ip網(wǎng)絡(luò)、idc方向?qū)＜遗嘤?xùn)之三

1、,,,,,IP網(wǎng)絡(luò)、IDC方向?qū)＜遥?）,目錄,通信網(wǎng)與計(jì)算機(jī)網(wǎng)差異,IP城域網(wǎng)技術(shù)與實(shí)現(xiàn),1,2,5,IP網(wǎng)與協(xié)議體系,IP傳輸技術(shù)與MPLS技術(shù),IDC業(yè)務(wù)與發(fā)展,4,3,1. IP數(shù)據(jù)報(bào)構(gòu)成,3. 內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議介紹,4. 外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議介紹,第三部分 IP傳輸技術(shù)與MPLS技術(shù),5. 路由器的結(jié)構(gòu)與實(shí)現(xiàn),2. 分層次的路由選擇,6. MPLS的基本概念,8. MPLS的業(yè)務(wù)應(yīng)用,7. MPLS的封裝與實(shí)現(xiàn),路網(wǎng)有了，車(chē)該怎么上路行駛

2、呢？,1. IP數(shù)據(jù)報(bào)構(gòu)成,3. 內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議介紹,4. 外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議介紹,第三部分 IP傳輸技術(shù)與MPLS技術(shù),5. 路由器的結(jié)構(gòu)與實(shí)現(xiàn),2. 分層次的路由選擇,6. MPLS的基本概念,8. MPLS的業(yè)務(wù)應(yīng)用,7. MPLS的封裝與實(shí)現(xiàn),1、IP數(shù)據(jù)報(bào)（包）構(gòu)成,一個(gè) IP 數(shù)據(jù)報(bào)由首部和數(shù)據(jù)兩部分組成。首部的前一部分是固定長(zhǎng)度，共 20 字節(jié)，是所有 IP 數(shù)據(jù)報(bào)必須具有的；在首部的固定部分的后面是一些可選字段，其長(zhǎng)度是可變的。

3、,,,可變部分,首部,,,,,,,,,,,,,,,,0,4,8,16,19,24,31,版 本,標(biāo)志,生 存 時(shí) 間,協(xié) 議,標(biāo) 識(shí),區(qū) 分 服 務(wù),總 長(zhǎng) 度,片 偏 移,填 充,首 部 檢 驗(yàn) 和,源 地 址,目 的 地 址,可 選 字 段 （長(zhǎng) 度 可 變）,位,首部長(zhǎng)度,數(shù) 據(jù) 部 分,,數(shù)

4、 據(jù) 部 分,首 部,IP 數(shù)據(jù)報(bào),,,首部,,,,,,,,,,,,,,,,0,4,8,16,19,24,31,版 本,標(biāo)志,生 存 時(shí) 間,協(xié) 議,標(biāo) 識(shí),總 長(zhǎng) 度,片 偏 移,填 充,首 部 檢 驗(yàn) 和,源 地 址,目 的 地 址,可 選 字 段 （長(zhǎng) 度 可 變）,位,首部長(zhǎng)度,數(shù) 據(jù)

5、 部 分,,數(shù) 據(jù) 部 分,首 部,IP 數(shù)據(jù)報(bào),固定部分,,區(qū) 分 服 務(wù),,首部,,,,,,,,,,,,,,,0,4,8,16,19,24,31,版 本,標(biāo)志,生 存 時(shí) 間,協(xié) 議,標(biāo) 識(shí),總 長(zhǎng) 度,片 偏 移,填 充,首 部 檢 驗(yàn) 和,源 地 址,目 的 地 址,可 選 字

6、 段 （長(zhǎng) 度 可 變）,位,首部長(zhǎng)度,數(shù) 據(jù) 部 分,固定部分,可變部分,,區(qū) 分 服 務(wù),,首部,,,,,,,,,,,,,,,0,4,8,16,19,24,31,版 本,標(biāo)志,生 存 時(shí) 間,協(xié) 議,標(biāo) 識(shí),總 長(zhǎng) 度,片 偏 移,填 充,首 部 檢 驗(yàn) 和,源 地 址,目 的 地 址,可 選 字

7、 段 （長(zhǎng) 度 可 變）,位,首部長(zhǎng)度,數(shù) 據(jù) 部 分,固定部分,可變部分,,區(qū) 分 服 務(wù),,首部,,,,,,,,,,,,,,,0,4,8,16,19,24,31,版 本,標(biāo)志,生 存 時(shí) 間,協(xié) 議,標(biāo) 識(shí),總 長(zhǎng) 度,片 偏 移,填 充,首 部 檢 驗(yàn) 和,源 地 址,目 的 地 址,可 選

8、 字 段 （長(zhǎng) 度 可 變）,位,首部長(zhǎng)度,數(shù) 據(jù) 部 分,固定部分,可變部分,,區(qū) 分 服 務(wù),,首部,,,,,,,,,,,,,,,0,4,8,16,19,24,31,版 本,標(biāo)志,生 存 時(shí) 間,協(xié) 議,標(biāo) 識(shí),總 長(zhǎng) 度,片 偏 移,填 充,首 部 檢 驗(yàn) 和,源 地 址,目 的 地 址,可 選

9、 字 段 （長(zhǎng) 度 可 變）,位,首部長(zhǎng)度,數(shù) 據(jù) 部 分,固定部分,可變部分,,區(qū) 分 服 務(wù),,首部,,,,,,,,,,,,,,,0,4,8,16,19,24,31,版 本,標(biāo)志,生 存 時(shí) 間,協(xié) 議,標(biāo) 識(shí),總 長(zhǎng) 度,片 偏 移,填 充,首 部 檢 驗(yàn) 和,源 地 址,目 的 地 址,可

