1、2第第5章章 网络互联技术网络互联技术学习目标:了解IP地址的分类及功能 能够自由的划分子网 了解常见网络层协议和功能 认识基本路由器特点、参数 掌握路由的基本原理 掌握静态路由与动态路由 理解路由信息协议（RIP），掌握开放式最短路径优先协议（OSPF）35.1 网络层概述网络层概述 无论在OSI参考模型还是在TCP/IP体系结构中，网络层是最核心的一层。网络层的主要功能网络层的主要功能是根据路由信息完成数据报文的转发。路由就是指报文发送的路径信息。网络层检查网络拓扑，以决定传输报文的最佳路由，找到数据包应该转发的下一个网络设备，然后利用网络层协议封装数据报文，再利用下层提供的服务把数据转发
2、到下一个网络设备。4 运行在网络层的协议主要包括如下：(1)IP(Internet Protocol)网际协议，负责网络层寻址、路由选择、分段及包重组。(2)ARP(Address Resolution Protocol)地址解析协议，负责把网络层地址解析成物理地址，比如 MAC 地址。(3)RARP(Reverse ARP)逆向地址解析协议，负责把硬件地址解析成网络层地址。(4)ICMP(Internet Control Message Protocol)Internet 控制消息协议，负责提供诊断功能，报告由于 IP 数据包投递失败而导致的错误。(5)IGMP(Internet Group
3、 Management Protocol)Internet 组管理协议，负责管理 IP 组播组。55.2 IP协议及协议及IP地址地址5.2.1 IP协议及IP数据报 1.IP协议又称网际协议（Internet protocol），是一个网络层可路由协议，它包含寻址信息和控制信息，可使数据包在网络中路由。2.IP协议是TCP/IP 协议族中的主要网络层协议，所有的TCP、UDP、ICMP等数据包都要最终封装在IP报文中传输。3.基本任务：提供无连接的和最有效的数据包传送；提供数据包的分片与重组用来支持不同最大传输单元大小的数据连接。65.2 IP协议及协议及IP地址地址 IP数据报 一个IP数
4、据报由一个头部和上一层数据组成。头部由一个20字节固定长度部分和一个可选任意长度部分组成。版本(4)首部长度(4)优先级和服务类型(8)总长度(16)标识(16)标志(3)片偏移(13)生存时间 TTL(8)协议(8)首部校验和(16)源 IP 地址(32)目的 IP 地址(32)选项(0 或 32)数据(可变)75.2.2 IP地址概述地址概述为什么要使用IP地址？屏蔽各种物理网络的地址差异l每种物理网络都有各自的技术特点，其物理地址也各不相同l统一物理地址的表示方法不现实l互联网对各种物理网络地址的“统一”通过IP地址在IP层完成8互联网的层次结构互联网的层次结构95.2.3 IP地址的结
5、构地址的结构lIP地址的长度为32位二进制数l网络号netid标识互联网中一个特定网络l主机号hostid标示某网络中主机的一个特定连接10IP编址方式携带了位置信息1.优点l给出IP地址就能知道它位于哪个网络l路由简单2.缺点主机在网络间移动，IP地址必须跟随变化IP地址分类产生一些地址的浪费，导致下载32位的IPv4网络地址接近饱和11 若局域网不与Internet相连，则可自定义其IP地址，但如要将局域网连到因特网中，则必须向网络信息中心(NIC)申请。因特网上的每个主机和路由器都有一个IP地址，IP地址具有全球唯一性。12IP地址的直观表示法地址的直观表示法点分十进制标记法l将4B的二
6、进制数值转换成4个十进制数值l每个十进制数值小于等于255l4个十进制数值间用“.”隔开13点分十进制标记法举例点分十进制标记法举例l二进制IP地址l用点分十进制表示法表示成202.93.120.44 11001010 01011101 01111000 00101100 字节 1 字节 4 字节 3 字节 2 14练习练习请试着自己转换下列地址：10000000 00000111 10000001 00011110 转 十进制?11001010 11010101 11100000 00011001 转 十进制?10.65.126.6 转 二进制?32.68.63.8 转 二进制?155.2.
