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1、Chapter 7 因特网中的路由选择,因特网中的路由选择,2,IP寻址,如何找到网络? 先断开路由器,主机间的接口连接 建立一个“被隔离的网络孤岛”,223.1.1.1,223.1.1.3,223.1.1.4,223.1.2.2,223.1.2.1,223.1.2.6,223.1.1.2,223.1.7.0,223.1.7.1,223.1.8.0,223.1.8.1,223.1.9.1,223.1.9.2,由6个网络组成的 互联系统,因特网中的路由选择,3,什么是路由？,因特网中的路由选择,4,什么是路由？,因特网中的路由选择,5,什么是路由？,因特网中的路由选择,6,有关路由选择协议的几个
2、基本概念,路由选择算法是路由选择协议的核心 数据报和虚电路采用不同的选择方法 子网采用数据报方式，每个包都要做路由选择； 子网采用虚电路方式，只需在建立连接时做一次路由选择,因特网中的路由选择,7,理想路由选择算法 算法必须是正确的和完整的 在计算上应简单，不应使网络通信量增加太多 能适应通信量和网络拓扑的变化，即要有自适应性或“稳健性” 应具有稳定性，在通信量和拓扑相对稳定的情况下，路由算法要收敛于一个可以接受的解,有关路由选择协议的几个基本概念,因特网中的路由选择,8,算法应是公平的，对所有的用户都是平等的 应是最佳的，以最低的代价实现路由算法。链路的代价，是一个或几个因素综合决定的一种度
3、量，如链路长度、数据率、链路容量、是否要保密、传播时延等，可以根据用户的具体情况来设置每一条链路的代价。不存在绝对的最佳路由算法。 根据算法是否随网络的通信量或拓扑自适应地进行调整变化来划分，可分为两大类： 非自适应算法 ，也称为静态路由算法 简单，开销小，不能及时适应网络状态的变化 自适应算法 ，也称为动态路由算法 能较好地适应网络状态的变化，实现起来较为复杂，开销较大。,有关路由选择协议的几个基本概念,因特网中的路由选择,9,因特网分层次的路由选择 原因： 因特网的规模非常大，如果让所有的路由器知道所有的网络应怎样到达，则路由表的规模就会十分庞大，处理费时，交换路由信息也要占用大量的带宽
4、许多单位不愿意让外界了解自己单位网络的布局细节和所选用的路由选择协议,有关路由选择协议的几个基本概念,因特网中的路由选择,10,将整个Internet划分为许多小的自治系统，简称为AS。其特点： 自治系统自主的决定在本系统内应采用何种路由选择协议 自治系统的路由器必须是互相连通的 路由选择协议可分为： 内部网关协议IGP (Interior Gateway Protocol ) 在一个AS内部使用，如RIP和OSPF 外部网关协议EGP (External Gateway Protocol) 在AS之间路由选择时使用，如BGP,有关路由选择协议的几个基本概念,因特网中的路由选择,11,IP层转
5、发分组的流程,因特网的路由器与结点交换机的区别 路由器是用来连接不同的网络，而结点交换机只是在一个特定的网络中工作。 路由器是专门用来转发分组的，而结点交换机还可以接上很多个主机。 路由器使用统一的IP协议，而结点交换机使用所在广域网的特定协议 路由器根据目的网络的地址找出下一跳，结点交换机根据目的站所接入的交换机号找出下一跳。,因特网中的路由选择,12,IP层转发分组的流程,例：,因特网中的路由选择,13,IP层转发分组的流程,路由器IP层的分组转发算法： (1)从数据报的首部提取目的站的IP地址D，得出目的网络地址为N (2)若N就是与此路由器直接相连的某个网络地址，直接交付；否则，间接交
6、付，执行(3)。 (3)若路由表中有目的地址为D的特定主机路由，则将数据报传送给路由表中所指明的下一跳路由器；否则，执行(4) (4)若路由表中有到达网络N的路由，则将数据报传送给路由表中所指明的下一跳路由；否则，执行(5) (5)若路由表中有一个默认路由，则将数据报传送给路由表中所指明的默认路由器；否则，执行(6) (6)报告转发分组出错。,因特网中的路由选择,14,路由选择,路由选择算法的图形抽象: 图中的结点是路由器 图中的线条为物理链路 链路成本: 延迟, ￥费用, 或拥塞的程度,目标: 在收发双方的通信过程中为分组（所经由的一系列路由器中）确定一条“好” 的路径,“好” 路: 一般为
7、费用最低的路径 也可以另行定义,因特网中的路由选择,15,路由算法分类,全局或分散的信息? 全局: 所有路由器都有完整的拓扑逻辑,链路成本信息 “link state” 算法 分散: 路由器只了解物理上邻接的路由器，了解到达这些路由器的链路成本 通过迭代计算处理,可与相邻路由器交换信息 “distance vector” 算法,静态或动态的? 静态: 路由变化较少的情况 动态: 路由变化较快的情况 定期更新 为了响应链路成本的变化,因特网中的路由选择,16,因特网的分层路由选择,规模: 5千万台以上信宿主机: 不可能把所有主机存在一个路由表中! 路由表的交换可以把链路带宽用掉大半!,行政自治
8、internet = network of networks（万网之网） 每个网管都会控制自身网络中的路由选择,因特网不是一个理想化的网络，所以 不可能所有的路由器完全一样 网络不在一个 “平面”上,因特网中的路由选择,17,因特网的分层路由选择,聚合路由器可以形成分区, “自治系统(autonomous systems” ，AS) 在同一AS中的路由器运行同样的路由选择协议 “intra-AS” 路由选择 协议 不同AS中的路由器可以运行不同的intra-AS 路由选择协议,AS中的特殊路由器 与其他同一AS中的路由器使用intra-AS路由选择协议进行交往 同时负责同AS以外的信宿进行交往
