IP網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識(shí)

1、中盈優(yōu)創(chuàng)資訊科技有限公司中盈優(yōu)創(chuàng)資訊科技有限公司研發(fā)中心研發(fā)中心 周世軍周世軍2005.10uInternet網(wǎng)絡(luò)發(fā)展歷史網(wǎng)絡(luò)發(fā)展歷史uIP協(xié)議協(xié)議u路由路由u 1969，美國(guó)國(guó)防部，美國(guó)國(guó)防部 Advanced Research Projects Agency的的ARPANetu 80年代初，年代初，ARPA和美國(guó)國(guó)防部通信局研制成功用于異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的和美國(guó)國(guó)防部通信局研制成功用于異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的TCP/IP協(xié)議并投入使用；協(xié)議并投入使用；u 1986年在美國(guó)年在美國(guó)National Science Foundation的支持下，用高速通信線路把的支持下，用高速通信線路把 分布在各地的一些超級(jí)計(jì)算機(jī)連

2、接起來(lái)，以分布在各地的一些超級(jí)計(jì)算機(jī)連接起來(lái)，以NFSNET接替接替ARPANET，向公眾開放。向公眾開放。u 到了到了90年代，隨著電腦的普及、信息技術(shù)的發(fā)展，年代，隨著電腦的普及、信息技術(shù)的發(fā)展， 互聯(lián)網(wǎng)迅速地商業(yè)化，互聯(lián)網(wǎng)迅速地商業(yè)化，以其獨(dú)有的魅力和爆炸式的傳播速度成為當(dāng)今的熱點(diǎn)。商業(yè)利用是互聯(lián)以其獨(dú)有的魅力和爆炸式的傳播速度成為當(dāng)今的熱點(diǎn)。商業(yè)利用是互聯(lián)網(wǎng)前進(jìn)的發(fā)動(dòng)機(jī)。網(wǎng)前進(jìn)的發(fā)動(dòng)機(jī)。u 19941994年年4 4月月2020日，日，NCFCNCFC工程通過美國(guó)工程通過美國(guó)SprintSprint公司連入公司連入InternetInternet的的64K64K國(guó)際國(guó)際專線開通，實(shí)現(xiàn)了

3、與專線開通，實(shí)現(xiàn)了與InternetInternet的全功能連接。從此我國(guó)被國(guó)際上正式承的全功能連接。從此我國(guó)被國(guó)際上正式承認(rèn)為有認(rèn)為有InternetInternet的國(guó)家。中國(guó)的國(guó)家。中國(guó)19941994年重大科技成就之一。年重大科技成就之一。u 19941994年年5 5月月1515日，中國(guó)科學(xué)院高能物理所設(shè)立了第一個(gè)日，中國(guó)科學(xué)院高能物理所設(shè)立了第一個(gè)WEBWEB服務(wù)器服務(wù)器u 19951995年年1 1月，中國(guó)電信分別通過在北京、上海設(shè)立的月，中國(guó)電信分別通過在北京、上海設(shè)立的SprintSprint公司接入的公司接入的64K64K專線接入專線接入InternetInternet，并

4、且通過電話網(wǎng)、，并且通過電話網(wǎng)、DDNDDN專線以及專線以及X.25X.25網(wǎng)等方式向網(wǎng)等方式向社會(huì)提供社會(huì)提供InternetInternet接入服務(wù)。接入服務(wù)。19961996年年1 1月，中國(guó)公用計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)（月，中國(guó)公用計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)（CHINANETCHINANET）全國(guó)骨干網(wǎng)建成并正）全國(guó)骨干網(wǎng)建成并正式開通，全國(guó)范圍的公用計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)開始提供服務(wù)。式開通，全國(guó)范圍的公用計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)開始提供服務(wù)。19961996年年1212月，中國(guó)公眾多媒體通信網(wǎng)（月，中國(guó)公眾多媒體通信網(wǎng)（169169網(wǎng)）開始全面啟動(dòng)，廣東視聆網(wǎng)）開始全面啟動(dòng)，廣東視聆通、天府熱線、上海熱線作為首批站點(diǎn)正式開通

