【教学课件】第十章路由选择协议.ppt

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1、第十章 路由选择协议,2,10-1 基本概念,度量（Metric）,就是给通过网络所指派的代价。一个特定路由的总度量等于组成该路由的所有网络的度量之和。给每一个网络指派的度量取决于协议的类型。,路由选择协议,路由选择协议是一些规则和过程的组合。使得在互联网中的各路由器能够彼此互相通知这些变化，使得路由器能够共享它们知道的互联网的情况或邻站的情况。,3,流行的路由选择协议,4,内部和外部路由选择,每一个自治系统可以选择一种内部路由选择协议处理自治系统内部的路由选择，但是，处理自治系统之间的路由选择通常只能使用一种路由选择协议。,5,自治系统,6,10-2 路由选择信息协议（RIP）,RIP,是一

2、个内部路由选择协议，它使用在一个自治系统内部。它是基于距离向量路由选择的非常简单的协议。它使用 Bellman-Ford 算法 计算路由表。RIP在熟知端口520使用UDP的服务。,7,距离向量路由选择,在距离向量路由选择中，每一个路由器周期性地与其邻站共享有关整个互联网的信息。,要点：共享有关整个自治系统的信息。在开始时，一个路由器的信息可能很少，但是，它知道多少是不重要的，它将它所知道的发送出去。仅与邻站共享。每一个路由器仅向其邻站发送它的信息。它将其拥有的信息通过它的所有接口发送出去。按固定时间间隔共享。每一个路由器按照固定的时间间隔将其信息发送给它的邻站。,8,一个距离向量路由表,到达

3、目的网络的最短距离（以跳数计）,9,RIP 更新算法,在收到RIP响应报文时，路由表就进行更新。对每一个被通知的目的网络的跳数加1。对每一个被通知的目的网络，重复以下步骤：If(目的网络不在路由表中)将通知的信息加到路由表中。ElseIf(下一跳 字段是同样的)将路由表中的项目替换为通知的项目。Else If(通知的跳数小于路由表中的跳数)将它加到路由表中。Else 什么也不做。Return,10,更新路由表的例子,Updating algorithm,11,对路由表进行初始化,14 1-55 1-,14 1-23 1-78 1-,78 1-92 1-,A,B,C,D,E,F,08 1-23

4、1-,08 1-66 1-,55 1-66 1-,当路由器加到网络上时，它要用其配置文件将路由表进行初始化。这个表中只有直接相连的网络。,12,前一个图中的路由表的最后状态,A,B,C,D,E,F,13,RIP 的报文格式,14,对各字段的说明：,命令：是一个8比特字段。说明了报文的类型：请求（1）或响应（2）。版本：是一个8比特字段。定义版本。系列：是一个8比特字段。定义所使用的协议系列。对于TCP/IP这个值是2。地址：定义目的网络的地址。RIP已分配了14个字节给这个字段，可用于任何协议。但是现在IP只使用4字节，其余部分应填入0。距离：是一个32比特字段。定义从发通知的路由器到目的网络

5、的跳数。注意：报文中的一部分对每一个网络都是重复的，将这部分称为项目。,15,请求报文,当路由器刚刚接到网络上，或路由器有一些超时的项目，它就发送请求报文。,16,响应报文,响应可以是询问的（solicited）或非询问的。询问的响应仅在回答请求时才发送出去。非询问的响应则是定期地发送，如每隔30秒，并包括整个路由表中所有的信息。,下图的RIP响应报文传送了关于三个网络的信息。,17,响应报文举例,18,RIP中的计时器,19,RIP存在的一些问题,Problems,缓慢收敛,在互联网上某处发生的变化传播到互联网上的其他部分的速率是很慢的。,不稳定性,运行RIP的互联网可能变为不稳定的。当发生

6、这种情况时，分则可能在回路中从一个路由器到另一个路由器。,20,缓慢收敛,0 seconds,15 seconds,n15 seconds,Total hop count should be less than 16,解决RIP的这个缺点的方法是限制跳数为 15.这样可以防止分组无休止的在网络中兜圈子，从而阻塞了互联网。因此，数值16被认为是无穷大。,21,不稳定性,Routing table,Routing table,A,B,I can reach net1 by a route with length 2,She can reach net1!Great!,Hop count chang

