計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)-04網(wǎng)絡(luò)層

1、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)集美大學(xué)教師教育學(xué)院教育技術(shù)教研室林濤2013-10-月末的肖邦第四章 網(wǎng)絡(luò)層-03本章要點(diǎn)、難點(diǎn)（1） 虛擬互連網(wǎng)絡(luò)的概念（2） IP 地址與物理地址的關(guān)系（3） 傳統(tǒng)的分類(lèi)的 IP 地址（包括子網(wǎng)掩碼）和無(wú)分類(lèi)域間路由選擇 CIDR（4） IP數(shù)據(jù)報(bào)格式（5）路由選擇協(xié)議的工作原理3 / 534.2.5 IP 數(shù)據(jù)報(bào)的格式 一個(gè) IP 數(shù)據(jù)報(bào)由首部和數(shù)據(jù)兩部分組成。首部的前一部分是固定長(zhǎng)度，共 20 字節(jié)，是所有 IP 數(shù)據(jù)報(bào)必須具有的。在首部的固定部分的后面是一些可選字段，其長(zhǎng)度是可變的。 4 / 53固定部分可變部分04816192431版 本標(biāo)志生 存 時(shí) 間協(xié) 議標(biāo)

2、識(shí)區(qū) 分 服 務(wù)總 長(zhǎng) 度片 偏 移填 充首 部 檢 驗(yàn) 和源 地 址目 的 地 址可 選 字 段 （長(zhǎng) 度 可 變）位首部長(zhǎng)度數(shù) 據(jù) 部 分?jǐn)?shù) 據(jù) 部 分首 部IP 數(shù)據(jù)報(bào)首部發(fā)送在前5 / 53！首部04816192431版 本標(biāo)志生 存 時(shí) 間協(xié) 議標(biāo) 識(shí)總 長(zhǎng) 度片 偏 移填 充首 部 檢 驗(yàn) 和源 地 址目 的 地 址可 選 字 段 （長(zhǎng) 度 可 變）位首部長(zhǎng)度數(shù) 據(jù) 部 分固定部分可變部分版本占 4 位，指 IP 協(xié)議的版本目前的 IP 協(xié)議版本號(hào)為 4 (即 IPv4)區(qū) 分 服 務(wù)1. IP 數(shù)據(jù)報(bào)首部的固定部分中的各字段 6 / 53首部04816192431版 本標(biāo)志生 存

3、 時(shí) 間協(xié) 議標(biāo) 識(shí)總 長(zhǎng) 度片 偏 移填 充首 部 檢 驗(yàn) 和源 地 址目 的 地 址可 選 字 段 （長(zhǎng) 度 可 變）位首部長(zhǎng)度數(shù) 據(jù) 部 分固定部分可變部分首部長(zhǎng)度占 4 位，可表示的最大數(shù)值是 15 個(gè)單位(一個(gè)單位為 4 字節(jié))因此 IP 的首部長(zhǎng)度的最大值是 60 字節(jié)。區(qū) 分 服 務(wù)7 / 53首部04816192431版 本標(biāo)志生 存 時(shí) 間協(xié) 議標(biāo) 識(shí)總 長(zhǎng) 度片 偏 移填 充首 部 檢 驗(yàn) 和源 地 址目 的 地 址可 選 字 段 （長(zhǎng) 度 可 變）位首部長(zhǎng)度數(shù) 據(jù) 部 分固定部分可變部分總長(zhǎng)度占 16 位，指首部和數(shù)據(jù)之和的長(zhǎng)度，單位為字節(jié)，因此數(shù)據(jù)報(bào)的最大長(zhǎng)度為 655

