《ip路由原理》課件

IP路由原理歡迎學(xué)習(xí)IP路由原理課程。本課程將深入探討網(wǎng)絡(luò)通信的核心概念和技術(shù)，幫助您掌握IP路由的基本原理和實踐應(yīng)用。IP路由概述定義IP路由是數(shù)據(jù)包在網(wǎng)絡(luò)中尋找最佳路徑的過程。目的確保數(shù)據(jù)快速、高效地從源設(shè)備傳輸?shù)侥繕?biāo)設(shè)備。重要性是互聯(lián)網(wǎng)正常運(yùn)行的關(guān)鍵技術(shù)之一。IP地址概念定義IP地址是分配給網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的唯一數(shù)字標(biāo)識符。格式IPv4使用32位二進(jìn)制數(shù)，通常表示為四組點(diǎn)分十進(jìn)制數(shù)。作用用于在網(wǎng)絡(luò)中識別和定位設(shè)備，是數(shù)據(jù)包傳輸?shù)幕A(chǔ)。IP地址分類A類首位為0，網(wǎng)絡(luò)號占8位，主機(jī)號占24位。適用于大型網(wǎng)絡(luò)。B類首兩位為10，網(wǎng)絡(luò)號占16位，主機(jī)號占16位。適用于中型網(wǎng)絡(luò)。C類首三位為110，網(wǎng)絡(luò)號占24位，主機(jī)號占8位。適用于小型網(wǎng)絡(luò)。D類首四位為1110，用于多播。E類保留。IP地址分配1全球分配IANA負(fù)責(zé)將IP地址塊分配給各地區(qū)互聯(lián)網(wǎng)注冊機(jī)構(gòu)（RIR）。2區(qū)域分配RIR將IP地址塊分配給本地互聯(lián)網(wǎng)注冊機(jī)構(gòu)（LIR）。3本地分配LIR（如ISP）將IP地址分配給最終用戶或組織。4動態(tài)分配組織內(nèi)部通過DHCP動態(tài)分配IP地址給設(shè)備。子網(wǎng)劃分目的將大型網(wǎng)絡(luò)分割成多個較小的網(wǎng)絡(luò)。方法借用主機(jī)位作為子網(wǎng)位。優(yōu)勢提高網(wǎng)絡(luò)效率，簡化管理，增強(qiáng)安全性。實現(xiàn)通過子網(wǎng)掩碼來定義子網(wǎng)。子網(wǎng)劃分示例1原始網(wǎng)絡(luò)192.168.1.0/242劃分子網(wǎng)借用2位主機(jī)位，創(chuàng)建4個子網(wǎng)3新子網(wǎng)192.168.1.0/26,192.168.1.64/26,192.168.1.128/26,192.168.1.192/264每個子網(wǎng)主機(jī)數(shù)62個可用IP地址子網(wǎng)掩碼概念定義用于區(qū)分IP地址中的網(wǎng)絡(luò)部分和主機(jī)部分。表示32位二進(jìn)制數(shù)，網(wǎng)絡(luò)部分為1，主機(jī)部分為0。作用確定IP地址所屬的網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)子網(wǎng)劃分。子網(wǎng)掩碼計算1確定網(wǎng)絡(luò)類別A、B、C類默認(rèn)掩碼不同。2借位計算根據(jù)所需子網(wǎng)數(shù)量確定借用主機(jī)位數(shù)。3轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制將二進(jìn)制子網(wǎng)掩碼轉(zhuǎn)換為點(diǎn)分十進(jìn)制格式。4驗證檢查子網(wǎng)數(shù)量和每個子網(wǎng)的可用IP地址。默認(rèn)網(wǎng)關(guān)作用1定義默認(rèn)網(wǎng)關(guān)是本地網(wǎng)絡(luò)與其他網(wǎng)絡(luò)通信的出口。2功能轉(zhuǎn)發(fā)目標(biāo)不在本地網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)包。3配置通常是連接本地網(wǎng)絡(luò)和外部網(wǎng)絡(luò)的路由器接口IP。4重要性保證本地設(shè)備能與外部網(wǎng)絡(luò)通信。靜態(tài)路由概念定義手動配置的固定路由條目。優(yōu)點(diǎn)配置簡單，安全性高，不占用帶寬。缺點(diǎn)不能自動適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)變化，維護(hù)成本高。靜態(tài)路由配置進(jìn)入配置模式登錄路由器，進(jìn)入全局配置模式。添加路由條目使用iproute命令配置目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)、子網(wǎng)掩碼和下一跳地址。驗證配置使用showiproute命令查看路由表。測試連通性使用ping或traceroute命令測試路由是否生效。動態(tài)路由概述定義路由器自動交換路由信息并更新路由表的機(jī)制。優(yōu)點(diǎn)自動適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)變化，減少管理開銷。缺點(diǎn)消耗網(wǎng)絡(luò)帶寬，可能引入安全風(fēng)險。應(yīng)用適用于大型、復(fù)雜和經(jīng)常變化的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。動態(tài)路由協(xié)議RIP簡單，適用于小型網(wǎng)絡(luò)?；谔鴶?shù)選路。OSPF復(fù)雜但高效，適用于大型網(wǎng)絡(luò)?；阪溌窢顟B(tài)。BGP用于互聯(lián)網(wǎng)核心路由?；诼窂绞噶俊IP協(xié)議工作原理1初始化路由器只知道直連網(wǎng)絡(luò)。