计算机网络6 网络互连

6.1网络互连设备6.2交付、转发与路由6.3小结2020/2/81中继器路由器交换机2020/2/822020/2/83网络设备连接设备网际互连设备中继器交换机路由器网关2020/2/84应用层传输层网络层数据链路层物理层中继器/集线器应用层传输层网络层数据链路层物理层网桥/二层交换路由器/三层交换网关OSI层互连设备用途物理层中继器、集线器在电缆段间复制比特流数据链路层网桥、第二层交换在LAN间存储转发帧网络层路由器、第三层交换在不同网间存储转发分组传输层以上网关提供不同体系间互连接口2020/2/85中继器仅仅延长网络的距离,没有过滤能力中继器是一个再生器,不是一个放大器2020/2/862020/2/872020/2/882020/2/89所有设备共享相同的带宽接入设备越多冲突机率越大用CSMA/CD技术2020/2/810工作在OSI模型的物理层、数据链路层和网络层同时连接两个或更多的网络,并同时拥有它们的地址选择出两节点间”最短”的传输路径“最短”可能意味着许多因素的组合,包括最短、最便宜、最快、最可靠等连接不同传输速率并运行于各种环境的局域网和广域网2020/2/8112020/2/812IPpacketIPpacketFilterActionForwardingtableRoutingagentIPinputprocessingIPoutputprocessingIPpacketPacketschedulerIPoutputprocessingIPpacketPacketscheduler传统的交换机工作于OSI模型的数据链路层可作为多点网桥连接LAN中的设备或网段2020/2/8132020/2/814存储转发发送信息前把整帧数据读入内存并检查其正确性可以在不同传输速率的网段间传输数据快捷模式读取帧头后即决定把数据转发往何处2020/2/815直通转发交换机检测到目标地址后即转发帧存贮转发完整地收到帧并检查无错后才转发2020/2/816FrameFrameFrameFrame2020/2/817能够比路由器更快地传输数据比路由器更容易安装和配置功能比不上路由器不能在以太网和令牌环网间传输数据,不能打包协议,不能优化数据传输在广域网中使用需要路由器,在局域网中尽量使用交换机2020/2/818最廉价的Cisco交换产品可堆叠8.8Gbps的交换背板带宽最大4.4Gbps数据吞吐率2020/2/819中小型用户首选端口设计模块化,与Cisco1600、1700,3600和3700系列共享模块化接口支持QoS、安全和网络集成特性2020/2/82016端口交换模块ADSL信道单元模块VoATM信道模块可长期使用、能适应不断发展的网络要求带防火墙保护的虚拟专用网(VPN)可降低成本集成化路由和交换功能语音、传真、数据多业务集成安全、高性能模块化平台上的高速企业级DSL连接支持QoS,如资源预留协议(RSVP)、加权公平序列(WFQ)和IP优先级2020/2/8212020/2/822汇聚层核心层接入层产品功能与性能安装与管理弹性处理能力投资保护平滑升级无缝远程接入2020/2/8232020/2/824CRS180Mpps/LCGSR/C120004~50Mpps/LCESR/C100006.2Mpps/LCC760032M~48Mpps/slotC73001Mpps~3.5MppsC7200400K~1MppsC3800C2800C1800C850/870SB100C800C1700C2600XMC3700C7400C7500运营商核心运营商边缘/企业核心接入运营商运营商与大企业中小规模企业小企业性能SOHO交付(Delivery)转发(Forwarding)路由(Routing)2020/2/825Thenetworklayersupervisesthehandlingofthepacketsbytheunderlyingphysicalnetworks.Wedefinethishandlingasthedeliveryofapacket.2020/2/8262020/2/827Forwardingmeanstoplacethepacketinitsroutetoitsdestination.Forwardingrequiresahostoraroutertohavearoutingtable.Whenahosthasapackettosendorwhenarouterhasreceivedapackettobeforwarded,itlooksatthistabletofindtheroutetothefinaldestination.2020/2/8282020/2/829Next-hopmethodisthefirsttechniquetoreducethecontentsofaroutingtable.2020/2/830Network-specificmethodisthesecondtechniquetoreducetheroutingtableandsimplifythesearchingprocess.2020/2/831Defaultmethodisanothertechniquetosimplifyrouting.2020/2/832Inclasslessaddressing,weneedatleastfourcolumnsinaroutingtable.ARP负责将下一跳路由器的IP地址转换成硬件地址,并将此硬件地址放在链路层的MAC帧的首部,然后根据这个硬件地址找到下一跳路由器.2020/2/833ShowtheforwardingprocessifapacketarrivesatR1withthedestinationaddress180.70