工學(xué)計算機網(wǎng)絡(luò)第15講網(wǎng)絡(luò)層-2課件

第6章網(wǎng)絡(luò)層-2

1第6章網(wǎng)絡(luò)層-2

1本章學(xué)習要求：IP分組的交付路由選擇算法的分類路由表查詢效率的提高方法Internet路由選擇協(xié)議及其分類內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議2本章學(xué)習要求：IP分組的交付26.4IP分組交付和路由選擇

6.4.1IP分組交付

分組交付是指在互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中路由器轉(zhuǎn)發(fā)IP分組的物理傳輸過程與分組轉(zhuǎn)發(fā)交付機制;分組交付包括:直接交付和間接交付兩類直接交付:不通過路由器的轉(zhuǎn)發(fā),分組直接交付目的主機與源主機在同一個網(wǎng)絡(luò)內(nèi)分組通過最后一個路由器到達目的主機間接交付：通過若干個路由器的轉(zhuǎn)發(fā)目的主機與源主機在不同的網(wǎng)絡(luò)內(nèi)36.4IP分組交付和路由選擇

6.4.1IP分組交付直接交付4直接交付4間接交付5間接交付56.4.2路由選擇的基本概念I(lǐng)P分組的間接交付，需要通過多個路由器—路由選擇路由器通過查詢路由表，決定轉(zhuǎn)發(fā)分組的端口路由表記錄：目的地址和端口號（下一個路由器）的對應(yīng)關(guān)系路由表通常是根據(jù)路由選擇算法建立的66.4.2路由選擇的基本概念I(lǐng)P分組的間接交付，需要通路由選擇算法的設(shè)計要求穩(wěn)定、正確和公平可收斂的可到達目的主機對所有主機公平盡可能簡單算法速度快，路由器轉(zhuǎn)發(fā)分組的延時小健壯的(Robust)能夠自動適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)拓撲（如路由器故障）和通信量（如鏈路的負載）的變化性能最佳算法開銷最?。烘溌烽L度、數(shù)據(jù)速率、鏈路容量、傳輸延時…7路由選擇算法的設(shè)計要求穩(wěn)定、正確和公平7路由選擇算法涉及的主要參數(shù)跳步數(shù)—分組從源結(jié)點到達目的結(jié)點經(jīng)過的路由器的個數(shù)。帶寬—鏈路的傳輸速率。延時—分組從源結(jié)點到達目的結(jié)點花費的時間。負載—通過路由器或線路的單位時間通信量?？煽啃浴獋鬏斶^程中的誤碼率。開銷—傳輸過程中的耗費（“費用”），與所使用的鏈路帶寬相關(guān)。8路由選擇算法涉及的主要參數(shù)跳步數(shù)—分組從源結(jié)點到達目的結(jié)點2.路由選擇算法的分類路由選擇算法包括：靜態(tài)和動態(tài)靜態(tài)路由選擇算法:非自適應(yīng)路由選擇算法采用人工方式建立：通過手工輸入所有的目的地址的路徑更新：通過手工修改特點簡單，開銷較小但不能及時適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)的變化適合小型、固定的局域網(wǎng)系統(tǒng)92.路由選擇算法的分類路由選擇算法包括：靜態(tài)和動態(tài)9動態(tài)路由選擇算法動態(tài)路由選擇算法:自適應(yīng)路由選擇算法自動方式自動建立路由表自動更新路由表特點能自動適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)的變化算法實現(xiàn)復(fù)雜，開銷較大。

10動態(tài)路由選擇算法動態(tài)路由選擇算法:自適應(yīng)路由選擇算法103.路由選擇模塊與路由表

路由選擇是通過路由選擇模塊和路由表實現(xiàn)的在每個路由器接收到一個IP分組時，路由選擇模塊必須進行路由查詢；為了提高效率，路由器查詢采用層次策略：判斷該IP分組是不是直接交付?判斷是不是特定主機交付?判斷是不是特定網(wǎng)絡(luò)交付?判斷是不是默認交付？113.路由選擇模塊與路由表路由選擇是通過路由選擇模塊和路由表路由選擇算法結(jié)構(gòu)12路由選擇算法結(jié)構(gòu)126.4.3提高路由表查詢效率的基本方法

