中国移动内部移动数据网基础知识培训.ppt
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1、2010年4月,数据网基础知识培训,内容,一,三,集团业务类型及接入方式,IP网络基础知识,OSI 及TCP/IP,IP地址及路由概念,路由协议介绍,NAT/PAT转换,二层交换网络,VLAN概念,南京移动城域网网络结构,二,OSI参考模型体系结构,特点OSI模型每层都有自己的功能集;层与层之间相互独立又相互依靠;上层依赖于下层,下层为上层提供服务,4.传输层,2.数据链路层,3.网络层,1.物理层,5.会话层,6.表示层,面向用户应用,面向数据传输,7.应用层,OSI参考模型,网络设备传输数据的过程是按照OSI参考模型的层次结构运动的,5.会话层,6.表示层,7.应用层,4.传输层,2.数据
2、链路层,1.物理层,4.传输层,2.数据链路层,3.网络层,1.物理层,5.会话层,6.表示层,7.应用层,数据,3.网络层,允许接入网络资源,应用层,表示层,会话层,传输层,网络层,数据链路层,物理层,建立、管理和终止会话,将分组从源端传送到目的端;提供网络互联,在媒体上传输比特;提供机械的和电气的规约,对数据进行转换、加密和压缩,提供可靠的端到端的报文传输和差错控制,将分组数据封装成帧;提供节点到节点方式的传输,OSI各层间的联系,TCP/IP 协议族,7,6,5,4,3,2,5,4,3,2,应用层,表达层,会话层,传输层,网络层,数据链路层,物理层,1,应用层,传输层,Internet层
3、,数据链路层,物理层,TCP/IP传输层概述,Transmission ControlProtocol(TCP)User Datagram Protocol(UDP),应用层,传输层,Internet层,数据链路层,物理层,面向连接非面向连接,区分不同的上层应用建立应用间的端到端连接定义流量控制 为数据传输提供可靠或不可靠的连接服务,网络层,IPX,IP,传输层,SPX,TCP,UDP,传输层功能,TCP/IP端口号,TCP,端口号,FTP,传输层,TELNET,DNS,SNMP,TFTP,SMTP,UDP,应用层,21,23,25,53,69,161,RIP,520,发送 SYN(seq=1
4、00 ctl=SYN),接收 SYN,发送 SYN,ACK(seq=300 ack=101 ctl=syn,ack),建立会话(seq=101 ack=301 ctl=ack),Host A,Host B,接收 SYN,TCP 三次握手,交换机:运行在数据链路层,每段有自己的冲突域所有的段都在同一广播域,数据链路层,或,1,2,3,交换机,每段有自己的冲突域广播信息向所有段转发,缓冲区,交换,路由器:运行在网络层,广播信息控制多点发送信息控制路径优化流量管制逻辑寻址提供WAN连接,网络位,主机位,1286432168421,IP 地址格式,IP地址属于网络层地址,用于标识网络中的节点设备IP地
5、址由32bit构成,每8bit一组,共占用4个字节IP地址由两部分组成,网络位和主机位,1,A类:,0NNNNNNN,Host,Host,Host,8,9,16,17,24,25,32,(1-126),1,B类:,10NNNNNN,Network,Host,Host,8,9,16,17,24,25,32,(128-191),1,C类:,110NNNNN,Network,Network,Host,8,9,16,17,24,25,32,(192-223),1,D类:,1110MMMM,多播组,多播组,多播组,8,9,16,17,24,25,32,(224-239),IP地址分类,子网掩码,子网掩码
6、将一个IP地址的网络位全置为1,主机位全置为0,这样一个新的地址就是该IP的子网掩码子网掩码的作用用于区分一个IP地址的网络位和主机位分类地址的子网掩码A类:255.0.0.0/8B类:255.255.0.0/16C类:255.255.255.0/24,私有IP地址(RFC1918),私有地址的概念属于非注册地址,专门为组织机构内部使用私有地址的分类A类:10.0.0.0至10.255.255.255B类:172.16.0.0至172.31.255.255C类:192.168.0.0至192.168.255.255,IP地址用途,主要用于设备识别和路径选择,172.18.0.2,172.18.