7、4 IP地址的分类地址的分类16A类地址：类地址：A类地址第1字节为网络地址，其它3个字节为主机地址。另外第1个字节的最高位固定为0。A类地址范围：1.0.0.1到126.255.255.254。(3)可定义126个A类网络1282(网络编号不能是全0或全1)每个网络可以拥有的主机数为16777214224-2(主机位不能是全0或全1)17 A类地址中的私有地址和保留地址：10.0.0.0到10.255.255.255是私有地址（所谓的私有地址就是在互联网上不使用，而被用在局域网络中的地址）。127.0.0.0到127.255.255.255是保留地址，用做循环测试用的。18 IP地址由Int
8、erNIC(因特网信息中心)统一分配，以保证IP地址的唯一性，但有一类IP地址是不用申请可直接用于企业内部网的，这就是PrivateAddress，Private Address不会被INTERNET上的任何路由器转发，欲接入INTERNET必须要通过NAT/PAT转换，以公有IP的形式接入。19B类地址：类地址：B类地址第1字节和第2字节为网络地址，其它2个字节为主机地址。另外第1个字节的前两位固定为10。B类地址范围：128.0.0.1到191.255.255.254。(3)共可定义16382个B类网络214-2每个网络可以拥有的主机数为65534216-220(4)B类地址的私有地址和保
9、留地址 172.16.0.0到172.31.255.255是私有地址 169.254.0.0到169.254.255.255是保留地址。如果你的IP地址是自动获取IP地址，而你在网络上又没有找到可用的DHCP服务器，这时你将会从169.254.0.0到169.254.255.255中临得获得一个IP地址。21C类地址：类地址：C类地址第1字节、第2字节和第3个字节为网络地址，第4个个字节为主机地址。另外第1个字节的前三位固定为110。C类地址范围：192.0.0.1到223.255.255.254。(3)共可定义2097152个C类地址221-2每个网络可以拥有的主机数为25428-2(4)C
10、类地址中的私有地址：192.168.0.0到192.168.255.255是私有地址。22D类地址：类地址：D类地址不分网络地址和主机地址，它的第1个字节的前四位固定为1110。D类地址范围：224.0.0.1到239.255.255.254(3)D类地址用于组播，前面4位1110引导，后面28位为组播地址ID。23E类地址：类地址：E类地址也不分网络地址和主机地址，它的第1个字节的前五位固定为11110。E类地址范围：240.0.0.1到255.255.255.254(3)E类地址用于研究用24私有地址总结：私有地址总结：10.0.0.0-10.255.255.255（一个A类地址）172.
11、16.0.0172.31.255.255（16个B类地址）192.168.0.0192.168.255.255（256个C类地址）25IP地址分类的优越性地址分类的优越性l既能适应不同的网络规模又具有一定的灵活性l常用的A、B、C 3类IP地址可以容纳的网络数和主机数265.2.5 特殊特殊IP地址地址l1.网络地址l构成一个有效的网络号和一个全“0”的主机号l举例IP地址为202.93.120.44的主机所处的网络为202.93.120.0，主机号为44275.2.5 特殊特殊IP地址地址2.广播地址（1）.直接广播l主机向其他网络的所有节点广播信息l构成：一个有效的网络号和一个全“1”的主
12、机号l举例：202.93.120.255l发送直接广播前需要知道目的网络的网络号285.2.5 特殊特殊IP地址地址（2）.有限广播(1)将广播限制在最小的范围内l标准的IP编址：广播将被限制在本网络之中l子网编址：广播被限制在本子网之中(2)构成：255.255.255.255(3)发送有限广播前不需要知道网络号295.2.5 特殊特殊IP地址地址3.回送地址1.回送地址：127.0.0.02.作用l网络软件测试l本地机器进程间通信3.含有网络号127的数据报不可能出现在网络上305.2.5 特殊特殊IP地址地址 4.0.0.0.0 严格来说，0.0.0.0已经不是一个真正的意义上的IP地址