5、。通、天府熱線、上海熱線作為首批站點(diǎn)正式開通。u 19971997年，中國(guó)公用計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)（年，中國(guó)公用計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)（CHINANETCHINANET）實(shí)現(xiàn)了與中國(guó)其它三個(gè)互）實(shí)現(xiàn)了與中國(guó)其它三個(gè)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)即中國(guó)科技網(wǎng)（聯(lián)網(wǎng)絡(luò)即中國(guó)科技網(wǎng)（CSTNETCSTNET）、中國(guó)教育和科研計(jì)算機(jī)網(wǎng)（）、中國(guó)教育和科研計(jì)算機(jī)網(wǎng)（CERNETCERNET）、）、中國(guó)金橋信息網(wǎng)（中國(guó)金橋信息網(wǎng)（CHINAGBNCHINAGBN）的互連互通。）的互連互通。u 根據(jù)中國(guó)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)信息中心于今年根據(jù)中國(guó)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)信息中心于今年6月月30日發(fā)布的中國(guó)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展報(bào)告，日發(fā)布的中國(guó)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展報(bào)告，我國(guó)上網(wǎng)用戶總數(shù)為我國(guó)上

6、網(wǎng)用戶總數(shù)為1.03億人，和上年同期比增長(zhǎng)億人，和上年同期比增長(zhǎng)18.4%。其中寬帶上網(wǎng)。其中寬帶上網(wǎng)人數(shù)首次超過了一半，達(dá)到人數(shù)首次超過了一半，達(dá)到5300萬(wàn)人，增長(zhǎng)率為萬(wàn)人，增長(zhǎng)率為23.8%。我國(guó)網(wǎng)民數(shù)和。我國(guó)網(wǎng)民數(shù)和寬帶上網(wǎng)人數(shù)均僅次于美國(guó)，位居世界第二。寬帶上網(wǎng)人數(shù)均僅次于美國(guó)，位居世界第二。 u8090年代初，以電子郵件、年代初，以電子郵件、WWW、FTP、BBS等傳統(tǒng)應(yīng)用為主；等傳統(tǒng)應(yīng)用為主；u90年代，出現(xiàn)電子商務(wù)、年代，出現(xiàn)電子商務(wù)、VOIP等；等；u21世紀(jì)，更多的世紀(jì)，更多的實(shí)時(shí)寬帶業(yè)務(wù)類型，如實(shí)時(shí)寬帶業(yè)務(wù)類型，如IPTV、視頻會(huì)議、語(yǔ)音電話、游戲、流媒體點(diǎn)播等。視頻會(huì)議

7、、語(yǔ)音電話、游戲、流媒體點(diǎn)播等。 從通訊的角度來(lái)看，Internet是一個(gè)理想的信息交流媒介： 從獲得信息的角度來(lái)看，Internet是一個(gè)龐大的信息資源庫(kù)； 從娛樂休閑的角度來(lái)看，Internet是一個(gè)花樣眾多的娛樂廳； 從經(jīng)商的角度來(lái)看，Internet是一個(gè)即能省錢又能賺錢的場(chǎng)所 uInternet網(wǎng)絡(luò)發(fā)展歷史網(wǎng)絡(luò)發(fā)展歷史uIP協(xié)議協(xié)議u路由路由u動(dòng)機(jī)動(dòng)機(jī) 包（分組）交換網(wǎng)絡(luò)中的系統(tǒng)互聯(lián)。實(shí)現(xiàn)源與目標(biāo)地址標(biāo)識(shí)的節(jié)點(diǎn)間的數(shù)據(jù)包傳送（路由），并在必要時(shí)進(jìn)行分片和重組。 IP本身不保證端到端可靠性，流控制，序列化，依賴上層服務(wù)提供QoS。u特性特性 無(wú)連接的，每個(gè)包與其他包沒有關(guān)系。 IP頭的

8、四個(gè)重要部分：TOS、TTL、Options（時(shí)間戳, 安全,特殊路由）和CheckSum。u結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 網(wǎng)絡(luò)部分主機(jī)部分uClassful vs Classlessu1 Class B ：too big；Class C：little small；u2 Route Table Size。uIP地址將最終用光。地址將最終用光。u把有類地址切割為更有效的塊把有類地址切割為更有效的塊Subnet。uSubnet 表示為：表示為：IP Network No，NetworkMaskuExample：u 我們有一個(gè)C：/24 ，現(xiàn)希望分配30個(gè)主機(jī)地址和一個(gè)Serial Link?，F(xiàn)

