网络层(路由选择协议).ppt

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1、第第 5 5 章章 网络层网络层5.1 IP地址地址5.2 IP数据报数据报5.3 路由选择协议路由选择协议 15.3 路由选择协议路由选择协议5.3.1 路由器的构成路由器的构成5.3.2 因特网的路由选择协议概述因特网的路由选择协议概述5.3.3 内部网关协议内部网关协议RIP、OSPF5.3.4 外部网关协议外部网关协议BGP 25.3.1 路由器的构成路由器的构成n路路由由器器是是一一种种具具有有多多个个输输入入端端口口和和多多个个输输出出端口的专用计算机，其任务是转发分组。端口的专用计算机，其任务是转发分组。将将路路由由器器某某个个输输入入端端口口收收到到的的分分组组，按按照照分分组

2、组要要去去的的目目的的地地（即即目目的的网网络络），把把该该分分组组从从路路由由器器的的某某个个合合适适的的输输出出端端口口转转发发给给下下一跳路由器。一跳路由器。n下下一一跳跳路路由由器器也也按按照照这这种种方方法法处处理理分分组组，直直到该分组到达终点为止。到该分组到达终点为止。3典型的路由器的结构 路由选择路由选择处理机路由选择协议路由表3输入端口3交换结构输入端口输出端口分组转发转发表分组处理输出端口11133122223网络层2数据链路层1物理层4“转发”和“路由选择”的区别 n“转转发发”(forwarding)就就是是路路由由器器根根据据转转发发表表将将用用户的户的 IP 数据报

3、从合适的端口转发出去。数据报从合适的端口转发出去。n“路路由由选选择择”(routing)则则是是按按照照分分布布式式算算法法，根根据据从从各各相相邻邻路路由由器器得得到到的的关关于于网网络络拓拓扑扑的的变变化化情情况况，动态地改变所选择的路由。动态地改变所选择的路由。n路路由由表表是是根根据据路路由由选选择择算算法法得得出出的的。而而转转发发表表是是从从路由表得出的。路由表得出的。5输入端口对线路上收到的分组的处理输入端口对线路上收到的分组的处理 n数数据据链链路路层层剥剥去去帧帧首首部部和和尾尾部部后后，将将分分组组送送到网络层的队列中排队等待处理。到网络层的队列中排队等待处理。物理层处理

4、数据链路层处理网络层处理 分组排队 交换结构 输入端口的处理从线路接收分组查表和转发6输出端口将交换结构传送来的分组发送到线路 n当当交交换换结结构构传传送送过过来来的的分分组组先先进进行行缓缓存存。数数据据链链路路层层处处理理模模块块将将分分组组加加上上链链路路层层的的首首部部和和尾尾部部，交交给给物理层后发送到外部线路。物理层后发送到外部线路。物理层处理数据链路层处理网络层处理 分组排队 输出端口的处理向线路发送分组缓存管理交换结构7分组丢弃 n若路由器处理分组的速率赶不上分组进入队若路由器处理分组的速率赶不上分组进入队列的速率，则队列的存储空间最终必定减少列的速率，则队列的存储空间最终必

5、定减少到零，这就使后面再进入队列的分组由于没到零，这就使后面再进入队列的分组由于没有存储空间而只能被丢弃。有存储空间而只能被丢弃。n路由器中的输入或输出队列产生溢出是造成路由器中的输入或输出队列产生溢出是造成分组丢失的重要原因。分组丢失的重要原因。85.3 路由选择协议路由选择协议5.3.1 路由器的构成路由器的构成5.3.2 因特网的路由选择协议概述因特网的路由选择协议概述5.3.3 内部网关协议内部网关协议RIP、OSPF5.3.4 外部网关协议外部网关协议BGP 95.3.2 因特网的路由选择协议概述因特网的路由选择协议概述1.理想的路由算法理想的路由算法n算法必须是正确的和完整的算法必

6、须是正确的和完整的 n算法在计算上应简单算法在计算上应简单 n算算法法应应能能适适应应通通信信量量和和网网络络拓拓扑扑的的变变化化（自自适适应应性性）n算法应具有稳定性算法应具有稳定性 n算法应是公平的算法应是公平的 n算法应是最佳的算法应是最佳的10关于关于“最佳路由最佳路由”n不存在一种绝对的最佳路由算法。不存在一种绝对的最佳路由算法。n所所谓谓“最最佳佳”只只能能是是相相对对于于某某一一种种特特定定要要求求下下得得出出的较为合理的选择而已。的较为合理的选择而已。n实际的路由选择算法，应尽可能接近于理想的算法。实际的路由选择算法，应尽可能接近于理想的算法。n路由选择是个非常复杂的问题路由选