隨著網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的急劇膨脹，路由表的記錄數(shù)也相應(yīng)迅速擴大路由表的查詢效率提高方法下一跳路由選擇特定網(wǎng)絡(luò)路由選擇特定主機路由選擇默認路由選擇136.4.3提高路由表查詢效率的基本方法隨著網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的急下一跳路由選擇路由表中不記錄分組路徑的所有路由器的地址僅僅保留下一跳（下一個路由器）的地址特定網(wǎng)絡(luò)路由選擇路由表中的目的地址是：目的主機的網(wǎng)絡(luò)號一條路由記錄可以表示一個網(wǎng)絡(luò)的所有主機的路由特定主機路由選擇目的地址：目的主機的IP地址默認路由選擇目的地址：0.0.0.014下一跳路由選擇141.下一跳路由選擇151.下一跳路由選擇152.特定網(wǎng)絡(luò)路由選擇162.特定網(wǎng)絡(luò)路由選擇163.特定主機路由選擇

173.特定主機路由選擇174.默認路由選擇

184.默認路由選擇186.5Internet的路由選擇協(xié)議

6.5.1自治系統(tǒng)與路由選擇協(xié)議

根據(jù)路由選擇協(xié)議，Internet可以分為2層:第一層：自治系統(tǒng)—單位內(nèi)部網(wǎng)，內(nèi)網(wǎng)路由選擇：域內(nèi)路由選擇第二層：主干區(qū)域—主干網(wǎng)，外網(wǎng)域間路由選擇自治系統(tǒng)的內(nèi)部路由器負責第一層區(qū)域內(nèi)部的主機之間的分組交換主干路由器負責不同的第一層區(qū)域之間的分組交換196.5Internet的路由選擇協(xié)議

6.5.1自自治系統(tǒng)的核心是路由尋址的“自治”，即有權(quán)自主決定在系統(tǒng)內(nèi)采用路由選擇協(xié)議的類型自治系統(tǒng)內(nèi)部的路由器了解系統(tǒng)內(nèi)部的全部網(wǎng)絡(luò)的路由信息能夠連接本自治系統(tǒng)的主干路由器，對外網(wǎng)收發(fā)IP分組；要向主干路由器報告內(nèi)部路由信息。2020Internet路由選擇協(xié)議的分類

內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議IGP(InteriorGatewayProtocol)一個自治系統(tǒng)內(nèi)部使用的路由選擇協(xié)議實例：路由信息協(xié)議(RIP)、開放最短路徑優(yōu)先協(xié)議(OSPF)外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議EGP(EnteriorGatewayProtocol)使用不同的IGP的兩個自治系統(tǒng)內(nèi)主機之間的通信分組傳送到自治系統(tǒng)的邊界時此處網(wǎng)關(guān)和路由器等同21Internet路由選擇協(xié)議的分類2122226.5.2內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議

1.路由信息協(xié)議的基本概念路由信息協(xié)議（RIP,RoutingInformationProtocol）使用最廣泛的內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議分布式、基于距離向量的路由選擇協(xié)議；RIP的特點協(xié)議簡單適用于相對較小的自治系統(tǒng)，直徑一般小于15跳步數(shù)。236.5.2內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議

1.路由信息協(xié)議的基本概念路由RIP演示24RIP演示24RIP的思想路由器周期性地向外發(fā)送路由刷新報文；路由刷新報文主要內(nèi)容是由若干（V，D）組成的表；矢量V標識該路由器可以到達的目的網(wǎng)絡(luò)或目的主機，D表示該路由器到達目的網(wǎng)絡(luò)或目的主機的跳步數(shù)；其他路由器在接收到該路由器的（V，D）報文后，按照最短路徑原則對各自的路由表進行刷新；25RIP的思想252.RIP的工作過程