9、按/27分割該C，得到：u /27,2/27,4/27, 24/27等八個(gè)子網(wǎng)。從/27再按/30分割，為：u /30,/30,/30,8/30uInternet網(wǎng)絡(luò)發(fā)展歷史網(wǎng)絡(luò)發(fā)展歷史uIP協(xié)議協(xié)議u路由路由uIP協(xié)議是無(wú)連接的，執(zhí)行協(xié)議是無(wú)連接的，執(zhí)行Hop by Hop轉(zhuǎn)發(fā)。轉(zhuǎn)發(fā)。u每一跳需要根據(jù)路由表查找最近路由，確定下每一跳需要根據(jù)路由表查找最近路由，確定下一跳路由器（或

10、直接轉(zhuǎn)發(fā)到指定子網(wǎng)）和輸出一跳路由器（或直接轉(zhuǎn)發(fā)到指定子網(wǎng)）和輸出Interface。u路由表由路由協(xié)議來(lái)維護(hù)路由表由路由協(xié)議來(lái)維護(hù)uDynamically learn and fill the routing table with a route to all subnets in the network.uIf more than one route to a subnet is available, place the best route in the routing table.uNotice when routes in the table are no longer valid,

11、 and remove those routes from the routing table.uIf a route is removed from the routing table and another route through another neighboring router is available, add the route to the routing table. (Many people think of this goal and the previous one as a single goal.)uAdd new routes, or replace lost

12、 routes with the best currently available route, as quickly as possible. The time between losing the route and finding a working replacement route is called convergence timeuPrevent routing loops.Dijkstra shortest path firstu Directly connected subnets are already known by the router; these routes a

13、re advertised.u Routing updates are broadcast (or multicast) in many cases.u Routing updates are listened for, so this router can learn new routes.u A metric describes each route in the update. The metric describes how good the route is;if multiple routes to the same subnet are learned, the lower is

14、 used.u Topology information in routing updates include, at a minimum, the subnet and metric information.u Periodic updates are expected to be received from neighboring routers. Failure to receive updates in a timely manner results in the removal of routes.u A route learned from a neighboring router

15、 is assumed to be through that router.u A failed route is advertised for a time, with a metric that implies the network is “infinite”distance. This route is considered unusable.Multiple routes to same subnet, equal metric： Implementation options of either using the first route learned or putting all

16、 routes in the routing tableRouting loops occurring due to updates passing each other over a single link：Split-horizonRouting loops occurring due to updates passing each other in networks with redundancy：Poison ReverseCounting to infinityside effect of propagating transient bad routing information：H

17、olddown timerPoison Reverse is another method to help avoid loops and speed convergence. When a distance vector routing protocol notices that a particular route is no longer valid, it has two choices. One is simply to quit advertising about that subnet; the other is to advertise that route, but with

18、 an infinite metric, signifying that the route is bad. Poison Reverse calls for the second of these options, which removes any ambiguity about whether the route is still valid. For example, in Figure above, a metric of 999 is used to signify infinity. Router C is using Poison Reverse to ensure that

19、Router A and Router B do not point routes for back through Router C.u每個(gè)路由器維護(hù)相同的拓?fù)鋽?shù)據(jù)庫(kù)每個(gè)路由器維護(hù)相同的拓?fù)鋽?shù)據(jù)庫(kù)u每條記錄包括：路由器，可用連接，可達(dá)鄰居。每條記錄包括：路由器，可用連接，可達(dá)鄰居。u通過路由泛洪公告本地狀態(tài)。通過路由泛洪公告本地狀態(tài)。u通過通過SPF算法，根據(jù)算法，根據(jù)TopoDB，每個(gè)路由器形，每個(gè)路由器形成以自己為根的路徑樹。成以自己為根的路徑樹。uOSPF和和ISIS是主要使用的是主要使用的IGP算法。算法。u基于基于IP地址和地址和TOS轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包。轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包

