ip協(xié)議

1、IP 協(xié)議,基于TCP/IP的Internet已逐步發(fā)展成為當(dāng)今世界上規(guī)模最大、擁有用戶和資源最多的一個(gè)超大型計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，TCP/IP也因此成為事實(shí)上的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。IP網(wǎng)絡(luò)正成為當(dāng)今網(wǎng)絡(luò)的主流。IP網(wǎng)絡(luò)是由通過(guò)路由設(shè)備互連起來(lái)的IP子網(wǎng)構(gòu)成的，這些路由設(shè)備負(fù)責(zé)在IP子網(wǎng)間尋找路由，并將IP分組轉(zhuǎn)發(fā)到下一個(gè)IP子網(wǎng)。 本章主要討論IP的核心技術(shù)，包括IP編址、IP數(shù)據(jù)報(bào)的轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制和IP路由技術(shù)，并在此基礎(chǔ)上，討論IP網(wǎng)

2、絡(luò)的組網(wǎng)和規(guī)劃。,網(wǎng)際互連協(xié)議,IP編址 IP地址是一種層次地址，它攜帶關(guān)于對(duì)象的位置信息?；ヂ?lián)網(wǎng)在概念上分為3個(gè)層次：主機(jī)層、網(wǎng)絡(luò)層和互聯(lián)網(wǎng)層，IP地址正是對(duì)互聯(lián)網(wǎng)層次的反映，它由網(wǎng)絡(luò)號(hào)和主機(jī)號(hào)構(gòu)成，如圖所示。這種結(jié)構(gòu)便于我們?cè)贗nternet上尋址。IP編址方法共經(jīng)過(guò)了3個(gè)歷史階段，即傳統(tǒng)的分類(lèi)地址、子網(wǎng)的劃分和無(wú)類(lèi)編址。,圖 IP地址結(jié)構(gòu),IP編址,1．傳統(tǒng)的分類(lèi)地址 32bit的I

3、P地址（IPv4）被劃分成網(wǎng)絡(luò)號(hào)和主機(jī)號(hào)兩部分。Internet定義了5類(lèi)IP地址，如圖4.2所示。其中A，B，C為基本類(lèi)地址，分別代表不同規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)。D類(lèi)地址用于組播，E類(lèi)地址為保留地址。其分類(lèi)應(yīng)用如表4.1所示。 為了方便用戶識(shí)別，目前的IP地址格式采用十進(jìn)制小數(shù)點(diǎn)格式。32位的二進(jìn)制IP地址被劃分成4個(gè)字節(jié)，每個(gè)字節(jié)被轉(zhuǎn)換為等效的十進(jìn)制數(shù)，范圍在0～255。于是，IP地址標(biāo)識(shí)為d1.d2.d3.d4（如17

4、1.25.92.45）。各類(lèi)IP地址塊的范圍如表4.2所示。,圖　分類(lèi)的IP地址,表 分類(lèi)地址的應(yīng)用,,表 各類(lèi)IP地址塊的范圍,,在IP地址中，有些地址并不是用來(lái)標(biāo)識(shí)網(wǎng)絡(luò)連接的，它們具有特殊的意義。 ① 回送地址：127.x.x.x為保留地址，用于軟件測(cè)試和本機(jī)進(jìn)程通信。 ② 直接廣播地址：主機(jī)號(hào)為全1，

5、指向某個(gè)指定的網(wǎng)絡(luò)發(fā)送廣播，如171.255.255.255。 ③ 受限廣播地址：32bit的IP地址為全1，只在本網(wǎng)段內(nèi)廣播。 ④ 網(wǎng)絡(luò)地址：主機(jī)號(hào)部分為0的IP地址不分配給單個(gè)的主機(jī)（只用來(lái)指示網(wǎng)絡(luò)，表示具有某個(gè)網(wǎng)絡(luò)號(hào)的網(wǎng)段）。 ⑤ 0地址：網(wǎng)絡(luò)號(hào)為全0的地址，被解釋成本網(wǎng)絡(luò)。,2．子網(wǎng)的劃分 劃分子網(wǎng)的方法是將IP地址的主機(jī)號(hào)部分分成兩部分，高比特位部分用來(lái)標(biāo)識(shí)子