13、了。它表示的是这样一个集合：所有 不清楚的主机和目的的网络。这里的“不清楚”是指在本地的路由表里没有特定条目指明如何到达。对本机来说，它就的一个“收容所”，所以不认识的“三无”人员，一律送进去。如果你在网络设置中设置了缺省网关，那么Windows系统会自动产生一个目的地址为0.0.0.0的缺省路由。315.2.5 特殊特殊IP地址地址5私有地址 私有地址（Private address）属于非注册地址，专门为组织机构内部使用。例如学校的机房里，企业内部网络等。这些地址不能存在于互联网上，但可以在被各地组织机构在内部通信中重复使用，这样可以有效的节约公网地址。私有地址包括：A类 10.0.0.0
14、-10.255.255.255 （1个A类地址）B类 172.16.0.0-172.31.255.255 （16个B类地址）C类 192.168.0.0-192.168.255.255(256个C类地址)32 对一台网络上的主机来说，它可以正常接收的合法目的网络地址有三种：本机的IP地址、广播地址以及组播地址！33编址实例编址实例34IP分配需注意的问题分配需注意的问题35 1.小型网络使用C类地址，中型网络使用B类地址，大型网络使用A类地址 2.主机-连接到同一网络中所有主机的IP地址共享同一netid 3.路由器-路由器可以连接多个物理网络-每个连接都拥有自己的IP地址-每个连接IP地址的
15、netid应与这个网络的netid相同365.2.6 子网编址子网编址问题的提出lIP地址能适应于不同的网络规模l个人电脑普及使小型网络（特别是小型局域网络）越来越多l浪费IP地址（即使采用C类地址）l子网编址：克服IP地址浪费37子网子网 使用A类B类或C类地址的单位可以把他们的网络划分成几个部分，称为子网。每个子网对应一个部门或一个地理范围。子网划分的常见方法是用主机号的高位来标识子网号，其余位表示主机号。无子网时，IP地址=网络号+主机号 有子网时，IP地址=网络号+子网号+主机号38子网编址方法子网编址方法1.IP地址具有层次结构：网络号和主机号2.子网编址方法l将IP地址的主机号部分
16、进一步划分成子网部分和主机部分l从标准IP地址的主机号部分“借”位并把它们指定为子网号部分l在“借”用时必须给主机号部分剩余2位l在“借”用时至少要借用2位39子网编址方法举例子网编址方法举例40子网地址和子网广播地址子网地址和子网广播地址1.子网地址主机位以二进制全“0”结尾2.子网直接广播地址主机位以二进制全“1”结尾3.有限广播地址l 32位全为“1”l广播被限制在本子网内4.二进制全“0”或全“1”的子网号不能分配41C类网络的子网划分类网络的子网划分一个C类的网络，其中借用前三位表示子网，后五位表示主机42子网表示法子网表示法 子网掩码一般与IP地址成对出现才有具体意义，它的格式与I
17、P地址一样，也是由32位的二进制数组成。其中网络部分用二进制“1”表示（如果带有子网，子网也要用二进制“1”表示）。主机部分用二进制“0”表示。人们为了使用方便也把它用点分十进制的方式表示。在A、B、C三类IP地址中它们都有自己默认的子网掩码。4344 子网掩码的规则定义如下：(1).对应IP地址网络号部分（可能包括子网）所有位都为“1”，并且所有的“1”必需连续，中间不得出现“0”。(2).对应IP地址主机号部分所有位都为“0”，同样所有的“0”必需连续，中间也不得出现“1”，当然“0”后也不能有“1”。利用以上的规则可以很方便的根据需求计算出某IP地址的网络部分、子网部分和主机部分各占几位
