頁(yè)，共118頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)53分，星期三OSPF 的五種分組類(lèi)型 類(lèi)型1，問(wèn)候(Hello)分組。類(lèi)型2，數(shù)據(jù)庫(kù)描述(Database Description)分組。類(lèi)型3，鏈路狀態(tài)請(qǐng)求(Link State Request)分組。類(lèi)型4，鏈路狀態(tài)更新(Link State Update)分組，用泛洪法對(duì)全

51、網(wǎng)更新鏈路狀態(tài)。類(lèi)型5，鏈路狀態(tài)確認(rèn)(Link State Acknowledgment)分組。 第84頁(yè)，共118頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)53分，星期三OSPF協(xié)議計(jì)算路由過(guò)程LSDB RTA的LSARTB的LSARTC的LSARTD的LSA（二）每臺(tái)路由器的鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)(一）網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)CABD123CABD123CABD123CABD123（四）每臺(tái)路由器分別以自己為根節(jié)點(diǎn)計(jì)算最小生成樹(shù)（三）由鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)得到的帶權(quán)有向圖CABD1235RTCRTD3215RTBRTA第85頁(yè)，共118頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)53分，星期三OSPF的基本操作 問(wèn)候問(wèn)候數(shù)據(jù)庫(kù)描述

52、數(shù)據(jù)庫(kù)描述數(shù)據(jù)庫(kù)描述數(shù)據(jù)庫(kù)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(kù)的同步新情況下的同步第86頁(yè)，共118頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)53分，星期三指定的路由器多點(diǎn)接入的局域網(wǎng)采用了指定的路由器(designated router)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。 第87頁(yè)，共118頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)53分，星期三OSPF 支持三種網(wǎng)絡(luò)連接 兩個(gè)路由器之間的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接具有廣播功能的局域網(wǎng)無(wú)廣播功能的廣域網(wǎng)第88頁(yè)，共118頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)53分，星期三OSPF協(xié)

53、議的優(yōu)點(diǎn) 支持大型異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的互連，提供了一個(gè)異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)間通過(guò)同一種協(xié)議交換網(wǎng)絡(luò)信息的途徑，并且不容易出現(xiàn)錯(cuò)誤的路由。支持路由驗(yàn)證，只有互相通過(guò)路由驗(yàn)證的路由器之間才能交換路由信息；并且可以對(duì)不同的區(qū)域定義不同的驗(yàn)證方式，從而提高了網(wǎng)絡(luò)的安全性。支持費(fèi)用相同的多條鏈路上的負(fù)載均衡。路由信息不受跳數(shù)的限制，減少了因分級(jí)路由帶來(lái)的子網(wǎng)分離問(wèn)題。 支持VLSM和CIDR，有利于網(wǎng)絡(luò)地址的有效管理。使用區(qū)域?qū)W(wǎng)絡(luò)進(jìn)行分層，減少了協(xié)議對(duì)CPU處理時(shí)間和內(nèi)存的需求。 第89頁(yè)，共118頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)53分，星期三OSPF 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(lèi)型而

54、設(shè)置成不同的代價(jià)。因此，OSPF 對(duì)于不同類(lèi)型的業(yè)務(wù)可計(jì)算出不同的路由。每一個(gè)鏈路狀態(tài)都帶上一個(gè) 32 bit 的序號(hào)，序號(hào)越大狀態(tài)就越新。序號(hào)的增長(zhǎng)速度不超過(guò)每5秒1次。第90頁(yè)，共118頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)53分，星期三OSPF 的其他特點(diǎn) 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(kù)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(wú)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(méi)有“壞消息傳播得慢”的問(wèn)題，據(jù)統(tǒng)計(jì)，其響應(yīng)網(wǎng)絡(luò)變化的時(shí)間小于 100 ms。 第91

55、頁(yè)，共118頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)53分，星期三邊界網(wǎng)關(guān)協(xié)議BGP邊界網(wǎng)關(guān)協(xié)議BGP是為T(mén)CP/IP互聯(lián)網(wǎng)設(shè)計(jì)的一種外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議（EGP），在多個(gè)自治系統(tǒng)或域間執(zhí)行路由、與其它BGP系統(tǒng)交換路由和可達(dá)性信息。 BGP的早期版本由RFC1105、RFC1163和RFC1267描述。RFC1654描述了第一個(gè)BGP4規(guī)范。BGP4的當(dāng)前版本由RFC1771描述。BGP的出現(xiàn)，引起了Internet的重大變革，它把多個(gè)ISP有機(jī)的連接起來(lái)，真正成為全球范圍內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)。其副作用是Internet的路由爆炸，現(xiàn)在Internet網(wǎng)的路由大概是6萬(wàn)余條，這還是經(jīng)過(guò)“聚合”后的數(shù)字。第92頁(yè)，共1