路由表的建立路由器啟動時，對(V,D)路由表進行初始化此時路由表只包含與該路由器直接相連的網(wǎng)絡(luò)的路由，即D=0路由表信息的更新各個路由器周期性地向相鄰的路由器廣播它的路由表內(nèi)容該路由器根據(jù)其它路由器的路由表，進行更新262.RIP的工作過程路由表的建立26更新實例假設(shè)：路由器R1和R2是一個自治系統(tǒng)內(nèi)的2個相鄰路由器R1接收到R2的(V,D)報文R1的路由表更新R1的路由表某項紀錄中，路徑距離過大，則根據(jù)R2的路由表，修改該記錄R1的路由表缺少一項記錄，則根據(jù)R2的路由表，添加該記錄R1與R2的跳步數(shù)為127更新實例27R1的路由表28R1的路由表28R2的路由表29R2的路由表29R1更新后的路由表30R1更新后的路由表30小結(jié)IP分組交付的分類直接交付間接交付路由選擇算法的設(shè)計要求及分類路由查詢的四種改進措施Internet路由選擇協(xié)議及其分類內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議31小結(jié)IP分組交付的分類31第6章網(wǎng)絡(luò)層-2

32第6章網(wǎng)絡(luò)層-2

1本章學(xué)習要求：IP分組的交付路由選擇算法的分類路由表查詢效率的提高方法Internet路由選擇協(xié)議及其分類內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議33本章學(xué)習要求：IP分組的交付26.4IP分組交付和路由選擇

6.4.1IP分組交付

分組交付是指在互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中路由器轉(zhuǎn)發(fā)IP分組的物理傳輸過程與分組轉(zhuǎn)發(fā)交付機制;分組交付包括:直接交付和間接交付兩類直接交付:不通過路由器的轉(zhuǎn)發(fā),分組直接交付目的主機與源主機在同一個網(wǎng)絡(luò)內(nèi)分組通過最后一個路由器到達目的主機間接交付：通過若干個路由器的轉(zhuǎn)發(fā)目的主機與源主機在不同的網(wǎng)絡(luò)內(nèi)346.4IP分組交付和路由選擇

6.4.1IP分組交付直接交付35直接交付4間接交付36間接交付56.4.2路由選擇的基本概念I(lǐng)P分組的間接交付，需要通過多個路由器—路由選擇路由器通過查詢路由表，決定轉(zhuǎn)發(fā)分組的端口路由表記錄：目的地址和端口號（下一個路由器）的對應(yīng)關(guān)系路由表通常是根據(jù)路由選擇算法建立的376.4.2路由選擇的基本概念I(lǐng)P分組的間接交付，需要通路由選擇算法的設(shè)計要求穩(wěn)定、正確和公平可收斂的可到達目的主機對所有主機公平盡可能簡單算法速度快，路由器轉(zhuǎn)發(fā)分組的延時小健壯的(Robust)能夠自動適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)拓撲（如路由器故障）和通信量（如鏈路的負載）的變化性能最佳算法開銷最小：鏈路長度、數(shù)據(jù)速率、鏈路容量、傳輸延時…38路由選擇算法的設(shè)計要求穩(wěn)定、正確和公平7路由選擇算法涉及的主要參數(shù)跳步數(shù)—分組從源結(jié)點到達目的結(jié)點經(jīng)過的路由器的個數(shù)。帶寬—鏈路的傳輸速率。延時—分組從源結(jié)點到達目的結(jié)點花費的時間。負載—通過路由器或線路的單位時間通信量?？煽啃浴獋鬏斶^程中的誤碼率。開銷—傳輸過程中的耗費（“費用”），與所使用的鏈路帶寬相關(guān)。39路由選擇算法涉及的主要參數(shù)跳步數(shù)—分組從源結(jié)點到達目的結(jié)點2.路由選擇算法的分類路由選擇算法包括：靜態(tài)和動態(tài)靜態(tài)路由選擇算法:非自適應(yīng)路由選擇算法采用人工方式建立：通過手工輸入所有的目的地址的路徑更新：通過手工修改特點簡單，開銷較小但不能及時適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)的變化適合小型、固定的局域網(wǎng)系統(tǒng)402.路由選擇算法的分類路由選擇算法包括：靜態(tài)和動態(tài)9動態(tài)路由選擇算法動態(tài)路由選擇算法:自適應(yīng)路由選擇算法自動方式自動建立路由表自動更新路由表特點能自動適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)的變化算法實現(xiàn)復(fù)雜，開銷較大。