6、網(wǎng)，剩余部分仍然作為主機(jī)號(hào)。借用的主機(jī)比特?cái)?shù)據(jù)不同，得到的子網(wǎng)的大小也不同。帶子網(wǎng)標(biāo)識(shí)的IP地址結(jié)構(gòu)如圖所示。,圖 帶子網(wǎng)標(biāo)識(shí)的IP地址結(jié)構(gòu),為了區(qū)分一個(gè)IP地址的網(wǎng)絡(luò)號(hào)和主機(jī)號(hào)部分，采用了子網(wǎng)掩碼的技術(shù)。子網(wǎng)掩碼是一個(gè)32位的二進(jìn)制數(shù)，它指定了子網(wǎng)標(biāo)識(shí)和主機(jī)號(hào)的分界點(diǎn)，即對(duì)應(yīng)IP地址網(wǎng)絡(luò)號(hào)和子網(wǎng)標(biāo)識(shí)的位全部置1，主機(jī)號(hào)部分全部置0。將一個(gè)IP地址與它的掩碼相“與”，得出的結(jié)果即為該IP地址所在的網(wǎng)段。具體計(jì)算如表所示。,表

7、 由IP地址和子網(wǎng)掩碼計(jì)算子網(wǎng)地址,子網(wǎng)掩碼(subnet mask) 　　子網(wǎng)掩碼不能單獨(dú)存在，它必須結(jié)合IP地址一起使用。子網(wǎng)掩碼只有一個(gè)作用，就是將某個(gè)IP地址劃分成網(wǎng)絡(luò)地址和主機(jī)地址兩部分1 的部分代表網(wǎng)絡(luò)號(hào)，掩碼為 0的部分代表主機(jī)號(hào)。子網(wǎng)掩碼的作用就是獲取主機(jī) IP的網(wǎng)絡(luò)地址信息，用于區(qū)別主機(jī)通信不同情況，由此選擇不同路由.其中 A類(lèi)地址的默認(rèn)子網(wǎng)掩碼為 255.0.0.0；B類(lèi)地址的默認(rèn)子網(wǎng)掩碼為 255.2

8、55.0.0；C類(lèi)地址的默認(rèn)子網(wǎng)掩碼為：255.255.255.0。,例1: 255.255.255.0 , 255.255.0.0可以提供多少個(gè)IP地址.子網(wǎng)掩碼有數(shù)百種，這里只介紹最常用的兩種子網(wǎng)掩碼，它們分別是“255.255.255.0”和“255.255.0.0”。 1.子網(wǎng)掩碼是“255.255.255.0”的網(wǎng)絡(luò)：最后面一個(gè)數(shù)字可以在0~255范圍內(nèi)任意變化，因此可以提供256個(gè)IP地址。但是實(shí)際可用的IP地址數(shù)

9、量是256-2，即254個(gè)，因?yàn)橹鳈C(jī)號(hào)不能全是“0”或全是“1”。 2.子網(wǎng)掩碼是“255.255.0.0”的網(wǎng)絡(luò)：后面兩個(gè)數(shù)字可以在0~255范圍內(nèi)任意變化，可以提供2552個(gè)IP地址。但是實(shí)際可用的IP地址數(shù)量是2552-2，即65023個(gè)。,例2：有一個(gè)C類(lèi)地址為：192．9．200．13其缺省的子網(wǎng)掩碼為： 255．255．255．0則它的網(wǎng)絡(luò)號(hào)和主機(jī)號(hào)如何得到?子網(wǎng)掩碼與IP地址子網(wǎng)掩碼與I