56、18頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)53分，星期三BGP 使用的環(huán)境因特網(wǎng)的規(guī)模太大，使得自治系統(tǒng)之間的路由選擇非常困難。 對(duì)于自治系統(tǒng)之間的路由選擇，要尋找最佳路由是很不現(xiàn)實(shí)的。 自治系統(tǒng)之間的路由選擇必須考慮有關(guān)策略。因此，邊界網(wǎng)關(guān)協(xié)議 BGP 只能是力求尋找一條能夠到達(dá)目的網(wǎng)絡(luò)且比較好的路由（不能兜圈子），而并非要尋找一條最佳路由。 第93頁(yè)，共118頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)53分，星期三BGP-4采用了路由向量（path vector）路由選擇協(xié)議；BGP所交換的路由更新信息是網(wǎng)絡(luò)可達(dá)性信息，是由網(wǎng)絡(luò)號(hào)自治系統(tǒng)路徑的成對(duì)信息，它表示要到達(dá)某個(gè)網(wǎng)絡(luò)所要經(jīng)過(guò)的一系列自治系統(tǒng)。在

57、配置BGP時(shí)，每一個(gè)自治系統(tǒng)的管理員要選擇至少一個(gè)路由器作為該自治系統(tǒng)的“BGP發(fā)言人”；每個(gè)BGP發(fā)言人除了必須運(yùn)行BGP協(xié)議外，還必須運(yùn)行該自治系統(tǒng)所使用的內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議OSPF或RIP；當(dāng)BGP發(fā)言人互相交換了網(wǎng)絡(luò)可達(dá)性的信息后，各BGP發(fā)言人就根據(jù)所采用的策略，從接收到的路由信息中找出到達(dá)各自治系統(tǒng)的比較好的路由。 BGP 的路由選擇機(jī)制第94頁(yè)，共118頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)53分，星期三BGP的路由度量BGP執(zhí)行三類(lèi)路由：AS間路由、AS內(nèi)部路由和貫穿AS路由。BGP用單一的路由度量決定到給定網(wǎng)絡(luò)的最佳路徑。這一度量含有指定鏈路優(yōu)先級(jí)的任意單元值。BGP的度量通常由網(wǎng)絡(luò)管

58、理員賦給每條鏈路。賦給一條鏈路的值可以基于任意數(shù)目的尺度，包括途經(jīng)的AS數(shù)目、穩(wěn)定性、速率、延遲或代價(jià)等。在最新的BGp4中，可以將相似路由合并為一條路由。第95頁(yè)，共118頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)53分，星期三BGP協(xié)議的工作過(guò)程在BGP剛開(kāi)始運(yùn)行時(shí)，BGP邊界路由器與相鄰的邊界路由器交換整個(gè)的BGP路由表，在以后只需要在發(fā)生變化時(shí)更新有變化的部分； 當(dāng)兩個(gè)邊界路由器屬于兩個(gè)不同的自治系統(tǒng)時(shí)，它們之間定期地交換路由信息，維持相鄰關(guān)系；當(dāng)某個(gè)路由器或鏈路出現(xiàn)故障時(shí)，BGP發(fā)言人可以從不止一個(gè)相鄰邊界路由器獲得路由信息；在BGP協(xié)議的工作過(guò)程，包含三個(gè)功能性過(guò)程：鄰站探測(cè)、鄰站可達(dá)性和

59、網(wǎng)絡(luò)可達(dá)性第96頁(yè)，共118頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)53分，星期三BGP的路由更新機(jī)制每個(gè)BGP路由器維護(hù)到特定網(wǎng)絡(luò)的所有可用路徑構(gòu)成的路由表，但是它并不清除路由表，它維持從對(duì)等路由器收到的路由信息直到收到增值更新。BGP設(shè)備在初始數(shù)據(jù)交換和增值更新后交換路由信息：當(dāng)路由器第一次連接到網(wǎng)絡(luò)時(shí)，BGP路由器交換它們的整個(gè)BGP路由表；當(dāng)路由表改變時(shí)， BGP路由器發(fā)送路由表中改變的部分；BGP路由更新只包含到某網(wǎng)絡(luò)的可用路徑。第97頁(yè)，共118頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)53分，星期三BGP 的可靠會(huì)話機(jī)制BGP使用可靠的會(huì)話管理，它運(yùn)行于TCP協(xié)議之上，它的TCP端口號(hào)是179

60、。一個(gè) BGP 發(fā)言人與其他自治系統(tǒng)中的 BGP 發(fā)言人要交換路由信息，就要先建立 TCP 連接，然后在此連接上交換 BGP 報(bào)文以建立 BGP 會(huì)話(session)，利用 BGP 會(huì)話交換路由信息。使用 TCP 連接能提供可靠的服務(wù)，也簡(jiǎn)化了路由選擇協(xié)議。使用 TCP 連接交換路由信息的兩個(gè) BGP 發(fā)言人，彼此成為對(duì)方的鄰站或?qū)Φ日?。?8頁(yè)，共118頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)53分，星期三BGP-4 使用四種報(bào)文 打開(kāi)(Open)報(bào)文用來(lái)與相鄰的另一個(gè)BGP發(fā)言人建立關(guān)系。更新(Update)報(bào)文用來(lái)發(fā)送某一路由的信息，以及列出要撤消的多條路由。保活(Keepalive)報(bào)文用