10、 選 字 段 （長(zhǎng) 度 可 變）,位,首部長(zhǎng)度,數(shù) 據(jù) 部 分,固定部分,可變部分,,區(qū) 分 服 務(wù),,首部,,,,,,,,,,,,,,,0,4,8,16,19,24,31,版 本,標(biāo)志,生 存 時(shí) 間,協(xié) 議,標(biāo) 識(shí),區(qū) 分 服 務(wù),總 長(zhǎng) 度,片 偏 移,填 充,首 部 檢 驗(yàn) 和,源 地 址,目 的

11、 地 址,可 選 字 段 （長(zhǎng) 度 可 變）,位,首部長(zhǎng)度,數(shù) 據(jù) 部 分,固定部分,可變部分,標(biāo)志(flag) 占 3 位，目前只有前兩位有意義。標(biāo)志字段的最低位是 MF (More Fragment)。MF ? 1 表示后面“還有分片”。MF ? 0 表示最后一個(gè)分片。標(biāo)志字段中間的一位是 DF (Don't Fragment) 。只有當(dāng)

12、 DF ? 0 時(shí)才允許分片。,,,,首部,,,,,,,,,,,,,,,0,4,8,16,19,24,31,版 本,標(biāo)志,生 存 時(shí) 間,協(xié) 議,標(biāo) 識(shí),總 長(zhǎng) 度,片 偏 移,填 充,首 部 檢 驗(yàn) 和,源 地 址,目 的 地 址,可 選 字 段 （長(zhǎng) 度 可 變）,位,首部長(zhǎng)度,數(shù) 據(jù) 部 分,固定

13、部分,可變部分,,區(qū) 分 服 務(wù),,偏移 = 0/8 = 0,,,,,,,,,,,偏移 = 0/8= 0,偏移 = 1400/8 = 175,偏移 = 2800/8 = 350,,,,,,,,1400,2800,3799,2799,1399,3799,需分片的數(shù)據(jù)報(bào),,數(shù)據(jù)報(bào)片 1,首部,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,數(shù)據(jù)部分共 3800 字節(jié),首部 1,首部 2,首部 3,,字節(jié) 0,數(shù)據(jù)報(bào)片 2,數(shù)據(jù)報(bào)片

14、3,,1400,,2800,,,字節(jié) 0,IP 數(shù)據(jù)報(bào)分片,,首部,,,,,,,,,,,,,,,0,4,8,16,19,24,31,版 本,標(biāo)志,生 存 時(shí) 間,協(xié) 議,標(biāo) 識(shí),總 長(zhǎng) 度,片 偏 移,填 充,首 部 檢 驗(yàn) 和,源 地 址,目 的 地 址,可 選 字 段 （長(zhǎng) 度 可 變）,位,首部長(zhǎng)度,數(shù) 據(jù) 部

15、 分,固定部分,可變部分,生存時(shí)間(8 位)記為 TTL (Time To Live)數(shù)據(jù)報(bào)在網(wǎng)絡(luò)中可通過(guò)的路由器數(shù)的最大值。,,,區(qū) 分 服 務(wù),,首部,,,,,,,,,,,,,,,0,4,8,16,19,24,31,版 本,標(biāo)志,生 存 時(shí) 間,協(xié) 議,標(biāo) 識(shí),總 長(zhǎng) 度,片 偏 移,填 充,首 部 檢 驗(yàn) 和,源 地 址,目 的 地 址,

16、可 選 字 段 （長(zhǎng) 度 可 變）,位,首部長(zhǎng)度,數(shù) 據(jù) 部 分,固定部分,可變部分,,區(qū) 分 服 務(wù),,,,,運(yùn)輸層,網(wǎng)絡(luò)層,,首部,,TCP,,UDP,,ICMP,,IGMP,,OSPF,,,,,,數(shù) 據(jù) 部 分,,IP 數(shù)據(jù)報(bào),上層數(shù)據(jù)承載方式,,首部,,,,,,,,,,,,,,,0,4,8,16,19,24,31,版 本,標(biāo)志,生 存 時(shí) 間,協(xié) 議,

17、標(biāo) 識(shí),總 長(zhǎng) 度,片 偏 移,填 充,首 部 檢 驗(yàn) 和,源 地 址,目 的 地 址,可 選 字 段 （長(zhǎng) 度 可 變）,位,首部長(zhǎng)度,數(shù) 據(jù) 部 分,固定部分,可變部分,,區(qū) 分 服 務(wù),,發(fā)送端,接收端,16 位,字 1,16 位,字 2,16 位,字 n,…,…,,,數(shù)據(jù)報(bào)首部,,,IP

18、數(shù)據(jù)報(bào),,,,,,,,,,,,,16 位,字 1,16 位,字 2,16 位,字 n,…,…,,,數(shù)據(jù)部分,,,,首部,,,,,,,,,,,,,,,0,4,8,16,19,24,31,版 本,標(biāo)志,生 存 時(shí) 間,協(xié) 議,標(biāo) 識(shí),總 長(zhǎng) 度,片 偏 移,填 充,首 部 檢 驗(yàn) 和,源 地 址,目 的 地 址,可 選 字 段 （長(zhǎng) 度 可 變

19、）,位,首部長(zhǎng)度,數(shù) 據(jù) 部 分,固定部分,可變部分,,區(qū) 分 服 務(wù),IP 數(shù)據(jù)報(bào)首部的可變部分,IP 首部的可變部分就是一個(gè)選項(xiàng)字段，用來(lái)支持排錯(cuò)、測(cè)量以及安全等措施，內(nèi)容很豐富。選項(xiàng)字段的長(zhǎng)度可變，從 1 個(gè)字節(jié)到 40 個(gè)字節(jié)不等，取決于所選擇的項(xiàng)目。增加首部的可變部分是為了增加 IP 數(shù)據(jù)報(bào)的功能，但這同時(shí)也使得 IP 數(shù)據(jù)報(bào)的首部長(zhǎng)度成為可變的。這就增加了每一個(gè)路由器處理數(shù)據(jù)報(bào)

