計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與應(yīng)用08培訓(xùn)資料

1、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與應(yīng)用08路由選擇和路由器路由選擇：選擇一條路徑發(fā)送數(shù)據(jù)報的過程路由器：進(jìn)行路由選擇的計算機(jī)IP互聯(lián)網(wǎng)：運行IP協(xié)議，由路由器將多個網(wǎng)絡(luò)相互聯(lián)接而形成IP互聯(lián)網(wǎng)采用面向非連接的互聯(lián)網(wǎng)解決方案路由器自治：各個路由器獨立對待每個IP數(shù)據(jù)報路由器為每個IP數(shù)據(jù)報選擇它所認(rèn)為的最佳路徑什么設(shè)備需要具備路由選擇功能？路由器主要任務(wù)就是路由選擇多宿主主機(jī)具有多個物理連接發(fā)送IP數(shù)據(jù)報前，需要決定發(fā)送到哪個物理連接更好普通主機(jī)具有單個物理連接通過網(wǎng)絡(luò)與多個路由器相連時，發(fā)送IP數(shù)據(jù)報前需要決定發(fā)送給哪個路由器更優(yōu)？表驅(qū)動IP選路的基本思想在需要路由選擇的設(shè)備中保存一張IP路由表IP路由表存儲著

2、有關(guān)可能的目的地址及怎樣到達(dá)目的地址的信息在轉(zhuǎn)發(fā)IP數(shù)據(jù)報時，查詢IP路由表，決定把數(shù)據(jù)報發(fā)往何處路由表中的目的地址如何表示？大型互聯(lián)網(wǎng)中有可能存在成千上萬臺主機(jī)路由表中不可能包括所有目的主機(jī)的地址信息內(nèi)存資源占用巨大路由表搜索時間很長隱藏主機(jī)信息IP地址：網(wǎng)絡(luò)號（netid）和主機(jī)號（hostid）IP路由表中保存相關(guān)的目的網(wǎng)絡(luò)信息標(biāo)準(zhǔn)的路由表下一站選路的基本思想：路由表僅指定從該路由器到目的地路徑上的下一步，而該路由器并不知道到達(dá)目的地的完整路徑標(biāo)準(zhǔn)的IP路由表包含許多（N,R）對序偶N：目的網(wǎng)絡(luò)IP地址（使用目的主機(jī)IP地址的較少）R：到N路徑上的“下一個”路由器的IP地址標(biāo)準(zhǔn)的路由表舉

3、例基本的下一站路由選擇算法無類別域間路由是標(biāo)準(zhǔn)路由選擇算法的擴(kuò)充路由表：（M，N，R）三元組M：掩碼；N：目的地址；R：到N路徑上“下一個”路由器的IP地址路由方法：取出IP數(shù)據(jù)報中的目的IP地址，與路由表的“掩碼”逐位相“與”，結(jié)果再與表目中“目的地址”比較。如果相同，說明選路成功，數(shù)據(jù)報沿“下一站地址”轉(zhuǎn)發(fā)出去無類別域間路由舉例路由表中的特殊路由默認(rèn)路由如果路由表沒有明確指明一條到達(dá)目的網(wǎng)絡(luò)的路由信息，就將數(shù)據(jù)報轉(zhuǎn)發(fā)到默認(rèn)路由指定的路由器目的：縮短路由表的長度、減少路由計算時間特定主機(jī)路由對單個主機(jī)（而不是網(wǎng)絡(luò)）指定一條特別的路徑目的：增強(qiáng)安全性、進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)連通性調(diào)試和判斷路由表的正確性統(tǒng)一

4、路由選擇算法中的路由表特定主機(jī)路由表項掩碼：255.255.255.255，目的地址：目的主機(jī)IP地址默認(rèn)路由表項掩碼：0.0.0.0，目的地址：0.0.0.0標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)路由表項A類 掩碼：255.0.0.0，目的地址：目的網(wǎng)絡(luò)IP地址B類 掩碼：255.255.0.0，目的地址：目的網(wǎng)絡(luò)IP地址C類 掩碼：255.255.255.0，目的地址：目的網(wǎng)絡(luò)IP地址無類別域間路由：掩碼、目的地址統(tǒng)一的路由選擇算法CIDR路由聚合（1/2)CIDR路由聚合（2/2)最長匹配原則（1/2)最長匹配原則（2/2)遵循最長匹配原則的路由算法IP數(shù)據(jù)報傳輸與處理過程（1/3）IP數(shù)據(jù)報傳輸與處理過程（2/3）