18、。45 利用以上的规则可以很方便的根据需求计算出某IP地址的网络部分、子网部分和主机部分各占几位。例1：IP：199.15.19.65/26（/26即掩码为255.255.255.192）例2：某公司申请了一个C类地址198.170.200.0，公司有生产部门和市场销售部门等6个部门需要划分为单独的网络，人数最多的销售部拥有28台电脑，请给出该公司每个部门所划分的IP地址范围，网络地址和直接广播地址。465.2.8 IPv6 IPv6标准的地址长度将从IPv4的32位扩展到128位，总容量达到2的128次方个IP地址，足以让地球上每个人拥有1600万个地址，巨大的网络地址空间将从根本上解决网络
19、地址枯竭的问题，而且版本的升级并非仅仅是地址位数的升级，还包括新的特性。475.2.8 IPv6 IPv6地址表示方法IPv6的16字节(128位)地址采用如下记法：每2个字节一组，共分8组，每组采用16进制表示方法，组与组之间用冒号“：”隔开。例如，8000：0000：0000：0000：1234：5678：90ab：def0 4849与IPV4相比，IPV6具有以下几个优势：一，IPv6具有丰富的地址资源空间。二，IPv6使用更小的路由表。三，IPv6增加了增强的组播支持以及对流的支持。四，IPv6全新的地址配置方式。五，IPv6具有更高的安全性。50练习题练习题1.子网掩码255.255
20、.192.0 的二进制表示为A.11111111 11110000 00000000 00000000B.11111111 11111111 00001111 00000000C.11111111 11111111 11000000 00000000D.11111111 11111111 11111111 000000002.IP地址190.233.27.13/16所在的网段的网络地址是（）A.190.0.0.0 B.190.233.0.0C.190.233.27.0 D.190.233.27.1513.某公司申请到一个C类IP地址，但要连接6个的子公司，最大的一个子公司有26台计算机，每个子
21、公司在一个网段中，则子网掩码应设为（）。A、255.255.255.0 B、255.255.255.128C、255.255.255.192 D、255.255.255.2244.一个B类IP地址最多可用（）位来划分子网A、8 B、14 C、16 D、22525.假定有IP地址：190.5.6.1，子网掩码255.255.252.0，哪么这个IP地址所在的网络号是什么，子网广播地址是什么？A、190.5.4.0 190.5.7.255B、190.5.4.0 190.5.4.255C、190.5.4.0 190.5.4.254D、190.5.1.0 190.5.1.2556.对于这样一个网段17
22、5.25.8.0/19的子网掩码是（）A、255.255.0.0B、255.255.224.0C、255.255.24.0D、依赖于地址类型535.3网络层其它重要协议网络层其它重要协议 5.3.1 ARP协议 引例:若在DOS相应盘符下输入 arp-a，则会输出：这里第一列显示的是ip地址，第二列显示的是和ip地址对应的网络接口卡的硬件地址（MAC），第三列是该ip和mac的对应关系类型。54什么是ARP？ARP（Address Resolution Protocol，地址解析协议）是一个位于TCP/IP协议栈中的低层协议(互联层)，负责将某个IP地址解析成对应的MAC地址。1.IP地址屏蔽
23、物理网络地址的差异，为上层用户提供“统一”的地址形式2.IP地址屏蔽物理网络地址差异通过在物理网络上覆盖一层IP软件实现3.互联网不对物理地址做任何修改l高层软件利用IP地址指定源地址和目的地址l低层物理网络利用物理地址指定源地址和目的地址55ARP协议的基本思想协议的基本思想56 当主机A要和主机B通信（如主机A Ping主机B）时。主机A会先检查其ARP缓存内是否有主机B的MAC地址。如果没有，主机A会发送一个ARP请求广播包，此包内包含着其欲与之通信的主机的IP地址，也就是主机B的IP地址。（其中还有自己的MAC地址与IP地址）当主机B收到此广播后，会将自己的MAC地址利用ARP响应包传