20、的開(kāi)銷(xiāo)。實(shí)際上這些選項(xiàng)很少被使用。,IP包的轉(zhuǎn)發(fā)分組流程,按主機(jī)所在的網(wǎng)絡(luò)地址來(lái)制作路由表，那么每一個(gè)路由器中的路由表就只包含 4 個(gè)項(xiàng)目。這樣就可使路由表大大簡(jiǎn)化。在設(shè)計(jì)的路由表中，對(duì)每一條路由，最主要的是 （目的網(wǎng)絡(luò)地址，下一跳地址）,根據(jù)目的網(wǎng)絡(luò)地址就能確定下一跳路由器，這樣做的結(jié)果是： IP 數(shù)據(jù)報(bào)最終一定可以找到目的主機(jī)所在目的網(wǎng)絡(luò)上的路由器（可能要通過(guò)多次的間接交付）。只有到達(dá)最后一個(gè)路由器時(shí)，才試圖向目的

21、主機(jī)進(jìn)行直接交付。,,,網(wǎng) 110.0.0.0,網(wǎng) 440.0.0.0,網(wǎng) 330.0.0.0,網(wǎng) 220.0.0.0,10.0.0.4,40.0.0.4,30.0.0.2,20.0.0.9,20.0.0.7,,,,,,,,,目的主機(jī)所在的網(wǎng)絡(luò),下一跳地址,,,,,20.0.0.0,30.0.0.0,10.0.0.0,40.0.0.0,20.0.0.7,30.0.0.1,直接交付，接口 1,直接交付，接口 0,路由器 R2 的路

22、由表,30.0.0.1,,,10.0.0.4,40.0.0.4,30.0.0.2,20.0.0.9,20.0.0.7,,,,,,,30.0.0.1,鏈路 4,鏈路 3,鏈路 2,鏈路 1,R2,R3,R1,0,1,R2,R3,R1,IP包的轉(zhuǎn)發(fā)圖示,兩種常見(jiàn)的路由,特定主機(jī)路由這種路由是為特定的目的主機(jī)指明一個(gè)路由。采用特定主機(jī)路由可使網(wǎng)絡(luò)管理人員能更方便地控制網(wǎng)絡(luò)和測(cè)試網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)也可在需要考慮某種安全問(wèn)題時(shí)采用這種特定主機(jī)路由。,

23、默認(rèn)路由路由器還可采用默認(rèn)路由以減少路由表所占用的空間和搜索路由表所用的時(shí)間。這種轉(zhuǎn)發(fā)方式在一個(gè)網(wǎng)絡(luò)只有很少的對(duì)外連接時(shí)是很有用的。默認(rèn)路由在主機(jī)發(fā)送 IP 數(shù)據(jù)報(bào)時(shí)往往更能顯示出它的好處。如果一個(gè)主機(jī)連接在一個(gè)小網(wǎng)絡(luò)上，而這個(gè)網(wǎng)絡(luò)只用一個(gè)路由器和因特網(wǎng)連接，那么在這種情況下使用默認(rèn)路由是非常合適的。,,,,,,,,N1,R1,因特網(wǎng),目的網(wǎng)絡(luò) 下一跳 N1 直接 N2

24、 R2 默認(rèn) R1,,,,路由表,,N2,R2,,只要目的網(wǎng)絡(luò)不是 N1 和 N2，就一律選擇默認(rèn)路由，把數(shù)據(jù)報(bào)先間接交付路由器 R1，讓 R1 再轉(zhuǎn)發(fā)給下一個(gè)路由器。,IP包分組轉(zhuǎn)發(fā)算法,(1) 從數(shù)據(jù)報(bào)的首部提取目的主機(jī)的 IP 地址 D, 得出目的網(wǎng)絡(luò)地址為 N。(2) 若網(wǎng)絡(luò) N 與此路由器直接相連，則把數(shù)據(jù)報(bào)直接交付目的主機(jī) D；否則是間接交付，執(zhí)行(3)。(3) 若路由表中

25、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)。(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)傳送給路由表指明的下一跳路由器；否則，執(zhí)行(5)。(5) 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；否則，執(zhí)行(6)。(6) 報(bào)告轉(zhuǎn)發(fā)分組出錯(cuò)。,在不劃分子網(wǎng)的兩級(jí) IP 地址下，從 IP 地址得出網(wǎng)絡(luò)地址是個(gè)很簡(jiǎn)單的事。但在劃分子網(wǎng)的情況下，從 I

26、P 地址卻不能唯一地得出網(wǎng)絡(luò)地址來(lái)，這是因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)地址取決于那個(gè)網(wǎng)絡(luò)所采用的子網(wǎng)掩碼，但數(shù)據(jù)報(bào)的首部并沒(méi)有提供子網(wǎng)掩碼的信息。因此分組轉(zhuǎn)發(fā)的算法也必須做相應(yīng)的改動(dòng)。,使用子網(wǎng)掩碼的分組轉(zhuǎn)發(fā)過(guò)程,(1) 從收到的分組的首部提取目的 IP 地址 D。(2) 先用各網(wǎng)絡(luò)的子網(wǎng)掩碼和 D 逐位相“與”，看是否和相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)地址匹配。若匹配，則將分組直接交付。否則就是間接交付，執(zhí)行(3)。(3) 若路由表中有目的地址為 D 的特定主機(jī)路由，則將

