IP網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識

1、中盈優(yōu)創(chuàng)資訊科技有限公司中盈優(yōu)創(chuàng)資訊科技有限公司研發(fā)中心研發(fā)中心 周世軍周世軍2005.10uInternet網(wǎng)絡(luò)發(fā)展歷史網(wǎng)絡(luò)發(fā)展歷史uIP協(xié)議協(xié)議u路由路由u 1969，美國國防部，美國國防部 Advanced Research Projects Agency的的ARPANetu 80年代初，年代初，ARPA和美國國防部通信局研制成功用于異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的和美國國防部通信局研制成功用于異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的TCP/IP協(xié)議并投入使用；協(xié)議并投入使用；u 1986年在美國年在美國National Science Foundation的支持下，用高速通信線路把的支持下，用高速通信線路把 分布在各地的一些超級計算機連

2、接起來，以分布在各地的一些超級計算機連接起來，以NFSNET接替接替ARPANET，向公眾開放。向公眾開放。u 到了到了90年代，隨著電腦的普及、信息技術(shù)的發(fā)展，年代，隨著電腦的普及、信息技術(shù)的發(fā)展， 互聯(lián)網(wǎng)迅速地商業(yè)化，互聯(lián)網(wǎng)迅速地商業(yè)化，以其獨有的魅力和爆炸式的傳播速度成為當(dāng)今的熱點。商業(yè)利用是互聯(lián)以其獨有的魅力和爆炸式的傳播速度成為當(dāng)今的熱點。商業(yè)利用是互聯(lián)網(wǎng)前進的發(fā)動機。網(wǎng)前進的發(fā)動機。u 19941994年年4 4月月2020日，日，NCFCNCFC工程通過美國工程通過美國SprintSprint公司連入公司連入InternetInternet的的64K64K國際國際專線開通，實現(xiàn)了

3、與專線開通，實現(xiàn)了與InternetInternet的全功能連接。從此我國被國際上正式承的全功能連接。從此我國被國際上正式承認為有認為有InternetInternet的國家。中國的國家。中國19941994年重大科技成就之一。年重大科技成就之一。u 19941994年年5 5月月1515日，中國科學(xué)院高能物理所設(shè)立了第一個日，中國科學(xué)院高能物理所設(shè)立了第一個WEBWEB服務(wù)器服務(wù)器u 19951995年年1 1月，中國電信分別通過在北京、上海設(shè)立的月，中國電信分別通過在北京、上海設(shè)立的SprintSprint公司接入的公司接入的64K64K專線接入專線接入InternetInternet，并

4、且通過電話網(wǎng)、，并且通過電話網(wǎng)、DDNDDN專線以及專線以及X.25X.25網(wǎng)等方式向網(wǎng)等方式向社會提供社會提供InternetInternet接入服務(wù)。接入服務(wù)。19961996年年1 1月，中國公用計算機互聯(lián)網(wǎng)（月，中國公用計算機互聯(lián)網(wǎng)（CHINANETCHINANET）全國骨干網(wǎng)建成并正）全國骨干網(wǎng)建成并正式開通，全國范圍的公用計算機互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)開始提供服務(wù)。式開通，全國范圍的公用計算機互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)開始提供服務(wù)。19961996年年1212月，中國公眾多媒體通信網(wǎng)（月，中國公眾多媒體通信網(wǎng)（169169網(wǎng)）開始全面啟動，廣東視聆網(wǎng)）開始全面啟動，廣東視聆通、天府熱線、上海熱線作為首批站點正式開通

5、。通、天府熱線、上海熱線作為首批站點正式開通。u 19971997年，中國公用計算機互聯(lián)網(wǎng)（年，中國公用計算機互聯(lián)網(wǎng)（CHINANETCHINANET）實現(xiàn)了與中國其它三個互）實現(xiàn)了與中國其它三個互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)即中國科技網(wǎng)（聯(lián)網(wǎng)絡(luò)即中國科技網(wǎng)（CSTNETCSTNET）、中國教育和科研計算機網(wǎng)（）、中國教育和科研計算機網(wǎng)（CERNETCERNET）、）、中國金橋信息網(wǎng)（中國金橋信息網(wǎng)（CHINAGBNCHINAGBN）的互連互通。）的互連互通。u 根據(jù)中國互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)信息中心于今年根據(jù)中國互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)信息中心于今年6月月30日發(fā)布的中國互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展報告，日發(fā)布的中國互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展報告，我國上網(wǎng)用戶總數(shù)為我國上