24、给主机A，并更新自己的ARP缓存，也就是同时将主机A的IP地址/MAC地址对保存起来（其他局域网中其他主机接收到信息也会加入A的对应关系），以供后面使用。主机A在得到主机B的MAC地址后，就可以与主机B通信。同时，主机A也将主机B的IP地址/MAC地址对保存在自己的ARP缓存内。57 注意：ARP不能通过IP路由器发送广播，所以不能用来确定远程网络设备的硬件地址。对于目标主机位于远程网络的情况，IP利用ARP确定默认网关（路由器）的硬件地址，并将数据包发到默认网关，由路由器按它自己的方式转发数据包。58 ARP欺骗是黑客常用的攻击手段之一，ARP欺骗分为二种，一种是对路由器ARP表的欺骗；另一
25、种是对内网PC的网关欺骗。第一种ARP欺骗的原理是截获网关数据。它通知路由器一系列错误的内网MAC地址，并按照一定的频率不断进行，使真实的地址信息无法通过更新保存在路由器中，结果路由器的所有数据只能发送给错误的MAC地址，造成正常PC无法收到信息。第二种ARP欺骗的原理是伪造网关。它的原理是建立假网关，让被它欺骗的PC向假网关发数据，而不是通过正常的路由器途径上网。在PC看来，就是上不了网了，“网络掉线了”。59RARP协议协议 1.RARP协议（Reverse Address Resolution Protocol）逆地址解析协议，主要作用是把原有的MAC地址解析为IP地址。2.主要应用到局
26、域中（无盘工作站）。3.主要作用是保持数据的安全与可靠。60ICMP协议协议 1.ICMP协议（Internet Control Message Protocol）Internet控制消息协议的缩写。2.用于在IP主机、路由器之间传递控制消息，包括差错信息及其它需要注意的信息，用来调试。615.4 路由器 5.4.1路由器（路由器（Router）简介）简介 路由器的基本概念 路由选择指网络中的节点根据通信网络的情况（可用的数据链路、各条链路中的信息流量等），按照一定的策略（传输时间、传输路径最短），选择一条可用的传输路径，把信息发往目的地。路由器就是具有路由选择功能的设备。路由器工作于网络层，
27、从事不同网络之间的数据包（Packet）的存储和分组转发，是用于连接多个逻辑上分开的网络（所谓逻辑网络是代表一个单独的网络或者一个子网）的网络设备。62 路由器的功能与分类路由器的功能与分类 路由器的功能路由器的功能：(1)接口功能 (2)通信协议功能(3)数据包转发功能 (4)路由信息维护功能(5)管理控制功能(6)安全功能63 路由器的分类：路由器的分类：（1）从结构上分，路由器可分为模块化结构与非模块化结构（2）从网络位置划分，路由器可分为核心路由器与接入路由器。（3）从功能上划分，路由器可分为“骨干级路由器”，“企业级路由器”和“接入级路由器”。64 路由器的结构 目前市场上路由器的种
28、类很多。尽管不同类型的路由器在处理能力和所支持的接口数上有所不同，但它们核心的部件却是一样的。例如，都有CPU、ROM、RAM、I/O等硬件，只是在类型、大小，以及 I/O 端口的数目上根据产品的不同各有相应的变化。其硬件和计算机类似，实际上就是一种特殊用途的计算机。接口除了提供固定的以太网口和广域网口以外，还有配置口(Console口)、备份口(AUX口)及其它接口。65路由器的软件是系统平台 华为公司的软件系统是 VRP(Versatile Routing Platform，通用路由平台)，其体系结构实现了数据链路层、网络层和应用层多种协议，由实时操作系统内核、IP引擎、路由处理和配置功能