41動態(tài)路由選擇算法動態(tài)路由選擇算法:自適應(yīng)路由選擇算法103.路由選擇模塊與路由表

路由選擇是通過路由選擇模塊和路由表實現(xiàn)的在每個路由器接收到一個IP分組時，路由選擇模塊必須進行路由查詢；為了提高效率，路由器查詢采用層次策略：判斷該IP分組是不是直接交付?判斷是不是特定主機交付?判斷是不是特定網(wǎng)絡(luò)交付?判斷是不是默認交付？423.路由選擇模塊與路由表路由選擇是通過路由選擇模塊和路由表路由選擇算法結(jié)構(gòu)43路由選擇算法結(jié)構(gòu)126.4.3提高路由表查詢效率的基本方法

隨著網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的急劇膨脹，路由表的記錄數(shù)也相應(yīng)迅速擴大路由表的查詢效率提高方法下一跳路由選擇特定網(wǎng)絡(luò)路由選擇特定主機路由選擇默認路由選擇446.4.3提高路由表查詢效率的基本方法隨著網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的急下一跳路由選擇路由表中不記錄分組路徑的所有路由器的地址僅僅保留下一跳（下一個路由器）的地址特定網(wǎng)絡(luò)路由選擇路由表中的目的地址是：目的主機的網(wǎng)絡(luò)號一條路由記錄可以表示一個網(wǎng)絡(luò)的所有主機的路由特定主機路由選擇目的地址：目的主機的IP地址默認路由選擇目的地址：0.0.0.045下一跳路由選擇141.下一跳路由選擇461.下一跳路由選擇152.特定網(wǎng)絡(luò)路由選擇472.特定網(wǎng)絡(luò)路由選擇163.特定主機路由選擇

483.特定主機路由選擇174.默認路由選擇

494.默認路由選擇186.5Internet的路由選擇協(xié)議

6.5.1自治系統(tǒng)與路由選擇協(xié)議

根據(jù)路由選擇協(xié)議，Internet可以分為2層:第一層：自治系統(tǒng)—單位內(nèi)部網(wǎng)，內(nèi)網(wǎng)路由選擇：域內(nèi)路由選擇第二層：主干區(qū)域—主干網(wǎng)，外網(wǎng)域間路由選擇自治系統(tǒng)的內(nèi)部路由器負責第一層區(qū)域內(nèi)部的主機之間的分組交換主干路由器負責不同的第一層區(qū)域之間的分組交換506.5Internet的路由選擇協(xié)議

6.5.1自自治系統(tǒng)的核心是路由尋址的“自治”，即有權(quán)自主決定在系統(tǒng)內(nèi)采用路由選擇協(xié)議的類型自治系統(tǒng)內(nèi)部的路由器了解系統(tǒng)內(nèi)部的全部網(wǎng)絡(luò)的路由信息能夠連接本自治系統(tǒng)的主干路由器，對外網(wǎng)收發(fā)IP分組；要向主干路由器報告內(nèi)部路由信息。5120Internet路由選擇協(xié)議的分類

內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議IGP(InteriorGatewayProtocol)一個自治系統(tǒng)內(nèi)部使用的路由選擇協(xié)議實例：路由信息協(xié)議(RIP)、開放最短路徑優(yōu)先協(xié)議(OSPF)外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議EGP(EnteriorGatewayProtocol)使用不同的IGP的兩個自治系統(tǒng)內(nèi)主機之間的通信分組傳送到自治系統(tǒng)的邊界時此處網(wǎng)關(guān)和路由器等同52Internet路由選擇協(xié)議的分類2153226.5.2內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議

1.路由信息協(xié)議的基本概念路由信息協(xié)議（RIP,RoutingInformationProtocol）使用最廣泛的內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議分布式、基于距離向量的路由選擇協(xié)議；RIP的特點協(xié)議簡單適用于相對較小的自治系統(tǒng)，直徑一般小于15跳步數(shù)。546.5.2內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議

1.路由信息協(xié)議的基本概念路由RIP演示55RIP演示24RIP的思想路由器周期性地向外發(fā)送路