10、P地址結(jié)合使用，可以區(qū)分出一個(gè)網(wǎng)絡(luò)地址的網(wǎng)絡(luò)號(hào)和主機(jī)號(hào)。 　?、賹P地址192．9．200．13轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制11000000 00001001 11001000 00001101 　　②將子網(wǎng)掩碼255．255．255．0轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制11111111 11111111 11111111 00000000 　?、蹖蓚€(gè)二進(jìn)制數(shù)邏輯與（AND）運(yùn)算后得出的結(jié)果即為網(wǎng)絡(luò)部分 　　11000000 00001001 11001000

11、00001101 AND 11111111 11111111 11111111 00000000 　　11000000 00001001 11001000 00000000結(jié)果為192.9.200.0，即網(wǎng)絡(luò)號(hào)為192.9.200.0。 　?、軐⒆泳W(wǎng)掩碼取反再與IP地址邏輯與（AND）后得到的結(jié)果即為主機(jī)部分11000000 00001001 11001000 00001101 AND 00000000 00000000 00000

12、000 11111111 結(jié)果為00000000 00000000 00000000 00001101轉(zhuǎn)化為十進(jìn)制得到0.0.0.13，即主機(jī)號(hào)為13。,例3: 如果一個(gè)網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模不超過(guò)254臺(tái)電腦，采用什么掩碼?采用“255.255.255.0”作為子網(wǎng)掩碼就可以了，現(xiàn)在大多數(shù)局域網(wǎng)都不會(huì)超過(guò)這個(gè)數(shù)字，因此“255.255.255.0”是最常用的IP地址子網(wǎng)掩碼；筆者見(jiàn)到的最大規(guī)模的中小學(xué)校園網(wǎng)具有1500多臺(tái)電腦，這種規(guī)模的局域

13、網(wǎng)可以使用“255.255.0.0”。 在Windows 2000 Server中，如果給一個(gè)網(wǎng)卡指定IP地址，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)填入一個(gè)默認(rèn)的子網(wǎng)掩碼。這是Windows 2000 Server為了節(jié)省用戶輸入時(shí)間自動(dòng)產(chǎn)生的子網(wǎng)掩碼。比如，局域網(wǎng)最常使用的IP地址“192.168.x.x”默認(rèn)的子網(wǎng)掩碼是“255.255.255.0”。一般情況下，IP地址使用默認(rèn)子網(wǎng)掩碼就可以了。,例4: 如我們申請(qǐng)到的網(wǎng)絡(luò)號(hào)為 “210.73.a.b”,

14、 如何確定掩碼?　　A、確定哪些組地址歸我們使用。比如我們申請(qǐng)到的網(wǎng)絡(luò)號(hào)為 “210.73.a.b”，該網(wǎng)絡(luò)地址為B類(lèi)IP地址，網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識(shí)為“210.73”，主機(jī)標(biāo)識(shí)為“a.b”。 　　B、根據(jù)我們現(xiàn)在所需的子網(wǎng)數(shù)以及將來(lái)可能擴(kuò)充到的子網(wǎng)數(shù)，用宿主機(jī)的一些位來(lái)定義子網(wǎng)掩碼。比如我們現(xiàn)在需要12個(gè)子網(wǎng)，將來(lái)可能需要16個(gè)。用第三個(gè)字節(jié)的前四位確定子網(wǎng)掩碼。前四位都置為“1”（即把第三字節(jié)的最后四位作為主機(jī)位，其實(shí)在這里有個(gè)簡(jiǎn)單的規(guī)律，非

15、網(wǎng)絡(luò)位的前幾位置1原網(wǎng)絡(luò)就被分為2的幾次方個(gè)網(wǎng)絡(luò)，這樣原來(lái)網(wǎng)絡(luò)就被分成了2的4次方16個(gè)子網(wǎng)），即第三個(gè)字節(jié)為“11110000”，這個(gè)數(shù)我們暫且稱(chēng)作新的二進(jìn)制子網(wǎng)掩碼。 　　C、把對(duì)應(yīng)初始網(wǎng)絡(luò)的各個(gè)位都置為“1”，即前兩個(gè)字節(jié)都置為“1”，第四個(gè)字節(jié)都置為“0”，則子網(wǎng)掩碼的間斷二進(jìn)制形式為：“11111111.11111111.11110000.00000000” 　　D、把這個(gè)數(shù)轉(zhuǎn)化為間斷十進(jìn)制形式為：“255.255.240