7、择是个非常复杂的问题n它是网络中的所有结点共同协调工作的结果。它是网络中的所有结点共同协调工作的结果。n路路由由选选择择的的环环境境往往往往是是不不断断变变化化的的，而而这这种种变变化化有有时时无无法事先知道。法事先知道。11静态静态路由选择、路由选择、动态动态路由选择策略路由选择策略n静静态态路路由由选选择择策策略略即即非非自自适适应应路路由由选选择择，其其特特点点是是简简单单和和开开销销较较小小，但但不不能能及及时时适适应应网网络络状状态的变化。态的变化。n动动态态路路由由选选择择策策略略即即自自适适应应路路由由选选择择，其其特特点点是是能能较较好好地地适适应应网网络络状状态态的的变变化化

8、，但但实实现现起起来来较为复杂，开销也比较大。较为复杂，开销也比较大。12分层次的路由选择协议因特网采用分层次的路由选择协议。因特网采用分层次的路由选择协议。n因特网的规模非常大。因特网的规模非常大。n如如果果让让所所有有的的路路由由器器知知道道所所有有的的网网络络应应怎怎样样到到达达，则则这这种种路路由由表表将将非非常常大大，处处理理起起来来也也太太花花时时间间。而而所所有有这这些些路路由由器器之之间间交交换换路路由由信信息息所所需需的的带带宽宽就就会会使使因因特特网的通信链路饱和。网的通信链路饱和。n许许多多单单位位不不愿愿意意外外界界了了解解自自己己单单位位网网络络的的布布局局细细节节和

9、和本本部部门门所所采采用用的的路路由由选选择择协协议议（这这属属于于本本部部门内部的事情），但同时还希望连接到因特网上。门内部的事情），但同时还希望连接到因特网上。13自治系统 AS(Autonomous System)自治系统自治系统 AS 的经典定义：的经典定义：在单一的技术管理下的一组路由器，而这些路在单一的技术管理下的一组路由器，而这些路由器使用一种由器使用一种 AS 内部的路由选择协议内部的路由选择协议和共同的度和共同的度量以确定分组在该量以确定分组在该 AS 内的路由，同时还使用一种内的路由，同时还使用一种 AS 之间的路由选择协议之间的路由选择协议用以确定分组在用以确定分组在 A

10、S之间之间的路由。的路由。现在对自治系统现在对自治系统 AS 的定义是强调下面的事实：的定义是强调下面的事实：尽管一个尽管一个 AS 使用了多种内部路由选择协议和使用了多种内部路由选择协议和度量，但重要的是一个度量，但重要的是一个 AS 对其他对其他 AS 表现出的是表现出的是一个一个单一的单一的和和一致的路由选择策略一致的路由选择策略。14自治系统 AS(Autonomous System)目前的因特网，一个大的目前的因特网，一个大的ISPISP就是一个自治系统。就是一个自治系统。n中国三大基础电信运营商：中国三大基础电信运营商：n中国电信：拨号上网、中国电信：拨号上网、ADSLADSL、F

11、TTxFTTx、CDMACDMA无线上网、无线上网、3G 3G CDMA2000CDMA2000无线上网、无线上网、WiFiWiFi无线上网无线上网n中国联通：拨号上网、中国联通：拨号上网、ADSLADSL、FTTxFTTx、GPRSGPRS无线上网、无线上网、3G 3G WCDMAWCDMA无线上网无线上网/WiFiWiFi无线上网无线上网n中国移动：中国移动：2G GPRS2G GPRS和和EDGEEDGE无线上网、无线上网、TD-SCDMATD-SCDMA无线上无线上网、网、WiFiWiFi无线上网、拨号上网、无线上网、拨号上网、ADSLADSL、FTTxFTTx15ISPn珠江宽频：珠

