TCPIP协议(第4章路由选择协议)ppt课件.ppt
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1、第4章 路由选择协议,主要内容,路由选择技术 分类寻址路由表 无分类域间路由选择 内部和外部路由协议,一、路由选择技术,路由选择技术:就是寻找一条将IP分组从源站传送到目的站的最佳路径的技术,其实质是在不同的路由器之间做选择,选择分组传送的下一个路由器。,1、直接交付和间接交付,交付:IP分组在网络中的一次传递称作一次交付。 根据一次交付的对象是否是IP分组的目的站,分为直接交付和间接交付。直接交付:分组的目的站和交付者在同一网络的交付,此场景的交付通过ARP协议完成物理网络的交付。间接交付:分组的目的站和交付者不在同一网络的交付,此场景的交付需通过查找路由表确定下一个路由器的IP地址。,1、
2、直接交付和间接交付,间接交付,间接交付,间接交付,A,B,C,直接交付,直接交付,直接交付不需要使用路由器间接交付就必须使用路由器,2、下一跳路由选择,IP分组的交付是面向无连接的,只需在间接交付中确定IP分组的下一个路由器的地址。换言之,路由表中并不保留从源站到目的站的完整路由,只需保留转发的下一个路由器地址 。这种方式就是所谓的下一跳路由选择技术。,主机A路由表,R1路由表,R2路由表,R6路由表,R4路由表,3、特定网络路由选择,对于目的网络的所有主机,路由表用网络的网络号进行描述,当分组交付到目的网络后,再进行直接交付交付到主机。这样设计的优点是,大大优化了路由表。,主机路由表,R1路
3、由表,R2路由表,R6路由表,R4路由表,4、特定主机路由选择,特定主机路由选择中,路由表给出主机的路由表项。在一些特殊情况下,需要指明特定主机的路由,采用特定主机路由选择,如检查特定路线的路由。 这种路由会增加路由表的长度。,R1路由表,5、默认路由选择,默认路由选择是一种路由表简化技术,采用此技术的主机和路由器不必列出互联网中所有网络的路由表项。除去路由表中已有的路由表项外的路由,剩余的路由可用默认路由表项表示。,主机A路由表,二、分类寻址路由表,1、路由表的结构:目的网络:定义目的网络的网段地址或主机地址;掩码:与目的地址一起来标识目的主机或路由器所在的网段地址;下一跳地址:IP分组交付
4、到的下一个路由器的地址:接口:说明IP分组将从该路由器哪个接口转发;度量:本路由表项的度量值,如跳数等。,特定网络路由 对于交付到同一网段的多台主机,路由表并不需要为每条主机保留一条路由表项,分组只要交付到网络中的路由器,其特点掩码不全为1; 如:202.115.32.0 255.255.255.0 10.1.1.1特定主机路由 在特定主机路由选择中,路由表中给出的是主机的路由表项。这种方式牺牲了路由器效率,但给网络管理者以更大的权利控制路由策略。其特点掩码全为1; 如:202.115.32.8 255.255.255.255 10.1.1.1,2、路由表表项分类,默认路由 路由器无法穷举到所
5、有网段的路由,IP分组目的地址没有匹配项时,路由器按照默认路由发送IP分组。其特点掩码全为0。 如:0.0.0.0 0.0.0.0 10.1.1.1直连路由 直连路由是由链路层协议发现的,只要该接口处于活动状态(Active),路由器就会把该网段的路由信息填写到路由表中去。,Windows 路由表,Windows 系统中路由表操作命令,语法 route -f -p Command Destination mask Netmask Gateway metric Metric if Interface举例显示 IP 路由表的完整内容:route print添加目标为10.41.0.0,子网掩码为2
6、55.255.0.0,下一跳为10.27.0.1 的永久路由:route -p add 10.41.0.0 mask 255.255.0.0 10.27.0.1删除目标为10.41.0.0,子网掩码为255.255.0.0 的路由:route delete 10.41.0.0 mask 255.255.0.0,3、路由表的生成,根据路由来源不同,路由表中的路由可分为以下三种方式:直连路由:路由器加入网络,端口激活后,链路层协议发现的路由。静态路由:在组网结构比较简单的网络中,管理员可通过命令手工生成路由表项。动态路由:路由表由路由器上运行的动态路由协议构造,同时路由协议经常或定期地和相邻路由器