16、.0” 　　這個(gè)數(shù)為該網(wǎng)絡(luò)的子網(wǎng)掩碼。,通常劃分子網(wǎng)的步驟如下。 ① 確定需要多少個(gè)子網(wǎng)。 ② 確定需要多少個(gè)主機(jī)號(hào)來(lái)標(biāo)識(shí)每個(gè)子網(wǎng)上的每臺(tái)主機(jī)。 ③ 綜合考慮子網(wǎng)數(shù)和子網(wǎng)中的主機(jī)數(shù)后，確定子網(wǎng)掩碼。 ④ 確定標(biāo)識(shí)每個(gè)子網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)號(hào)。 ⑤ 確定每個(gè)子網(wǎng)上可以使用的主機(jī)號(hào)范圍。,3．無(wú)類(lèi)編址 IETF很早就指明了在一個(gè)劃分子網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)中可同時(shí)使用幾個(gè)不同的子

17、網(wǎng)掩碼，即可變長(zhǎng)子網(wǎng)掩碼VLSM技術(shù)。在VLSM的基礎(chǔ)上又進(jìn)一步研究出無(wú)分類(lèi)編址的方法，它的正式名字是無(wú)類(lèi)域間路由（Classless Inter-Domain Routing，CIDR） CIDR的主要特點(diǎn)有如下兩個(gè)。 ① CIDR消除了傳統(tǒng)的A類(lèi)、B類(lèi)、C類(lèi)地址以及劃分子網(wǎng)的概念；CIDR使用各種長(zhǎng)度的網(wǎng)絡(luò)前綴（network-prefix）來(lái)代替分類(lèi)地址中的網(wǎng)絡(luò)號(hào)和子網(wǎng)號(hào)；CIDR還使用斜線記法

18、。 ② CIDR將網(wǎng)絡(luò)前綴都相同的連續(xù)的IP地址組成CIDR地址塊，一個(gè)CIDR地址塊是由地址塊的起始和地址塊中的地址數(shù)來(lái)定義的。,CIDR還使用斜線記法，如IP地址210.31.233.1，子網(wǎng)掩碼255.255.255.0可表示成210.31.233.1/24；IP地址166.133.67.98，子網(wǎng)掩碼255.255.0.0可表示成166.133.67.98/16；IP地址192.168.0.1，子網(wǎng)掩碼255.

19、255.255.240可表示成192.168.0.1/28等。,表所示為常用的CIDR地址塊，表中的K表示210即1024B。網(wǎng)絡(luò)前綴小于13或大于27都較少使用。,表 常用的CIDR地址塊,接下頁(yè),接上頁(yè),接上頁(yè),IP數(shù)據(jù)報(bào)的格式,IP所處理的數(shù)據(jù)單元稱(chēng)為IP數(shù)據(jù)報(bào)，其格式如圖所示。,圖 IP數(shù)據(jù)報(bào)格式,① 版本：占4bit，指出該IP的版本號(hào)。 ② 首部長(zhǎng)度：占4bit，

20、用于指出數(shù)據(jù)包的首部長(zhǎng)度。 ③ 服務(wù)類(lèi)型（ToS）：占8bit，用于確定Internet應(yīng)用的QoS參數(shù)。 ④ 總長(zhǎng)度：指IP數(shù)據(jù)報(bào)的總長(zhǎng)度。它以字節(jié)計(jì)，包括首部和數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度。 ⑤ 片偏移量：在分片的傳輸中，片偏移以64bit為單位，表示該片中數(shù)據(jù)區(qū)的第一個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)在整個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)中的位置。 ⑥ 標(biāo)識(shí)：信源機(jī)賦予IP數(shù)據(jù)報(bào)的標(biāo)識(shí)符，用于區(qū)分各個(gè)不同的數(shù)據(jù)報(bào)。,⑦ 標(biāo)志：3bit，只有低

