1、網(wǎng)絡(luò)互連及設(shè)備,第六章,主要內(nèi)容,互連設(shè)備 網(wǎng)絡(luò)路由,1、互連設(shè)備,中繼器（repeater） 網(wǎng)橋（bridge） 交換機 路由器（router） 網(wǎng)關(guān)（gateway）,網(wǎng)絡(luò)互連概述,網(wǎng)絡(luò)互連需求 擴大資源共享范圍 實現(xiàn)分布式網(wǎng)絡(luò)計算（多方合作設(shè)計） 部署大范圍的應(yīng)用（文檔管理，email通信） 網(wǎng)絡(luò)連接設(shè)備 網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部連接網(wǎng)絡(luò)設(shè)備 網(wǎng)際連接互聯(lián)設(shè)備 LANLAN LANWAN,網(wǎng)絡(luò)互連概述,網(wǎng)絡(luò)互連的原則 對原有網(wǎng)絡(luò)的硬件和軟件或者網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和協(xié)議不應(yīng)作太大的修改。 執(zhí)行網(wǎng)絡(luò)互連的部件應(yīng)當(dāng)具有協(xié)調(diào)子網(wǎng)不同特性的能力。例如：編址方案、分組大小、訪問機制和協(xié)議轉(zhuǎn)換等。 不應(yīng)為提高網(wǎng)絡(luò)之間傳輸?shù)男?/p>

2、能而影響各個子網(wǎng)內(nèi)部的傳輸功能和性能。,網(wǎng)絡(luò)互連概述,網(wǎng)絡(luò)互連因素考慮,連接設(shè)備,網(wǎng)絡(luò)設(shè)備V.S OSI層次模型,中繼器Repeater(Hub)（1）,目的：延伸網(wǎng)段。 過程：信號（含噪聲）的接收和整形。 形式：電纜延伸、光電轉(zhuǎn)換等。 特點：通過轉(zhuǎn)發(fā)器互連的設(shè)備處于同一廣播域。,中繼器Repeater（2）,信號復(fù)制,中繼器（3）,信號整形(增強）,Hub（4）,網(wǎng)橋Bridge（1）,目的：實現(xiàn)子網(wǎng)內(nèi)沖突域的劃分 不同子網(wǎng)之間的互連 功能：網(wǎng)絡(luò)層以下協(xié)議轉(zhuǎn)換，幀格式轉(zhuǎn) 換，速率匹配，地址過濾，差錯處 理，存儲轉(zhuǎn)發(fā) 特點：工作于數(shù)據(jù)鏈路層，可以連接不 同的網(wǎng)絡(luò),網(wǎng)橋Bridge（2）,網(wǎng)橋B

3、ridge（3）,Ethernet,FDDI,網(wǎng)橋Bridge（4）,分類 簡單網(wǎng)橋：地址表全部由人工輸入。 透明網(wǎng)橋(transparent bridge)或生成樹網(wǎng)橋(spanning tree bridge) 全自動工作模式，對終端完全透明 源路由網(wǎng)橋(source routing) 對終端不透明，由終端進行路由的發(fā)現(xiàn),透明網(wǎng)橋（5）,地址學(xué)習(xí)逆向?qū)W習(xí)法(backward learning) 地址廣播 地址學(xué)習(xí) 地址查找 地址表更新,透明網(wǎng)橋地址表（6）,透明網(wǎng)橋地址學(xué)習(xí)（7）,對嗎?,透明網(wǎng)橋環(huán)路處理（8）,網(wǎng)橋環(huán)路的產(chǎn)生 管理出錯 多個網(wǎng)橋增加冗余鏈路，增加可靠性,B1,B2,B,A

