互聯(lián)網(wǎng)及其應(yīng)用2-2-廣域和路由原理.ppt

第一部分網(wǎng)絡(luò)協(xié)議 七 廣域網(wǎng)技術(shù)和路由 局域網(wǎng)的限制 局域網(wǎng)的限制數(shù)量 共享距離 競爭 廣域網(wǎng)的機(jī)制 克服方法包交換 交換機(jī)和路由器存貯轉(zhuǎn)發(fā)Storeforward 包交換 包交換和介質(zhì)共享包交換的結(jié)構(gòu)包交換機(jī)接口和實(shí)現(xiàn)包交換機(jī)間的互聯(lián)各種點(diǎn)到點(diǎn)通信方式 廣域網(wǎng)構(gòu)成 Next hop轉(zhuǎn)發(fā) IP頭部格式 版本 ipv4IHL IP頭部長度32位組為單位IP頭部最長60字節(jié) 最小20字節(jié)總長度 包括頭部和用戶數(shù)據(jù) IP分組最長65535字節(jié) 但是實(shí)踐中很少會(huì)超過1500字節(jié) 常限制為576字節(jié)標(biāo)識(shí) DF MF 分段偏移 IP分段與重組TTL 初始為64 在每個(gè)路由器處減1 為0時(shí)丟棄協(xié)議 高層協(xié)議 TCP 6 UDP 17 頭部檢驗(yàn)和 采用1的反碼運(yùn)算把16位字相加源地址 目的地址 IP選項(xiàng) 填充以保證32比特邊界用戶數(shù)據(jù) 開始位置由IHL字段決定 IP格式 廣域網(wǎng)地址 明確的格式目的地址 在轉(zhuǎn)發(fā)時(shí) IP分組的源和目的地址不改變 只是MAC地址改變層次地址方案hierarchicaladdresscheme IP地址分類 IP地址范圍 IP地址 IP地址類 兩層的層次結(jié)構(gòu) networknumber hostid一個(gè)IP地址標(biāo)識(shí)主機(jī)的一個(gè)接口 而不是一個(gè)主機(jī)一個(gè)主機(jī)可能有兩個(gè)或多個(gè)地址兩層 三層層次結(jié)構(gòu) 子網(wǎng) IP地址 子網(wǎng) subnetting 多個(gè)物理網(wǎng)絡(luò) 子網(wǎng) 共享一個(gè)IP網(wǎng)絡(luò)地址空間 常常為B類 IP地址主機(jī)部分的一些比特作為子網(wǎng)號(hào)只有本地路由器知道子網(wǎng)的存在本地路由器通過子網(wǎng)掩碼來截取子網(wǎng)號(hào)三層層次結(jié)構(gòu) 網(wǎng)絡(luò)號(hào) 子網(wǎng)ID 主機(jī)ID IP地址 子網(wǎng)掩碼 標(biāo)識(shí)哪些地址屬于網(wǎng)絡(luò)部分 哪些地址屬于主機(jī)部分 主機(jī)部分對(duì)應(yīng)的比特為0 其它為1傳統(tǒng)上子網(wǎng)掩碼不會(huì)在0后再跟一個(gè)1 即子網(wǎng)ID是連續(xù)的A類地址 255 0 0 0 B類地址255 255 0 0 C類地址255 255 255 0 IP地址 子網(wǎng)地址限制 一個(gè)子網(wǎng)地址不能取全0或者全1不允許采用1比特子網(wǎng)掩碼10001100 10110011 11011100 11001000140 179 220 200IP地址11111111 11111111 11100000 00000000255 255 224 000子網(wǎng)掩碼 10001100 10110011 11000000 00000000140 179 192 000子網(wǎng)地址10001100 10110011 11011111 11111111140 179 223 255廣播地址 IP地址 子網(wǎng) 如果子網(wǎng)掩碼為n比特 則子網(wǎng)的個(gè)數(shù)為2n 2如果主機(jī)部分為n比特 則子網(wǎng)中的主機(jī)數(shù)為2n 2對(duì)于上面的例子 140 179 0 0采用3比特作為子網(wǎng)ID 