12、江宽频：Cablen长城宽带：长城宽带：FTTxn中海宽带：中海宽带：FTTxn广东有线视讯宽带网：广东有线视讯宽带网：CablenE家宽：家宽：FTTxn东方有线：东方有线：Cablen杭州华数：杭州华数：Cablen深圳天威视讯：深圳天威视讯：Cablen中国教育和科研计算机网：中国教育和科研计算机网：FTTx、ADSLn中国科技网（隶属于中国科学院计算机网络信息中心）：中国科技网（隶属于中国科学院计算机网络信息中心）：FTTxn方正宽带：方正宽带：FTTxn歌华有线：歌华有线：Cablen东南网络：东南网络：Cablen海泰宽带海泰宽带n广电宽带广电宽带n四川艾普宽带四川艾普宽带16因特

13、网有两大类路由选择协议 n内内部部网网关关协协议议 IGP(Interior Gateway Protocol)即即在在一一个个自自治治系系统统内内部部使使用用的的路路由由选选择择协协议议。目目前前这这类类路路由由选选择择协协议议使使用用得得最最多多，如如 RIP 和和 OSPF 协议。协议。n外外部部网网关关协协议议EGP(External Gateway Protocol)若若源源站站和和目目的的站站处处在在不不同同的的自自治治系系统统中中，当当数数据据报报传传到到一一个个自自治治系系统统的的边边界界时时，就就需需要要使使用用一一种种协协议议将将路路由由选选择择信信息息传传递递到到另另一一

14、个个自自治治系系统统中中。这这样样的的协协议议就就是是外外部部网网关关协协议议 EGP。在在外外部部网网关关协协议议中中目前使用最多的是目前使用最多的是 BGP-4。17自治系统和内部网关协议、外部网关协议 用内部网关协议（例如，RIP）自治系统 B自治系统 A用外部网关协议（例如，BGP-4）R1R2 用内部网关协议（例如，OSPF）自治系统之间的路由选择也叫做域间路由选择(interdomain routing)，在自治系统内部的路由选择叫做域内路由选择(intradomain routing)18注意 n因因特特网网的的早早期期 RFC 文文档档中中未未使使用用“路路由由器器”而而是是使

15、使用用“网网关关”这这一一名名词词。但但是是在在新新的的 RFC 文文档档中中又又使使用用了了“路路由由器器”这这一一名名词词。应应当当把把这这两两个属于当作同义词。个属于当作同义词。nIGP 和和 EGP 是是协协议议类类别别的的名名称称。但但 RFC 在在使使用用 EGP 这这个个名名词词时时出出现现了了一一点点混混乱乱，因因为为最最早早的的一一个个外外部部网网关关协协议议的的协协议议名名字字正正好好也也是是 EGP。因因此此在在遇遇到到名名词词 EGP 时时，应应弄弄清清它它是是指指旧旧的的协协议议 EGP 还是指外部网关协议还是指外部网关协议 EGP 这个类别。这个类别。195.3 路

16、由选择协议路由选择协议5.3.1 路由器的构成路由器的构成5.3.2 因特网的路由选择协议概述因特网的路由选择协议概述5.3.3 内部网关协议内部网关协议RIP、OSPF5.3.4 外部网关协议外部网关协议BGP 20内部网关协议 RIP(Routing Information Protocol)1.工作原理工作原理n路由信息协议路由信息协议 RIP 是内部网关协议是内部网关协议 IGP中最先得到中最先得到广泛使用的协议。广泛使用的协议。nRIP 是一种分布式的基于是一种分布式的基于距离向量距离向量的路由选择协议。的路由选择协议。nRIP 协议要求网络中的每一个路由器都要维护从它协议要求网络中

17、的每一个路由器都要维护从它自己到其他每一个目的网络的距离记录。自己到其他每一个目的网络的距离记录。21“距离”的定义 n从一路由器到从一路由器到直接连接直接连接的网络的距离定义为的网络的距离定义为 1。n从从一一个个路路由由器器到到非非直直接接连连接接的的网网络络的的距距离离定定义义为为所所经经过的路由器数加过的路由器数加 1。nRIP 协协议议中中的的“距距离离”也也称称为为“跳跳数数”(hop count)，因为每经过一个路由器，跳数就加，因为每经过一个路由器，跳数就加 1。n这里的这里的“距离距离”实际上指的是实际上指的是“最短最短距离距离”.22“距离”的定义 nRIP 认认为为一一个