20、。u按無(wú)量綱按無(wú)量綱Metric值計(jì)量路由成本，支持多條等值計(jì)量路由成本，支持多條等價(jià)路由。價(jià)路由。u支持通過支持通過Area進(jìn)行分級(jí)，良好擴(kuò)展性。進(jìn)行分級(jí)，良好擴(kuò)展性。Area內(nèi)內(nèi)拓?fù)鋵?duì)拓?fù)鋵?duì)Area外不可見。外不可見。u支持支持VLSM，采用最長(zhǎng)匹配。，采用最長(zhǎng)匹配。u支持認(rèn)證，且每個(gè)支持認(rèn)證，且每個(gè)Area支持不同的認(rèn)證機(jī)制。支持不同的認(rèn)證機(jī)制。u 1 CLNP是什么？是什么？ 是是OSI模型中網(wǎng)絡(luò)層中的一種不面向連接的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，和模型中網(wǎng)絡(luò)層中的一種不面向連接的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，和IP有相同有相同的特質(zhì)。但是它是純粹的的特質(zhì)。但是它是純粹的OSI模型的一個(gè)，而模型的一個(gè)，而IP現(xiàn)在是我們熟悉的

21、現(xiàn)在是我們熟悉的TCP/IP協(xié)議棧中的網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議。他們兩個(gè)在協(xié)議棧中的網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議。他們兩個(gè)在OSI模型中是屬于同一模型中是屬于同一層的東西，但是在應(yīng)用中，是兩種不同的應(yīng)用。層的東西，但是在應(yīng)用中，是兩種不同的應(yīng)用。 2 Intergrate IS-IS有什么用？有什么用？ 由于歷史原因，由于歷史原因，OSI曾經(jīng)是要比曾經(jīng)是要比TCP/IP協(xié)議棧普及，當(dāng)現(xiàn)在的協(xié)議棧普及，當(dāng)現(xiàn)在的TCP/IP流行的時(shí)候，以前的采用流行的時(shí)候，以前的采用OSI模型中模型中CLNS（由（由ISO制定的制定的規(guī)范）的應(yīng)用要和現(xiàn)在的規(guī)范）的應(yīng)用要和現(xiàn)在的TCP/IP（由（由IETF進(jìn)行兼容，可以使網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行兼容，可以使網(wǎng)絡(luò)

22、層為層為CLNP和為和為IP的路由信息可以互通，所以需要要有個(gè)路由協(xié)議的路由信息可以互通，所以需要要有個(gè)路由協(xié)議來(lái)作為這兩種情況的兼容點(diǎn)。來(lái)作為這兩種情況的兼容點(diǎn)。 1 都維護(hù)一個(gè)鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)，并使用都維護(hù)一個(gè)鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)，并使用SPF算法來(lái)算法來(lái)得出最佳路徑。得出最佳路徑。 2 都是用都是用Hello報(bào)文來(lái)查找和維護(hù)鄰居關(guān)系。報(bào)文來(lái)查找和維護(hù)鄰居關(guān)系。3 使用區(qū)域來(lái)維護(hù)一個(gè)階級(jí)的概念。使用區(qū)域來(lái)維護(hù)一個(gè)階級(jí)的概念。 4 在區(qū)域之間都可以使用路由匯總來(lái)減少路由器的在區(qū)域之間都可以使用路由匯總來(lái)減少路由器的負(fù)擔(dān)。負(fù)擔(dān)。 5 都是無(wú)類的路由協(xié)議。都是無(wú)類的路由協(xié)議。 6 在廣播網(wǎng)絡(luò)里，都通過選舉一個(gè)在廣播網(wǎng)絡(luò)里，都通過選舉一個(gè)DR來(lái)減少報(bào)文數(shù)來(lái)減少報(bào)文數(shù)量。量。 7 都有認(rèn)證功能。都有認(rèn)證功能。u Level 1和和 Level 2路由器路由器 首先要明白和首先要明白和OSPF的一個(gè)區(qū)別，的一個(gè)區(qū)別，OSPF路由協(xié)議的區(qū)域邊界是以路由器為路由協(xié)議的區(qū)域邊界是以路由器為準(zhǔn)，而準(zhǔn)，而IS-IS路由協(xié)議的區(qū)域邊界是在鏈路上的。路由協(xié)議的區(qū)域邊界是在鏈路上的。Level 1路由器是沒有直路由器是沒有直接連接到其他區(qū)域的路由器；接連接到其他區(qū)域的路由器；Level 2路由器是連接不同區(qū)域的路由器；路由器是連接不同區(qū)域的路由器； Level 1路由器相當(dāng)于