现代通信网络课件5

《现代通信网络课件5》由会员分享，可在线阅读，更多相关《现代通信网络课件5（113页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、现代通信网络 Modern Telecommunication Network,Lecture 5 IP Routing Procotol: OSPF/BGP 北邮软件学院：陈候武 C 电话：18911815895,IP路由表设计原理,路径：H1-R1-R2-R4-H2 设计需要考虑到问题： 路由器（Routers）的路由表如何获取？ 为什么选择这条路径？ 假设R2与R4的连接断掉，如何通知R1？ 在Internet中，是否每个路由器都必须了解其它路由器的情况？,IP网络 路由选择 【解决方案: 回答前面3个问题】,核心路由器与核心体系结构,ARPANET主干网,ARPANET主干网,选路模式

2、 核心网关:构成核心系统，集中管理,提供到所有目的地的路由。 外围网关:为外出数据报提供默认路由,发往某核心网关;将核心网关传入的数据报投递到直连的物理网络。,Internet的对等主干结构 - 契机：NSFNET的引入,问题： 【两主干网】间多重接入，造成选路困难。 具有非法目的地址的数据报形成选路回路,选路模式： 各主干网内部按核心结构方式进行选路 各核心网关拥有对另一部分的默认路由。,目前的Internet结构,Internet的对等主干结构 存在的问题,说明: （1）AS自治的主要内容是选路自治, AS可自由地选择路由算法； （2）AS必须严格界定，并被赋予全局唯一的自治系统号(NIC

3、分配)； （3）主干网络本身也构成一个AS:(教育网【AS4538】)。,主干网(AS),解决方案：使用 AS 自治域结构,CERNET 【中国教育网 - AS：4538】,（1）AS内部：IGP，比如RIP、OSPF、IS-IS等； （2）AS之间：EGP，最常用的是BGP; （3）EGP通常是一种可达性协议。,Internet: AS路由管理模式:,IP How to routing IP网络怎样选路,Intra-AS and Inter-AS routing,Gateways: perform inter-AS routing amongst themselves perform int

4、ra-AS routers with other routers in their AS,inter-AS, intra-AS routing in gateway A.c,network layer,link layer,physical layer,a,b,a,C,A,B,d,Intra-AS and Inter-AS routing,Host h2,Host h1,Intra-AS routing within AS A,Intra-AS routing within AS B,Internet: OSPF, IS-IS, RIP,Internet: BGP,IP路由表 关键问题,Rou

5、ter 选路：2个关键问题,路径存在性 路径最优性,路径存在性 机制,路由表的两个普遍特点： 路由表中不包含到达所有目的地的路由 路由表中存在默认路由 要求： 单个路由器为连接关系所做的贡献是局部的 所有路由器组成的系统是完备的 问题：如何确保各个路由器维护信息的一致性？ 答案：不同路由器更新路由表的信息是一致的，使得它们对网络拓扑结构有着一致性的认识。,N1,R1,因特网,目的网络 下一跳 N1 直接 N2 R2 默认 R1,R0路由表,N2,R2,路由表选路原理：,只要目的网络不是 N1 和 N2，就一律选择默认路由 把数据报先间接交付路由器 R1，让 R1 再转发给下一个路由器,R0,O

6、SPF Open Shortest Path First 工作原理,Intra AS Routing,内部网关协议 OSPF 基本特点,1. OSPF 协议的基本特点 “开放”表明 OSPF 协议不是受某一家厂商控制，而是公开发表的。 “最短路径优先”是因为使用了 Dijkstra 提出的最短路径算法SPF OSPF 只是一个协议的名字，它并不表示其他的路由选择协议不是“最短路径优先”。 是分布式的链路状态协议。,OSPF ：三个要点,向本自治系统中所有路由器发送信息，这里使用的方法是【洪泛法（Flooding）】 发送的信息就是与本路由器相邻的所有路由器的链路状态，但这只是路由器所知道的部分

7、信息。 “链路状态”就是说明本路由器都和哪些路由器相邻，以及该链路的“度量” (metric)。 只有当链路状态【发生变化】时，路由器才用洪泛法向所有路由器发送此信息。,链路状态数据库 - LSD,LSD - link-state database 由于各路由器之间频繁地交换链路状态信息，因此所有的路由器最终都能建立一个链路状态数据库。 这个数据库实际上就是【全网的拓扑结构图】，它在全网范围内是一致的（这称为链路状态数据库的同步）：【全网 AS使用OSPF的内部】 OSPF 的链路状态数据库能较快地进行更新，使各个路由器能及时更新其路由表。 OSPF 的更新过程【收敛】得快是其重要优点,OSP

8、F 的区域 (area),为了使 OSPF 能够用于规模很大的网络，OSPF 将一个自治系统再划分为若干个更小的范围，叫作区域。 每一个区域都有一个 32 位的区域标识符（用点分十进制表示）。 区域也不能太大，在一个区域内的路由器最好不超过 200 个。,Scalability: Introducing Hierarchy Through Areas,Divide network into regions Backbone (area 0) and non-backbone areas Each area has its own link-state database Advertise on