4、35 字節(jié)?？傞L(zhǎng)度必須不超過(guò)最大傳送單元 MTU。 區(qū) 分 服 務(wù)8 / 53！首部04816192431版 本標(biāo)志生 存 時(shí) 間協(xié) 議標(biāo) 識(shí)總 長(zhǎng) 度片 偏 移填 充首 部 檢 驗(yàn) 和源 地 址目 的 地 址可 選 字 段 （長(zhǎng) 度 可 變）位首部長(zhǎng)度數(shù) 據(jù) 部 分固定部分可變部分標(biāo)識(shí)(identification) 占 16 位，它是一個(gè)計(jì)數(shù)器，用來(lái)產(chǎn)生數(shù)據(jù)報(bào)的標(biāo)識(shí)。 區(qū) 分 服 務(wù)9 / 53！首部04816192431版 本標(biāo)志生 存 時(shí) 間協(xié) 議標(biāo) 識(shí)區(qū) 分 服 務(wù)總 長(zhǎng) 度片 偏 移填 充首 部 檢 驗(yàn) 和源 地 址目 的 地 址可 選 字 段 （長(zhǎng) 度 可 變）位首部長(zhǎng)度數(shù) 據(jù)

5、部 分固定部分可變部分標(biāo)志(flag) 占 3 位，目前只有前兩位有意義。標(biāo)志字段的最低位是 MF (More Fragment)。MF 1 表示后面“還有分片”。MF 0 表示最后一個(gè)分片。標(biāo)志字段中間的一位是 DF (Dont Fragment) 。只有當(dāng) DF 0 時(shí)才允許分片。 10 / 53！首部04816192431版 本標(biāo)志生 存 時(shí) 間協(xié) 議標(biāo) 識(shí)總 長(zhǎng) 度片 偏 移填 充首 部 檢 驗(yàn) 和源 地 址目 的 地 址可 選 字 段 （長(zhǎng) 度 可 變）位首部長(zhǎng)度數(shù) 據(jù) 部 分固定部分可變部分片偏移(12 位)指出：較長(zhǎng)的分組在分片后某片在原分組中的相對(duì)位置。片偏移以 8 個(gè)字節(jié)為偏

6、移單位。區(qū) 分 服 務(wù)11 / 53！偏移 = 0/8 = 0偏移 = 0/8= 0偏移 = 1400/8 = 175偏移 = 2800/8 = 350140028003799279913993799需分片的數(shù)據(jù)報(bào)數(shù)據(jù)報(bào)片 1首部數(shù)據(jù)部分共 3800 字節(jié)首部 1首部 2首部 3字節(jié) 0數(shù)據(jù)報(bào)片 2數(shù)據(jù)報(bào)片 314002800字節(jié) 0【例4-1】 IP 數(shù)據(jù)報(bào)分片12 / 53！首部04816192431版 本標(biāo)志生 存 時(shí) 間協(xié) 議標(biāo) 識(shí)總 長(zhǎng) 度片 偏 移填 充首 部 檢 驗(yàn) 和源 地 址目 的 地 址可 選 字 段 （長(zhǎng) 度 可 變）位首部長(zhǎng)度數(shù) 據(jù) 部 分固定部分可變部分生存時(shí)間(8

7、位)記為 TTL (Time To Live)數(shù)據(jù)報(bào)在網(wǎng)絡(luò)中可通過(guò)的路由器數(shù)的最大值。區(qū) 分 服 務(wù)13 / 53！首部04816192431版 本標(biāo)志生 存 時(shí) 間協(xié) 議標(biāo) 識(shí)總 長(zhǎng) 度片 偏 移填 充首 部 檢 驗(yàn) 和源 地 址目 的 地 址可 選 字 段 （長(zhǎng) 度 可 變）位首部長(zhǎng)度數(shù) 據(jù) 部 分固定部分可變部分協(xié)議(8 位)字段指出此數(shù)據(jù)報(bào)攜帶的數(shù)據(jù)使用何種協(xié)議以便目的主機(jī)的 IP 層將數(shù)據(jù)部分上交給哪個(gè)處理過(guò)程區(qū) 分 服 務(wù)14 / 53！運(yùn)輸層網(wǎng)絡(luò)層首部TCPUDPICMPIGMPOSPF數(shù) 據(jù) 部 分IP 數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議字段指出應(yīng)將數(shù)據(jù)部分交給哪一個(gè)進(jìn)程15！首部0481619243