29、模块等基本组件构成。Cisco公司的软件系统是Cisco互联网络操作系统(IOS)，被用来传送网络服务，并启用网络应用程序。IOS令行界面用来配置 Cisco IOS路由器。66现实生活中的寄信。邮局负责接收所有本地信件，然后根据它们的目的地将它们送往不同的目的城市。再由目的城市的邮局将它送到收信人的邮箱。本地邮政支局本地邮政支局本地邮政支局河西区邮政支局本地邮政支局海淀邮政支局东城邮政支局用户投寄邮件支局把发往外地邮件投到市总局市总局按地址往省市邮政局投寄邮件、发往天津的邮件投到天津市支局收到市邮政局来的邮件按地址交给用户省市邮政局收到各地局来的邮件按地址发往各支局天津市邮政局沈阳市邮政局北
30、京市邮政总局长沙市邮政局5.4.2 5.4.2 路由器基本原理路由器基本原理67互联网络中的路由器功能就类似邮局:它负责接收本地网络的所有报文，然后在根据它们的目的IP地址，将它们转发到目的网络。当到达目的网络后，再由目的网络传输给目的主机。68 互联网就是利用路由器将数以万计的网络以及上亿台计算机连接起来形成的一个全球性的广域网。可以说没有路由器就没有现在的互联网。路由器是互联网中最重要的通信设备。69 1.路由表 路由选择是指根据一定的原则和算法,在传输路径上找出一条通向目的节点的最佳路径。路由器利用路由选择进行IP数据报转发时，一般采用表驱动的路由选择算法。在以太网交换机一节中,我们学到
31、交换机是根据地址映射表来决定将帧转发到哪个端口。70 与交换机类似，路由器当中也有一张非常重要的表路由表。路由表用来存放目的地址以及如何到达目的地址的信息。互联网包含成千上万台计算机，如果每张路由表都存放到达所有目的主机的信息，不但需要巨大的内存资源，而且需要很长的路由表查询时间。这显然是不可能的。所以路由表中存放的不是目的主机的IP地址，而是目的网络的IP地址(二种特殊路由除外)。当IP数据报到达目的网络后，再由目的网络传输给目的主机。71一个通用的IP路由表通常包含许多（M，N，R）三元组:M表示子网掩码 N表示目的网络地址（注意是网络地址，不是网络上普通主机的IP地址）R表示到网络N路径
32、上的“下一个”路由器的IP地址。5.4.2 路由的基本原理路由的基本原理72路由器R2的路由表 子网掩码M要到达的网络N下一路由器R255.255.0.020.2.0.0直接投递255.255.0.020.3.0.0直接投递255.255.0.020.1.0.020.2.0.8255.255.0.020.4.0.020.3.0.473 路由器R3的路由表子网掩码（M）要到达的网络（N）下一路由器（R）255.255.0.020.3.0.0直接投递255.255.0.020.4.0.0直接投递255.255.0.020.2.0.020.3.0.9255.255.0.020.1.0.020.3.0
33、.974路由表中的特殊路由路由表中的特殊路由1.默认路由l如果路由表没有明确指明一条到达目的网络的路由信息，就将数据报转发到默认路由指定的路由器l主要目的：缩短路由表的长度、减少路由计算时间l在路由选择算法中，默认路由的子网掩码是0.0.0.0，目的网络是0.0.0.0，下一路由器地址就是要进行数据转发的第一个路由器的IP地址。75主机A的路由表子网掩码目的网络下一站地址255.255.0.020.1.0.0直接投递0.0.0.00.0.0.020.1.0.12主机B的路由表子网掩码目的网络下一站地址255.255.0.020.3.0.0直接投递0.0.0.00.0.0.020.3.0.137
34、62.特定主机路由l对单个主机（而不是网络）指定一条特别的路径l主要目的：增强安全性、进行网络连通性调试和判断路由表的正确性l目的地址不是网络地址，而是那个特定主机实际的IP地址，子网掩码是特定的255.255.255.255，下一路由器地址和普通路由表项相同。77IP数据报传输与处理过程数据报传输与处理过程7879805.5 静态路由与动态路由静态路由与动态路由路由分为静态路由和动态路由两大类。静态路由 由网络管理员在路由器上手工添加路由信息来实现路由。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来实现路由。815.5.1 静态路由（非自适应静态路由（非自适应）静态路由是由