則總共有6個(gè)子網(wǎng) 每個(gè)子網(wǎng)最多有2 13 2 8190個(gè)節(jié)點(diǎn) 總個(gè)B類子網(wǎng)有49140個(gè)節(jié)點(diǎn) 而如果不劃分子網(wǎng) 則最多有2 16 2 65534個(gè)節(jié)點(diǎn) IP地址 超網(wǎng)supernetting CIDR ClasslessInterDomainRouting RFC1519問題 C類網(wǎng)絡(luò)很多200萬個(gè) 路由表爆炸C類地址太小 而B類地址太大 并且很少 16382 拋棄類的邊界 即超網(wǎng) 1992年提出ISP分配地址時(shí)給用戶一組連續(xù) 2n C類地址 子網(wǎng)掩碼被擴(kuò)展為允許描述多個(gè)網(wǎng)絡(luò)組成的一個(gè)大的網(wǎng)絡(luò) IP地址 超網(wǎng) 假設(shè)用戶需要1000個(gè)IP地址 則分配4個(gè)C類 192 60 128 0 11000000 00111100 10000000 00000000 ClassCsubnetaddress192 60 129 0 11000000 00111100 10000001 00000000 ClassCsubnetaddress192 60 130 0 11000000 00111100 10000010 00000000 ClassCsubnetaddress192 60 131 0 11000000 00111100 10000011 00000000 ClassCsubnetaddress 192 60 128 0 11000000 00111100 10000000 00000000 SupernettedSubnetaddress255 255 252 0 11111111 11111111 11111100 00000000 SubnetMask192 60 131 255 11000000 00111100 10000011 11111111 Broadcastaddress四個(gè)C類地址可以用 192 60 128 0 netmask255 255 252 0來標(biāo)識(shí) IP地址和物理地址的轉(zhuǎn)化 已知IP地址ARP已知MAC地址RARP IP地址映射 ARP 直接遞交 必須把IP地址映射為硬件地址直接映射 proNet 192 12 69 x 其中x為主機(jī)的proNet地址靜態(tài)地址表映射映射表手工維護(hù) 很少改變X 25使用一個(gè)IP地址到 電話號(hào)碼 的映射表動(dòng)態(tài)映射 ARP通過詢問網(wǎng)絡(luò)中的主機(jī)來維護(hù)一個(gè)動(dòng)態(tài)映射表 IP地址映射 ARP ARP IP地址 MAC地址用于以太網(wǎng)等廣播網(wǎng)絡(luò)中解析地址如果不知道IP地址對(duì)應(yīng)的MAC地址 發(fā)送ARP請(qǐng)求 暫時(shí)保留IP分組在緩沖區(qū)ARP請(qǐng)求采用廣播發(fā)送 SenderIP MACaddress TargetIP MACaddress所有站點(diǎn)收到ARP請(qǐng)求 更新相應(yīng)的cacheTargetIP站點(diǎn)響應(yīng)ARP請(qǐng)求 源和目的字段相掉 并且填寫源MAC地址緩沖ARP響應(yīng) 在20分鐘后清除arp a顯示ARP表 IP地址映射 RARP RARP MAC IP地址無盤工作站獲得自己的IP地址 MAC地址是唯一不變的主機(jī)廣播RARP請(qǐng)求RARP服務(wù)器返回該MAC對(duì)應(yīng)的IP地址 IP地址映射 ProxyARP 代理ARP 通過ARP在兩個(gè)物理網(wǎng)絡(luò)中用同一IP網(wǎng)絡(luò)路由器連接另一個(gè)網(wǎng)絡(luò) 