8、1版 本標(biāo)志生 存 時(shí) 間協(xié) 議標(biāo) 識(shí)總 長(zhǎng) 度片 偏 移填 充首 部 檢 驗(yàn) 和源 地 址目 的 地 址可 選 字 段 （長(zhǎng) 度 可 變）位首部長(zhǎng)度數(shù) 據(jù) 部 分固定部分可變部分源地址和目的地址都各占 4 字節(jié)區(qū) 分 服 務(wù)16 / 53！2. IP 數(shù)據(jù)報(bào)首部的可變部分 IP 首部的可變部分就是一個(gè)選項(xiàng)字段，用來(lái)支持排錯(cuò)、測(cè)量以及安全等措施，內(nèi)容很豐富。選項(xiàng)字段的長(zhǎng)度可變，從 1 個(gè)字節(jié)到 40 個(gè)字節(jié)不等，取決于所選擇的項(xiàng)目。增加首部的可變部分是為了增加 IP 數(shù)據(jù)報(bào)的功能，但這同時(shí)也使得 IP 數(shù)據(jù)報(bào)的首部長(zhǎng)度成為可變的。這就增加了每一個(gè)路由器處理數(shù)據(jù)報(bào)的開(kāi)銷(xiāo)。實(shí)際上這些選項(xiàng)很少被使用

9、。 17 / 534.2.6 IP 層轉(zhuǎn)發(fā)分組的流程 有四個(gè) A 類(lèi)網(wǎng)絡(luò)通過(guò)三個(gè)路由器連接在一起。每一個(gè)網(wǎng)絡(luò)上都可能有成千上萬(wàn)個(gè)主機(jī)?？梢韵胂瘢舭茨康闹鳈C(jī)號(hào)來(lái)制作路由表，則所得出的路由表就會(huì)過(guò)于龐大。但若按主機(jī)所在的網(wǎng)絡(luò)地址來(lái)制作路由表，那么每一個(gè)路由器中的路由表就只包含 4 個(gè)項(xiàng)目。這樣就可使路由表大大簡(jiǎn)化。 18 / 53！ 網(wǎng) 110.0.0.0 網(wǎng) 440.0.0.0 網(wǎng) 330.0.0.0 網(wǎng) 220.0.0.010.0.0.440.0.0.430.0.0.220.0.0.920.0.0.7目的主機(jī)所在的網(wǎng)絡(luò)下一跳地址20.0.0.030.0.0.010.0.0.040.0.0.0

10、20.0.0.730.0.0.1直接交付，接口 1直接交付，接口 0路由器 R2 的路由表30.0.0.110.0.0.440.0.0.430.0.0.220.0.0.920.0.0.730.0.0.1鏈路 4鏈路 3鏈路 2鏈路 1R2R3R101R2R3R1在路由表中，對(duì)每一條路由，最主要的是（目的網(wǎng)絡(luò)地址，下一跳地址） 19！查找路由表根據(jù)目的網(wǎng)絡(luò)地址就能確定下一跳路由器，這樣做的結(jié)果是：IP 數(shù)據(jù)報(bào)最終一定可以找到目的主機(jī)所在目的網(wǎng)絡(luò)上的路由器（可能要通過(guò)多次的間接交付）。只有到達(dá)最后一個(gè)路由器時(shí)，才試圖向目的主機(jī)進(jìn)行直接交付。 20 / 53！特定主機(jī)路由 這種路由是為特定的目的主機(jī)

