互联网路由协议

第2章互联网基础协议2.1ARP协议和RARP协议2.2ICMP协议2.3多播和IGMP协议2.4因特网路由选择协议22内部网关协议RIP3内部网关协议OSPF1因特网路由与协议概述知识点：4外部网关协议BGP3重点与难点重点理解和掌握：1、简单路由表结构和分层路由协议思想。2、路由协议分类和各自概念3、常用路由协议RIP、OSPF和BGP的工作思想主要了解：1、常用路由协议RIP、OSPF工作原理2、路由协议发展和现状3、实际互联网中路由器的不同定位和主要作用4FR网络LANATMSDHLAN2DDN网络LAN1路由器路由器路由器路由器路由器路由器BUnixWin因特网路由与协议概述5因特网是路由器连接的计算机网络，所以，因特网IP地址划分为网络地址与主机地址，路由器根据目的网络地址和路由表，选择本地提交或确定下一跳的地址。因特网路由与协议概述当在路由器连接的不同网络间传输IP报时，由于因特网非常大（连接的路由器数达几百万，40亿主机），为了转发每个可能地址的包，要解决数据报怎样根据路由表选择最佳的路径转发。即路由协议和算法就是根据网络拓扑、流量等变化，动态、灵活地调整路由表（项）。61.路由选择协议中的度量值因特网是一个网状的网络，从一个网段到另一个网段可能存在很多的路径，路由选择的目的就是要在源端与目的端找出一条“最佳”的路径但什么是“最佳”的路径，不同的协议有不同的定义。通常路由协议会为路径赋与一个“度量(metric)值”：这个值根据路数、链路长度、数据率、链路容量、传播时延等来计量，路由协议根据“度量值”来评价最佳路径。7路由的分类静态路由——非自适应路由选择，其特点是简单和开销较小，但不能及时适应网络状态的变化。动态路由——自适应路由选择，其特点是能较好地适应网络状态的变化，但实现起来较为复杂，开销也比较大。注:路由算法分为静态和动态两种，路由算法面临的环境是复杂而变化的。8问题：简单网络路由器的路由表的结构和工作原理？目的地掩码下一站30.0.0.0255.0.0.0（A类地址）40.0.0.740.0.0.0255.0.0.0（A类地址）本地提交128.1.0.0255.255.0.0（B类地址）本地提交192.4.10.0255.255.255.0（C类地址）128.1.0.9R1R2R3网络1(A)网络号30.0.0.0网络4接口30.0.0.740.0.0.840.0.0.0192.4.10.0网络2(A)128.1.0.8128.1.0.9网络3(B)128.1.0.040.0.0.7128.4.10.9R2路由表9IP地址划分为网络地址与主机地址，简单路由器连接计算机网络，路由器通过掩码计算目的网络地址，选择本地提交或确定下一跳的接口IP地址。路由表需要反映可能主机IP网络地址的寻址，常使用默认路径。目的地掩码下一站30.0.0.0255.0.0.0（A类地址）本地提交128.1.0.0255.255.0.0（B类地址）默认40.0.0.7192.4.10.0255.255.255.0（C类地址）默认40.0.0.7R1路由表10其他主干网其他主干网StanfordWESTNETA子区网Berkeley实际因特网层次结构NSFNET主干网ISP1区域网BARRNET小公司PARCNCARUAUNM对等汇接中心大公司11实际今天因特网组成：1、根结构由多个主干网（服务提供商的网络，而不是政府网络）互连而成。2、大公司（单位）和ISP直接与一个（或多个）主干网连接；实际上作为主干的网络服务商，也可是城域（区域）的ISP。3、一般小公司（单位）和个人用户通常作为ISP的客户接入ISP。4、服务质量和连接链路的带宽直接有关，而且，由于服务提供商的网络是有层次的，所以也和连接在网络的哪一层有关。12如根据因特网IP网络地址划分，当因特网上有几万甚至更多网络时，路由器的路由表不能处理以上规模，且IP（C/B类）地址也无法支持每个物理网络。实际上因特网的层次结构，路由器不可能（不需要）知道互联网的所有主机所属网络。所以，目前因特网需要解决“可扩展”路由技术：1、路由选择的可扩展性问题，需要找到路由协议和路由表中存储（处理）的网络号数目的方法。2、IP地址利用问题，确保IP地址空间不会过快消耗完。实际复杂互联网的结构,一般路由表是否能处理?131、正确和完整性：沿路由表指定路由一定能到达所有可能的目的主机。理想的路由协议算法什么是协议，什么是算法？网络协议是两个或多个实体（硬件/软件）完成通信/信息交互的规则集合，通常功能、表示、会话一系列约定。算法是解决某个特定问题的实现/计算方法。2、计算简洁性/合理性：保证路由选择对数据报传输时延小，占有系统资源（CPU、内存、通信量、保密和可靠性处理等）开销合理。3、自适应（健状性、可靠性）：能根据网络节点故障、流量、链路负载等进行动态调整。4、稳定性：在网络结构和流量基本稳定情况下，算法应稳定收敛在良好状态，避免路由表不停变化。5、公平性：除高优先级用户外，对所有用户数据报处理是一致的，以及服务质量公平/适应性。目前互联网主要使用自适应（动态的）、分布式协议。142.分层次的路由选择协议因特网采用分层次的路由选择协议。1)因特网的规模非常大。让所有路由器知道所有的网络信息，路由表将非常大，处理时间长。路由器之间交换的路由信息所需的带宽消耗也非常大。2)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，但同时希望连接到因特网上。(如:因特网互连而成的各个组织网络（自治域网络），其内部网络构成细节（拓扑、IP地址规划等）)15自治系统(autonomoussystem)因特网将整个互联网划分为许多自治系统AS。