7、0.1,172.17.0.2,172.17.0.1,172.16.0.2,172.16.0.1,SA,DA,HDR,DATA,10.13.0.0,192.168.1.0,10.13.0.1,192.168.1.1,什么是路由,要实现路由路由器必须知道:目的地址源地址所有可能的路由路径最佳路由路径管理路由信息,172.16.1.0,10.120.2.0,路由信息,路由信息源,可到达路径,最佳路径,172.16.1.0,10.1.1.0,F1/0,S1/2,管理距离(可信度),管理距离可以用来选择采用哪个IP路由协议管理距离值越低,学到的路由越可信静态配置路由优先于动态协议学到的路由采用复杂量度的
8、路由协议优先于简单量度的路由协议,Connected interface 0Static route out an interface0Static route to a next hop1External BGP20OSPF110IS-IS 115RIP v1,v2120Internal BGP200Unknown255,路由源,缺省管理距离,路由决策原则,最长匹配例:10.1.1.1/8和10.1.1.1/16根据路由的管理距离:管理距离越小,路由越优先例:S 10.1.1.1/8 和 O 10.1.1.1/8管理距离一样,就比较路由的度量值(metric),越小越优先例:S 10.1.1
9、.1/8 1/20 和 S 10.1.1.1/8 1/40,直连路由,定义路由器能够自动产生激活端口IP所在网段的直连路由信息路由器的每个接口都必须单独占用一个网段,192.168.1.1,192.168.2.1,192.168.3.1,F1/0,F1/1,S1/2,192.168.1.5,192.168.3.8,静态路由和动态路由,静态路由由网络管理员在路由器上手工添加路由信息以实现路由目的,动态路由根据网络结构或流量的变化,路由协议会自动调整路由信息以实现路由,静态路由,静态路由概述静态路由是指由网络管理员手工配置的路由信息静态路由除了具有简单、高效、可靠的优点外,它的另一个好处是网络安全
10、保密性高静态路由是手动添加路由信息要去往某网段该如何走,静态路由,172.16.2.2,S1/2,172.16.2.1,B,A,B,S1/2,192.168.10.1,202.99.8.1,F1/0,F1/0,192.168.10.5,202.99.8.3,RAC 192.168.10.0 F1/0C 172.16.2.0 S1/2,RBC 202.99.8.0 F1/0C 172.16.2.0 S1/2,RA 去往202.99.8.0,?,S 202.99.8.0 S1/2,RB 去往192.168.10.0,?,S 192.168.10.0 S1/2,默认路由,默认路由概述0.0.0.0/
11、0可以匹配所有的IP地址,属于最不精确的匹配默认路由可以看作是静态路由的一种特殊情况当所有已知路由信息都查不到数据包如何转发时,按缺省路由的信息进行转发配置默认路由:router(config)#ip route 0.0.0.0 0.0.0.0 转发路由器的IP地址/本地接口,缺省路由,router(config)#ip route 0.0.0.0 0.0.0.0 172.16.2.2,Internet 上 大约99.99%的路由器上都存在一条缺省路由!,动态路由,动态路由概述动态路由是指利用路由器上运行的动态路由协议定期和其他路由器交换路由信息,而从其他路由器上学习到的路由信息,自动建立起自
12、己的路由。动态路由协议RIP 路由信息协议IGRP 内部网关路由协议OSPF 开放式最短路径优先IS-IS 中间系统-中间系统EIGRP 增强型内部网关路由协议BGP 边界网关协议,动态路由协议,基本原理要求网络中运行相同的路由协议所有运行了路由协议的路由器会将本机相关路由信息发送给网络中其他的路由器所有路由器会根据所学的信息产生相应网段的路由信息所有路由器会每隔一段时间向邻居通告本机的状态(路由更新),自治系统,自治系统(AS)一个自治系统就是处于一个管理机构控制之下的路由器和网络群组,IGP和EGP,外部网关协议(EGP)在自治系统之间交换路由选择信息的互联网络协议,如BGP。内部网关协议
13、(IGP)在自治系统内交换路由选择信息的路由协议,常用的内部网关协议有OSPF、RIP、IGRP,EIGRP、IS-IS。,IGP,EGP,距离矢量路由协议,距离矢量(Distance Vector)路由器只向邻居发送路由信息报文路由器将更新后完整路由信息报文发送给邻居路由器根据接收到的信息报文计算产生路由表RIP,距离矢量路由协议(续),S,1/3,S,1/2,S,1/2,路由器A,路由器B,S,1/3,192.168.3.0/24,192.168.1.0/24,192.168.2.0/24,RA路由表192.168.1.0/24 S1/2192.168.2.0/24 S1/3192.168
14、.3.0 RB,RB路由表192.168.2.0/24 S1/3192.168.3.0/24 S1/2192.168.1.0 RA,协议报文192.168.1.0/24192.168.2.0/24,协议报文192.168.2.0/24192.168.3.0/24,距离矢量路由协议(续),拓朴变化引起路由表的更新,更新路由表,向路由器A传送更新的路由表,更新路由表,A,B,解决路由环路的方法,有以下四种方法可以解决路由环路:水平分割毒性反转触发更新Hold-down倒计时,水平分割(split-horizon),路由器向外发布某网段路由信息后不再接受从反方向发布回来的同一网段的路由更新信息,X,