4、,1,1,2,2,B1表,B2表,透明網(wǎng)橋環(huán)路處理（9）,環(huán)路的特點 引起站點之間有多條通路 造成地址映射表沖突 可能引起分組循環(huán) 環(huán)路的處理 LAN網(wǎng)絡(luò)抽象圖的處理 生成樹（spanning tree）算法，所產(chǎn)生的生成樹是覆蓋所有節(jié)點的無環(huán)子圖。,透明網(wǎng)橋環(huán)路處理（10）,生成樹（spanning tree)算法的特點 分布式 動態(tài)（處于不斷構(gòu)建之中，新加入或故障） 生成樹（spanning tree)算法的目的 消除環(huán)路 任意兩個互聯(lián)的子網(wǎng)（網(wǎng)段）之間路徑唯一,透明網(wǎng)橋環(huán)路處理（11）,生成樹算法原理 網(wǎng)橋具有網(wǎng)橋標(biāo)識和端口（網(wǎng)段）編號；端口可設(shè)置“轉(zhuǎn)發(fā)”、“阻塞” 狀態(tài)。 選擇一網(wǎng)橋作

5、為樹根，根網(wǎng)橋（指定或最小地址的橋）周期性（1-4s）發(fā)出Hello廣播報文； 所有網(wǎng)橋記錄并轉(zhuǎn)發(fā)該報文； 多個橋向同一網(wǎng)段轉(zhuǎn)發(fā)該報文時，小地址橋的端口置為“轉(zhuǎn)發(fā)”狀態(tài)，其它橋的相應(yīng)端口可置為“阻塞（不轉(zhuǎn)發(fā)）”； 保證每個網(wǎng)段都（僅）有一個橋（端口）負責(zé)轉(zhuǎn)發(fā)； 當(dāng)同一橋的多個端口沖突時，阻塞編號較高的端口。最終形成一個面向根節(jié)點（根網(wǎng)橋）的轉(zhuǎn)發(fā)非循環(huán)樹。,透明網(wǎng)橋環(huán)路處理（12）,透明網(wǎng)橋環(huán)路處理（12）,2,3,源路由網(wǎng)橋（13）,假定每個幀的發(fā)送者都知道接收者是否在同一LAN上，當(dāng)發(fā)送一幀到另外的LAN時，源機器將目的地址的高位設(shè)置成1作為標(biāo)記。 在幀頭加進此幀應(yīng)走的實際路徑。 網(wǎng)橋根據(jù)標(biāo)

6、注的路徑進行轉(zhuǎn)發(fā)。 源路由的查找 查找?guī)?discovery frame),交換機（1）,交換機是特殊的網(wǎng)橋 交換機連接同構(gòu)的網(wǎng)段（子網(wǎng)） 獨享帶寬 劃分沖突域,交換機（2）,交換機-VLAN（3）,目的：將不同物理網(wǎng)段上的節(jié)點劃分為邏輯工作組 特點：方便節(jié)點的移動、增加和刪除 劃分方法 按照交換機端口進行劃分 按照主機MAC地址進行劃分 按照主機IP地址進行劃分,交換機-VLAN（4）,(port),(MAC),(IP),有何不同?,zw2-1show vlan VLAN Name Status Ports - - - - 1 default active 100 ggq active Gi

7、1/0/1, Gi1/0/2, Gi1/0/3 Gi1/0/4, Gi1/0/5, Gi1/0/6 Gi1/0/7, Gi1/0/8, Gi1/0/26 200 wgx active Gi1/0/11, Gi1/0/12, Gi1/0/13 Gi1/0/14, Gi1/0/15, Gi1/0/16 300 ljz active Gi1/0/17, Gi1/0/18, Gi1/0/19 Gi1/0/20, Gi1/0/21, Gi1/0/22 Gi1/0/23, Gi1/0/24, Gi1/0/27 Gi1/0/28 540 VLAN0540 active Gi1/0/9, Gi1/0/10 1