7、交换路由信息而不断更新和维护路由表。,静态路由配置,在Network A的路由器A上,设置静态路由到Network B ip route-static 192.168.1.0 255.255.255.0 10.0.0.2,192.168.1.0/24,172.16.1.0/24,4、 路由选择优先级,5、 路由器选择流程,路由器提取接收到IP分组目的IP地址;将目的IP地址与路由表项的掩码逐项相与;运算结果和该路由表项的目的网络地址进行比较;如果匹配成功,则根据该路由项指明的下一条转发IP分组;否则比较下一条路由表项。,举例,R1收到目的地址为194.25.16.8的IP包,如何寻找下一跳?,
8、R1的路由表,路由匹配查表过程,R1收到目的地址为198.16.21.15的IP包,根据R1的路由表,确定下一跳。,R1的路由表,路由匹配查表过程,三、无分类域间路由(CIDR),1、CIDR的产生背景 推动CIDR的主要原因是B类地址缺乏,一些组织机构只能使用多个C类地址,但这样却增大了路由表,增加了路由器的工作负担。2、无分类域间路由选择(CIDR,Classless Inter-Domain Routing),也称为超网(suppernetting)。无分类的含义是不再考虑IP地址的地址属性(A/B/C类),因此可将多个可聚合在一起的地址,聚合成一个地址块,减少路由表的大小。,3、CID
9、R的主要特点 取消了传统的A类、B类、C类地址以及划分子网的概念。CIDR用长度可变的“网络前缀”代替了分类地址中的网络号、子网号。,4、CIDR表示方法: 为方便进行路由选择,CIDR使用32bit的地址掩码,掩码为1的部分为网络前缀,掩码为0的部分为主机部分。 CIDR用斜线记法表示 例:192.100.1.195/26 斜线记法不仅表示一个IP地址外,还提供一些重要信息。 如192.100.1.195/26不仅表示IP地址192.100.1.195,还表示地址的网络前缀是26位,因此地址块包含26-2个主机地址,地址范围为:192.100.1.193192。100.1.254,5、地址聚
10、合 由于CIDR地址块能灵活地表示多个地址,因此路由器利用CIDR地址块查找目的网络,能大大简化路由表数量,这种地址聚合成为“路由聚合”。 地址聚合步骤:将点分十进制的IP地址转换成二进制形式;提取出地址中相同部分(网络前缀);对剩余的不同部分按位进行全排列划分;如果剩余部分能够实现全排列划分,则可按照步骤2确定的网络前缀进行地址聚合;否则增加掩码位数,直至剩余部分能够进行全排列,再聚合地址。,举例1: 把下面的4个C类网络地址,实现地址聚合。 200.41.24.0 200.41.25.0 200.41.26.0 200.41.27.0,举例2: 把下面的4个C类网络地址,实现地址聚合。 2
11、00.41.24.0 200.41.25.0 200.41.27.0,四、内部和外部路由协议,整个互联网可划分为许多的自治系统(Autonomous System,简称AS)。一个AS通常代表一个独立的组织机构,如一家公司、一所大学或部门等。 一个AS是由若干个路由器组成的一个网络,并由本组织机构内的管理员进行管理,及实现“自治”。,1、自治系统,四、内部和外部路由协议,Internet划分自治系统后,路由选择协议也划分为两类:A、内部网关协议(IGP, Interior Gateway Protocol) AS内使用何种路由协议,AS自身决定,各个AS选择的路由协议相互独立,互不相关。通常的