15、X,10.1.0.0,10.2.0.0,10.3.0.0,E0,S0,S0,S1,S0,E0,X,A,B,C,10.4.0.0,毒性反转(poison reverse),当一条路径信息变为无效之后,路由器并不立即将它从路由表中删除,而是用16,即不可达的度量值将它广播出去。缺点增加了路由表的大小,10.4.0.0,10.1.0.0,10.2.0.0,10.3.0.0,E0,S0,S0,S1,S0,E0,X,A,B,C,触发更新(Triggered Update),得知网络拓扑结构发生改变,不等待发送周期,立刻通告更新后全部的路由表,抑制时间(hold-down time),等待网络中其它路由器
16、收敛,在该时间内不学习任何与该网络相关的路由信息(RIP缺省180秒),在倒记时期间继续向其它路由器发送毒化信息,链路状态路由协议,链路状态(Link-State)链路状态路由协议向全网扩散链路状态信息链路状态路由协议当网络结构发生变化立即发送更新信息链路状态路由协议只发送需要更新的信息,链路状态,One Route,链路状态路由协议(续),路由信息协议-RIP,RIP协议概述RIP(RoutingInformationProtocols,路由信息协议),是应用较早、使用较普遍的内部网关协议(Interior Gateway Protocol,简称IGP),适用于小型同类网络,是典型的距离矢量
17、(distance-vector)协议 RIP是基于UDP,端口520的应用层协议,UDP Header,Port No.,SegmentPayload,IP Header,Protocol Number,Frame Header,CRC,Packet Payload,Frame Payload,6-TCP17-UDP,520-RIP,RIP协议的路由算法,度量值:RIP协议是以跳数来衡量到达目的网络的度量值(metric),10.1.0.0,10.2.0.0,10.3.0.0,E0,S0,S0,S1,S0,E0,A,B,C,10.4.0.0,RIP协议的路由算法,度量值最大值RIP协议假定如
18、果从网络的一个终端到另一个终端的路由跳数超过15个,将被认为是可不到达的,10.1.0.0,E0,S0,RIP路由信息的更新,依托于时间周期的更新当路由器A连接的网络拓扑发生改变后A路由器更新路由表,等到下一个发送周期通告更新后的路由表,路由器B收到此更新信息后更新自己的路由表,EIGRP特性,灵活的网络设计多播更新取代广播更新支持 VLSM 和不连续的子网在网络的任何地方支持手工汇总支持多种网络层协议,高级距离矢量快速收敛100%无环路配制简单易于更新支持等价与不等价的负载均衡,EIGRP,EIGRP拥有许多强大的功能,才具有了比IGRP和其它路由协议更为出色的表现通过协议相关模块支持IP
19、IPX和Apple Talk有效的邻居发现机制基于可靠传输协议(RTP)的通信基于弥散更新算法(DUAL)的最佳路径选择,EIGRP的特点,EIGRPIn IP Packets,EIGRP 是一个高级的距离矢量路由协议与相邻的EIGRP路由器自动建立邻居关系使用IP数据包来转发路由信息,IP Header,Protocol Number,Frame Header,CRC,Packet Payload,Frame Payload,88-EIGRP 6-TCP17-UDP,EIGRP邻居发现,EIGRP 分组,Hello:发现和建立邻居关系,以多播的形式发送 Update:发送路由更新,以多播的形
20、式可靠的传输发送 Query:路由器计算路由但是没有找到可行后继时,向邻居发 送查询分组,询问它们是否有前往目的地的可行后继,以多播的形式可靠发送 Reply:用于响应查询分组,以单播的方式可靠的发送给查询者 ACK:确认分组是用于确认更新 查询和应答,以单播的方式发送的hello分组,包含一个不为零的确认号,EIGRP基本概念,AD(通告距离):下一跳通告的到某个网络的开销FD(可行距离):本地到达目标网络的度量值FDMin(最小可行距离):到达某个目标网络的最小度量值FC(可行条件):ADFDMinSuccessor(后继者):通告最佳路由的下一跳路由器Feasible Successor
21、(可行后继者):满足可行条件的下一跳路由器,OSPF介绍,Open standardShortest path first(SPF)algorithmLink-state routing protocol(vs.distance vector),链路状态路由协议的结构,Neighbor table:列出所有的邻居Topology table:链路状态数据库 LSDB(整个网络的地图)Routing table:路由转发表,列出最好的路由,OSPF Area,OSPF需要一个层次化的网络结构,它包含两种不同层次的区域传输区域(骨干area0)普通区域(非骨干区域),OSPF为什么要划分区域减小路
22、由表大小限制LSA的扩散加快OSPF收敛速度增强OSPF稳定性,Shortest Path First 算法,Places each router at the root of a tree and calculates the shortest path to each destination based on the cumulative costCost=108/bandwidth(bps),OSPF工作原理,链路状态路由器识别并与其邻居路由器通信,所以它们能从网络中的其他路由器收集到第一手信息。在一个区域中的所有路由器都应该有相同的链路状态数据库。SPF(最短路径优先算法)将路由器到目
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