7、ed!,将跳数限制为15能够改进稳定性，但不能解决所有的问题。,22,解决稳定性的一些方法,已经提出了一些方法来提高稳定性，但是，没有一种方法是100%有效。,触发更新:当网络中有变化，路由器就立即发送其新的路由表。分离范围:阻止出现选路环路。毒性逆转:宣布不可达的路由器。,23,触发更新,若网络中没有变化，则按通常的30秒间隔发送更新信息。但若有变化，路由器则立即发送其新的路由表。每一个路由器在收到有变化的更新信息时就立即发出新的信息，这比平均的15秒要少得多。它不能解决所有的路由选择问题。如路由器出故障的问题。,Triggered update,24,分离范围,A,B,如果路由器从一个接口

8、已经收到了路由更新信息，那么这个同样的更新信息一定不能再通过这个接口回送过去。,如果一个接口通过了给一个路由器更新的信息，那么这个更新信息一定不能再回送回去。,25,毒性逆转,A,B,路由器收到的更新信息通过所有的接口发送出去。,已经从一个接口来的一个路由表项目在通过同样的接口发送出去时，就要将其度量置为16。,26,RIP版本2,RIP版本2没有增大每一个项目的报文长度，而是将版本1中对TCP/IP协议填入0的那些字段改为一些新的字段。,27,练习题:,一路由器具有如下的路由表：net1 4 Bnet2 2 Cnet3 1 Fnet4 5 G若该路由器从路由器C收到下面的RIP报文，路由表中

9、的内容将会是怎样的？net1 2net2 1net3 3net4 7,28,10-3 OSPF,OSPF,Open Shortest Path First 也是在一个自治系统内使用的内部路由选择协议。一些特殊的路由器，叫做自治系统边界路由器，负责将其他自治系统的信息传送到本系统中。OSPF 分组被封装成IP 数据报。,29,区域,是包含在自治系统中的一些网络、主机和路由器的集合。自治系统又可划分为若干个不同的区域。在区域的所有网络必须是互相连接的。在一个区域内的路由器使用洪泛法传送路由选择信息。区域边界路由器 将有关本区域的信息概括起来发送给其他区域。在自治系统中有一个特殊区域叫做主干，在自治

10、系统中的所有区域必须连接到主干上。如果由于某些问题，在主干和区域之间的连通性被破坏了，则管理员必须创建路由器间的虚链路，以保持作为一级区域的主干的各种功能的连续性。,Area,30,自治系统中的区域,区域边界路由器,Autonomous system,Area 1,区域边界路由器,Area 2,Area 0(主干),主干路由器,主干路由器,到其他的 AS,AS 边界路由器,31,链路状态路由选择,在链路状态路由选择协议中，每一个路由器与在该区域内的每一个路由器共享其邻站的信息。,理解关键：共享关于邻站的信息。每一个路由器向本区域内的每一个其他路由器发送其邻站的状态。与每一个其他路由器共享。每一

11、个路由器向本区域内的每一个其他路由器发送其邻站的状态。发送的方法是洪泛法（flooding）。最终，每一个路由器（没有例外）都会收到同样信息的一个副本。只要有了变化就共享。仅当有了变化时每一个路由器才共享其邻站的信息。这使得互联网上的通信量比距离向量路由选择所需的通信量要小。,32,链路的类型,链路的类型,残桩链路,过渡链路,点对点链路,虚拟链路,两个路由器直接连接,连接有若干个路由器的网络,只连接到一个路由器的网络,当路由器之间的链路断开时创建的,33,（一）点对点链路,点对点链路,直接连接两个路由器，而中间没有任何其他的主机或路由器。没有必要给这种类型的链路指派一个网络地址。每一个路由器只

12、有一个邻站在链路的另一端。,34,（二）过渡链路,一方面，现在每一个路由器只有一个邻站，即指定路由器（网络），另一方面，这个指定路由器（即网络）有5个邻站。,是一种连接有若干个路由器的网络。数据可以从任何一个路由器进入网络，并从任何一个路由器离开网络。,35,（三）残桩链路,残桩链路是只连接到一个路由器的网络。数据分组通过这个单一路由器进入网络，而离开网络也是通过这个路由器。,36,链路状态数据库,链路状态数据库是一个区域内的互联网拓扑的表格表示。它给出了每一个路由器与其邻站的包括度量在内的关系。在同一个区域内的每一个路由器具有同样的链路状态数据库。,37,Dijkstra 算法,从本地结点（