對(duì)第一個(gè)網(wǎng)絡(luò)透明第一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中的主機(jī)認(rèn)為總個(gè)網(wǎng)絡(luò)中只有一個(gè)物理網(wǎng)絡(luò) 采用更短的子網(wǎng)掩碼路由器將響應(yīng)第一個(gè)網(wǎng)絡(luò)到第二個(gè)網(wǎng)絡(luò)主機(jī)的ARP請(qǐng)求 回以路由器的MAC地址 IP地址映射 ProxyARP 第一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中的ARP請(qǐng)求會(huì)增加主機(jī)必須保留更多的IP到MAC地址映射安全漏洞 spoofing對(duì)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)溆幸?比如兩個(gè)物理網(wǎng)絡(luò)間有兩個(gè)路由器連接 路由概念 源地址獨(dú)立性概念 不依賴源地址和路徑優(yōu)點(diǎn) 緊湊 機(jī)制一致層次地址和路由關(guān)系路由表和路由概念層次地址優(yōu)點(diǎn) 索引表規(guī)模缺省路由使用 路由和圖論 內(nèi)部 interior 和外部交換機(jī) exterior 路由表的數(shù)據(jù)完整優(yōu)化圖論的應(yīng)用 nodelink 路由表的生成和計(jì)算 defaultroute大型網(wǎng)絡(luò)路由表人工配置的不可能性靜態(tài)路由staticrouting動(dòng)態(tài)路由dynamicrouting 最短路徑計(jì)算 Dijkstra算法最短路徑和權(quán)值 最短路徑計(jì)算算法 給定 指定源點(diǎn)和邊賦權(quán)的圖計(jì)算 從源點(diǎn)到其它各節(jié)點(diǎn)的最短距離和下一站路由表方法 初始化集合S為除源點(diǎn)外的多有節(jié)點(diǎn)初始化數(shù)組D if源點(diǎn)到v有邊 D v 為權(quán)值 orD v 無窮大值初始化數(shù)組R if源點(diǎn)到v有邊 R v 為源點(diǎn) or為0 While S非空 從S中選一節(jié)點(diǎn) 使D u 最小 If D u 無窮大 error break DeleteufromS 對(duì)u v是邊的節(jié)點(diǎn)v If v在S中 c D u weigh u v if c D v R v R u D v c 分布式路由計(jì)算 各自計(jì)算相鄰發(fā)送故障間斷路由更新矢量距離路由 VD 鏈路狀態(tài)路由 SPF 矢量距離路由vector distance目標(biāo) 到目標(biāo)距離值對(duì) 給定 本地路由表 臨機(jī)變權(quán) 輸入的路由信息計(jì)算 更新路由表方法 設(shè)置路由表中每項(xiàng)的距離初始化 目的地就是本報(bào)交換機(jī)的項(xiàng) 其下一站值不用 距離為0 While 等待臨機(jī)路由信息 置發(fā)送者為交換機(jī)N 對(duì)信息中每一項(xiàng) v 目的 D 距離 c D 信息到來的該邊的權(quán)值 檢查并更新路由表 If 無路由到v 加入目的為v 下一站為N 距離為C的項(xiàng) elseif 已經(jīng)存在下一站為N的路由 用C替代表中的距離值 elseif 存在距離大于C的路由 更新 下一站為N 距離為C SPF 鏈路狀態(tài)路由交換信息僅僅含路徑狀態(tài)信息各自計(jì)算 同SP 同時(shí)計(jì)算 和VD區(qū)別 IP轉(zhuǎn)發(fā) 三種路由方式 直接路由 目的節(jié)點(diǎn)在同一個(gè)子網(wǎng)中間接路由 目的節(jié)點(diǎn)不在同一個(gè)子網(wǎng) 必須經(jīng)過中繼路由器缺省路由 目的節(jié)點(diǎn)不在路由表中時(shí) IP轉(zhuǎn)發(fā) getdestinationIPaddressDifnetwork D