21、2bit有效，編碼表示數(shù)據(jù)報(bào)分片的情況。00—片未完，置位表示該片不是數(shù)據(jù)報(bào)的最后一片。01—不分片，置位表示數(shù)據(jù)報(bào)不能被分片。 ⑧ 生存時(shí)間（TTL）：該參數(shù)表示數(shù)據(jù)報(bào)在因特網(wǎng)上存在的時(shí)間。 ⑨ 協(xié)議字段：占8bit，指定在目的主機(jī)上用于接收數(shù)據(jù)報(bào)的IP上層協(xié)議。 ⑩ 首部校驗(yàn)和：用來(lái)檢測(cè)首部中發(fā)生的錯(cuò)誤，在用戶數(shù)據(jù)流中不進(jìn)行錯(cuò)誤校驗(yàn)。 源地址和目的地址：它們?cè)跀?shù)據(jù)報(bào)的整

22、個(gè)生存時(shí)間內(nèi)保持不變。這兩個(gè)字段就是Internet地址。 選項(xiàng)字段：用于確定其他業(yè)務(wù)。,,,,,,,,,,,,D T R 保留,優(yōu)先權(quán),0 2 3 4 5 6 7,服務(wù)類(lèi)型：TOS(Type Of Service),定傳輸時(shí)延、優(yōu)先級(jí)及可靠性。,,,,,,,,,,,IP Head

23、600 byte 600 byte 200byte,Segment one 600 byte 偏移為0,Segment two 600 byte偏移為600,Segment three 200byte 偏移為1200,IP 報(bào)文分段,將“校驗(yàn)和”字段的初值設(shè)為0 。把頭部看成是一個(gè)比特序列，計(jì)算頭部所有16 位的二進(jìn)制反碼的和。把計(jì)算得到的和保存在校驗(yàn)和字段。 在接收端，計(jì)算頭部的所有16 位

24、的二進(jìn)制反碼和。 如果頭部沒(méi)有發(fā)生改變，接收端計(jì)算得到的校驗(yàn)和就應(yīng)該全為1 。,IP數(shù)據(jù)報(bào)的轉(zhuǎn)發(fā),IP分組的轉(zhuǎn)發(fā)就是把分組放到去往終點(diǎn)的路由上，這就要求主機(jī)或路由器裝有路由表。與路由表相關(guān)的操作包括兩個(gè)部分：第一部分是路由表的使用，即根據(jù)路由表進(jìn)行路由選擇，完成分組的轉(zhuǎn)發(fā)；第二部分是路由表的建立和刷新，這項(xiàng)工作由路由守護(hù)程序完成。主機(jī)和路由器上的IP負(fù)責(zé)第一部分的工作，而路由協(xié)議負(fù)責(zé)第二部分的工作。圖所示為與路由表相關(guān)的操作。

25、 1．路由表的構(gòu)成 路由表是一個(gè)二維表，從結(jié)構(gòu)上看，它包括目的網(wǎng)絡(luò)地址、子網(wǎng)掩碼、下一跳地址和輸出接口。路由表中的大多數(shù)表項(xiàng)是特定網(wǎng)絡(luò)路由，也可以包含特定主機(jī)路由。,與路由表相關(guān)的操作,IP數(shù)據(jù)報(bào)的轉(zhuǎn)發(fā),圖4.6所示為一個(gè)路由表的例子，圖中第1個(gè)表項(xiàng)是直接轉(zhuǎn)發(fā)路由，即目的主機(jī)在該網(wǎng)絡(luò)上，第2個(gè)表項(xiàng)是對(duì)主機(jī)B的特定主機(jī)路由，第3個(gè)表項(xiàng)是特定網(wǎng)絡(luò)路由，最后一個(gè)表項(xiàng)是默認(rèn)路由。,,路由表的例子,2．IP數(shù)據(jù)報(bào)轉(zhuǎn)發(fā)流程

