路由器與路由選擇

1、路由器與路由選擇計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)1網(wǎng)絡(luò)層服務(wù)網(wǎng)絡(luò)層應(yīng)該向運(yùn)輸層提供怎樣的服務(wù)？電信網(wǎng)程控交換機(jī)，可靠傳輸；網(wǎng)絡(luò)終端是智能的計(jì)算機(jī)，有差錯(cuò)處理的能力；網(wǎng)絡(luò)層向上只提供簡(jiǎn)單靈活的、無(wú)連接的、盡最大努力交付的數(shù)據(jù)報(bào)服務(wù)；路由可以做的簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉，網(wǎng)絡(luò)的造價(jià)降低，運(yùn)行方式靈活，能夠適應(yīng)多種應(yīng)用。2IP層協(xié)議地址解析協(xié)議ARP逆地址解析協(xié)議RARP網(wǎng)際控制報(bào)文協(xié)議ICMP網(wǎng)際組管理協(xié)議IGMP各種應(yīng)用層協(xié)議（HTTP、等）TCP、UDPICMP、IGMPIPRARP、ARP與各種網(wǎng)絡(luò)接口物理硬件3虛擬互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)沒(méi)有一種單一的網(wǎng)絡(luò)能夠適應(yīng)所有用戶的需求。路由+異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)+網(wǎng)際協(xié)議IP=虛擬互連網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)網(wǎng)可以由

2、多種異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)互連而成。4物理地址與IP地址物理地址是數(shù)據(jù)鏈路層與物理層使用的地址。IP地址是網(wǎng)絡(luò)層和以上各層使用的地址，是一種邏輯地址。數(shù)據(jù)鏈路層看不到數(shù)據(jù)報(bào)的IP地址。在IP層抽象的互聯(lián)網(wǎng)只能看到IP數(shù)據(jù)報(bào)。路由器只根據(jù)目的站的IP地址在網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行路由選擇。5IP數(shù)據(jù)報(bào)格式6IP地址轉(zhuǎn)發(fā)分組主機(jī)號(hào)對(duì)應(yīng)的路由表網(wǎng)絡(luò)地址對(duì)應(yīng)的路由表在互聯(lián)網(wǎng)中轉(zhuǎn)發(fā)分組，是從一個(gè)路由器轉(zhuǎn)發(fā)到下一個(gè)路由器。在路由表中，對(duì)每一個(gè)路由包含兩個(gè)信息：（目的網(wǎng)絡(luò)地址，下一跳地址）7IP轉(zhuǎn)發(fā)分組算法從數(shù)據(jù)報(bào)的首部提取目的主機(jī)的IP地址D，計(jì)算出目的主機(jī)的網(wǎng)絡(luò)地址N。若N就是與此路由器直接相連的某個(gè)網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)地址。則直接進(jìn)行交付

3、，不需要經(jīng)過(guò)其他路由器，而是直接將IP數(shù)據(jù)報(bào)交付給目的主機(jī)。 若N不是與此路由器直接相連的網(wǎng)絡(luò)，就進(jìn)行間接交付。執(zhí)行3或執(zhí)行4。若路由表中有目的地址為D的特定主機(jī)路由，則把數(shù)據(jù)報(bào)傳送給路由表中所指明的下一跳路由器；否則，執(zhí)行4。若路由表中有到達(dá)網(wǎng)絡(luò)N的路由，則把數(shù)據(jù)報(bào)傳送給路由表中所指明的下一跳路由器；否則，執(zhí)行5。如果3和4都沒(méi)能將IP數(shù)據(jù)報(bào)轉(zhuǎn)發(fā)出去，若路由表中有一個(gè)默認(rèn)路由，則把數(shù)據(jù)報(bào)傳送給路由表中所指明的默認(rèn)路由器；負(fù)責(zé)，執(zhí)行6。報(bào)告轉(zhuǎn)發(fā)分組出錯(cuò)。8ICMP協(xié)議網(wǎng)際控制報(bào)文協(xié)議,運(yùn)行于IP協(xié)議之上，但通常被認(rèn)為是IP協(xié)議的一部分。 ICMP協(xié)議提供了一種機(jī)制，用于反映IP數(shù)據(jù)報(bào)處理時(shí)產(chǎn)生