8、002 fddi-default act/unsup 1003 token-ring-default act/unsup 1004 fddinet-default act/unsup 1005 trnet-default act/unsup VLAN Type SAID MTU Parent RingNo BridgeNo Stp BrdgMode Trans1 Trans2 - - - - - - - - - - -,交換機-VLAN（6）,VLAN之間的通信由路由器或者具有三層交換功能的交換機完成。 三層交換機功能：是指具有路由功能的交換機，互聯(lián)同構(gòu)子網(wǎng)或網(wǎng)段，不需進行協(xié)議轉(zhuǎn)換，是一種簡化

9、的路由器。 三層交換機的特點：保持兩層交換機的靈活性，同時通過硬件完成路由和交換功能，支持高速處理。,路由器（Router）（1）,功能 網(wǎng)絡(luò)內(nèi)子網(wǎng)之間的互連 同構(gòu)(異構(gòu))網(wǎng)絡(luò)之間的互連形成廣域網(wǎng) 運行路由算法/協(xié)議(RIP, OSPF, BGP) 在輸入鏈路到輸出鏈路之間交換數(shù)據(jù)包 工作于網(wǎng)絡(luò)層 訪問控制 網(wǎng)絡(luò)管理,路由器（Router）（2）,路由器（Router）（3）,體系結(jié)構(gòu),網(wǎng)絡(luò)擁塞,路由器（Router）（4）,Routing protocol,Route table Route lookup,Routing Protocol,Routing Algorithms,Network

10、 information,路由處理,路由器（Router）（5）,交換模塊,路由器（Router）（6）,物理層: bit-級接受,數(shù)據(jù)鏈路層: 如：以太網(wǎng),通過目的地址從路由表中查找輸出接口 如果數(shù)據(jù)報到達速率轉(zhuǎn)發(fā)速率，則需要排隊,輸入端口,路由器（Router）（7）,輸出端口,如果從交換結(jié)構(gòu)到達速率大于卡的發(fā)送速率，則需要排隊,路由器（Router）（8）,路由協(xié)議 靜態(tài)路由 動態(tài)路由 RIP距離向量協(xié)議 OSPF鏈路狀態(tài)協(xié)議 BGP邊界網(wǎng)關(guān)路由協(xié)議,網(wǎng)關(guān)Gateway,功能 高層協(xié)議的轉(zhuǎn)換,2. 網(wǎng) 絡(luò) 路 由 技 術(shù),網(wǎng)絡(luò)互連應(yīng)用,2. 網(wǎng) 絡(luò) 路 由 技 術(shù),通信子網(wǎng)構(gòu)成形式,網(wǎng)

11、絡(luò) 路 由 技 術(shù),問題解決,路由器,交換機,路由,網(wǎng) 絡(luò) 路 由 技 術(shù),路由行為how 尋徑: 即判定到達目的地的最佳路徑，由路由協(xié)議和選擇算法來實現(xiàn)，本過程產(chǎn)生路由表。 轉(zhuǎn)發(fā)（forward）: 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)送到下一個站點（路由器或主機）。 Route routing ? Windows下的命令 Route netstat,網(wǎng) 絡(luò) 路 由 技 術(shù),路由轉(zhuǎn)發(fā)表的形式,網(wǎng) 絡(luò) 路 由 技 術(shù),Active Routes: Destination Netmask Gateway Interface Metric 0.0.0

12、.0 0.0.0.0 211.65.59.1 211.65.59.60 1 127.0.0.0 255.0.0.0 127.0.0.1 127.0.0.1 1 211.65.59.0 255.255.255.0 211.65.59.60 211.65.59.60 1 211.65.59.60 255.255.255.255 127.0.0.1 127.0.0.1 1 211.65.59.255 255.255.255.255 211.65.59.60 211.65.59.60 1 224.0.0.0 224.0.0.0 211.65.59.60 211.65.59.60 1 255.255.2