11、指明一個(gè)路由。采用特定主機(jī)路由可使網(wǎng)絡(luò)管理人員能更方便地控制網(wǎng)絡(luò)和測(cè)試網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)也可在需要考慮某種安全問(wèn)題時(shí)采用這種特定主機(jī)路由。 21 / 53默認(rèn)路由(default route)路由器還可采用默認(rèn)路由以減少路由表所占用的空間和搜索路由表所用的時(shí)間。這種轉(zhuǎn)發(fā)方式在一個(gè)網(wǎng)絡(luò)只有很少的對(duì)外連接時(shí)是很有用的。默認(rèn)路由在主機(jī)發(fā)送 IP 數(shù)據(jù)報(bào)時(shí)往往更能顯示出它的好處。如果一個(gè)主機(jī)連接在一個(gè)小網(wǎng)絡(luò)上，而這個(gè)網(wǎng)絡(luò)只用一個(gè)路由器和因特網(wǎng)連接，那么在這種情況下使用默認(rèn)路由是非常合適的。 22 / 53！N1R1因特網(wǎng)目的網(wǎng)絡(luò) 下一跳 N1 直接 N2 R2 默認(rèn) R1路由表N2R2只要目的網(wǎng)絡(luò)不是 N1

12、和 N2，就一律選擇默認(rèn)路由，把數(shù)據(jù)報(bào)先間接交付路由器 R1，讓 R1 再轉(zhuǎn)發(fā)給下一個(gè)路由器。 23！必須強(qiáng)調(diào)指出 IP 數(shù)據(jù)報(bào)的首部中沒(méi)有地方可以用來(lái)指明“下一跳路由器的 IP 地址”。當(dāng)路由器收到待轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)據(jù)報(bào)，不是將下一跳路由器的 IP 地址填入 IP 數(shù)據(jù)報(bào)，而是送交下層的網(wǎng)絡(luò)接口軟件。網(wǎng)絡(luò)接口軟件使用 ARP 負(fù)責(zé)將下一跳路由器的 IP 地址轉(zhuǎn)換成硬件地址，并將此硬件地址放在鏈路層的 MAC 幀的首部，然后根據(jù)這個(gè)硬件地址找到下一跳路由器。 24 / 53！分組轉(zhuǎn)發(fā)算法 (1) 從數(shù)據(jù)報(bào)的首部提取目的主機(jī)的 IP 地址 D, 得出目的網(wǎng)絡(luò)地址為 N。(2) 若網(wǎng)絡(luò) N 與此路由器直接

13、相連，則把數(shù)據(jù)報(bào)直接交付目的主機(jī) D；否則是間接交付，執(zhí)行(3)。(3) 若路由表中有目的地址為 D 的特定主機(jī)路由，則把數(shù)據(jù)報(bào)傳送給路由表中所指明的下一跳路由器；否則，執(zhí)行(4)。(4) 若路由表中有到達(dá)網(wǎng)絡(luò) N 的路由，則把數(shù)據(jù)報(bào)傳送給路由表指明的下一跳路由器；否則，執(zhí)行(5)。(5) 若路由表中有一個(gè)默認(rèn)路由，則把數(shù)據(jù)報(bào)傳送給路由表中所指明的默認(rèn)路由器；否則，執(zhí)行(6)。(6) 報(bào)告轉(zhuǎn)發(fā)分組出錯(cuò)。 25 / 53！ 網(wǎng) 110.0.0.0 網(wǎng) 440.0.0.0 網(wǎng) 330.0.0.0 網(wǎng) 220.0.0.010.0.0.440.0.0.430.0.0.220.0.0.920.0.0.7

14、目的主機(jī)所在的網(wǎng)絡(luò)下一跳地址20.0.0.030.0.0.010.0.0.040.0.0.020.0.0.730.0.0.1直接交付，接口 1直接交付，接口 0路由器 R2 的路由表30.0.0.110.0.0.440.0.0.430.0.0.220.0.0.920.0.0.730.0.0.1鏈路 4鏈路 3鏈路 2鏈路 1R2R3R101R2R3R1在路由表中，對(duì)每一條路由，最主要的是（目的網(wǎng)絡(luò)地址，下一跳地址） 264.3.2 使用子網(wǎng)掩碼的分組轉(zhuǎn)發(fā)過(guò)程在不劃分子網(wǎng)的兩級(jí) IP 地址下，從 IP 地址得出網(wǎng)絡(luò)地址是個(gè)很簡(jiǎn)單的事。但在劃分子網(wǎng)的情況下，從 IP 地址卻不能唯一地得出網(wǎng)絡(luò)地址來(lái)