18、个好好的的路路由由就就是是它它通通过过的的路路由由器器的的数数目目少，即少，即“距离短距离短”。nRIP 允许一条路径最多只能包含允许一条路径最多只能包含 15 个路由器。个路由器。n“距距离离”的的最最大大值值为为16 时时即即相相当当于于不不可可达达。可可见见 RIP 只适用于小型互联网。只适用于小型互联网。nRIP 不不能能在在两两个个网网络络之之间间同同时时使使用用多多条条路路由由。RIP 选选择择一一个个具具有有最最少少路路由由器器的的路路由由（即即最最短短路路由由），哪哪怕怕还还存存在在另另一一条条高高速速(低低时时延延)但但路路由由器器较较多多的的路路由。由。23RIP 协议的三

19、个要点 n仅和仅和相邻路由器相邻路由器交换信息。交换信息。n交交换换的的信信息息是是当当前前本本路路由由器器所所知知道道的的全全部部信信息息，即自己的路由表。，即自己的路由表。n按按固固定定的的时时间间间间隔隔交交换换路路由由信信息息，例例如如，每每隔隔 30 秒。秒。24路由表的建立 n路路由由器器在在刚刚刚刚开开始始工工作作时时，只只知知道道到到直直接接连连接接的的网网络络的距离（此距离定义为的距离（此距离定义为1）。）。n以以后后，每每一一个个路路由由器器也也只只和和数数目目非非常常有有限限的的相相邻邻路路由由器交换并更新路由信息。器交换并更新路由信息。n经经过过若若干干次次更更新新后后

20、，所所有有的的路路由由器器最最终终都都会会知知道道到到达达本本自自治治系系统统中中任任何何一一个个网网络络的的最最短短距距离离和和下下一一跳跳路路由由器的地址。器的地址。nRIP 协协议议的的收收敛敛(convergence)过过程程较较快快，即即在在自自治治系系统统中中所所有有结结点点都都得得到到正正确确的的路路由由选选择择信信息息的的过过程程较较快。快。252.距离向量算法收到相邻路由器（其地址为 X）的一个 RIP 报文：(1)先修改此 RIP 报文中的所有项目：把“下一跳”字段中的地址都改为 X，并把所有的“距离”字段的值加 1。(2)对修改后的 RIP 报文中的每一个项目，重复以下步

21、骤：若项目中的目的网络不在路由表中，则把该项目加到路由表中。否则 若下一跳字段给出的路由器地址是同样的，则把收到的项目替换原路由表中的项目。否则 若收到项目中的距离小于路由表中的距离，则进行更新.否则，什么也不做。(3)若 3 分钟还没有收到相邻路由器的更新路由表，则把此相邻路由器记为不可达路由器，即将距离置为16（距离为16表示不可达）。(4)返回。26路由器之间交换信息 nRIP协议让互联网中的所有路由器都和自己的相邻路由器不断交换路由信息，并不断更新其路由表，使得从每一个路由器到每一个目的网络的路由都是最短的（即跳数最少）。n虽然所有的路由器最终都拥有了整个自治系统的全局路由信息，但由于

22、每一个路由器的位置不同，它们的路由表当然也应当是不同的。27 4 字节RIP 报文3.RIP2协议的报文格式 路由信息（20 字节/路由）可重复出现最多 25 个IP 数据报路由标记网络地址地址族标识符距离(1-16)IP 首部UDP 首部首部路由部分必为 0版本命令 4 字节子网掩码下一跳路由器地址UDP 用户数据报28nRIP2报报文文中中的的路路由由部部分分由由若若干干个个路路由由信信息息组组成成。每个路由信息需要用每个路由信息需要用 20 个字节。个字节。n地地址址族族标标识识符符（又又称称为为地地址址类类别别）字字段段用用来来标标志志所使用的地址协议。所使用的地址协议。n路路由由标标

23、记记填填入入自自治治系系统统的的号号码码，这这是是考考虑虑使使RIP 有可能收到本自治系统以外的路由选择信息有可能收到本自治系统以外的路由选择信息.n再再后后面面指指出出某某个个网网络络地地址址、该该网网络络的的子子网网掩掩码码、下一跳路由器地址以及到此网络的距离。下一跳路由器地址以及到此网络的距离。29RIP 协议的优缺点 nRIP 存存在在的的一一个个问问题题是是当当网网络络出出现现故故障障时时，要要经经过过比较长的时间才能将此信息传送到所有的路由器。比较长的时间才能将此信息传送到所有的路由器。n RIP 协议最大的优点就是实现简单，开销较小。协议最大的优点就是实现简单，开销较小。nRIP