5、IP數(shù)據(jù)報傳輸與處理過程（3/3）主機(jī)A向主機(jī)B發(fā)送 - 主機(jī)A發(fā)送IP數(shù)據(jù)報主機(jī)A向主機(jī)B發(fā)送 - 路由器R2處理和轉(zhuǎn)發(fā)IP數(shù)據(jù)報主機(jī)A向主機(jī)B發(fā)送 - 路由器R3處理和轉(zhuǎn)發(fā)IP數(shù)據(jù)報主機(jī)A向主機(jī)B發(fā)送 - 路由器R2處理和轉(zhuǎn)發(fā)IP數(shù)據(jù)報路由表的建立與刷新靜態(tài)路由人工指定的路由動態(tài)路由路由器通過自己學(xué)習(xí)得到的路由靜態(tài)路由靜態(tài)路由是由人工建立和管理的靜態(tài)路由不會自動發(fā)生變化靜態(tài)路由必須手工更新以反映互聯(lián)網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)或連接方式變化靜態(tài)路由的特點優(yōu)勢安全可靠、簡單直觀，避免了動態(tài)路由選擇的開銷適用環(huán)境不太復(fù)雜的互聯(lián)網(wǎng)結(jié)構(gòu)劣勢不適用于復(fù)雜的互聯(lián)網(wǎng)結(jié)構(gòu)：建立和維護(hù)工作量大，容易出現(xiàn)路由環(huán)互聯(lián)網(wǎng)出現(xiàn)故障，

6、靜態(tài)路由不會自動做出更改動態(tài)路由動態(tài)路由可以通過自身學(xué)習(xí)，自動修改和刷新路由表動態(tài)路由要求路由器之間不斷地交換路由信息優(yōu)勢：更多的自主性和靈活性適用環(huán)境：拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)復(fù)雜、網(wǎng)絡(luò)規(guī)模龐大的互聯(lián)網(wǎng)自動排除錯誤路徑自動選擇性能更優(yōu)的路徑路徑度量值metricmetric：表征路徑優(yōu)劣的數(shù)值metric越小，說明路徑越好metric的計算可以基于路徑的一個特征，也可以基于路徑的多個特征跳數(shù)（hop count）：IP數(shù)據(jù)報到達(dá)目的地必須經(jīng)過的路由器個數(shù)帶寬（bandwidth）：鏈路的數(shù)據(jù)能力延遲（delay）：將數(shù)據(jù)從源送到目的地所需的時間負(fù)載（load）：網(wǎng)絡(luò)中（如路由器中或鏈路中）信息流的活動數(shù)量可

7、靠性（reliability）：數(shù)據(jù)傳輸過程中的差錯率開銷（cost）：一個變化的數(shù)值，通?？梢愿鶕?jù)帶寬、建設(shè)費用、維護(hù)費用、使用費用等因素由網(wǎng)絡(luò)管理員指定動態(tài)路由的劣勢交換路由信息需要占用網(wǎng)絡(luò)的帶寬路由表的動態(tài)修改和刷新需要占用路由器的內(nèi)存和CPU處理時間，消耗路由器的資源路由選擇協(xié)議使用動態(tài)路由的基本條件路由器運行相同路由選擇協(xié)議，執(zhí)行相同路由選擇算法廣泛采用的路由選擇協(xié)議路由信息協(xié)議RIP： 利用向量-距離算法開放式最短路徑優(yōu)先協(xié)議OSPF：利用鏈路-狀態(tài)算法路由收斂（convergence）含義：互聯(lián)網(wǎng)中的所有路由器都運行著相同的、精確的、足以反映當(dāng)前互聯(lián)網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的路由信息快速收斂是