6、網(wǎng)用戶總數(shù)為1.03億人，和上年同期比增長億人，和上年同期比增長18.4%。其中寬帶上網(wǎng)。其中寬帶上網(wǎng)人數(shù)首次超過了一半，達到人數(shù)首次超過了一半，達到5300萬人，增長率為萬人，增長率為23.8%。我國網(wǎng)民數(shù)和。我國網(wǎng)民數(shù)和寬帶上網(wǎng)人數(shù)均僅次于美國，位居世界第二。寬帶上網(wǎng)人數(shù)均僅次于美國，位居世界第二。 u8090年代初，以電子郵件、年代初，以電子郵件、WWW、FTP、BBS等傳統(tǒng)應(yīng)用為主；等傳統(tǒng)應(yīng)用為主；u90年代，出現(xiàn)電子商務(wù)、年代，出現(xiàn)電子商務(wù)、VOIP等；等；u21世紀(jì)，更多的世紀(jì)，更多的實時寬帶業(yè)務(wù)類型，如實時寬帶業(yè)務(wù)類型，如IPTV、視頻會議、語音電話、游戲、流媒體點播等。視頻會議

7、、語音電話、游戲、流媒體點播等。 從通訊的角度來看，Internet是一個理想的信息交流媒介： 從獲得信息的角度來看，Internet是一個龐大的信息資源庫； 從娛樂休閑的角度來看，Internet是一個花樣眾多的娛樂廳； 從經(jīng)商的角度來看，Internet是一個即能省錢又能賺錢的場所 uInternet網(wǎng)絡(luò)發(fā)展歷史網(wǎng)絡(luò)發(fā)展歷史uIP協(xié)議協(xié)議u路由路由u動機動機 包（分組）交換網(wǎng)絡(luò)中的系統(tǒng)互聯(lián)。實現(xiàn)源與目標(biāo)地址標(biāo)識的節(jié)點間的數(shù)據(jù)包傳送（路由），并在必要時進行分片和重組。 IP本身不保證端到端可靠性，流控制，序列化，依賴上層服務(wù)提供QoS。u特性特性 無連接的，每個包與其他包沒有關(guān)系。 IP頭的

8、四個重要部分：TOS、TTL、Options（時間戳, 安全,特殊路由）和CheckSum。u結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 網(wǎng)絡(luò)部分主機部分uClassful vs Classlessu1 Class B ：too big；Class C：little small；u2 Route Table Size。uIP地址將最終用光。地址將最終用光。u把有類地址切割為更有效的塊把有類地址切割為更有效的塊Subnet。uSubnet 表示為：表示為：IP Network No，NetworkMaskuExample：u 我們有一個C：/24 ，現(xiàn)希望分配30個主機地址和一個Serial Link。現(xiàn)

9、按/27分割該C，得到：u /27,2/27,4/27, 24/27等八個子網(wǎng)。從/27再按/30分割，為：u /30,/30,/30,8/30uInternet網(wǎng)絡(luò)發(fā)展歷史網(wǎng)絡(luò)發(fā)展歷史uIP協(xié)議協(xié)議u路由路由uIP協(xié)議是無連接的，執(zhí)行協(xié)議是無連接的，執(zhí)行Hop by Hop轉(zhuǎn)發(fā)。轉(zhuǎn)發(fā)。u每一跳需要根據(jù)路由表查找最近路由，確定下每一跳需要根據(jù)路由表查找最近路由，確定下一跳路由器（或

10、直接轉(zhuǎn)發(fā)到指定子網(wǎng)）和輸出一跳路由器（或直接轉(zhuǎn)發(fā)到指定子網(wǎng)）和輸出Interface。u路由表由路由協(xié)議來維護路由表由路由協(xié)議來維護uDynamically learn and fill the routing table with a route to all subnets in the network.uIf more than one route to a subnet is available, place the best route in the routing table.uNotice when routes in the table are no longer valid,

11、 and remove those routes from the routing table.uIf a route is removed from the routing table and another route through another neighboring router is available, add the route to the routing table. (Many people think of this goal and the previous one as a single goal.)uAdd new routes, or replace lost

12、 routes with the best currently available route, as quickly as possible. The time between losing the route and finding a working replacement route is called convergence timeuPrevent routing loops.Dijkstra shortest path firstu Directly connected subnets are already known by the router; these routes a

13、re advertised.u Routing updates are broadcast (or multicast) in many cases.u Routing updates are listened for, so this router can learn new routes.u A metric describes each route in the update. The metric describes how good the route is;if multiple routes to the same subnet are learned, the lower is

14、 used.u Topology information in routing updates include, at a minimum, the subnet and metric information.u Periodic updates are expected to be received from neighboring routers. Failure to receive updates in a timely manner results in the removal of routes.u A route learned from a neighboring router

15、 is assumed to be through that router.u A failed route is advertised for a time, with a metric that implies the network is “infinite”distance. This route is considered unusable.Multiple routes to same subnet, equal metric： Implementation options of either using the first route learned or putting all

16、 routes in the routing tableRouting loops occurring due to updates passing each other over a single link：Split-horizonRouting loops occurring due to updates passing each other in networks with redundancy：Poison ReverseCounting to infinityside effect of propagating transient bad routing information：H

17、olddown timerPoison Reverse is another method to help avoid loops and speed convergence. When a distance vector routing protocol notices that a particular route is no longer valid, it has two choices. One is simply to quit advertising about that subnet; the other is to advertise that route, but with