一个自治系统是一些网络和路由器的集合，自治系统的管理者有权自主地决定在本系统内应采用何种路由协议。一个自治系统内的网络通常都属于一个行政单位(例如，一个公司，一所大学，政府的一个部门，等等)来管辖。一个自治系统的所有路由器在本自治系统内都必须连通。16因特网有两大类路由选择协议内部网关协议IGP即在一个自治系统内部使用的路由选择协议。如：RIP和OSPF协议。外部网关协议EGP若源站和目的站处在不同的自治系统中，当数据报传到一个自治系统的边界时，就需要使用此种协议将路由选择信息传递到另一个自治系统中。如：BGP-4。实际上因特网上各路由器的担负的角色是不同，有的路由表非常简单，有的核心路由器的路由表非常复杂。17R1H1H2内部网关协议IGP（例如，RIP）自治系统A自治系统B自治系统CIGPIGPIGPIGPIGPIGPIGPIGPIGPIGPIGPIGPEGPEGPEGP内部网关协议IGP（例如，OSPF）外部网关协议EGP（例如，BGP-4）IGPR3R2自治系统和内部网关协议、外部网关协议18内部网关协议RIP(RoutingInformationProtocol)1.工作原理RIP是一种分布式的基于距离向量的路由选择协议。RIP（RouterInformationProtocol),是最早、最广泛应用的分布式路由选择协议，典型的距离向量协议——最短路径路由协议。RIP要求网络中的每一个路由器都维护从它自己到其他每一个目的网络的距离记录。19“距离”的定义RIP协议以所经路由器的个数作为“度量值”，称之为“距离”，即跳数。从一个路由器到直连网段的距离定义为0。从一个路由器到非直连网段的距离定义为所经过的其他路由器的个数。20“距离”的定义RIP认为一个好的路由就是它通过的路由器的数目少，即“距离短”。RIP允许一条路径最多只能包含15个路由器。“距离”的最大值为16时即相当于不可达。RIP只适用于小型互联网。为什么是15跳?21路由协议应该能防止数据包进入循环，或落入路由选择循环，这是由于多余连接影响网络的问题。RIP协议假定如果从网络的一个终端到另一个终端的路由跳数超过15个，那么一定牵涉到了循环，因此当一个路径达到16跳，将被认为是达不到的。这限制了RIP协议在网络上的使用。22RIP协议的几个特点仅和相邻路由器交换信息。交换的信息是当前本路由器所知道的全部信息，即自己的路由表。按固定的时间间隔交换路由信息，例如，每隔30秒。RIPv1采用广播方式，RIPv2采用组播方式交换路由信息。23正常情况下，每30秒路由器就可以收到一次路由信息确认，如果经过180秒，即6个更新周期，一个路由项还没有得到确认，路由器就认为它已失效了。如果经过240秒，即8个更新周期，路由项仍没有得到确认，它就被从路由表中删除。24RIP路由表格式(目的网络，距离，下一站路由器……）……x,yx,yt1,t2,t32网络2x,yt1,t2,t3路由器13网络1目的地下一站地址距离计时器标志位t1,t2,t31网络3路由器2路由器1……………………t1:表示更新时间，通常30S；t2:无效时间，路由项激活后计算，超过视为失效，通常180S；t3:清除时针，通常240S。标志位标志此路由最近是否发生变化，以备触发更新时间25路由表的建立路由器在刚刚开始工作时，只知道到直连网段的距离（此距离定义为0）。每个周期内，每个路由器和相邻路由器交换并更新路由信息。经过若干次更新后，所有的路由器最终都会知道到达本自治系统中任何一个网络的最短距离和下一跳路由器的地址。26102030FEDCBA50602050304040601050一开始，各路由表只有到相邻路由器的信息网3网2网4网6网5网1“4”表示“从本路由器到网4”“0”表示“距离是0”“”表示“直接交付”27112131FEDCBA50602050304041611050路由器B收到相邻路由器A和C的路由表网3网2网4网6网5网1102030406011A21A304061C更新后A说：“我到网1的距离是0。”因此B现在也可以到网1，距离是1，经过A。”28102030FEDCBA50602050304040601050路由器B收到相邻路由器A和C的路由表网3网2网4网6网5网1102030406011A21A304061C更新后A说：“我到网2的距离是0。”因此B现在也可以到网2，距离是1，经过A。”29102030FEDCBA50602050304040601050路由器B收到相邻路由器A和C的路由表网3网2网4网6网5网1102030406011A21A304061C更新后A说：“我到网3的距离是0。”但B没有必要绕道经过路由器A再到达网3，因此这一项目不变。30102030FEDCBA50602050304040601050路由器B收到相邻路由器A和C的路由表网3网2网4网6网5网1102030406011A21A304061C更新后C说：“我到网4的距离是0。”但B没有必要绕道经过路由器C再到达网4，因此这一项目不变。31102030FEDCBA50602050304040601050路由器B收到相邻路由器A和C的路由表网3网2网4网6网5网1102030406011A21A304061C更新后C说：“我到网6的距离是0。”因此B现在也可以到网6，距离是1，经过C。”32最终所有的路由器的路由表都更新了FEDCBA10203041B51E62B1021A31A42A5061F11E21D32C41C506012B22B31B4051F60网2网6网5网1网3网411A2031A42A5061F11A21A304052C61C33RIP协议的位置RIP协议使用传输层的用户数据报UDP进行传送（使用UDP的端口520）。因此RIP协议的位置应当在应用层。但转发IP数据报的过程是在网络