4、的錯(cuò)誤信息并提供管理和狀態(tài)信息。 當(dāng)數(shù)據(jù)報(bào)在傳輸過(guò)程中發(fā)生錯(cuò)誤時(shí)，主機(jī)或者路由器的ICMP模塊將被觸發(fā)，并產(chǎn)生一個(gè)ICMP報(bào)文。 9ICMP報(bào)文有兩大類：差錯(cuò)報(bào)告報(bào)文和查詢報(bào)文。10路由選擇和路由器路由選擇選擇一條路徑發(fā)送IP數(shù)據(jù)報(bào)的過(guò)程路由器進(jìn)行路由選擇的計(jì)算機(jī)各個(gè)路由器獨(dú)立地對(duì)待每個(gè)IP數(shù)據(jù)報(bào)路由器負(fù)責(zé)為每個(gè)IP數(shù)據(jù)報(bào)選擇它所認(rèn)為的最佳路徑11路徑選擇算法應(yīng)具有的特性正確性（correctness）簡(jiǎn)單性（simplicity）健壯性（robustness）可靠性（stability）公平性（fairness）最優(yōu)性（optimality）路徑選擇算法分類非自適應(yīng)算法:靜態(tài)路徑選擇算法自適

5、應(yīng)算法:動(dòng)態(tài)路徑選擇算法12表驅(qū)動(dòng)IP選路的基本思想在需要路由選擇的設(shè)備中保存一張IP路由表IP路由表存儲(chǔ)著有關(guān)可能的目的地址及怎樣到達(dá)目的地址的信息在轉(zhuǎn)發(fā)IP數(shù)據(jù)報(bào)時(shí)，查詢IP路由表，決定把數(shù)據(jù)報(bào)發(fā)往何處標(biāo)準(zhǔn)的路由表下一站選路的基本思想路由表僅指定從該路由器到目的地路徑上的下一步，而該路由器并不知道到達(dá)目的地的完整路徑標(biāo)準(zhǔn)的IP路由表包含許多（N,R）對(duì)序偶N：目的網(wǎng)絡(luò)的IP地址（使用目的主機(jī)IP地址的較少）R：到N路徑上的“下一個(gè)”路由器的IP地址13路由表的建立與刷新靜態(tài)路由人工指定的路由動(dòng)態(tài)路由路由器通過(guò)自己學(xué)習(xí)得到的路由14靜態(tài)路由靜態(tài)路由是由人工建立和管理的靜態(tài)路由不會(huì)自動(dòng)發(fā)生變化

6、靜態(tài)路由必須手工更新以反映互聯(lián)網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)或連接方式變化優(yōu)勢(shì) 安全可靠、簡(jiǎn)單直觀，避免了動(dòng)態(tài)路由選擇的開(kāi)銷適用環(huán)境 不太復(fù)雜的互聯(lián)網(wǎng)結(jié)構(gòu)劣勢(shì)不適用于復(fù)雜的互聯(lián)網(wǎng)結(jié)構(gòu)：建立和維護(hù)工作量大，容易出現(xiàn)路由環(huán)互聯(lián)網(wǎng)出現(xiàn)故障，靜態(tài)路由不會(huì)自動(dòng)做出更改15路由器靜態(tài)路由的配置【實(shí)驗(yàn)拓?fù)洹縁1/0NICF1/0NICS0/1S0/000/2400/2416（1）路由器RA的配置在路由器RA上指定凡是目的地址是/24網(wǎng)段的數(shù)據(jù)包將由RA的串行接口Serial 0/0（簡(jiǎn)寫(xiě)為S0/0）發(fā)送出去。具體配置方法如下，在全局配置模式下進(jìn)行配置。RouterA(config)#ip route 17（2）路由器RB的配置