27、分組傳送給指明的下一跳路由器；否則，執(zhí)行(4)。(4) 對(duì)路由表中的每一行的子網(wǎng)掩碼和 D 逐位相“與”，若其結(jié)果與該行的目的網(wǎng)絡(luò)地址匹配，則將分組傳送給該行指明的下一跳路由器；否則，執(zhí)行(5)。(5) 若路由表中有一個(gè)默認(rèn)路由，則將分組傳送給路由表中所指明的默認(rèn)路由器；否則，執(zhí)行(6)。(6) 報(bào)告轉(zhuǎn)發(fā)分組出錯(cuò)。,在劃分子網(wǎng)的情況下路由器轉(zhuǎn)發(fā)分組的算法,,128.30.33.1,0,,,,,128.30.33.13,H1,子網(wǎng)1

28、： 網(wǎng)絡(luò)地址 128.30.33.0 子網(wǎng)掩碼 255.255.255.128,,,,,,,,128.30.33.130,1,,R2,,子網(wǎng)2：網(wǎng)絡(luò)地址 128.30.33.128 子網(wǎng)掩碼 255.255.255.128,H2,128.30.33.138,0,1,128.30.33.129,H3,128.30.36.2,子網(wǎng)3：網(wǎng)絡(luò)地址 128.30.36.0 子網(wǎng)掩碼

29、 255.255.255.0,128.30.36.12,已知互聯(lián)網(wǎng)和路由器 R1 中的路由表。主機(jī) H1 向 H2 發(fā)送分組。試討論 R1 收到 H1 向 H2 發(fā)送的分組后查找路由表的過(guò)程。,主機(jī) H1 要發(fā)送分組給 H2,,128.30.33.1,0,R1 的路由表（未給出默認(rèn)路由器）,,,,,128.30.33.13,H1,子網(wǎng)1： 網(wǎng)絡(luò)地址 128.30.33.0 子網(wǎng)掩碼 255.255.255.128,,

30、,,,,,,128.30.33.130,R1,1,,R2,,子網(wǎng)2：網(wǎng)絡(luò)地址 128.30.33.128 子網(wǎng)掩碼 255.255.255.128,H2,128.30.33.138,0,1,128.30.33.129,H3,128.30.36.2,子網(wǎng)3：網(wǎng)絡(luò)地址 128.30.36.0 子網(wǎng)掩碼 255.255.255.0,128.30.36.12,,要發(fā)送的分組的目的 IP 地址：12

31、8.30.33.138,,請(qǐng)注意：H1 并不知道 H2 連接在哪一個(gè)網(wǎng)絡(luò)上。H1 僅僅知道 H2 的 IP 地址是128.30.33.138,因此 H1 首先檢查主機(jī) 128.30.33.138 是否連接在本網(wǎng)絡(luò)上如果是，則直接交付；否則，就送交路由器 R1，并逐項(xiàng)查找路由表。,,128.30.33.1,0,,,,,H1,子網(wǎng)1： 網(wǎng)絡(luò)地址 128.30.33.0 子網(wǎng)掩碼 255.255.255.128,,,

32、,,,,,128.30.33.130,R1,1,,R2,,子網(wǎng)2：網(wǎng)絡(luò)地址 128.30.33.128 子網(wǎng)掩碼 255.255.255.128,H2,128.30.33.13,128.30.33.138,0,1,128.30.33.129,H3,128.30.36.2,子網(wǎng)3：網(wǎng)絡(luò)地址 128.30.36.0 子網(wǎng)掩碼 255.255.255.0,128.30.36.12,,主機(jī) H1

33、首先將本子網(wǎng)的子網(wǎng)掩碼 255.255.255.128與分組的 IP 地址 128.30.33.138 逐比特相“與”,,255.255.255.128 AND 128.30.33.138 的計(jì)算,255 就是二進(jìn)制的全 1，因此 255 AND xyz = xyz，這里只需計(jì)算最后的 128 AND 138 即可。,128 → 10000000138 → 10001010,,逐比特 AND 操作后：10000000 → 128,

34、,,? H1 的網(wǎng)絡(luò)地址,因此 H1 必須把分組傳送到路由器 R1然后逐項(xiàng)查找路由表,,128.30.33.1,0,R1 的路由表（未給出默認(rèn)路由器）,,,,,128.30.33.13,H1,子網(wǎng)1： 網(wǎng)絡(luò)地址 128.30.33.0 子網(wǎng)掩碼 255.255.255.128,,,,,,,,128.30.33.130,R1,1,,R2,,子網(wǎng)2：網(wǎng)絡(luò)地址 128.30.33.128 子網(wǎng)掩碼

35、255.255.255.128,H2,128.30.33.138,0,1,128.30.33.129,H3,128.30.36.2,子網(wǎng)3：網(wǎng)絡(luò)地址 128.30.36.0 子網(wǎng)掩碼 255.255.255.0,128.30.36.12,,,,路由器 R1 收到分組后就用路由表中第 1 個(gè)項(xiàng)目的子網(wǎng)掩碼和 128.30.33.138 逐比特 AND 操作,,128.30.33.1,0,R1 的路由表（未給出默認(rèn)

36、路由器）,,,,,128.30.33.13,H1,子網(wǎng)1： 網(wǎng)絡(luò)地址 128.30.33.0 子網(wǎng)掩碼 255.255.255.128,,,,,,,,128.30.33.130,R1,1,,R2,,子網(wǎng)2：網(wǎng)絡(luò)地址 128.30.33.128 子網(wǎng)掩碼 255.255.255.128,H2,128.30.33.138,0,1,128.30.33.129,H3,128.30.36.2,子網(wǎng)3：網(wǎng)絡(luò)

37、地址 128.30.36.0 子網(wǎng)掩碼 255.255.255.0,128.30.36.12,255.255.255.128 AND 128.30.33.138 = 128.30.33.128不匹配!（因?yàn)?28.30.33.128 與路由表中的 128.30.33.0 不一致）,R1 收到的分組的目的 IP 地址：128.30.33.138,,,,不一致,路由器 R1 再用路由表中第 2 個(gè)項(xiàng)目的子網(wǎng)掩碼