24、 限限制制了了网网络络的的规规模模，它它能能使使用用的的最最大大距距离离为为 15（16 表示不可达）。表示不可达）。n路路由由器器之之间间交交换换的的路路由由信信息息是是路路由由器器中中的的完完整整路路由由表，因而随着网络规模的扩大，开销也就增加。表，因而随着网络规模的扩大，开销也就增加。30R2R1网 1网 3网 2正常情况1 1 1 2 R1R1 说：“我到网 1 的距离是 1，是直接交付。”“1”表示“从本路由器到网 1”“1”表示“距离是 1”“”表示“直接交付”31R2R1网 1网 3网 2正常情况1 1 1 2 R1R2 说：“我到网 1 的距离是 2，是经过 R1。”“1”表示

25、“从本路由器到网 1”“2”表示“距离是 2”“R1”表示经过 R132R2R1网 1网 3网 2R2R1网 1网 3网 2网 1出了故障正常情况1 1 1 16 1 2 R11 2 R1R1 说：“我到网 1 的距离是 16（表示无法到达），是直接交付。”但 R2 在收到 R1 的更新报文之前，还发送原来的报文，因为这时 R2 并不知道 R1 出了故障。33R2R1网 1网 3网 2R2R1网 1网 3网 2网 1出了故障正常情况1 1 1 16 1 2 R11 2 R1R1 收到 R2 的更新报文后，误认为可经过 R2 到达网1，于是更新自己的路由表，说：“我到网 1 的距离是 3，下一跳

26、经过 R2”。然后将此更新信息发送给 R2。1 3 R234R2R1网 1网 3网 2R2R1网 1网 3网 2网 1出了故障正常情况1 1 1 16 1 2 R11 2 R1R2 以后又更新自己的路由表为“1,4,R1”，表明“我到网 1 距离是 4，下一跳经过 R1”。1 3 R21 4 R135R2R1网 1网 3网 2R2R1网 1网 3网 2网 1出了故障正常情况1 1 1 16 1 3 R21 5 R21 16 R21 2 R11 2 R11 4 R11 16 R1这样不断更新下去，直到 R1 和 R2 到网 1 的距离都增大到 16 时，R1 和 R2 才知道网 1 是不可达的。

27、这就是好消息传播得快，而坏消息传播得慢。网络出故障的传播时间往往需要较长的时间(例如数分钟)。这是 RIP 的一个主要缺点。36内部网关协议 OSPF(Open Shortest Path First)1.OSPF 协议的基本特点协议的基本特点n“开放开放”表明表明 OSPF 协议不是受某一家厂商控协议不是受某一家厂商控制，而是公开发表的。制，而是公开发表的。n“最短路径优先最短路径优先”是因为使用了是因为使用了 Dijkstra 提出的提出的最短路径算法最短路径算法SPFnOSPF 只是一个协议的名字，它并不表示其他的只是一个协议的名字，它并不表示其他的路由选择协议不是路由选择协议不是“最短

28、路径优先最短路径优先”。n是分布式的是分布式的链路状态协议链路状态协议(RIP:距离向量协议距离向量协议)。37三个要点（与RIP相比）n向本自治系统中所有路由器发送信息向本自治系统中所有路由器发送信息，这里使用的，这里使用的方法是洪泛法。方法是洪泛法。n发送的信息就是与本路由器发送的信息就是与本路由器相邻相邻的所有路由器的链的所有路由器的链路状态。路状态。n“链路状态链路状态”就是说明本路由器都和哪些路由器相邻，就是说明本路由器都和哪些路由器相邻，以及该链路的以及该链路的“度量度量”(metric)(费用、距离、时延、费用、距离、时延、带宽等带宽等)。n只有当链路状态只有当链路状态发生变化发