18、 an infinite metric, signifying that the route is bad. Poison Reverse calls for the second of these options, which removes any ambiguity about whether the route is still valid. For example, in Figure above, a metric of 999 is used to signify infinity. Router C is using Poison Reverse to ensure that

19、Router A and Router B do not point routes for back through Router C.u每個路由器維護相同的拓撲數(shù)據(jù)庫每個路由器維護相同的拓撲數(shù)據(jù)庫u每條記錄包括：路由器，可用連接，可達鄰居。每條記錄包括：路由器，可用連接，可達鄰居。u通過路由泛洪公告本地狀態(tài)。通過路由泛洪公告本地狀態(tài)。u通過通過SPF算法，根據(jù)算法，根據(jù)TopoDB，每個路由器形，每個路由器形成以自己為根的路徑樹。成以自己為根的路徑樹。uOSPF和和ISIS是主要使用的是主要使用的IGP算法。算法。u基于基于IP地址和地址和TOS轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包。轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包

20、。u按無量綱按無量綱Metric值計量路由成本，支持多條等值計量路由成本，支持多條等價路由。價路由。u支持通過支持通過Area進行分級，良好擴展性。進行分級，良好擴展性。Area內(nèi)內(nèi)拓撲對拓撲對Area外不可見。外不可見。u支持支持VLSM，采用最長匹配。，采用最長匹配。u支持認證，且每個支持認證，且每個Area支持不同的認證機制。支持不同的認證機制。u 1 CLNP是什么？是什么？ 是是OSI模型中網(wǎng)絡(luò)層中的一種不面向連接的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，和模型中網(wǎng)絡(luò)層中的一種不面向連接的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，和IP有相同有相同的特質(zhì)。但是它是純粹的的特質(zhì)。但是它是純粹的OSI模型的一個，而模型的一個，而IP現(xiàn)在是我們熟悉的

21、現(xiàn)在是我們熟悉的TCP/IP協(xié)議棧中的網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議。他們兩個在協(xié)議棧中的網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議。他們兩個在OSI模型中是屬于同一模型中是屬于同一層的東西，但是在應(yīng)用中，是兩種不同的應(yīng)用。層的東西，但是在應(yīng)用中，是兩種不同的應(yīng)用。 2 Intergrate IS-IS有什么用？有什么用？ 由于歷史原因，由于歷史原因，OSI曾經(jīng)是要比曾經(jīng)是要比TCP/IP協(xié)議棧普及，當(dāng)現(xiàn)在的協(xié)議棧普及，當(dāng)現(xiàn)在的TCP/IP流行的時候，以前的采用流行的時候，以前的采用OSI模型中模型中CLNS（由（由ISO制定的制定的規(guī)范）的應(yīng)用要和現(xiàn)在的規(guī)范）的應(yīng)用要和現(xiàn)在的TCP/IP（由（由IETF進行兼容，可以使網(wǎng)絡(luò)進行兼容，可以使網(wǎng)絡(luò)

22、層為層為CLNP和為和為IP的路由信息可以互通，所以需要要有個路由協(xié)議的路由信息可以互通，所以需要要有個路由協(xié)議來作為這兩種情況的兼容點。來作為這兩種情況的兼容點。 1 都維護一個鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫，并使用都維護一個鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫，并使用SPF算法來算法來得出最佳路徑。得出最佳路徑。 2 都是用都是用Hello報文來查找和維護鄰居關(guān)系。報文來查找和維護鄰居關(guān)系。3 使用區(qū)域來維護一個階級的概念。使用區(qū)域來維護一個階級的概念。 4 在區(qū)域之間都可以使用路由匯總來減少路由器的在區(qū)域之間都可以使用路由匯總來減少路由器的負擔(dān)。負擔(dān)。 5 都是無類的路由協(xié)議。都是無類的路由協(xié)議。 6 在廣播網(wǎng)絡(luò)里，都通過選舉一個在廣播網(wǎng)絡(luò)里，都通過選舉一個DR來減少報文數(shù)來減少報文數(shù)量。量。 7 都有認證功能。都有認證功能。u Level 1和和 Level 2路由器路由器 首先要明白和首先要明白和OSPF的一個區(qū)別，的一個區(qū)別，OSPF路由協(xié)議的區(qū)域邊界是以路由器為路由協(xié)議的區(qū)域邊界是以路由器為準(zhǔn)，而準(zhǔn)，而IS-IS路由協(xié)議的區(qū)域邊界是在鏈路上的。路由協(xié)議的區(qū)域邊界是在鏈路上的。Level 1路由器是沒有直路由器是沒有直接連接到其他區(qū)域的路由器；接連接到其他區(qū)域的路由器；Level 2路由器是連接不同區(qū)域的路由器；路由器是連接不同區(qū)域的路由器； Level 1路由器相當(dāng)于