9、ly path distances at area boundaries,OSPF 划分为两种不同的区域,区域 0.0.0.1,区域 0.0.0.3,主干区域 0.0.0.0,至其他自治系统,R9,R7,R6,R5,R4,R3,R2,R1,网 8,网 6,网 3,网 2,网 1,网 7,区域 0.0.0.2,网 4,网 5,R8,OSPF - 划分区域,划分区域的好处就是将利用洪泛法交换链路状态信息的范围局限于每一个区域而不是整个的自治系统，这就减少了整个网络上的通信量。 在一个区域内部的路由器只知道本区域的完整网络拓扑，而不知道其他区域的网络拓扑的情况。 OSPF 使用层次结构的区域划分。在

10、上层的区域叫作主干区域(backbone area)。主干区域的标识符规定为0.0.0.0。主干区域的作用是用来连通其他在下层的区域。,OSPF - 主干路由器【Backbone】,区域 0.0.0.1,区域 0.0.0.3,主干区域 0.0.0.0,至其他自治系统,R9,R7,R6,R5,R4,R3,R2,R1,网 8,网 6,网 3,网 2,网 1,网 7,区域 0.0.0.2,网 4,网 5,R8,OSPF - 区域边界路由器,区域 0.0.0.1,区域 0.0.0.3,主干区域 0.0.0.0,至其他自治系统,R9,R7,R6,R5,R4,R3,R2,R1,网 8,网 6,网 3,网

11、2,网 1,网 7,区域 0.0.0.2,网 4,网 5,R8,OSPF 直接用 IP 数据报传送,OSPF 不用 UDP 而是直接用 IP 数据报传送。 OSPF 构成的数据报很短。这样做可减少路由信息的通信量。 数据报很短的另一好处是可以不必将长的数据报分片传送。分片传送的数据报只要丢失一个，就无法组装成原来的数据报，而整个数据报就必须重传。,OSPF 的其他特点,OSPF 对不同的链路可根据 IP 分组的不同服务类型 TOS 而设置成不同的代价。因此，OSPF 对于不同类型的业务可计算出不同的路由。 如果到同一个目的网络有多条相同代价的路径，那么可以将通信量分配给这几条路径。这叫作多路径

12、间的负载平衡。 所有在 OSPF 路由器之间交换的分组都具有鉴别的功能。 支持可变长度的子网划分和无分类编址 CIDR。 每一个链路状态都带上一个 32 位的序号，序号越大状态就越新。,IP 数据报,OSPF 分组,IP数据报首部,OSPF 分组,OSPF 分组首部,类型 1 至类型 5 的 OSPF 分组,24 字节,0,8,16,31,版 本,路 由 器 标 识 符,类 型,分 组 长 度,检 验 和,鉴 别,位,鉴 别,区 域 标 识 符,鉴 别 类 型,OSPF 的五种分组类型,类型1: 问候(Hello)分组。 类型2: 数据库描述(Database Description)分组。

13、类型3: 链路状态请求(Link State Request)分组。 类型4: 链路状态更新(Link State Update)分组， 用洪泛法对全网更新链路状态。 类型5: 链路状态确认(Link State Acknowledgment) 分组。,OSPF的基本操作,确定可达性,OSPF 使用的是可靠的【洪泛法】,更新报文,t,ACK报文,R,R,R,R,t1 t2 t3 t4,OSPF 的其他特点,OSPF 还规定每隔一段时间，如 30 分钟，要刷新一次数据库中的链路状态。 由于一个路由器的链路状态只涉及到与相邻路由器的连通状态，因而与整个互联网的规模并无直接关系。因此当互联网规模很大

14、时，OSPF 协议要比距离向量协议 RIP 好得多。 OSPF 没有“坏消息传播得慢”的问题，据统计，其响应网络变化的时间小于 100 ms。,OSPF 举例：,选路说明,2台省干核心设备M320和GSR12416作为BGP RR（路由反射器） 省干采取BGP模式, BGP的Cummunity属性可以间接标识IP地址，具有灵活、统一、方便、立体表达的优点. 城域网出口向下采用了OSPF路由协议，和各BAS及SR设备建立OSPF区域关系，区域划分灵活，管理简单。 出口两个路由器的缺省路由由省干两个路由器的IBGP邻居关系学习过来 其他的NE80及下挂的S8500和NE80E之间运行OSPF协议，

15、由于路由器比较少，都运行在AREA0就可以了,BGP Border Gateway Protocol 工作原理,Inter AS Routing,外部网关协议 BGP,BGP 是不同自治系统的路由器之间交换路由信息的协议。 BGP 较新版本是 2006 年 1 月发表的 BGP-4（BGP 第 4 个版本），即 RFC 4271 4278。 可以将 BGP-4 简写为 BGP。,BGP 使用的环境却不同,因特网的规模太大，使得自治系统之间路由选择非常困难。对于自治系统之间的路由选择，要寻找最佳路由是很不现实的。 当一条路径通过几个不同 AS 时，要想对这样的路径计算出有意义的代价是不太可能的。 比较合理的做法是在 AS 之间交换“可达性”信息。 自治系统之间的路由选择必须考虑有关策略。 因此，边界网关协议 BGP 只能是力求寻找一条能够到达目的网络且比较好的路由（不能兜圈子），而并非要寻找一条最佳路由。,BGP 发言人 - (BGP speaker),每一个自治系统的管理员要选择至少一个路由器作为该自治系统的“ BGP 发言人” 。 一般说来，两个 BGP 发言人都