29、生变化时，路由器才用洪泛法向时，路由器才用洪泛法向所有路由器发送此信息。所有路由器发送此信息。38链路状态数据库(link-state database)n由于各路由器之间频繁地交换链路状态信息，因此由于各路由器之间频繁地交换链路状态信息，因此所有的路由器最终都能建立一个链路状态数据库。所有的路由器最终都能建立一个链路状态数据库。n该数据库实际上是该数据库实际上是全网的拓扑结构图全网的拓扑结构图，它在全网范，它在全网范围内是一致的（这称为链路状态数据库的同步）。围内是一致的（这称为链路状态数据库的同步）。nOSPF 的链路状态数据库能较快地进行更新，使各的链路状态数据库能较快地进行更新，使各个

30、路由器能及时更新其路由表。个路由器能及时更新其路由表。OSPF 的更新过程的更新过程收敛快是其重要优点。收敛快是其重要优点。39OSPF 的区域(area)n为了使为了使 OSPF 能够用于规模很大的网络，能够用于规模很大的网络，OSPF 将一个自治系统再划分为若干个更小的范围，叫作将一个自治系统再划分为若干个更小的范围，叫作区域区域。n每一个区域都有一个每一个区域都有一个 32 位的区域标识符（用点分位的区域标识符（用点分十进制表示）。十进制表示）。n区域也不能太大，在一个区域内的路由器最好不超区域也不能太大，在一个区域内的路由器最好不超过过 200 个。个。40自治系统 ASOSPF 划分

31、为两种不同的区域 区域 0.0.0.1区域 0.0.0.3主干区域 0.0.0.0至其他自治系统R9R7R6R5R4R3R2R1网 8网 6网 3网 2网 1网 7区域 0.0.0.2网 4网 5R841划分区域 n划分区域的好处就是将利用划分区域的好处就是将利用洪泛法洪泛法交换链路状态交换链路状态信息的范围局限于每一个区域而不是整个的自治信息的范围局限于每一个区域而不是整个的自治系统，这就减少了整个网络上的通信量。系统，这就减少了整个网络上的通信量。n在一个区域内部的路由器只知道本区域的完整网在一个区域内部的路由器只知道本区域的完整网络拓扑，而不知道其他区域的网络拓扑的情况。络拓扑，而不知道

32、其他区域的网络拓扑的情况。nOSPF 使用层次结构的区域划分。在上层的区域使用层次结构的区域划分。在上层的区域叫作叫作主干区域主干区域(backbone area)。主干区域的标识。主干区域的标识符规定为符规定为0.0.0.0。主干区域的作用是用来连通其。主干区域的作用是用来连通其他在下层的区域。他在下层的区域。42自治系统 AS主干路由器区域 0.0.0.1区域 0.0.0.3主干区域 0.0.0.0至其他自治系统R9R7R6R5R4R3R2R1网 8网 6网 3网 2网 1网 7区域 0.0.0.2网 4网 5R843自治系统 AS区域边界路由器 区域 0.0.0.1区域 0.0.0.3主

33、干区域 0.0.0.0至其他自治系统R9R7R6R5R4R3R2R1网 8网 6网 3网 2网 1网 7区域 0.0.0.2网 4网 5R844OSPF 直接用 IP 数据报传送 nOSPF 不用不用 UDP 而是直接用而是直接用 IP 数据报传送。数据报传送。nOSPF 构成的数据报很短。这样做可减少路由信构成的数据报很短。这样做可减少路由信息的通信量。息的通信量。n数据报很短的另一好处是可以不必将长的数据报数据报很短的另一好处是可以不必将长的数据报分片传送。分片传送的数据报只要丢失一个，就分片传送。分片传送的数据报只要丢失一个，就无法组装成原来的数据报，而整个数据报就必须无法组装成原来的数

34、据报，而整个数据报就必须重传。重传。45OSPF 的其他特点 nOSPF 对不同的链路可根据对不同的链路可根据 IP 分组的不同服务类分组的不同服务类型型 TOS 而设置成不同的代价。因此，而设置成不同的代价。因此，OSPF 对于对于不同类型的业务可计算出不同的路由。不同类型的业务可计算出不同的路由。n如果到同一个目的网络有多条相同代价的路径，如果到同一个目的网络有多条相同代价的路径，那么可以将通信量分配给这几条路径。这叫作多那么可以将通信量分配给这几条路径。这叫作多路径间的负载平衡。路径间的负载平衡。n所有在所有在 OSPF 路由器之间交换的分组都具有鉴别路由器之间交换的分组都具有鉴别的功能