8、路由選擇協(xié)議最希望具有的特征向量-距離路由選擇算法的基本思想路由器周期性地向其相鄰路由器廣播自己知道的路由信息，用于通知相鄰路由器自己可以到達(dá)的網(wǎng)絡(luò)以及到達(dá)該網(wǎng)絡(luò)的距離相鄰路由器可以根據(jù)收到的路由信息修改和刷新自己的路由表向量-距離算法路由器啟動時初始化自己的路由表初始路由表包含所有去往與該路由器直接相連的網(wǎng)絡(luò)路徑初始路由表中各路徑的距離均為0各路由器周期性地向其相鄰的路由器廣播自己的路由表信息路由器收到其他路由器廣播的路由信息后，刷新自己的路由表（假設(shè)Ri收到Rj的路由信息報文）：Rj列出的某表目Ri中沒有：Ri須增加相應(yīng)表目，其“目的網(wǎng)絡(luò)”是Rj表目中的“目的網(wǎng)絡(luò)”，其“距離”為Rj表目中

9、的距離加1，而“路徑”則為RjRj去往某目的地的距離比Ri去往該目的地的距離減1還小：Ri修改本表目，其“目的網(wǎng)絡(luò)”不變，“距離”為Rj表目中的距離加1，“路徑”為Rj。Ri去往某目的地經(jīng)過Rj，而Rj去往該目的地的路徑發(fā)生變化Rj不再包含去往某目的地的路徑：Ri中相應(yīng)路徑須刪除Rj去往某目的地的距離發(fā)生變化：Ri中相應(yīng)表目的“距離”須修改，以Rj中的“距離”加1取代之路由器啟動時初始化路由表舉例按照向量-距離路由選擇算法更新路由表舉例向量-距離路由選擇算法的特點優(yōu)點：算法簡單、易于實現(xiàn)缺點：慢收斂問題：路由器的路徑變化需要像波浪一樣從相鄰路由器傳播出去，過程緩慢需要交換的信息量較大：與自己路

10、由表大小相似適用環(huán)境路由變化不劇烈的中小型互聯(lián)網(wǎng)RIP協(xié)議RIP協(xié)議是向量-距離路由選擇算法在局域網(wǎng)上的直接實現(xiàn)RIP協(xié)議規(guī)定了路由器之間交換路由信息的時間、交換信息的格式、錯誤的處理等內(nèi)容相鄰的路由器之間每30秒交換一次路由信息路由信息來源于本地路由表路由器到達(dá)目的網(wǎng)絡(luò)的距離以“跳數(shù)”計算RIP協(xié)議的實現(xiàn)問題相同開銷路由：先見為主過時路由：使用計時器（超時時間一般為180秒，相當(dāng)于6個RIP刷新周期）慢收斂問題的產(chǎn)生原因正常情況 廣播路由信息 廣播路由信息 發(fā)現(xiàn)故障，更新路由表 收到廣播，更新路由表 收到廣播，更新路由表 慢收斂的產(chǎn)生 廣播路由信息 收到廣播，更新路由表 廣播路由信息 收到廣

11、播，更新路由表 發(fā)現(xiàn)故障，更新路由表慢收斂問題的解決對策限制路徑最大“距離”對策水平分割對策保持對策帶觸發(fā)刷新的毒性逆轉(zhuǎn)對策RIP協(xié)議與子網(wǎng)路由RFC頒布第一個版本之前，RIP協(xié)議已經(jīng)被寫成各種程序并被廣泛使用主要原因：配置和部署簡單RIP Version 1：使用標(biāo)準(zhǔn)的IP地址，不支持子網(wǎng)路由RIP Version 2：支持子網(wǎng)路由、支持身份驗證、支持多播鏈路-狀態(tài)路由選擇算法的基本思想互聯(lián)網(wǎng)上的每個路由器周期性地向其他路由器廣播自己與相鄰路由器的連接關(guān)系互聯(lián)網(wǎng)上的每個路由器利用收到的路由信息畫出一張互聯(lián)網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖利用畫出的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖和最短路徑優(yōu)先算法，計算自己到達(dá)各個網(wǎng)絡(luò)的最短路徑鏈路-