13、路由器）开始，本地结点即树的根。将代价0指派给这个结点，并使它成为第一个永久结点。对最后一个永久结点的每一个相邻结点进行检查。给每一个结点指派一个累计代价，并使它成为试验的。在试验结点的清单中：寻找具有最小累计代价的结点，并使它成为永久的。若一个结点从多于一个方向可达，选择具有最短累计代价的方向。重复步骤3至5，直到每一个结点成为永久的。,38,一个实例,上图是一个具有7个网络和6个路由器的小互联网。,39,上图的图形表示,40,最短路径计算,N5,N2,N3,N1,N4,A,B,C,D,E,F,Problem:,Calculate the shortest paths from A,41,S

14、tep 1,A,Step:,Start with A,0,Node A is the root of the shortest paths tree.,42,Step 2,N1,A,D,Step:,Make A permanent,add its neighbors,0,5,8,A,Now we have two tentative nodes,N1 and D.,43,N1,Step 3,N1,B,C,D,Step:,Make N1 permanent,add its neighbors,A,0,5,8,5,5,44,Step 4,N1,N1,B,C,D,Step:,Make C perma

15、nent,add its neighbors,A,0,5,8,5,5,C,N2,7,45,Step 5,N1,B,D,E,Step:,Make B permanent,add its neighbors,A,0,5,8,5,5,N2,7,C,9,B,46,Step 6,N2,N1,D,E,Step:,Make N2 permanent,A,0,8,5,C,N2,7,B,5,B,9,5,47,Step 7,N2,N3,N1,D,E,Step:,Make D permanent,add its neighbors,A,0,8,5,7,5,9,5,C,B,B,D,10,48,Step 8,N2,N3

16、,N1,N4,E,Step:,Make E permanent,add its neighbors,A,0,8,5,7,5,9,5,10,C,D,B,11,E,14,14 10,49,Step 9,N2,N3,N1,N4,F,Step:,Make N3 permanent,add its neighbors,A,0,8,5,7,5,9,5,10,C,D,B,11,E,N3,10,50,Step 10,N5,N2,N3,N1,N4,F,Step:,Make F permanent,add its neighbors,A,0,8,5,7,5,9,5,10,C,D,B,11,E,10,F,15,51

17、,Step 11,Step:,Make N4 permanent,N5,N2,N3,N1,N4,F,A,0,8,5,7,5,9,5,10,C,D,B,11,E,10,F,15,N4,52,Step 12,Step:,Make N5 permanent,N5,N2,N3,N1,N4,F,A,0,8,5,7,5,9,5,10,C,D,B,11,E,10,F,15,N4,N5,Now weve calculated all the shortest paths from A to other routers,53,路由器A的链路状态路由表,区域中到达每一个网络的代价,54,另一个例子,A,B,C,F

18、,6,2,2,1,4,2,3,3,H,D,E,G,2,7,2,(2,A),(4,B),(9,B),(6,E),(5,E),(8,F),(10,H),55,链路状态通知,为了共享关于邻站的信息，每一个路由器要发布链路状态通知(LSA)。LSA 宣布路由器链路的状态。,链路状态通知,路由器链路,网络链路,概括链路到网络,概括链路到 AS边界,外部链路,56,（一）路由器链路,路由器链路定义一个真路由器的链路。真路由器使用路由器链路通知来宣布关于它的所有链路的信息，以及在链路的另一端情况（邻站）。,57,网络链路定义网络的链路。指定路由器代表一个过渡网络并发布这种类型的LSA分组。这个分组宣布连接到

19、这个网络上的所有路由器的存在。,（二）网络链路,58,（三）概括链路到网络,一个区域边界路由器能够在多于一个区域的范围工作。它接收路由器链路通知和网络链路通知，并为每一个区域创建一个路由表。,59,（四）概括链路到AS边界,概括链路到AS边界路由器提供到自治区域边界路由器的路由信息。,60,（五）外部链路,外部链路帮助一个自治系统内的路由器知道在自治系统外的哪些网络是可用的。,61,分组的类型,OSPF 分组,Hello,数据库描述,链路状态请求,链路状态更新,链路状态确认,路由器链路网络链路概括链路到网络概括链路到AS边界路由器外部链路,62,OSPF分组的格式,所有的OSPF分组共享同样的