35、。的功能。n支持可变长度的子网划分和无分类编址支持可变长度的子网划分和无分类编址 CIDR。n每一个链路状态都带上一个每一个链路状态都带上一个 32 位的序号，序号位的序号，序号越大状态就越新。越大状态就越新。46IP 数据报OSPF 分组 IP数据报首部OSPF 分组OSPF 分组首部类型 1 至类型 5 的 OSPF 分组24 字节081631版 本路 由 器 标 识 符类 型分 组 长 度检 验 和鉴 别位鉴 别区 域 标 识 符鉴 别 类 型472.OSPF 的五种分组类型 n类型类型1，问候，问候(Hello)分组。分组。n用来发现和维持邻站的可达性。用来发现和维持邻站的可达性。n类

36、型类型2，数据库描述，数据库描述(Database Description)分组。分组。n向邻站给出自己的链路状态数据库中的所有链路状态项目向邻站给出自己的链路状态数据库中的所有链路状态项目的摘要信息。的摘要信息。n类型类型3，链路状态请求，链路状态请求(Link State Request)分组。分组。n向对方请求发送某些链路状态项目的详细信息。向对方请求发送某些链路状态项目的详细信息。482.OSPF 的五种分组类型 n类型类型4，链路状态更新，链路状态更新(Link State Update)分分组，用洪泛法对全网更新链路状态。组，用洪泛法对全网更新链路状态。n类型类型5，链路状态确认，

37、链路状态确认(Link State Acknowledgment)分组。分组。n对链路状态更新分组的确认。对链路状态更新分组的确认。49OSPF的基本操作 问候问候数据库描述数据库描述数据库描述数据库描述链路状态请求链路状态更新链路状态确认确定可达性达到数据库的同步新情况下的同步50OSPF 使用的是可靠的洪泛法 更新报文tACK报文RRRRt1t2t3t451OSPF 的其他特点 nOSPF 还规定每隔一段时间，如 30 分钟，要刷新一次数据库中的链路状态。n由于一个路由器的链路状态只涉及到与相邻路由器的连通状态，因而与整个互联网的规模并无直接关系。因此当互联网规模很大时，OSPF 协议要比

38、距离向量协议 RIP 好得多。nOSPF 没有“坏消息传播得慢”的问题，据统计，其响应网络变化的时间小于 100 ms。525.3 路由选择协议路由选择协议5.3.1 路由器的构成路由器的构成5.3.2 因特网的路由选择协议概述因特网的路由选择协议概述5.3.3 内部网关协议内部网关协议RIP、OSPF5.3.4 外部网关协议外部网关协议BGP 53外部网关协议 BGPnBGP 是不同自治系统的路由器之间交换路由信是不同自治系统的路由器之间交换路由信息的协议。息的协议。nBGP 较新版本是较新版本是 2006 年年 1 月发表的月发表的 BGP-4（BGP 第第 4 个版本），即个版本），即

39、RFC 4271 4278。n可以将可以将 BGP-4 简写为简写为 BGP。54BGP 使用的环境却不同 n因特网的规模太大，使得自治系统之间路由选择非因特网的规模太大，使得自治系统之间路由选择非常困难。对于自治系统之间的路由选择，要寻找最常困难。对于自治系统之间的路由选择，要寻找最佳路由是很不现实的。佳路由是很不现实的。n当一条路径通过几个不同当一条路径通过几个不同 AS 时，要想对这样的路径计算时，要想对这样的路径计算出有意义的代价是不太可能的。出有意义的代价是不太可能的。n比较合理的做法是在比较合理的做法是在 AS 之间交换之间交换“可达性可达性”信息。信息。n边界网关协议边界网关协议

40、 BGP 只能是力求寻找一条能够到达目只能是力求寻找一条能够到达目的网络且的网络且比较好的路由比较好的路由（不能兜圈子），而（不能兜圈子），而并非要并非要寻找一条最佳路由寻找一条最佳路由。55BGP 发言人(BGP speaker)n每一个自治系统的管理员要选择至少一个路每一个自治系统的管理员要选择至少一个路由器作为该自治系统的由器作为该自治系统的“BGP 发言人发言人”。n一般说来，一般说来，BGP 发言人往往就是发言人往往就是 BGP 边界边界路由器，但也可以不是路由器，但也可以不是 BGP 边界路由器。边界路由器。56BGP 发言人和自治系统 AS 的关系 BGP 发言人BGP发言人BG