15、，這是因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)地址取決于那個(gè)網(wǎng)絡(luò)所采用的子網(wǎng)掩碼，但數(shù)據(jù)報(bào)的首部并沒(méi)有提供子網(wǎng)掩碼的信息。因此分組轉(zhuǎn)發(fā)的算法也必須做相應(yīng)的改動(dòng)。 27 / 53在劃分子網(wǎng)的情況下路由器轉(zhuǎn)發(fā)分組的算法 (1) 從收到的分組的首部提取目的 IP 地址 D。(2) 先用各網(wǎng)絡(luò)的子網(wǎng)掩碼和 D 逐位相“與”，看是否和 相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)地址匹配。若匹配，則將分組直接交付。 否則就是間接交付，執(zhí)行(3)。(3) 若路由表中有目的地址為 D 的特定主機(jī)路由，則將 分組傳送給指明的下一跳路由器；否則，執(zhí)行(4)。(4) 對(duì)路由表中的每一行的子網(wǎng)掩碼和 D 逐位相“與”， 若其結(jié)果與該行的目的網(wǎng)絡(luò)地址匹配，則將分組傳送 給該行指明的

16、下一跳路由器；否則，執(zhí)行(5)。(5) 若路由表中有一個(gè)默認(rèn)路由，則將分組傳送給路由表 中所指明的默認(rèn)路由器；否則，執(zhí)行(6)。(6) 報(bào)告轉(zhuǎn)發(fā)分組出錯(cuò)。28！128.30.33.10目的網(wǎng)絡(luò)地址子網(wǎng)掩碼下一跳128.30.33.0128.30.33.128128.30.36.0255.255.255.128255.255.255.128255.255.255.0接口 0接口 1R2128.30.33.13H1子網(wǎng)1： 網(wǎng)絡(luò)地址 128.30.33.0 子網(wǎng)掩碼 255.255.255.128128.30.33.130R1 的路由表（未給出默認(rèn)路由器）R11R2子網(wǎng)2：網(wǎng)絡(luò)地址 128.30.

17、33.128 子網(wǎng)掩碼 255.255.255.128H2128.30.33.13801128.30.33.129H3128.30.36.2子網(wǎng)3：網(wǎng)絡(luò)地址 128.30.36.0 子網(wǎng)掩碼 255.255.255.0128.30.36.12【例4-4】已知互聯(lián)網(wǎng)和路由器 R1 中的路由表。主機(jī) H1 向 H2 發(fā)送分組。試討論 R1 收到 H1 向 H2 發(fā)送的分組后查找路由表的過(guò)程。 29！主機(jī) H1 要發(fā)送分組給 H2 128.30.33.10目的網(wǎng)絡(luò)地址子網(wǎng)掩碼下一跳128.30.33.0128.30.33.128128.30.36.0255.255.255.128255.255.25

18、5.128255.255.255.0接口 0接口 1R2R1 的路由表（未給出默認(rèn)路由器）128.30.33.13H1子網(wǎng)1： 網(wǎng)絡(luò)地址 128.30.33.0 子網(wǎng)掩碼 255.255.255.128128.30.33.130R11R2子網(wǎng)2：網(wǎng)絡(luò)地址 128.30.33.128 子網(wǎng)掩碼 255.255.255.128H2128.30.33.13801128.30.33.129H3128.30.36.2子網(wǎng)3：網(wǎng)絡(luò)地址 128.30.36.0 子網(wǎng)掩碼 255.255.255.0128.30.36.12要發(fā)送的分組的目的 IP 地址：128.30.33.138請(qǐng)注意：H1 并不知道 H2