38、和 128.30.33.138 逐比特 AND 操作,,128.30.33.1,0,R1 的路由表（未給出默認(rèn)路由器）,,,,,128.30.33.13,H1,子網(wǎng)1： 網(wǎng)絡(luò)地址 128.30.33.0 子網(wǎng)掩碼 255.255.255.128,,,,,,,,128.30.33.130,R1,1,,R2,,子網(wǎng)2：網(wǎng)絡(luò)地址 128.30.33.128 子網(wǎng)掩碼 255.255.255.128,H

39、2,128.30.33.138,0,1,128.30.33.129,H3,128.30.36.2,子網(wǎng)3：網(wǎng)絡(luò)地址 128.30.36.0 子網(wǎng)掩碼 255.255.255.0,128.30.36.12,255.255.255.128 AND 128.30.33.138 = 128.30.33.128匹配!這表明子網(wǎng) 2 就是收到的分組所要尋找的目的網(wǎng)絡(luò),R1 收到的分組的目的 IP 地址：128.30.33

40、.138,,,1. IP數(shù)據(jù)報(bào)構(gòu)成,3. 內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議介紹,4. 外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議介紹,第三部分 IP傳輸技術(shù)與MPLS技術(shù),5. 路由器的結(jié)構(gòu)與實(shí)現(xiàn),2. 分層次的路由選擇,6. MPLS的基本概念,8. MPLS的業(yè)務(wù)應(yīng)用,7. MPLS的封裝與實(shí)現(xiàn),因特網(wǎng)采用分層次的路由選擇協(xié)議。因特網(wǎng)的規(guī)模非常大。如果讓所有的路由器知道所有的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)怎樣到達(dá)，則這種路由表將非常大，處理起來(lái)也太花時(shí)間。而所有這些路由器之間交換路由信息所需的帶寬就會(huì)使

41、因特網(wǎng)的通信鏈路飽和。許多單位不愿意外界了解自己?jiǎn)挝痪W(wǎng)絡(luò)的布局細(xì)節(jié)和本部門(mén)所采用的路由選擇協(xié)議（這屬于本部門(mén)內(nèi)部的事情），但同時(shí)還希望連接到因特網(wǎng)上。,2、分層次的路由選擇協(xié)議,,自治系統(tǒng) AS 的定義：在單一的技術(shù)管理下的一組路由器，而這些路由器使用一種 AS 內(nèi)部的路由選擇協(xié)議和共同的度量以確定分組在該 AS 內(nèi)的路由，同時(shí)還使用一種 AS 之間的路由選擇協(xié)議用以確定分組在 AS之間的路由。現(xiàn)在對(duì)自治系統(tǒng) AS 的定義是強(qiáng)調(diào)下面

42、的事實(shí)：盡管一個(gè) AS 使用了多種內(nèi)部路由選擇協(xié)議和度量，但重要的是一個(gè) AS 對(duì)其他 AS 表現(xiàn)出的是一個(gè)單一的和一致的路由選擇策略。,自治系統(tǒng) AS(Autonomous System)的概念,因特網(wǎng)有兩大類(lèi)路由選擇協(xié)議,內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議 IGP (Interior Gateway Protocol) 即在一個(gè)自治系統(tǒng)內(nèi)部使用的路由選擇協(xié)議。目前這類(lèi)路由選擇協(xié)議使用得最多，如 RIP 和 OSPF 協(xié)議。,外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議EGP (E

43、xternal Gateway Protocol) 若源站和目的站處在不同的自治系統(tǒng)中，當(dāng)數(shù)據(jù)報(bào)傳到一個(gè)自治系統(tǒng)的邊界時(shí)，就需要使用一種協(xié)議將路由選擇信息傳遞到另一個(gè)自治系統(tǒng)中。這樣的協(xié)議就是外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議 EGP。在外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議中目前使用最多的是 BGP-4。,用內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議（例如，RIP）,自治系統(tǒng) B,自治系統(tǒng) A,用外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議（例如，BGP-4）,R1,R2,用內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議（例如，OSPF）,,自治系統(tǒng)之間的路由選擇

44、也叫做域間路由選擇(interdomain routing)，在自治系統(tǒng)內(nèi)部的路由選擇叫做域內(nèi)路由選擇(intradomain routing),自治系統(tǒng)和內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議、外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議,內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議 RIP (Routing Information Protocol),1. 工作原理路由信息協(xié)議 RIP 是內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議 IGP中最先得到廣泛使用的協(xié)議。RIP 是一種分布式的基于距離向量的路由選擇協(xié)議。RIP 協(xié)議要求網(wǎng)絡(luò)中的每一個(gè)

45、路由器都要維護(hù)從它自己到其他每一個(gè)目的網(wǎng)絡(luò)的距離記錄。,2. 距離的定義從一路由器到直接連接的網(wǎng)絡(luò)的距離定義為 1。從一個(gè)路由器到非直接連接的網(wǎng)絡(luò)的距離定義為所經(jīng)過(guò)的路由器數(shù)加 1。RIP 協(xié)議中的“距離”也稱(chēng)為“跳數(shù)”(hop count)，因?yàn)槊拷?jīng)過(guò)一個(gè)路由器，跳數(shù)就加 1。這里的“距離”實(shí)際上指的是“最短距離”。,RIP 認(rèn)為一個(gè)好的路由就是它通過(guò)的路由器的數(shù)目少，即“距離短”。RIP 允許一條路徑最多只能包含 15 個(gè)

46、路由器。“距離”的最大值為16 時(shí)即相當(dāng)于不可達(dá)?？梢?jiàn) RIP 只適用于小型互聯(lián)網(wǎng)。RIP 不能在兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)之間同時(shí)使用多條路由。RIP 選擇一個(gè)具有最少路由器的路由（即最短路由），哪怕還存在另一條高速(低時(shí)延)但路由器較多的路由。,RIP“距離”的特征,僅和相鄰路由器交換信息。 交換的信息是當(dāng)前本路由器所知道的全部信息，即自己的路由表。 按固定的時(shí)間間隔交換路由信息，例如，每隔 30 秒。,RIP 協(xié)議的三個(gè)要點(diǎn),路由表的建立與