41、P 发言人BGP 发言人BGP发言人AS1AS3AS2AS5AS457BGP 交换路由信息n一个一个 BGP 发言人与其他自治系统中的发言人与其他自治系统中的 BGP 发言发言人要交换路由信息，就要先建立人要交换路由信息，就要先建立 TCP 连接，然后连接，然后在此连接上交换在此连接上交换 BGP 报文以建立报文以建立 BGP 会话会话(session)，利用，利用 BGP 会话交换路由信息。会话交换路由信息。n使用使用 TCP 连接能提供可靠的服务，也简化了路由连接能提供可靠的服务，也简化了路由选择协议。选择协议。58AS 的连通图举例 nBGP 所交换的网络可达性的信息就是要到达某个所交换

42、的网络可达性的信息就是要到达某个网络所要经过的一系列网络所要经过的一系列 AS。n当当 BGP 发言人互相交换了网络可达性的信息后，发言人互相交换了网络可达性的信息后，各各 BGP 发言人就根据所采用的策略从收到的路由发言人就根据所采用的策略从收到的路由信息中找出到达各信息中找出到达各 AS 的较好路由。的较好路由。AS1AS2AS3AS4AS559BGP 发言人交换路径向量 主干网（AS1）地区 ISP（AS2）地区 ISP（AS3）本地 ISP（AS4）N1，N2本地 ISP（AS5）N3，N4本地 ISP（AS6）N5本地 ISP（AS7）N6，N7自治系统 AS2 的 BGP 发言人通

43、知主干网的 BGP 发言人：“要到达网络 N1,N2,N3 和 N4 可经过 AS2。”60BGP 发言人交换路径向量 主干网（AS1）地区 ISP（AS2）地区 ISP（AS3）本地 ISP（AS4）N1，N2本地 ISP（AS5）N3，N4本地 ISP（AS6）N5本地 ISP（AS7）N6，N7主干网还可发出通知：“要到达网络 N5,N6 和 N7 可沿路径（AS1,AS3）。”61BGP 协议的特点nBGP 协议交换路由信息的结点数量级是协议交换路由信息的结点数量级是自自治系统数的量级治系统数的量级，这要比这些自治系统中的，这要比这些自治系统中的网络数少很多。网络数少很多。n每一个自治

44、系统中每一个自治系统中 BGP 发言人（或边界路发言人（或边界路由器）的数目是很少的。这样就使得自治系由器）的数目是很少的。这样就使得自治系统之间的路由选择不致过分复杂。统之间的路由选择不致过分复杂。62BGP 协议的特点nBGP 支持支持 CIDR，因此，因此 BGP 的路由表也就应当的路由表也就应当包括目的网络前缀、下一跳路由器，以及到达该包括目的网络前缀、下一跳路由器，以及到达该目的网络所要经过的各个自治系统序列。目的网络所要经过的各个自治系统序列。n在在BGP 刚刚运行时，刚刚运行时，BGP 的邻站是交换整个的的邻站是交换整个的 BGP 路由表。但以后只需要在发生变化时路由表。但以后只

45、需要在发生变化时更新更新有变化的部分有变化的部分。这样做对节省网络带宽和减少路。这样做对节省网络带宽和减少路由器的处理开销方面都有好处。由器的处理开销方面都有好处。63BGP-4 共使用四种报文(1)打开打开(OPEN)报文，用来与相邻的另一个报文，用来与相邻的另一个BGP发言发言人建立关系。人建立关系。(2)更新更新(UPDATE)报文，用来发送某一路由的信息，报文，用来发送某一路由的信息，以及列出要撤消的多条路由。以及列出要撤消的多条路由。(3)保活保活(KEEPALIVE)报文，用来确认打开报文和周报文，用来确认打开报文和周期性地证实邻站的连通性。期性地证实邻站的连通性。(4)通知通知(NOTIFICATION)报文，用来发送检测到的差报文，用来发送检测到的差错。错。n在在 RFC 2918 中增加了中增加了 ROUTE-REFRESH 报文，报文，用来请求对等端重新通告。用来请求对等端重新通告。64BGP 报文具有通用的首部BGP 报文通用首部字节 16 2 1BGP 报文主体部分类 型长 度标 记TCP首部IP 首部BGP 报文TCP 报文65