19、連接在哪一個(gè)網(wǎng)絡(luò)上。H1 僅僅知道 H2 的 IP 地址是128.30.33.138因此 H1 首先檢查主機(jī) 128.30.33.138 是否連接在本網(wǎng)絡(luò)上如果是，則直接交付；否則，就送交路由器 R1，并逐項(xiàng)查找路由表。30！128.30.33.10目的網(wǎng)絡(luò)地址子網(wǎng)掩碼下一跳128.30.33.0128.30.33.128128.30.36.0255.255.255.128255.255.255.128255.255.255.0接口 0接口 1R2H1子網(wǎng)1： 網(wǎng)絡(luò)地址 128.30.33.0 子網(wǎng)掩碼 255.255.255.128128.30.33.130R11R2子網(wǎng)2：網(wǎng)絡(luò)地址 128

20、.30.33.128 子網(wǎng)掩碼 255.255.255.128H2128.30.33.13128.30.33.13801128.30.33.129H3128.30.36.2子網(wǎng)3：網(wǎng)絡(luò)地址 128.30.36.0 子網(wǎng)掩碼 255.255.255.0128.30.36.12主機(jī) H1 首先將本子網(wǎng)的子網(wǎng)掩碼 255.255.255.128與分組的 IP 地址 128.30.33.138 逐比特相“與”(AND 操作) 255.255.255.128 AND 128.30.33.138 的計(jì)算255 就是二進(jìn)制的全 1，因此 255 AND xyz = xyz，這里只需計(jì)算最后的 128 AND

21、 138 即可。128 10000000138 10001010逐比特 AND 操作后：10000000 128255.255.255.128128. 30. 33.138128. 30. 33.128逐比特 AND 操作 H1 的網(wǎng)絡(luò)地址31！因此 H1 必須把分組傳送到路由器 R1然后逐項(xiàng)查找路由表128.30.33.10目的網(wǎng)絡(luò)地址子網(wǎng)掩碼下一跳128.30.33.0128.30.33.128128.30.36.0255.255.255.128255.255.255.128255.255.255.0接口 0接口 1R2R1 的路由表（未給出默認(rèn)路由器）128.30.33.13H1子網(wǎng)1：

22、 網(wǎng)絡(luò)地址 128.30.33.0 子網(wǎng)掩碼 255.255.255.128128.30.33.130R11R2子網(wǎng)2：網(wǎng)絡(luò)地址 128.30.33.128 子網(wǎng)掩碼 255.255.255.128H2128.30.33.13801128.30.33.129H3128.30.36.2子網(wǎng)3：網(wǎng)絡(luò)地址 128.30.36.0 子網(wǎng)掩碼 255.255.255.0128.30.36.1232！路由器 R1 再用路由表中第 2 個(gè)項(xiàng)目的子網(wǎng)掩碼和 128.30.33.138 逐比特 AND 操作 128.30.33.10目的網(wǎng)絡(luò)地址子網(wǎng)掩碼下一跳128.30.33.0128.30.33.128128

23、.30.36.0255.255.255.128255.255.255.128255.255.255.0接口 0接口 1R2R1 的路由表（未給出默認(rèn)路由器）128.30.33.13H1子網(wǎng)1： 網(wǎng)絡(luò)地址 128.30.33.0 子網(wǎng)掩碼 255.255.255.128128.30.33.130R11R2子網(wǎng)2：網(wǎng)絡(luò)地址 128.30.33.128 子網(wǎng)掩碼 255.255.255.128H2128.30.33.13801128.30.33.129H3128.30.36.2子網(wǎng)3：網(wǎng)絡(luò)地址 128.30.36.0 子網(wǎng)掩碼 255.255.255.0128.30.36.12255.255.255