47、彼此交換,路由器在剛剛開(kāi)始工作時(shí)，只知道到直接連接的網(wǎng)絡(luò)的距離（此距離定義為1）。以后，每一個(gè)路由器也只和數(shù)目非常有限的相鄰路由器交換并更新路由信息。經(jīng)過(guò)若干次更新后，所有的路由器最終都會(huì)知道到達(dá)本自治系統(tǒng)中任何一個(gè)網(wǎng)絡(luò)的最短距離和下一跳路由器的地址。RIP 協(xié)議的收斂(convergence)過(guò)程較快，即在自治系統(tǒng)中所有的結(jié)點(diǎn)都得到正確的路由選擇信息的過(guò)程。,RIP協(xié)議讓互聯(lián)網(wǎng)中的所有路由器都和自己的相鄰路由器不斷交換路由信息，

48、并不斷更新其路由表，使得從每一個(gè)路由器到每一個(gè)目的網(wǎng)絡(luò)的路由都是最短的（即跳數(shù)最少）。雖然所有的路由器最終都擁有了整個(gè)自治系統(tǒng)的全局路由信息，但由于每一個(gè)路由器的位置不同，它們的路由表當(dāng)然也應(yīng)當(dāng)是不同的。,,,4 字節(jié),,,RIP 報(bào)文,RIP2 協(xié)議的報(bào)文格式,,,,路由信息（20 字節(jié)/路由）可重復(fù)出現(xiàn)最多 25 個(gè),,,,,,,IP 數(shù)據(jù)報(bào),,,,,,路由標(biāo)記,網(wǎng)絡(luò)地址,地址族標(biāo)識(shí)符,距離 (1-16),,,IP 首部,

49、,,UDP 首部,,,,,,首部,路由部分,,,,必為 0,版本,命令,,4 字節(jié),子網(wǎng)掩碼,下一跳路由器地址,UDP 用戶(hù)數(shù)據(jù)報(bào),,,RIP 協(xié)議的優(yōu)缺點(diǎn)總結(jié),RIP 存在的一個(gè)問(wèn)題是當(dāng)網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障時(shí)，要經(jīng)過(guò)比較長(zhǎng)的時(shí)間才能將此信息傳送到所有的路由器。 RIP 協(xié)議最大的優(yōu)點(diǎn)就是實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，開(kāi)銷(xiāo)較小。RIP 限制了網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模，它能使用的最大距離為 15（16 表示不可達(dá)）。路由器之間交換的路由信息是路由器中的完整路由表，因而隨著

50、網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的擴(kuò)大，開(kāi)銷(xiāo)也就增加。,,R2,R1,正常情況,1 1 ?,1 2 R1,R1 說(shuō)：“我到網(wǎng) 1 的距離是 1，是直接交付。”,“1”表示“從本路由器到網(wǎng) 1”,“1”表示“距離是 1”,“?”表示“直接交付”,,R2,R1,正常情況,1 1 ?,1 2 R1,R2 說(shuō)：“我到網(wǎng) 1 的距離是 2，是經(jīng)過(guò) R1?！?“1”表示“從本路由器到網(wǎng) 1”,“2”表示“距離是 2”,“R1”表示經(jīng)過(guò) R1,

51、,R2,R1,正常情況,1 1 ?,1 2 R1,R1 說(shuō)：“我到網(wǎng) 1 的距離是 16 （表示無(wú)法到達(dá)）， 是直接交付?！?但 R2 在收到 R1 的更新報(bào)文之前，還發(fā)送原來(lái)的報(bào)文，因?yàn)檫@時(shí) R2 并不知道 R1 出了故障。,,R2,R1,正常情況,1 1 ?,1 2 R1,R1 收到 R2 的更新報(bào)文后，誤認(rèn)為可經(jīng)過(guò) R2 到達(dá)網(wǎng)1，于是更新自己的路由表，說(shuō)：“我到網(wǎng) 1 的距離

52、是 3，下一跳經(jīng)過(guò) R2”。然后將此更新信息發(fā)送給 R2。,,R2,R1,正常情況,1 1 ?,1 2 R1,R2 以后又更新自己的路由表為“1, 4, R1”，表明 “我到網(wǎng) 1 距離是 4，下一跳經(jīng)過(guò) R1”。,,R2,R1,,R2,R1,網(wǎng) 1出了故障,正常情況,1 1 ?,…,1 16 ?,1 5 R2,1 2 R1,1 2 R1,…,這樣不斷更新下去，直到 R1 和 R2 到網(wǎng) 1 的距

53、離都增大到 16 時(shí)，R1 和 R2 才知道網(wǎng) 1 是不可達(dá)的。,這就是好消息傳播得快，而壞消息傳播得慢。網(wǎng)絡(luò)出故障的傳播時(shí)間往往需要較長(zhǎng)的時(shí)間(例如數(shù)分鐘)。這是 RIP 的一個(gè)主要缺點(diǎn)。,1. IP數(shù)據(jù)報(bào)構(gòu)成,3. 內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議介紹,4. 外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議介紹,第三部分 IP傳輸技術(shù)與MPLS技術(shù),5. 路由器的結(jié)構(gòu)與實(shí)現(xiàn),2. 分層次的路由選擇,6. MPLS的基本概念,8. MPLS的業(yè)務(wù)應(yīng)用,7. MPLS的封裝與實(shí)現(xiàn),3、內(nèi)部網(wǎng)