2交換每30秒廣播整個路由表給相鄰路由器。3更新接收路由信息，更新自身路由表。4收斂經(jīng)過多次交換后，網(wǎng)絡(luò)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。OSPF協(xié)議工作原理1鏈路狀態(tài)通告路由器發(fā)送LSA描述網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洹?數(shù)據(jù)庫同步路由器交換LSA，構(gòu)建相同的鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫。3最短路徑計算使用Dijkstra算法計算最優(yōu)路徑。4路由表更新將計算結(jié)果更新到路由表。BGP協(xié)議工作原理建立鄰居關(guān)系BGP路由器之間建立TCP連接。交換路由信息通告可達(dá)性信息和路徑屬性。路徑選擇基于策略和屬性選擇最佳路徑。路由傳播將選定的路徑通告給其他BGP鄰居。路由選擇策略1最長匹配原則選擇最具體的路由條目。2管理距離不同來源路由的可信度排序。3度量值選擇具有最小度量值的路徑。4負(fù)載均衡在多個等價路徑間分配流量。路由器工作原理接收數(shù)據(jù)包從入接口接收數(shù)據(jù)包。查找路由根據(jù)目標(biāo)IP地址查詢路由表。轉(zhuǎn)發(fā)決策確定最佳出接口。發(fā)送數(shù)據(jù)包將數(shù)據(jù)包從選定的出接口發(fā)送。路由表結(jié)構(gòu)目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包的目標(biāo)IP地址范圍。下一跳到達(dá)目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)的下一個路由器IP。出接口數(shù)據(jù)包應(yīng)該從哪個接口發(fā)出。度量值路徑的成本或優(yōu)先級。路由表查找過程1提取目標(biāo)IP從數(shù)據(jù)包頭部獲取目標(biāo)IP地址。2最長前綴匹配在路由表中尋找最具體的匹配項。3確定下一跳找到匹配項后，確定數(shù)據(jù)包的下一跳地址。4轉(zhuǎn)發(fā)或丟棄如果找到匹配項則轉(zhuǎn)發(fā)，否則丟棄數(shù)據(jù)包。路由緩存加速查找緩存最近使用的路由條目，提高查找速度。減少負(fù)載降低路由處理器的負(fù)擔(dān)。動態(tài)更新隨路由表變化及時更新緩存內(nèi)容。VPN基本概念定義虛擬專用網(wǎng)絡(luò)，在公共網(wǎng)絡(luò)上建立私密通信隧道。目的保護(hù)數(shù)據(jù)傳輸安全，實現(xiàn)遠(yuǎn)程訪問和站點(diǎn)間連接。特點(diǎn)加密通信，身份認(rèn)證，數(shù)據(jù)完整性保護(hù)。應(yīng)用企業(yè)遠(yuǎn)程辦公，跨國公司內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)連接。VPN工作原理隧道建立VPN客戶端與服務(wù)器建立安全連接。數(shù)據(jù)加密對傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進(jìn)行加密處理。數(shù)據(jù)傳輸通過公共網(wǎng)絡(luò)傳輸加密數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)解密接收端解密數(shù)據(jù)，恢復(fù)原始信息。MPLSVPN原理標(biāo)簽交換使用標(biāo)簽而非IP地址進(jìn)行數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)。VRF隔離為每個VPN客戶創(chuàng)建獨(dú)立的虛擬路由轉(zhuǎn)發(fā)表。BGP傳遞VPN路由使用MP-BGP在PE路由器間交換VPN路由信息。VPLS原理1二層VPN服務(wù)提供跨廣域網(wǎng)的以太網(wǎng)服務(wù)。2全網(wǎng)狀隧道PE路由器之間建立全網(wǎng)狀的隧道連接。3MAC地址學(xué)習(xí)PE設(shè)備學(xué)習(xí)并維護(hù)客戶MAC地址表。4廣播域模擬在廣域網(wǎng)上模擬局域網(wǎng)廣播域。隧道技術(shù)原理封裝將原始數(shù)據(jù)包封裝在新的數(shù)據(jù)包中。傳輸通過公共網(wǎng)絡(luò)傳輸封裝后的數(shù)據(jù)包。解封裝目的地移除外層封裝，恢復(fù)原始數(shù)據(jù)包。應(yīng)用用于VPN、IPv6過渡、網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換穿越等場景。IPSecVPN技術(shù)1IKE協(xié)商建立安全關(guān)聯(lián)，交換加密密鑰。2ESP封裝提供數(shù)據(jù)加密和可選的認(rèn)證。3AH認(rèn)證提供數(shù)據(jù)完整性和源認(rèn)證。4隧道/傳輸模式選擇適合的IPSec工作模式。GRE隧道技術(shù)1協(xié)議封裝可封裝多種網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議。2點(diǎn)對點(diǎn)隧道在兩個端點(diǎn)之間建立虛擬點(diǎn)對點(diǎn)鏈接。3無加密本身不提供加密，常與IPSec配合使用。4應(yīng)用廣泛用于VPN、IPv6過IPv4等場景。路由策略應(yīng)用案例1流量工程使用策略路由優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)流量路徑。