24、.128 AND 128.30.33.138 = 128.30.33.128匹配!這表明子網(wǎng) 2 就是收到的分組所要尋找的目的網(wǎng)絡(luò)R1 收到的分組的目的 IP 地址：128.30.33.13833！4.5 因特網(wǎng)的路由選擇協(xié)議4.5.1 有關(guān)路由選擇協(xié)議的幾個(gè)基本概念1. 理想的路由算法算法必須是正確的和完整的。 算法在計(jì)算上應(yīng)簡(jiǎn)單。 算法應(yīng)能適應(yīng)通信量和網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞淖兓@就是說(shuō)，要有自適應(yīng)性。 算法應(yīng)具有穩(wěn)定性。 算法應(yīng)是公平的。 算法應(yīng)是最佳的。 34 / 53關(guān)于“最佳路由” 不存在一種絕對(duì)的最佳路由算法。所謂“最佳”只能是相對(duì)于某一種特定要求下得出的較為合理的選擇而已。實(shí)際的路由選擇算

25、法，應(yīng)盡可能接近于理想的算法。 路由選擇是個(gè)非常復(fù)雜的問(wèn)題它是網(wǎng)絡(luò)中的所有結(jié)點(diǎn)共同協(xié)調(diào)工作的結(jié)果。路由選擇的環(huán)境往往是不斷變化的，而這種變化有時(shí)無(wú)法事先知道。 35 / 53！從路由算法的自適應(yīng)性考慮靜態(tài)路由選擇策略即非自適應(yīng)路由選擇，其特點(diǎn)是簡(jiǎn)單和開(kāi)銷(xiāo)較小，但不能及時(shí)適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)的變化。 動(dòng)態(tài)路由選擇策略即自適應(yīng)路由選擇，其特點(diǎn)是能較好地適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)的變化，但實(shí)現(xiàn)起來(lái)較為復(fù)雜，開(kāi)銷(xiāo)也比較大。 36 / 53！2. 分層次的路由選擇協(xié)議因特網(wǎng)采用分層次的路由選擇協(xié)議。因特網(wǎng)的規(guī)模非常大。如果讓所有的路由器知道所有的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)怎樣到達(dá)，則這種路由表將非常大，處理起來(lái)也太花時(shí)間。而所有這些路由器之間交

26、換路由信息所需的帶寬就會(huì)使因特網(wǎng)的通信鏈路飽和。許多單位不愿意外界了解自己?jiǎn)挝痪W(wǎng)絡(luò)的布局細(xì)節(jié)和本部門(mén)所采用的路由選擇協(xié)議（這屬于本部門(mén)內(nèi)部的事情），但同時(shí)還希望連接到因特網(wǎng)上。 37 / 53自治系統(tǒng) AS(Autonomous System) 自治系統(tǒng) AS 的定義：在單一的技術(shù)管理下的一組路由器，而這些路由器使用一種 AS 內(nèi)部的路由選擇協(xié)議和共同的度量以確定分組在該 AS 內(nèi)的路由，同時(shí)還使用一種 AS 之間的路由選擇協(xié)議用以確定分組在 AS之間的路由?，F(xiàn)在對(duì)自治系統(tǒng) AS 的定義是強(qiáng)調(diào)下面的事實(shí)：盡管一個(gè) AS 使用了多種內(nèi)部路由選擇協(xié)議和度量，但重要的是一個(gè) AS 對(duì)其他 AS 表現(xiàn)

27、出的是一個(gè)單一的和一致的路由選擇策略。38 / 53因特網(wǎng)有兩大類(lèi)路由選擇協(xié)議 內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議 IGP (Interior Gateway Protocol) 即在一個(gè)自治系統(tǒng)內(nèi)部使用的路由選擇協(xié)議。目前這類(lèi)路由選擇協(xié)議使用得最多，如 RIP 和 OSPF 協(xié)議。外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議EGP (External Gateway Protocol) 若源站和目的站處在不同的自治系統(tǒng)中，當(dāng)數(shù)據(jù)報(bào)傳到一個(gè)自治系統(tǒng)的邊界時(shí)，就需要使用一種協(xié)議將路由選擇信息傳遞到另一個(gè)自治系統(tǒng)中。這樣的協(xié)議就是外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議 EGP。在外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議中目前使用最多的是 BGP-4。 39 / 53！自治系統(tǒng)和內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議、外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議