12、狀態(tài)路由選擇算法的基本思想舉例OSPF路由選擇協(xié)議OSPF路由選擇協(xié)議以鏈路-狀態(tài)算法為基礎(chǔ)主要優(yōu)勢收斂速度快支持服務(wù)類型選路提供負(fù)載均衡和身份認(rèn)證適用環(huán)境規(guī)模龐大、環(huán)境復(fù)雜的互聯(lián)網(wǎng)OSPF的主要缺陷和解決方法主要缺陷要求較高的路由器處理能力一定的帶寬需求主要解決方法分層指派路由器向量-距離算法與鏈路-狀態(tài)算法的原理性差異向量-距離路由選擇算法不需要路由器了解整個互聯(lián)網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)通過相鄰的路由器了解到達(dá)每個網(wǎng)絡(luò)的可能路徑鏈路-狀態(tài)路由選擇算法依賴于整個互聯(lián)網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖利用整個互聯(lián)網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖得到SPF樹，進(jìn)而由SPF樹生成路由表部署和選擇路由協(xié)議 - 靜態(tài)路由適合于小型、單路徑、靜態(tài)IP互

13、聯(lián)網(wǎng)環(huán)境小型互聯(lián)網(wǎng)可以包含2到10個網(wǎng)絡(luò)單路徑表示互聯(lián)網(wǎng)上任意兩個節(jié)點之間的數(shù)據(jù)傳輸只能通過一條路徑進(jìn)行靜態(tài)表示互聯(lián)網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)不隨時間而變化部署和選擇路由協(xié)議 - RIP路由適合小型到中型、多路徑、動態(tài)IP互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境小型到中型互聯(lián)網(wǎng)可以包含10到50個網(wǎng)絡(luò)多路徑表明在互聯(lián)網(wǎng)的任意兩個節(jié)點之間有多個路徑可以傳輸數(shù)據(jù)動態(tài)表示互聯(lián)網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)隨時會更改（通常是由于網(wǎng)絡(luò)和路由器的改變造成的）部署和選擇路由協(xié)議 - OSPF路由適合較大型到特大型、多路徑、動態(tài)IP互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境大型到特大型互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)該包含50個以上的網(wǎng)絡(luò)多路徑表明在互聯(lián)網(wǎng)的任意兩個節(jié)點之間有多個路徑可以傳播數(shù)據(jù)動態(tài)表示互聯(lián)網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)隨時會

14、更改（通常是由于網(wǎng)絡(luò)和路由器的改變造成的）路由配置 - 實驗環(huán)境的選擇 路由器方案雙網(wǎng)卡計算機(jī)方案單網(wǎng)卡多IP地址方案路由器方案雙網(wǎng)卡計算機(jī)方案單網(wǎng)卡多IP地址方案靜態(tài)路由配置Windows系統(tǒng)中靜態(tài)路由的配置配置互聯(lián)網(wǎng)中主機(jī)的IP地址和默認(rèn)路由配置路由設(shè)備的IP地址利用命令行配置靜態(tài)路由利用圖形界面配置靜態(tài)路由利用命令行配置靜態(tài)路由顯示路由信息：route PRINT增加路由表項：route ADD修改現(xiàn)有的路由表項：route CHANGE刪除路由：route DELETE修改注冊表，使Windows 2000 Server轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)報HKEY_LOCAL_MACHINESYSTEMCurr

15、entControlSetServices TcpipParametersIPEnableRouter = 0 x1利用圖形界面配置靜態(tài)路由RIP協(xié)議的配置利用“路由和遠(yuǎn)程訪問”配置RIP協(xié)議測試配置的路由ping命令tracert命令編寫簡單的路由程序 運行編寫的路由程序運行編寫的路由程序路由軟件應(yīng)處理的主要內(nèi)容為經(jīng)過的IP數(shù)據(jù)報選擇路由處理IP數(shù)據(jù)報TTL域中的數(shù)值分片處理處理IP數(shù)據(jù)報選項重新計算IP數(shù)據(jù)報的頭部校驗和生成和處理ICMP報文實現(xiàn)動態(tài)路由協(xié)議、維護(hù)靜態(tài)路由實現(xiàn)ARP協(xié)議、形成數(shù)據(jù)幀簡化的路由程序著重精力于路由的選擇與IP數(shù)據(jù)報的轉(zhuǎn)發(fā)忽略分片處理、選項處理、動態(tài)路由等功能日志：顯示本機(jī)的網(wǎng)絡(luò)接口、IP數(shù)據(jù)報的接收情況、