7、在路由器RB上指定凡是目的地址是/24網(wǎng)段的數(shù)據(jù)包將由RB的串行接口Serial 0/1（簡(jiǎn)寫(xiě)為S0/1）發(fā)送出去。具體配置方法如下，在全局配置模式下進(jìn)行配置。RouterB_config#ip route 18動(dòng)態(tài)路由動(dòng)態(tài)路由可以通過(guò)自身學(xué)習(xí)，自動(dòng)修改和刷新路由表動(dòng)態(tài)路由要求路由器之間不斷地交換路由信息優(yōu)勢(shì)：更多的自主性和靈活性適用環(huán)境：拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)復(fù)雜、網(wǎng)絡(luò)規(guī)模龐大的互聯(lián)網(wǎng)自動(dòng)排除錯(cuò)誤路徑自動(dòng)選擇性能更優(yōu)的路徑19路由選擇協(xié)議使用動(dòng)態(tài)路由的基本條件運(yùn)行相同的路由選擇協(xié)議，執(zhí)行相同的路由選擇算法廣泛采用的路由選擇協(xié)議路由信息協(xié)議RIP： 利用向量-距離算法開(kāi)放式最短路徑優(yōu)先協(xié)議OSPF：利用鏈路

8、-狀態(tài)算法路由收斂（convergence）跳數(shù)（hop count）：IP數(shù)據(jù)報(bào)到達(dá)目的地必須經(jīng)過(guò)的路由器個(gè)數(shù)，表征路徑優(yōu)劣的數(shù)值，越小，說(shuō)明路徑越好20向量-距離路由選擇算法的基本思想路由器周期性地向其相鄰路由器廣播自己知道的路由信息，用于通知相鄰路由器自己可以到達(dá)的網(wǎng)絡(luò)以及到達(dá)該網(wǎng)絡(luò)的距離相鄰路由器可以根據(jù)收到的路由信息修改和刷新自己的路由表21向量-距離算法路由器啟動(dòng)時(shí)初始化自己的路由表初始路由表包含所有去往與該路由器直接相連的網(wǎng)絡(luò)路徑初始路由表中各路徑的距離均為0各路由器周期性地向其相鄰的路由器廣播自己的路由表信息22路由器收到其他路由器廣播的路由信息后，刷新自己的路由表（假設(shè)Ri收

9、到Rj的路由信息報(bào)文）Rj列出的某表目Ri中沒(méi)有：Ri須增加相應(yīng)表目，其“目的網(wǎng)絡(luò)”是Rj表目中的“目的網(wǎng)絡(luò)”，其“距離”為Rj表目中的距離加1，而“路徑”則為RjRj去往某目的地的距離比Ri去往該目的地的距離減1還?。篟i修改本表目，其“目的網(wǎng)絡(luò)”不變，“距離”為Rj表目中的距離加1，“路徑”為Rj。Ri去往某目的地經(jīng)過(guò)Rj，而Rj去往該目的地的路徑發(fā)生變化Rj不再包含去往某目的地的路徑：Ri中相應(yīng)路徑須刪除Rj去往某目的地的距離發(fā)生變化：Ri中相應(yīng)表目的“距離”須修改，以Rj中的“距離”加1取代之。23向量距離路由選擇算法的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)算法簡(jiǎn)單、易于實(shí)現(xiàn)缺點(diǎn)慢收斂問(wèn)題：路由器的路徑變化需要像波

10、浪一樣從相鄰路由器傳播出去，過(guò)程緩慢需要交換的信息量較大：與自己路由表的大小相似適用環(huán)境路由變化不劇烈的中小型互聯(lián)網(wǎng)24RIP協(xié)議RIP協(xié)議是向量-距離路由選擇算法在局域網(wǎng)上的直接實(shí)現(xiàn)RIP協(xié)議規(guī)定了路由器之間交換路由信息的時(shí)間、交換信息的格式、錯(cuò)誤的處理等內(nèi)容相鄰的路由器之間每30s交換一次路由信息路由信息來(lái)源于本地路由表路由器到達(dá)目的網(wǎng)絡(luò)的距離以“跳數(shù)”計(jì)算25鏈路狀態(tài)路由選擇算法的基本思想互聯(lián)網(wǎng)上的每個(gè)路由器周期性地向其他路由器廣播自己與相鄰路由器的連接關(guān)系互聯(lián)網(wǎng)上的每個(gè)路由器利用收到的路由信息畫(huà)出一張互聯(lián)網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖利用畫(huà)出的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖和最短路徑優(yōu)先算法，計(jì)算自己到達(dá)各個(gè)網(wǎng)絡(luò)的最短路徑2627OSPF路由選擇協(xié)議OSPF路由選擇協(xié)議以鏈路-狀態(tài)算法為基礎(chǔ)主要優(yōu)勢(shì)收斂速度快；支持服務(wù)類型選路