28、 用內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議（例如，RIP）自治系統(tǒng) B自治系統(tǒng) A用外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議（例如，BGP-4）R1R2 用內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議（例如，OSPF）自治系統(tǒng)之間的路由選擇也叫做域間路由選擇(interdomain routing)，在自治系統(tǒng)內(nèi)部的路由選擇叫做域內(nèi)路由選擇(intradomain routing) 40因特網(wǎng)的路由選擇協(xié)議 內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議 IGP：具體的協(xié)議有多種，如 RIP 和 OSPF 等。外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議 EGP：目前使用的協(xié)議就是 BGP。41 / 534.5.2 內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議 RIP (Routing Information Protocol)1. 工作原理路由信息協(xié)議 RIP 是內(nèi)部網(wǎng)關(guān)

29、協(xié)議 IGP中最先得到廣泛使用的協(xié)議。RIP 是一種分布式的基于距離向量的路由選擇協(xié)議。RIP 協(xié)議要求網(wǎng)絡(luò)中的每一個(gè)路由器都要維護(hù)從它自己到其他每一個(gè)目的網(wǎng)絡(luò)的距離記錄。 42 / 53！“距離”的定義 -01從一路由器到直接連接的網(wǎng)絡(luò)的距離定義為 1。從一個(gè)路由器到非直接連接的網(wǎng)絡(luò)的距離定義為所經(jīng)過(guò)的路由器數(shù)加 1。RIP 協(xié)議中的“距離”也稱(chēng)為“跳數(shù)”(hop count)，因?yàn)槊拷?jīng)過(guò)一個(gè)路由器，跳數(shù)就加 1。這里的“距離”實(shí)際上指的是“最短距離”， 43 / 53！“距離”的定義-02 RIP 認(rèn)為一個(gè)好的路由就是它通過(guò)的路由器的數(shù)目少，即“距離短”。RIP 允許一條路徑最多只能包含

30、15 個(gè)路由器?！熬嚯x”的最大值為16 時(shí)即相當(dāng)于不可達(dá)?？梢?jiàn) RIP 只適用于小型互聯(lián)網(wǎng)。RIP 不能在兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)之間同時(shí)使用多條路由。RIP 選擇一個(gè)具有最少路由器的路由（即最短路由），哪怕還存在另一條高速(低時(shí)延)但路由器較多的路由。 44 / 53！RIP 協(xié)議的三個(gè)要點(diǎn) 僅和相鄰路由器交換信息。 交換的信息是當(dāng)前本路由器所知道的全部信息，即自己的路由表。 按固定的時(shí)間間隔交換路由信息，例如，每隔 30 秒。 45 / 53！路由表的建立 路由器在剛剛開(kāi)始工作時(shí)，只知道到直接連接的網(wǎng)絡(luò)的距離（此距離定義為1）。以后，每一個(gè)路由器也只和數(shù)目非常有限的相鄰路由器交換并更新路由信息。經(jīng)過(guò)若干次更新后，所有的路由器最終都會(huì)知道到達(dá)本自治系統(tǒng)中任何一個(gè)網(wǎng)絡(luò)的最短距離和下一跳路由器的地址。RIP 協(xié)議的收斂(convergence)過(guò)程較快，即在自治系統(tǒng)中所有的結(jié)點(diǎn)都得到正確的路由選擇信息的過(guò)程。 46 / 53！2. 距離向量算法收到相鄰路由器（其地址為 X）的一個(gè) RIP 報(bào)文：(1) 先修改此 RIP 報(bào)文中的所有項(xiàng)目：把“下一跳”字段中的地址都改為 X，并把所有的“距離”字段的值加 1。(2) 對(duì)