35、人工建立和管理的，建立好之后不会自动发生变化。如果网络的拓扑结构或连接方式发生变化，网络管理员必须手工对路由表进行更新。82 静态路由的特性：静态路由的特性：1.默认状态下是私有的，不会发送给其他的路由器 2.静态路由设置经过保存后重起路由器都不会消失，但相应端口关闭或失效时就会有相应的静态路由消失 3.静态路由的优先级很高，当静态路由和动态路由冲突时，要遵循静态路由来执行路由选择。83静态路由的优点：1.安全可靠、简单直观，避免了动态路由选择的开销。适用于不太复杂的互联网结构。2.容易了解整个网络的拓扑结构，容易配置路由信息，网络安全的保密性也就越高 84 静态路由的缺点：1.如果网络结构较
36、复杂，就没办法手工配置路由信息了 2.建立和维护工作量大，容易出现路由环。85一旦互联网出现故障，静态路由不会自动做出更改。865.5.2 动态路由（自适应）动态路由（自适应）动态路由是指路由器能够通过一定的路由协议和算法，自动地建立自己的路由表，并且能够根据拓扑结构和实际通信量的变化适时地进行调整。动态路由适合于拓扑结构复杂、网络规模较为庞大的互联网络环境。87动态路由的优点：1.自动排除错误路径882.自动选择性能更优的路径89度量值metric 为了保证路由表中包含最佳的路径信息，需要经常刷新和修改路由表。修改路由表是根据度量值来衡量的，度量值metric越小，说明路径越好。90度量值包
37、括以下六项指标：l跳数（hop count）：IP数据报到达目的地必须经过的路由器个数l带宽（bandwidth）：链路的数据处理能力l延迟（delay）：将数据从源送到目的地所需的时间l负载（load）：网络中（如路由器中或链路中）信息流的活动数量l可靠性（reliability）：数据传输过程中的差错率l开销（cost）：是一个变化的数值，通常可以根据带宽、建设费用、维护费用、使用费用等因素由网络管理员指定91动态路由的缺点：交换路由信息需要占用网络的带宽 路由表的动态修改和刷新需要占用路由器的内存和CPU处理时间，消耗路由器的资源925.6路由选择协议路由选择协议互联网络中应用最广泛的动
38、态路由选择协议有两种：1.路由信息协议（RIP）：利用向量-距离算法2.开放式最短路径优先协议（OSPF）：利用链路-状态算法93收敛（convergence）当一个互联网中的所有路由器都运行着精确的、足以反映当前互联网拓扑结构的路由信息时，我们称路由已经收敛。快速收敛是路由选择协议最希望具有的特征。945.6.1 RIP协议与向量距离算法协议与向量距离算法向量-距离路由选择算法 向量是指源路由器到目的网络的路径。即源路由器到目的网络的下一个路由器。距离是指源路由器到目的网络必须经过的路由器个数。95 基本思想是路由器周期性地向其相邻路由器广播自己知道的路由信息，用于通知相邻路由器自己可以到达
39、的网络以及到达该网络的距离（跳数）。相邻路由器可以根据收到的路由信息修改和刷新自己的路由表。RIP路由器每隔30秒触发一次路由表刷新。刷新计时器用于记录时间量。一旦时间到，RIP节点就会产生一系列包含自身全部路由表的报文。这些报文广播到每一个相邻节点。因此，每一个RIP路由器大约每隔30秒钟应收到从每个相邻RIP节点发来的更新。96目的网络路径距离10.0.0.0直接020.0.0.0直接0目的网络路径距离20.0.0.0直接030.0.0.0直接040.0.0.0直接0目 的 网络路径距离40.0.0.0直接050.0.0.0直接060.0.0.0直接01.路由器启动时初始化自己的路由表97