26、 下面介紹該路由器在收到分組后執(zhí)行分組轉(zhuǎn)發(fā)的過(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逐比特相“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逐比特相

27、“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)。,IP路由協(xié)議,典型的路由選擇方式有兩種：靜態(tài)路由和動(dòng)態(tài)路由。靜態(tài)路由是在路由器中設(shè)置的固定的路由表。動(dòng)態(tài)路由是利用收到的路由信息更新路由器表的過(guò)程，它能實(shí)時(shí)地適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的變化。 4.2.1　自

28、治系統(tǒng)的概念 我們可以把動(dòng)態(tài)路由協(xié)議分為如下兩大類(lèi)。 ① 內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議（Interior Gateway Protocol，IGP）：即在一個(gè)自治系統(tǒng)內(nèi)部使用的路由選擇協(xié)議。 ② 外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議（External Gateway Protocol，EGP）：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

29、，這樣的協(xié)議就是外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議。,自治系統(tǒng)的概念,圖4.7所示為3個(gè)自治系統(tǒng)互連在一起的示意圖。假定圖中自治系統(tǒng)A的主機(jī)H1要向自治系統(tǒng)B的主機(jī)H2發(fā)送數(shù)據(jù)報(bào)，那么在各自治系統(tǒng)內(nèi)使用的是各自的IGP，而在路由器R1和R2之間則使用EGP。,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,路由信息協(xié)議,路由信息協(xié)議（RIP）是內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議中最先得到廣泛使用的協(xié)議，它是一種分布式的基于距離向量的路由選擇協(xié)議。 RIP要求網(wǎng)絡(luò)中的每

30、一個(gè)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。RIP將“距離”定義如下：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中的“距離”也稱(chēng)為“跳數(shù)”（hop count） 1．RIP路由更新原則 ① 僅和相鄰的路由器交換信息。RIP規(guī)定，不相鄰的路由器不交換信息。 ② 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。,路

31、由信息協(xié)議,③ 按固定的時(shí)間間隔交換路由信息，然后路由器根據(jù)收到的路由信息更新路由表。另一種情況就是當(dāng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浒l(fā)生變化時(shí)，路由器也及時(shí)向相鄰路由器通告拓?fù)渥兓蟮穆酚尚畔ⅰD4.8所示為收到鄰站RIP信息后路由更新的例子。,基于RIP的路由表更新,2．RIP的報(bào)文格式 RIP分為版本1和版本2，RIPv2可以支持認(rèn)證、密鑰管理和CIDR，此外，RIPv2還提供簡(jiǎn)單的鑒別過(guò)程支持多播。圖4.9所示為RIPv2的報(bào)文

32、格式，它由首部和路由部分組成。,RIPv2的報(bào)文格式,4字節(jié)的首部包括命令、版本和保留3個(gè)字段。命令字段指明報(bào)文的類(lèi)型；版本定義了RIP的版本；保留字段全0，為了填充成4字節(jié)的首部。路由部分分為地址簇標(biāo)識(shí)符、路由標(biāo)記、網(wǎng)絡(luò)地址、子網(wǎng)掩碼、下一跳路由地址和距離字段。 3．RIP的優(yōu)缺點(diǎn) RIP最大的優(yōu)點(diǎn)就是實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，開(kāi)銷(xiāo)較小。但它的缺點(diǎn)也較多。首先，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