54、關(guān)協(xié)議 OSPF(Open Shortest Path First),“開(kāi)放”表明 OSPF 協(xié)議不是受某一家廠商控制，而是公開(kāi)發(fā)表的?！白疃搪窂絻?yōu)先”是因?yàn)槭褂昧?Dijkstra 提出的最短路徑算法SPFOSPF 只是一個(gè)協(xié)議的名字，它并不表示其他的路由選擇協(xié)議不是“最短路徑優(yōu)先”。是分布式的鏈路狀態(tài)協(xié)議。,向本自治系統(tǒng)中所有路由器發(fā)送信息，這里使用的方法是洪泛法。發(fā)送的信息就是與本路由器相鄰的所有路由器的鏈路狀態(tài)，但這只是

55、路由器所知道的部分信息?！版溌窢顟B(tài)”就是說(shuō)明本路由器都和哪些路由器相鄰，以及該鏈路的“度量”(metric)。 只有當(dāng)鏈路狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)，路由器才用洪泛法向所有路由器發(fā)送此信息。,由于各路由器之間頻繁地交換鏈路狀態(tài)信息，因此所有的路由器最終都能建立一個(gè)鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)。這個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)際上就是全網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖，它在全網(wǎng)范圍內(nèi)是一致的（這稱(chēng)為鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)的同步）。OSPF 的鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)能較快地進(jìn)行更新，使各個(gè)路由器能及時(shí)更新其路由

56、表。OSPF 的更新過(guò)程收斂得快是其重要優(yōu)點(diǎn)。,鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)(link-state database),OSPF 的區(qū)域(area),為了使 OSPF 能夠用于規(guī)模很大的網(wǎng)絡(luò)，OSPF 將一個(gè)自治系統(tǒng)再劃分為若干個(gè)更小的范圍，叫作區(qū)域。每一個(gè)區(qū)域都有一個(gè) 32 位的區(qū)域標(biāo)識(shí)符（用點(diǎn)分十進(jìn)制表示）。區(qū)域也不能太大，在一個(gè)區(qū)域內(nèi)的路由器最好不超過(guò) 200 個(gè)。,OSPF 劃分為兩種不同的區(qū)域,,,,區(qū)域 0.0.0.1,區(qū)域 0.0.

57、0.3,主干區(qū)域 0.0.0.0,,至其他自治系統(tǒng),,,,,,,,,,,,,,,R9,R7,R6,R5,R4,R3,R2,R1,網(wǎng) 8,網(wǎng) 6,網(wǎng) 3,網(wǎng) 2,網(wǎng) 1,網(wǎng) 7,,區(qū)域 0.0.0.2,,,網(wǎng) 4,,網(wǎng) 5,R8,劃分區(qū)域,劃分區(qū)域的好處就是將利用洪泛法交換鏈路狀態(tài)信息的范圍局限于每一個(gè)區(qū)域而不是整個(gè)的自治系統(tǒng)，這就減少了整個(gè)網(wǎng)絡(luò)上的通信量。在一個(gè)區(qū)域內(nèi)部的路由器只知道本區(qū)域的完整網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌恢榔渌麉^(qū)域的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞那?/p>

58、況。OSPF 使用層次結(jié)構(gòu)的區(qū)域劃分。在上層的區(qū)域叫作主干區(qū)域(backbone area)。主干區(qū)域的標(biāo)識(shí)符規(guī)定為0.0.0.0。主干區(qū)域的作用是用來(lái)連通其他在下層的區(qū)域。,主干路由器,,,,區(qū)域 0.0.0.1,區(qū)域 0.0.0.3,主干區(qū)域 0.0.0.0,,至其他自治系統(tǒng),,,,,,,,,,,,,,,R9,R7,R6,R5,R4,R3,R2,R1,網(wǎng) 8,網(wǎng) 6,網(wǎng) 3,網(wǎng) 2,網(wǎng) 1,網(wǎng) 7,,區(qū)域 0.0.0.2,,,網(wǎng)

59、4,,網(wǎng) 5,R8,區(qū)域邊界路由器,,,,區(qū)域 0.0.0.1,區(qū)域 0.0.0.3,主干區(qū)域 0.0.0.0,,至其他自治系統(tǒng),,,,,,,,,,,,,,,R9,R7,R6,R5,R4,R3,R2,R1,網(wǎng) 8,網(wǎng) 6,網(wǎng) 3,網(wǎng) 2,網(wǎng) 1,網(wǎng) 7,,區(qū)域 0.0.0.2,,,網(wǎng) 4,,網(wǎng) 5,R8,OSPF 直接用 IP 數(shù)據(jù)報(bào)傳送,OSPF 不用 UDP 而是直接用 IP 數(shù)據(jù)報(bào)傳送。OSPF 構(gòu)成的數(shù)據(jù)報(bào)很短。這樣做可減少路

60、由信息的通信量。數(shù)據(jù)報(bào)很短的另一好處是可以不必將長(zhǎng)的數(shù)據(jù)報(bào)分片傳送。分片傳送的數(shù)據(jù)報(bào)只要丟失一個(gè)，就無(wú)法組裝成原來(lái)的數(shù)據(jù)報(bào)，而整個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)就必須重傳。,OSPF 對(duì)不同的鏈路可根據(jù) IP 分組的不同服務(wù)類(lèi)型 TOS 而設(shè)置成不同的代價(jià)。因此，OSPF 對(duì)于不同類(lèi)型的業(yè)務(wù)可計(jì)算出不同的路由。如果到同一個(gè)目的網(wǎng)絡(luò)有多條相同代價(jià)的路徑，那么可以將通信量分配給這幾條路徑。這叫作多路徑間的負(fù)載平衡。所有在 OSPF 路由器之間交換的分組都具有