20、公共首部。,63,字段说明：,版本：是一个8比特字段。定义OSPF协议的版本。目前是版本2。类型：是一个8比特字段。如前所述，共5种类型，用值1至5来定义这些类型。报文长度：是一个16比特字段。定义包括首部在内的总的报文长度。源路由器IP地址：是一个32比特字段。定义发送该分组的路由器的IP地址。区域标识符：是一个32比特字段。定义发生路由选择的区域。检验和：是一个16比特字段。对整个分组进行差错检测，但不包括鉴别类型和鉴别数据字段。鉴别类型：是一个16比特字段。定义在这个区域内使用的鉴别方法。现在定义了两种类型的鉴别：0表示没有鉴别，1表示口令。鉴别：是一个16比特字段。是鉴别数据真正的值。

21、目前，若鉴别类型是0，则这个字段就填入0；若类型是1，这个字段就携带8个字符的口令。,64,（一）Hello报文,65,字段说明：,网络掩码：是一个32比特字段。定义网络的网络掩码。Hello间隔：是一个16比特字段。定义在Hello报文之间的秒数。E标志：是一个1比特字段。当它置1时，表示该区域是残桩区域。T标志：是一个1比特字段。当它置1时，表示该路由器支持多种度量。优先级：是一个8比特字段。定义路由器的优先级，用来选择指定路由器。停用间隔：是一个32比特字段。定义在路由器确认某个邻站是停用的之前的秒数。指定路由器IP地址：是一个32比特字段。是该报文所发送的网络的指定路由器的IP地址。备

22、份指定路由器IP地址：是一个32比特字段。是该报文所发送的网络的备份指定路由器的IP地址。邻站IP地址：是一个重复的32比特字段。定义已经同意成为该发送路由器的邻站。,66,（二）数据库描述报文,67,字段说明：,E标志：是一个1比特字段。若发送通知的路由器是自治边界路由器，则这个1比特标志就置为1。B标志：是一个1比特字段。若发送通知的路由器是区域边界路由器，则这个1比特标志就置为1。I标志：是一个1比特字段。若该报文是第一个报文，则这个1比特初始化标志字段就置为1。M标志：是一个1比特字段。若该报文是不是最后一个报文，则这个1比特更多标志字段就置为1。M/S标志：是一个1比特字段。是主/从

23、比特，指出分组的来源。报文序号：是一个32比特字段。包含报文的序号。用来将响应与请求相匹配。链路状态首部：是一个20字节字段。,68,（三）链路状态请求报文,69,（四）链路状态更新报文,70,（五）链路状态确认报文,71,10-4 BGP,BGP,Border Gateway Protocol,是自治系统之间的路由选择协议。BGP基于一种叫做路径向量路由选择的路由选择方法。BGP在端口179使用TCP的服务。,为什么距离向量路由选择和链路状态路由选择对自治系统之间的路由选择是不合适的？,距离向量路由选择：有些情况下，具有最小跳数的路由并不是应当优先选择的。链路状态路由选择：需要非常非常大的链

24、路状态数据库；计算路由表会花费很多的时间。,72,路径向量路由选择,在路由表中的每一个项目都包含目的网络、下一个路由器以及到达目的站的路径。这个路径通常定义成分组要到达目的站所必需经过的自治系统的有序表。,73,路径向量报文,N1,R1,AS1,R2,AS2,R4,AS4,R3,AS3,N1 R1 AS1,N1 R2 AS2,AS1,N1 R3 AS3,AS2,AS1,74,预防回路,在路径向量路由选择中可以避免距离路由选择的不稳定性和产生回路：当路由器收到报文时，要检查它所在的自治系统是否在到目的网络的路径表中。若是，就会产生回路，这个报文就被忽略。,75,策略路由选择,通过路径向量路由选择可以很容易的实现策略路由选择。当路由器收到一个报文，它就检查其路径。若在路径中所列出的某个自治系统不符合其策略，它就忽略这条路经和该目的站。它不用这条路径更新其路由表，也不将这个报文发送给它的邻站。这就表示，在路径向量路由选择中的路由表不是基于最小跳数或最小度量，而是基于管理员加在路由器上的策略。,76,分组的类型,BGP使用4种不同类型的报文：打开、更新、保活和通知。,