33、不可達(dá)）；其次，路由器之間交換的路由信息是路由器中的完整路由表，因而隨著網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的擴(kuò)大，開(kāi)銷(xiāo)也就增加；最后，“壞消息傳播得慢”，使得更新過(guò)程的收斂時(shí)間過(guò)長(zhǎng)。因此，對(duì)于規(guī)模較大的網(wǎng)絡(luò)就應(yīng)當(dāng)使用下一小節(jié)所講的開(kāi)發(fā)最短路徑優(yōu)先（OSPF）協(xié)議。,開(kāi)放最短路徑優(yōu)先,1．OSPF協(xié)議的基本概念 因?yàn)镽IP路由協(xié)議不能服務(wù)于大型網(wǎng)絡(luò)，所以，IETF的IGP工作組特別開(kāi)發(fā)出鏈路狀態(tài)協(xié)議——OSPF。目前廣為使用的是OSPF第二版，最新

34、標(biāo)準(zhǔn)為RFC2328。 OSPF作為一種內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議（Interior Gateway Protocol，IGP），用于在同一個(gè)自治域（AS）中的路由器之間發(fā)布路由信息。區(qū)別于距離矢量協(xié)議(RIP)，OSPF具有支持大型網(wǎng)絡(luò)、路由收斂快、占用網(wǎng)絡(luò)資源少等優(yōu)點(diǎn)，在目前應(yīng)用的路由協(xié)議中占有相當(dāng)重要的地位。,OSPF是一種基于鏈路狀態(tài)算法的路由協(xié)議，它的工作原理可以用5個(gè)部分加以描述。每一個(gè)路由器必須完成一下的工作：

35、,①發(fā)現(xiàn)鄰居節(jié)點(diǎn)。當(dāng)一個(gè)路由器啟動(dòng)的時(shí)候，它的第一個(gè)任務(wù)是找出鄰居路由器。為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)，它只需要在每一條點(diǎn)到點(diǎn)線路上發(fā)送一個(gè)HELLO報(bào)文，線路另一端的路由器會(huì)回送一個(gè)應(yīng)答來(lái)說(shuō)明它是誰(shuí)。②測(cè)量到各個(gè)鄰居節(jié)點(diǎn)的延遲或者開(kāi)銷(xiāo)。鏈路狀態(tài)算法要求每一個(gè)路由器知道它到各個(gè)鄰居節(jié)點(diǎn)之間的延遲，或者至少有一個(gè)合理的估計(jì)值。最直接的辦法是在這條線路上發(fā)送一個(gè)特殊的ECHO分組，另一端必須立即回送一個(gè)應(yīng)答。通過(guò)這種方法可以得到一個(gè)合理的延遲估算值。

36、③創(chuàng)建一個(gè)鏈路狀態(tài)分組，其中包含所有它收集到的鏈路信息。④發(fā)布鏈路狀態(tài)分組。路由器使用泛洪法向所在區(qū)域的所有路由器發(fā)布鏈路狀態(tài)分組。⑤一旦一個(gè)路由器已經(jīng)獲得了全部的鏈路狀態(tài)分組后，它就可以構(gòu)造出完整的子網(wǎng)圖?，F(xiàn)在它可以在路由器本地運(yùn)行Dijkstra算法，從而構(gòu)造出到所有可能目標(biāo)的最短路徑，并將結(jié)果安裝在路由表中。,OSPF使用5種不同的報(bào)文類(lèi)型。每種類(lèi)型用于支持不同的，專(zhuān)門(mén)的網(wǎng)絡(luò)功能。這5種類(lèi)型是：　　·HELLO報(bào)

37、文(類(lèi)型1 )。　　·數(shù)據(jù)庫(kù)描述報(bào)文(類(lèi)型2 )。　　·鏈路-狀態(tài)請(qǐng)求報(bào)文(類(lèi)型3 )?！　?#183;鏈路-狀態(tài)更新報(bào)文(類(lèi)型4 )?！　?#183;鏈路-狀態(tài)應(yīng)答報(bào)文(類(lèi)型5 )?！　∵@5種報(bào)文類(lèi)型有時(shí)用編號(hào)指明，而不是用名字。所以， OSPF類(lèi)型5報(bào)文實(shí)際上是指鏈路-狀態(tài)應(yīng)答報(bào)文。所有這些報(bào)文類(lèi)型使用OSPF頭。,和RIP相比，OSPF有以下3個(gè)不同點(diǎn)。 ① 向本自治系統(tǒng)中所有路由器發(fā)送信