61、鑒別的功能。支持可變長(zhǎng)度的子網(wǎng)劃分和無(wú)分類(lèi)編址 CIDR。每一個(gè)鏈路狀態(tài)都帶上一個(gè) 32 位的序號(hào)，序號(hào)越大狀態(tài)就越新。,,,IP 數(shù)據(jù)報(bào),OSPF 分組,,,,,,IP數(shù)據(jù)報(bào)首部,OSPF 分組,,,,,OSPF 分組首部,類(lèi)型 1 至類(lèi)型 5 的 OSPF 分組,,,,,24 字節(jié),,,,,,,,,0,8,16,31,版 本,路 由 器 標(biāo) 識(shí) 符,類(lèi) 型,分 組 長(zhǎng)

62、度,檢 驗(yàn) 和,鑒 別,位,鑒 別,區(qū) 域 標(biāo) 識(shí) 符,鑒 別 類(lèi) 型,,,OSPF 的五種分組類(lèi)型,類(lèi)型1，問(wèn)候(Hello)分組。類(lèi)型2，數(shù)據(jù)庫(kù)描述(Database Description)分組。類(lèi)型3，鏈路狀態(tài)請(qǐng)求(Link State Request)分組。類(lèi)型4，鏈路狀態(tài)更新(Link State Update)分組，用洪泛法

63、對(duì)全網(wǎng)更新鏈路狀態(tài)。類(lèi)型5，鏈路狀態(tài)確認(rèn)(Link State Acknowledgment)分組。,,OSPF的基本操作,,,,,,確定可達(dá)性,,,OSPF 使用的是可靠的洪泛法,,,更新報(bào)文,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,t,ACK報(bào)文,R,R,R,R,t1t2t3t4,OSPF 的其他特點(diǎn),OSPF 還規(guī)定每隔一段時(shí)間，如 30 分鐘，要刷新一次數(shù)據(jù)庫(kù)中的鏈路狀態(tài)。 由于一個(gè)路由器的

64、鏈路狀態(tài)只涉及到與相鄰路由器的連通狀態(tài)，因而與整個(gè)互聯(lián)網(wǎng)的規(guī)模并無(wú)直接關(guān)系。因此當(dāng)互聯(lián)網(wǎng)規(guī)模很大時(shí)，OSPF 協(xié)議要比距離向量協(xié)議 RIP 好得多。 OSPF 沒(méi)有“壞消息傳播得慢”的問(wèn)題，據(jù)統(tǒng)計(jì)，其響應(yīng)網(wǎng)絡(luò)變化的時(shí)間小于 100 ms。,多點(diǎn)接入的局域網(wǎng)采用了指定的路由器的方法，使廣播的信息量大大減少。指定的路由器代表該局域網(wǎng)上所有的鏈路向連接到該網(wǎng)絡(luò)上的各路由器發(fā)送狀態(tài)信息。,1. IP數(shù)據(jù)報(bào)構(gòu)成,3. 內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議介紹,4.

65、外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議介紹,第三部分 IP傳輸技術(shù)與MPLS技術(shù),5. 路由器的結(jié)構(gòu)與實(shí)現(xiàn),2. 分層次的路由選擇,6. MPLS的基本概念,8. MPLS的業(yè)務(wù)應(yīng)用,7. MPLS的封裝與實(shí)現(xiàn),4、外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議 BGP,BGP 是不同自治系統(tǒng)的路由器之間交換路由信息的協(xié)議。 BGP 較新版本是 2006 年 1 月發(fā)表的 BGP-4（BGP 第 4 個(gè)版本），即 RFC 4271 ~ 4278。 可以將 BGP-4 簡(jiǎn)寫(xiě)為 BGP。,因特網(wǎng)

66、的規(guī)模太大，使得自治系統(tǒng)之間路由選擇非常困難。對(duì)于自治系統(tǒng)之間的路由選擇，要尋找最佳路由是很不現(xiàn)實(shí)的。當(dāng)一條路徑通過(guò)幾個(gè)不同 AS 時(shí)，要想對(duì)這樣的路徑計(jì)算出有意義的代價(jià)是不太可能的。比較合理的做法是在 AS 之間交換“可達(dá)性”信息。 自治系統(tǒng)之間的路由選擇必須考慮有關(guān)策略。因此，邊界網(wǎng)關(guān)協(xié)議 BGP 只能是力求尋找一條能夠到達(dá)目的網(wǎng)絡(luò)且比較好的路由（不能兜圈子），而并非要尋找一條最佳路由。,BGP 發(fā)言人(BGP spea

67、ker),每一個(gè)自治系統(tǒng)的管理員要選擇至少一個(gè)路由器作為該自治系統(tǒng)的“ BGP 發(fā)言人” 。一般說(shuō)來(lái)，兩個(gè) BGP 發(fā)言人都是通過(guò)一個(gè)共享網(wǎng)絡(luò)連接在一起的，而 BGP 發(fā)言人往往就是 BGP 邊界路由器，但也可以不是 BGP 邊界路由器。,一個(gè) BGP 發(fā)言人與其他自治系統(tǒng)中的 BGP 發(fā)言人要交換路由信息，就要先建立 TCP 連接，然后在此連接上交換 BGP 報(bào)文以建立 BGP 會(huì)話(huà)(session)，利用 BGP 會(huì)話(huà)交換路由信息

68、。使用 TCP 連接能提供可靠的服務(wù)，也簡(jiǎn)化了路由選擇協(xié)議。使用 TCP 連接交換路由信息的兩個(gè) BGP 發(fā)言人，彼此成為對(duì)方的鄰站或?qū)Φ日尽?BGP 發(fā)言人和自治系統(tǒng) AS 的關(guān)系,,,,,,,,,,,,,,,BGP 發(fā)言人,BGP發(fā)言人,BGP 發(fā)言人,BGP 發(fā)言人,BGP發(fā)言人,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,AS1,AS3,AS2,AS5,AS4,,,,,,AS 的連通圖舉例,BGP 所交換的網(wǎng)絡(luò)可達(dá)性的