.65.140.Solution1.Thefirstmask(/26)isappliedtothedestinationaddress.Theresultis180.70.65.128,whichdoesnotmatchthecorrespondingnetworkaddress.2.Thesecondmask(/25)isappliedtothedestinationaddress.Theresultis180.70.65.128,whichmatchesthecorrespondingnetworkaddress.Thenext-hopaddressandtheinterfacenumberm0arepassedtoARPforfurtherprocessing.2020/2/834ShowtheforwardingprocessifapacketarrivesatR1withthedestinationaddress201.4.22.35.Solution1.Thefirstmask(/26)isappliedtothedestinationaddress.Theresultis201.4.22.0,whichdoesnotmatchthecorrespondingnetworkaddress(row1).2.Thesecondmask(/25)isappliedtothedestinationaddress.Theresultis201.4.22.0,whichdoesnotmatchthecorrespondingnetworkaddress(row2).3.Thethirdmask(/24)isappliedtothedestinationaddress.Theresultis201.4.22.0,whichmatchesthecorrespondingnetworkaddress.Thenext-hopaddressandtheinterfacenumberm3arepassedtoARP.2020/2/835ShowtheforwardingprocessifapacketarrivesatR1withthedestinationaddress18.24.32.78.SolutionAllmasksareapplied,onebyone,tothedestinationaddress,butnomatchingnetworkaddressisfound.Whenitreachestheendofthetable,themodulegivesthenext-hopaddress180.70.65.200andinterfacenumberm2toARP.2020/2/8362020/2/8372020/2/838Supposeapacketarrivesfororganization4withdestinationaddress140.24.7.200.ThefirstmaskatrouterR2isapplied,whichgivesthenetworkaddress140.24.7.192.Thepacketisroutedcorrectlyfrominterfacem1andreachesorganization4.If,however,theroutingtablewasnotstoredwiththelongestprefixfirst,applyingthe/24maskwouldresultintheincorrectroutingofthepackettorouterR1.2020/2/8392020/2/840TheregionalISPsendseverypacketwithdestinationaddress120.14.64.0to120.14.79.255tolocalISP1.LocalISP1sendseverypacketwithdestination120.14.64.0to120.14.64.3toH001.2020/2/841路由是发现、比较、选择通过网络到达目的地的路径的过程路由的目的是找到一条最经济的路径路由分为静态路由和动态路由最常用的两种动态路由方法距离向量路由链路状态路由2020/2/842要实现路由,路由器必须知道目的地址与源地址所有可能的路由路径最佳路由路径管理路由信息172.16.1.010.120.2.0算法正确和完整算法在计算上简单自适应性算法能适应通信量和网络拓扑的变化算法具有稳定性算法是公平的算法是最佳的2020/2/843不存在一种绝对的最佳路由算法所谓”最佳”只能是相对于某一种特定要求下得出的较为合理的选择而已实际的路由选择算法,应尽可能接近于理想的算法路由选择是个非常复杂的问题它是网络中的所有结点共同协调工作的结果路由选择的环境往往是不断变化的,而这种变化有时无法事先知道2020/2/8442020/2/845静态路由由网络管理员在路由器上手工添加路由信息以实现路由目的动态路由根据网络结构或流量的变化,路由协议会自动调整路由信息以实现路由因特网采用分层次的路由选择协议因特网的规模非常大.如果让所有的路由器知道所有的网络应怎样到达,则这种路由表将非常大,处理起来也太花时间.而所有这些路由器之间交换路由信息所需的带宽就会使因特网的通信链路饱和许多单位不愿意外界了解自己单位网络的布局细节和本部门所采用的路由选择协议(这属于本部门内部的事情),但同时还希望连接到因特网上2020/2/8462020/2/847自治系统AS的定义[RFC4271]:在单一的技术管理下的一组路由器,而这些路由器使用一种AS内部的路由选择协议和共同的度量以确定分组在该AS内的路由,同时还使用一种AS之间的路由选择协议用以确定分组在AS之间的路由自治系统AS的定