12、协议为RIP和OSPF。B、外部网关协议(EGP,External Gateway Protocol) EGP是AS之间使用的路由协议,目前最常用的是BGP。,2、路由协议分类,互联网路由协议的关系,3、理想的路由选择算法,路由器中的路由表生成有3个来源:直连路由静态路由动态路由,直连路由指明直接交付的端口;静态路由由管理员配置,网络发生变化时,无法自动更新;动态路由根据网络流量和拓扑的变化,按照路由选择算法计算结果,进行路由动态更新;,理想路由选择算法的特点:正确性和完整性:沿着路由表指引的路由,分组能够到达目的网络;简单性:路由的选择计算不应使网络通信量增加太多;自适应性:算法应能适应网络
13、通信量和网络拓扑的变化;稳定性:网络通信量和拓扑相对稳定时,路由算法应收敛于一个可以接受的解;公平性:除了少数优先级高的用户,算法应对所有用户是平等的;最佳性:以最低的代价来实现路由算法。,如何判断一条路由最佳? 路由选择算法通过测量网络的度量(Metric)来找到发送分组的最佳路径。 度量(Metric):为通过某个网络的代价,一条特定路由的总度量是各段度量之和。 度量由一个或几个因素综合决定,如跳数、网络带宽、传输时延、可靠性、负载以及MTU等。,4、路由信息协议(RIP),(1)RIP的基本概念 路由信息协议(RIP,Routing Information Protocol)是一种基于距
14、离矢量算法的协议,目前有两个版本:RIP-1、RIP-2。 距离矢量(hop count):指跳数,及每经过一个路由器,跳数加1,也就是距离加1,。 基本思想:RIP认为一条好的路由就是经过路由器数量少的路由。,(2)RIP在协议栈中的位置,RIP通过UDP报文进行封装,使用的端口号为520。,邻站路由器:与路由器直接相连的所有路由器,为其邻站路由器。下图中A的邻站路由器是B和D。,(3)RIP协议工作原理,RIP启动和运行的过程:路由器启动RIP后,以广播形式向邻站路由器发送请求报文,邻站路由器收到请求报文后,回送包含本地路由表信息的响应报文路由器收到响应报文后,更新本地路由表,同时向邻站路
15、由器发送更新报文,通告路由更新信息。邻站路由器收到更新报文后,又向其各自的邻站路由器发送更新报文。在一连串的触发更新后,网络中各路由器都能得到并保持最新的路由信息。,路由表更新算法流程,收到邻站发来的路由表后,路由器启动RIP路由更新算法路由更新主要原则:(1)邻站路由表所有跳数加1;(2)路由更新信息是自己没有的,则加入路由表;(3)路由表中下一跳与路由来源站相同,无条件更新路由表;(4)路由更新信息是自己有的,则比较跳数,如果比自己原有的小则更新路由表;,初始状态路由表:路由器加入网络后,初始状态下,路由表中只有直连路由,度量为1,下一跳字段为空。,路由器B路由表更新,邻站A来的路由表,邻
16、站C来的路由表,邻站E来的路由表,B的旧路由表,B的新路由表,路由器D路由表更新,邻站A来的路由表,邻站C来的路由表,D的旧路由表,D的新路由表,路由器A路由表更新,邻站B来的路由表,邻站D来的路由表,A的旧路由表,A的新路由表,各路由器的最终路由表,(4)计时器: RIP通过更新报文传送邻站路由表,路由器间何时发送更新报文?如何标识路由的有效性?如何删除无效路由?,RIP使用以下计时器完成以上功能定期计时器:用于控制定期发送更新报文,默认时长为30s;截止期计时器:管理路由的有效性,默认时长为180s;若180s内没有收到该路由表项的更新报文,该报文度量被设为16,表示目的站点不可达;无效信
17、息计时器:默认时长为120s。如果路由表项被设置为不可达,将启动此计时器。若120s内仍无更新消息,该路由被删除。,(5)RIP的特点,RIP协议最大支持15跳距离,适用于小型网络;RIP协议是基于距离向量路由选择的协议,不能保证所选择的是最快的路径;RIP协议定期更新路由表,产生的网络流量较大。RIPv1协议是一个有类别路由协议,在RIP v1报文中不传送掩码地址。RIPv2协议是一个无类别路由协议。,(6)RIP-1报文格式,路由条目,路由条目,RIP报文的头部由一个命令字段、一个版本字段和最大25条路由条目构成,每个路由条目占用20B, 因此RIP最大报文为504B。,命令:8bit,1
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