38、息，這里使用的方法是洪泛法。 ② 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)，但這只是路由器所知道的部分信息。 ③ 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。,2．OSPF分層路由的思想 為了能夠用于規(guī)模很大的網(wǎng)絡(luò)，OSPF把一個(gè)大型網(wǎng)絡(luò)分割成多個(gè)小型網(wǎng)絡(luò)的能力被稱(chēng)為分層路由，這些被分割出來(lái)的小型網(wǎng)絡(luò)就稱(chēng)為“區(qū)域”（Area）。圖所示為一個(gè)劃分區(qū)域的自治系統(tǒng)

39、。 OSPF協(xié)議支持分層路由方式，這使得它的擴(kuò)展能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)RIP協(xié)議。當(dāng)OSPF網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展到100、500甚至上千個(gè)路由器時(shí)，路由器的鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)將記錄成千上萬(wàn)條鏈路信息。為了使路由器的運(yùn)行更快速、更經(jīng)濟(jì)、占用的資源更少，網(wǎng)絡(luò)工程師們通常按功能、結(jié)構(gòu)和需要把OSPF網(wǎng)絡(luò)分割成若干個(gè)區(qū)域，并將這些區(qū)域和主干區(qū)域根據(jù)功能和需要相互連接從而達(dá)到分層的目的。,,OSPF的區(qū)域,在OSPF多區(qū)域網(wǎng)絡(luò)中，路由器可以按不同的需要成為以

40、下4種。 ① 內(nèi)部路由器：所有端口在同一區(qū)域的路由器，維護(hù)一個(gè)鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)，如圖4.10中的R1、R2、R8和R9。,② 主干路由器：具有連接主干區(qū)域端口的路由器，如圖4.10中的R3、R4、R5、R6和R7。 ③ 區(qū)域邊界路由器（ABR）：具有連接多區(qū)域端口的路由器，一般作為一個(gè)區(qū)域的出口。ABR為每一個(gè)所連接的區(qū)域建立鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)，負(fù)責(zé)將所連接區(qū)域的路由摘要信息發(fā)送到主干區(qū)域，而主干區(qū)域上的ABR則負(fù)責(zé)將這些

41、信息發(fā)送到各個(gè)區(qū)域，如圖4.10中的R3、R4和R7。 ④ 自治域系統(tǒng)邊界路由器（ASBR）：至少擁有一個(gè)連接外部自治域網(wǎng)絡(luò)（如非OSPF的網(wǎng)絡(luò)）端口的路由器，負(fù)責(zé)將非OSPF網(wǎng)絡(luò)信息傳入OSPF網(wǎng)絡(luò)，如圖4.10中的R6。,3．OSPF的其他特點(diǎn) ① 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)。 ② 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

42、配給這幾條路徑。這叫作多路徑間的負(fù)載平衡。 ③ 所有在OSPF路由器之間交換的分組都具有鑒別的功能，從而保證了僅在可信賴(lài)的路由器之間交換鏈路狀態(tài)信息。 ④ OSPF支持可變長(zhǎng)度的子網(wǎng)劃分和無(wú)分類(lèi)編址。 ⑤ 優(yōu)于網(wǎng)絡(luò)中的鏈路狀態(tài)可能經(jīng)常發(fā)生變化，因此OSPF讓每一個(gè)鏈路狀態(tài)都帶上一個(gè)32bit的序號(hào)，序號(hào)越大狀態(tài)就越新。,邊界網(wǎng)關(guān)協(xié)議 邊界網(wǎng)關(guān)協(xié)議（BGP）是為T(mén)CP/I