40、向量向量距离路由选择算法的特点距离路由选择算法的特点1.优点算法简单、易于实现2.缺点由于路由器的路径变化需要像波浪一样从相邻路由器传播出去，过程缓慢，容易造成慢收敛问题。3.适用环境路由变化不剧烈的中小型互联网98RIP协议协议 RIP协议采用向量-距离路由选择算法。RIP协议规定了相邻的路由器之间每30s交换一次路由信息。RIP协议除了按照向量-距离路由选择算法刷新、修改路由表以外，对向量-距离算法做了某些改进。99RIP协议对向量-距离算法的改进 相同开销路由：先见为主 过时路由：使用计时器超时时间一般为180s，相当于6个RIP刷新周期1005.6.2 OSPF协议与链路协议与链路-状
41、态路由选择算法状态路由选择算法 开放式最短路径优先算法OSPF（open shortest path first）是采用最多、应用最广泛的路由技术之一。OSPF是基于链路状态（link-status）算法的路由选择协议，其基本思想是：互联网上的每个路由器周期性地向其他路由器广播自己与相邻路由器的连接关系，互联网上的每个路由器利用收到的路由信息画出一张互联网拓扑结构图。利用画出的拓扑结构图和最短路径优先算法，计算自己到达各个网络的最短路径。101链路链路状态路由选择算法的基本思想举例状态路由选择算法的基本思想举例102R1的路由表目的网络下一路由跳数Net1直接投递0Net2直接投递0Net4R
42、21Net3R41103链路状态算法三个过程：1.在路由器刚开启初始化或者网络的结构发生变化时，路由器会生成链路状态广播数据包LSA。2.接着各个路由器通过刷新Flooding的方式来交换各自知道的路由状态信息。3.当整个区域的网络相对平静下来，或者说OSPF路由协议收敛convergence起来，区域里所有的路由器会根据自己的链路状态数据库计算出自己的路由表。104OSPF的分区概念 OSPF是一种分层次的路由协议，其层次中最大的实体是自治系统AS（即遵循共同路由策略管理下的一部分网络实体）。在一个AS中，网络被划分为若干个不同的区域，每个区域都有自己特定的标识号。对于主干区域（backbo
43、ne area一般是area0），负责在区域之间分发链路状态信息。OSPF为什么要分区分层次？当网络中自治系统非常大时，网络拓扑数据库的信息内容就非常多，所以如果不分层次的话，一方面容易造成数据库溢出，另一方面当网络中某一链路状态发生变化时，会引起整个网络中每个节点都重新计算一遍自己的路由表，既浪费资源与时间，又会影响路由协议的性能（如聚合速度、稳定性、灵活性等）。105106 具体做法：把自治系统划分为多个区域，每个域内部维持本区域一张唯一的拓扑结构图，且各区域根据自己的拓扑图各自计算路由，区域边界路由器把各个区域的内部路由总结后在区域间扩散。当网络中的某条链路状态发生变化时，此链路所在的区
44、域中的每个路由器重新计算本区域路由表，而其它区域中路由器只需修改其路由表中的相应条目而无须重新计算整个路由表，节省了计算路由表的时间。107OSPF路由选择协议OSPF路由选择协议采用链路-状态算法。优点：收敛速度快，支持服务类型选路，提供负载均衡和身份认证,增强了网络的可扩展性和稳定性，同时也反映出了动态路由协议的强大功能，适合在大规模的网络中使用。缺点：要求较高的路由器处理能力、一定的带宽需求。108部署和选择路由协议部署和选择路由协议选择路由协议时要根据网络规模选择不同路由协议：1.小型互联网（包含2到10个网络）采用静态路由2.小型到中型互联网（包含10到50个网络）采用RIP路由选择协议。3.大型到特大型互联网（包含50个以上的网络）采用OSPF路由选择协议。109n网络层是整个网络的核心层，它的主要功能就是寻址和路由，利用相邻两层提供的服务实现数据的通信，把数据从源发送到目的网络。nIP协议：是互联网中一个重要协议，负责IP寻址、路由选择、分段及包重组 n路由器通过IP地址才能实现寻址和转发。n静态路由是管理员手工添加路由信息。n动态路由是路由器根据一定的算法和路由协议自动生成路由表。nRIP协议和OSPF协议是路由器常用的动态路由算法。本章小结本章小结 结结 语语
