互聯(lián)網及其應用2-2-廣域和路由原理.ppt

第一部分網絡協(xié)議 七 廣域網技術和路由 局域網的限制 局域網的限制數(shù)量 共享距離 競爭 廣域網的機制 克服方法包交換 交換機和路由器存貯轉發(fā)Storeforward 包交換 包交換和介質共享包交換的結構包交換機接口和實現(xiàn)包交換機間的互聯(lián)各種點到點通信方式 廣域網構成 Next hop轉發(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) 但是實踐中很少會超過1500字節(jié) 常限制為576字節(jié)標識 DF MF 分段偏移 IP分段與重組TTL 初始為64 在每個路由器處減1 為0時丟棄協(xié)議 高層協(xié)議 TCP 6 UDP 17 頭部檢驗和 采用1的反碼運算把16位字相加源地址 目的地址 IP選項 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 廣域網地址 明確的格式目的地址 在轉發(fā)時 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 兩層的層次結構 networknumber hostid一個IP地址標識主機的一個接口 而不是一個主機一個主機可能有兩個或多個地址兩層 三層層次結構 子網 IP地址 子網 subnetting 多個物理網絡 子網 共享一個IP網絡地址空間 常常為B類 IP地址主機部分的一些比特作為子網號只有本地路由器知道子網的存在本地路由器通過子網掩碼來截取子網號三層層次結構 網絡號 子網ID 主機ID IP地址 子網掩碼 標識哪些地址屬于網絡部分 哪些地址屬于主機部分 主機部分對應的比特為0 其它為1傳統(tǒng)上子網掩碼不會在0后再跟一個1 即子網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 子網地址限制 一個子網地址不能取全0或者全1不允許采用1比特子網掩碼10001100 10110011 11011100 11001000140 179 220 200IP地址11111111 11111111 11100000 00000000255 255 224 000子網掩碼 10001100 10110011 11000000 00000000140 179 192 000子網地址10001100 10110011 11011111 11111111140 179 223 255廣播地址 IP地址 子網 如果子網掩碼為n比特 則子網的個數(shù)為2n 2如果主機部分為n比特 則子網中的主機數(shù)為2n 2對于上面的例子 140 179 0 0采用3比特作為子網ID 則總共有6個子網 每個子網最多有2 13 2 8190個節(jié)點 總個B類子網有49140個節(jié)點 而如果不劃分子網 則最多有2 16 2 65534個節(jié)點 IP地址 超網supernetting CIDR ClasslessInterDomainRouting RFC1519問題 C類網絡很多200萬個 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 1992年提出ISP分配地址時給用戶一組連續(xù) 2n C類地址 子網掩碼被擴展為允許描述多個網絡組成的一個大的網絡 IP地址 超網 假設用戶需要1000個IP地址 則分配4個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C類地址可以用 192 60 128 0 netmask255 255 252 0來標識 IP地址和物理地址的轉化 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為主機的proNet地址靜態(tài)地址表映射映射表手工維護 很少改變X 25使用一個IP地址到 電話號碼 的映射表動態(tài)映射 ARP通過詢問網絡中的主機來維護一個動態(tài)映射表 IP地址映射 ARP ARP IP地址 MAC地址用于以太網等廣播網絡中解析地址如果不知道IP地址對應的MAC地址 發(fā)送ARP請求 暫時保留IP分組在緩沖區(qū)ARP請求采用廣播發(fā)送 SenderIP MACaddress TargetIP MACaddress所有站點收到ARP請求 更新相應的cacheTargetIP站點響應ARP請求 源和目的字段相掉 并且填寫源MAC地址緩沖ARP響應 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廣播RARP請求RARP服務器返回該MAC對應的IP地址 IP地址映射 ProxyARP 代理ARP 通過ARP在兩個物理網絡中用同一IP網絡路由器連接另一個網絡 對第一個網絡透明第一個網絡中的主機認為總個網絡中只有一個物理網絡 采用更短的子網掩碼路由器將響應第一個網絡到第二個網絡主機的ARP請求 回以路由器的MAC地址 IP地址映射 ProxyARP 第一個網絡中的ARP請求會增加主機必須保留更多的IP到MAC地址映射安全漏洞 spoofing對網絡拓撲有要求 比如兩個物理網絡間有兩個路由器連接 路由概念 源地址獨立性概念 不依賴源地址和路徑優(yōu)點 緊湊 機制一致層次地址和路由關系路由表和路由概念層次地址優(yōu)點 索引表規(guī)模缺省路由使用 路由和圖論 內部 interior 和外部交換機 exterior 路由表的數(shù)據(jù)完整優(yōu)化圖論的應用 nodelink 路由表的生成和計算 defaultroute大型網絡路由表人工配置的不可能性靜態(tài)路由staticrouting動態(tài)路由dynamicrouting 最短路徑計算 Dijkstra算法最短路徑和權值 最短路徑計算算法 給定 指定源點和邊賦權的圖計算 從源點到其它各節(jié)點的最短距離和下一站路由表方法 初始化集合S為除源點外的多有節(jié)點初始化數(shù)組D if源點到v有邊 D v 為權值 orD v 無窮大值初始化數(shù)組R if源點到v有邊 R v 為源點 or為0 While S非空 從S中選一節(jié)點 使D u 最小 If D u 無窮大 error break DeleteufromS 對u v是邊的節(jié)點v If v在S中 c D u weigh u v if c D v R v R u D v c 分布式路由計算 各自計算相鄰發(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 到目標距離值對 給定 本地路由表 臨機變權 輸入的路由信息計算 更新路由表方法 設置路由表中每項的距離初始化 目的地就是本報交換機的項 其下一站值不用 距離為0 While 等待臨機路由信息 置發(fā)送者為交換機N 對信息中每一項 v 目的 D 距離 c D 信息到來的該邊的權值 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 elseif 已經存在下一站為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)信息各自計算 同SP 同時計算 和VD區(qū)別 IP轉發(fā) 三種路由方式 直接路由 目的節(jié)點在同一個子網中間接路由 目的節(jié)點不在同一個子網 必須經過中繼路由器缺省路由 目的節(jié)點不在路由表中時 IP轉發(fā) getdestinationIPaddressDifnetwork D