9、或路由选择 运行 inter-AS路由选择协议与其他的网关路由器进行交互,因特网中的路由选择,18,Intra-AS和Inter-AS路由选择,网关: 在网关服务器之间进行inter-AS 路由选择 在AS内部进行 intra-AS 路由选择,inter-AS, intra-AS routing in gateway A.c,network layer,link layer,physical layer,a,b,a,C,A,B,d,因特网中的路由选择,19,Intra-AS和Inter-AS路由选择,Host h2,Host h1,Intra-AS routing within AS A,In
10、tra-AS routing within AS B,inter-AS和intra-AS因特网路由选择协议应用举例,因特网中的路由选择,20,因特网网络层,主机, 路由器的网络层功能:,Transport layer: TCP, UDP,Link layer,physical layer,Network layer,因特网中的路由选择,21,IP 寻址:,IP 地址: 32-bit 用来定义主机,路由器的接口 接口: 连接主机,路由器之间的物理链路 路由器一般有多个接口 主机也可能有多个网络接口 IP 地址只和接口有关, 而与主机,路由器却没有太多关联,223.1.1.1,223.1.1.3,
11、223.1.1.4,223.1.2.9,223.1.1.1 = 11011111 00000001 00000001 00000001,223,1,1,1,因特网中的路由选择,22,分组的旅行过程,IP分组:,在旅行过程中分组保持不变,routing table in A,因特网中的路由选择,23,IP寻址,IP 地址: 网络部分 (高序位) 主机部分 (低序位) 网络是什么 ? (从 IP 地址的视角) IP地址中网络部分相同的设备接口 不经过路由器就可以物理上相互通达的设备,223.1.1.1,223.1.1.2,223.1.1.3,223.1.1.4,223.1.2.9,223.1.2.
12、2,223.1.2.1,223.1.3.2,223.1.3.1,223.1.3.27,由3个 IP网络组成的网络 (对于以223开头的 IP地址,前24位为网络地址 ),LAN,因特网中的路由选择,24,分组的旅行过程,由 A发送分组到 B: 检查B的网络地址部分 发现B与A在同一网络中 链路层把分组放在链路层的帧中直接发给B B 和 A 是直接相连的,misc fields,223.1.1.1,223.1.1.3,data,因特网中的路由选择,25,分组的旅行过程,由 A发送给 E: 检查 E的网络地址 E 在不同 网络上 A, E 没有直接的连接 路由表: 到E下一步跳的路由器的地址为22
13、3.1.1.4 链路层将分组封装在链路层帧中发给地址为223.1.1.4的路由器 分组到达 223.1.1.4 继续.,misc fields,223.1.1.1,223.1.2.3,data,因特网中的路由选择,26,分组旅行的过程,分组到达了 223.1.1.4, 而信宿为223.1.2.2 查找 E的网络地址 E 与路由器的223.1.2.9接口在同一网络中 路由器, E 直接连接 链路层将分组放入链路帧经过地址为223.1.2.9的接口发送到 223.1.2.2 数据分组到达 223.1.2.2! (bingo !),misc fields,223.1.1.1,223.1.2.3,da
14、ta,因特网中的路由选择,27,因特网中的路由选择,全球因特网是由诸多 Autonomous Systems (AS)互联而成: 小型自治系统（Stub AS）: 中小型企业 分区自治系统（Multihomed AS）:大型企业 (非跨越的) 跨越式自治系统（Transit AS）: NBP等 两层路由选择: Intra-AS: 由网管决定 Inter-AS: 唯一性的标准,因特网中的路由选择,28,因特网的AS层次,Inter-AS 边界 (外部网关) 路由器,Intra-AS 内部 (网关) 路由器,因特网中的路由选择,29,Intra-AS路由选择,也称为内部网关协议 Interior
15、Gateway Protocols (IGP) 最常用的 IGP有: RIP: Routing Information Protocol(路由选择信息协议) OSPF: Open Shortest Path First(开放式最短路径优先（协议）) IGRP: Interior Gateway Routing Protocol (内部网关路由选择协议，Cisco产权),因特网中的路由选择,30,RIP ( Routing Information Protocol),距离向量算法(Distance vector algorithm) 含在BSD-UNIX 1982版中 距离的度量单位: # of
16、 hops (max = 15 hops) Can you guess why? 距离向量: 通过Response报文每隔30秒交换一次 (也称为 广告-advertisement) 每次广告: 发布最多为 25 信宿的路由,因特网中的路由选择,31,路由信息协议RIP(Routing Information Protocol)的工作原理 一种分布式的基于距离向量的路由选择协议 距离： 从一个路由器到其他每一个目的网络的距离记录 从一个路由器到和它直接相连的网络的距离定义为1 到非直接相连的网络的距离定义为所经过的路由器数再加1 也称为“跳数”(hop count) RIP允许一条路径最多只能包含15个路由器，16就表示不可达,内部网关协议RIP,因特网