13、55.255 255.255.255.255 211.65.59.60 211.65.59.60 1 Default Gateway: 211.65.59.1,主機終端路由實例,網(wǎng) 絡(luò) 路 由 技 術(shù),路由表（routing table） 靜態(tài)路由 靜態(tài)路由是在路由器中設(shè)置的固定的路由表。 由于靜態(tài)路由不能對網(wǎng)絡(luò)的改變作出反映，一般用于網(wǎng)絡(luò)規(guī)模不大、拓撲結(jié)構(gòu)固定的網(wǎng)絡(luò)中。 靜態(tài)路由的優(yōu)點是簡單、高效、可靠。,網(wǎng) 絡(luò) 路 由 技 術(shù),路由表（routing table） 動態(tài)路由 動態(tài)路由是路由器之間動態(tài)地傳遞路由信息，不斷更新路由表的過程。 它能實時地適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的變化，通過路由算法，更新各自

14、的路由表以動態(tài)地反映網(wǎng)絡(luò)拓撲變化。 動態(tài)路由適用于網(wǎng)絡(luò)規(guī)模大、網(wǎng)絡(luò)拓撲復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)然，各種動態(tài)路由協(xié)議會不同程度地占用網(wǎng)絡(luò)帶寬和CPU資源。,網(wǎng) 絡(luò) 路 由 技 術(shù),靜態(tài)路由與動態(tài)路由優(yōu)先級 在所有的路由中，靜態(tài)路由優(yōu)先級最高，當(dāng)動態(tài)路由與靜態(tài)路由發(fā)生沖突時，以靜態(tài)路由為準(zhǔn)。 網(wǎng)絡(luò)中動態(tài)路由通常作為靜態(tài)路由的補充，當(dāng)分組被路由時，路由器首先查找靜態(tài)路由，如果查到則根據(jù)相應(yīng)的靜態(tài)路由轉(zhuǎn)發(fā)分組；否則再查找動態(tài)路由。,網(wǎng) 絡(luò) 路 由 技 術(shù),動態(tài)路由產(chǎn)生 （D_routing ） Routing protocol Network info. routing algorithm Use networ

15、k info. Create routes.,Route table Route lookup,Routing Protocol,Routing Algorithms,Routing protocol,Other routers,Network information,Different routing mechanisms,Route Table,Direct Route Redirect Route Specific Host Route Specific Network Route Default Route,Route Table,CIDR 無類域間路由,Routing Algorit

16、hms,Routing algorithms Shortest Path Routing,Routing Algorithms,Distance Vector Routing (Bellman-Ford),Routing Protocol,IGP RIP OSPF EGP BGP,Routing Protocol,Routing Protocol,RIP（Route information protocol） Rfc2453（ripv2）(for small & middle network16hops) Algorithm：distance vector algorithm Procedur

17、e: Every 30 seconds, the RIP process is awakened to send an unsolicited Response message containing the complete routing table to every neighboring router. Compare the resulting update distances with the current routing table entries.,If the new resulting distance is smaller than the existing value,

18、 adopt the new route. If the updater is the router from which the existing route came, i.e., then use the new metric even if it is larger than the old one.,Routing Protocol,RIP-Count-to-infinity Example:,Here, 16means infinity,在180s之內(nèi)，R4沒有收到鄰居R1關(guān)于Net0的消息，則 認(rèn)為鏈路中斷，距離置為16,Problem: two routers have rou

19、tes pointing at each other . The two solutions as following: split horizon with poisoned reverse Split horizon is a scheme for avoiding problems caused by including routes in updates sent to the router from which they were learned. Split horizon with poisoned reverse“ includes such routes in updates

20、, but sets their metrics to infinity.,triggered updates “Split horizon with poisoned reverse” will prevent any routing loops that involve only two routers. However, it is still possible to end up with patterns in which three routers are engaged in mutual deception. To get triggered updates, we simply add a rule that whenever a router changes the metric for a route, it is required to send update messages almost immediately, even if it is not yet time for one of th