第4章 網絡層5-路由選擇協議

復習劃分子網時路由器轉發分組算法無分類編址CIDRCIDR地址塊最長前綴匹配小結

IP地址：<net-id><host-id>計算機在互聯網中的標示劃分子網：<net-id><subnet-id><host-id>為了避免地址浪費，把大的網絡劃分為若干小的子網，并且利用子網掩碼區分網絡位和主機位構造超網：<net-id>/前綴為了減少路由器條目，提高查找效率，將多個網段進行聚合考研真題網絡拓撲如圖所示，R1只有到達192.168.1.0/24的路由。為使R1可以將IP分組正確地路由到所有子網，在R1中需要增加的一條路由(目的網絡，子網掩碼，下一跳)是（）

某公司網絡拓撲如圖所示。（1）將202.118.1.0/24劃分為兩個子網，分配給局域網1、局域網2，每個局域網地址數不少于120個，請給出子網劃分結果。（2）請給出R1的路由表，使其明確包括到局域網1的路由、局域網2的路由、域名服務器的主機路由和互聯網的路由。

請采用路由聚合技術，給出R2到局域網1和局域網2的路由。（3）請采用路由聚合技術，給出R2到局域網1和局域網2的路由表2。4.4網際控制報文協議ICMP為了提高IP數據報交付成功的機會，在網際層使用了網際控制報文協議ICMP(InternetControlMessageProtocol)。ICMP允許主機或路由器報告差錯情況和提供有關異常情況的報告。

ICMP報文的格式

首部ICMP報文0數據部分檢驗和類型代碼（這4個字節取決于ICMP報文的類型）81631IP數據報前4個字節都是一樣的ICMP的數據部分（長度取決于類型）ICMP是IP層的協議。ICMP報文作為IP層數據報的數據，加上數據報的首部，組成IP數據報。ICMP的應用PING(PacketInterNetGroper)：測試主機之間的連通性。PING使用ICMP回送請求與回送回答報文。Traceroute（tracert）：跟蹤分組從源點到終點的路徑通過發送小的數據包到目的設備直到其返回，來測量其需要多長時間。輸出結果包括測試的時間(ms)和設備IP地址。PING的應用舉例Traceroute的應用舉例4.5因特網的路由選擇協議靜態路由選擇策略—

即非自適應路由選擇，特點是簡單和開銷較小，但不能及時適應網絡狀態的變化。動態路由選擇策略—

即自適應路由選擇，特點是能較好適應網絡狀態的變化，但實現起來較為復雜，開銷比較大。

一、分層次的路由選擇協議因特網采用分層次的路由選擇協議。因特網的規模非常大，讓所有的路由器知道所有的網絡應怎樣到達，路由表將非常大，處理起來太花時間。許多單位不愿意外界了解自己單位網絡的布局細節和本部門所采用的路由選擇協議，但同時還希望連接到因特網上。自治系統AS(AutonomousSystem)在單一技術管理下的一組路由器。使用AS內部路由選擇協議和共同的度量確定分組在AS內的路由。使用一種AS之間的路由選擇協議確定分組在AS之間的路由。因特網有兩大類路由選擇協議內部網關協議IGP(InteriorGatewayProtocol)：在自治系統內部使用的路由選擇協議,如RIP和OSPF。外部網關協議EGP(ExternalGatewayProtocol)：源站和目的站處在不同的自治系統中時，數據報傳到一個自治系統的邊界時，需要使用一種協議將路由選擇信息傳遞到另一個自治系統中，目前使用最多的是BGP-4。

用內部網關協議（例如，RIP）自治系統B自治系統A用外部網關協議（例如，BGP-4）R1R2

用內部網關協議（例如，OSPF）自治系統之間的路由選擇叫做域間路由選擇自治系統內部的路由選擇叫做域內路由選擇內部網關協議RIP

（RoutingInformationProtocol）1.工作原理RIP是一種分布式的基于距離向量的路由選擇協議。RIP協議要求網絡中的每一個路由器都要維護從它自己到其他目的網絡的距離記錄。

“距離”的定義RIP認為一個好的路由是通過的路由器數目少，即“距離短”。距離定義：從路由器到直接連接的網絡的距離為1，從路由器到非直接連接的網絡的距離為所經過的路由器數加1。RIP允許一條路徑最多包含15個路由器，即“距離”最大值為16時相當于不可達。RIP不能在兩個網絡之間同時使用多條路由，選擇一個具有最少路由器的路由。RIP協議的三個要點僅和相鄰路由器交換信息。交換的信息是當前本路由器所知道的全部信息，即自己的路由表。按固定的時間間隔交換路由信息，例如，每隔30秒。路由表的建立路由器剛開始工作時，只知道到直接連接的網絡的距離（此距離定義為1）。以后，每一個路由器只和數目非常有限的相鄰路由器交換并更新路由信息。經過若干次更新后，所有的路由器最終都會知道到達本自治系統中任何一個網絡的最短距離和下一跳路由器的地址。2.距離向量算法收到相鄰路由器（其地址為X）的一個RIP報文：(1)先修改RIP報文中的所有項目：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)對修改后的RIP報文中的每一個項目，重復以下步驟：若項目中的目的網絡不在路由表中，則把該項目加到路由表中。否則若下一跳字段給出的路由器地址是同樣的，則把收到的項目替換原路由表中的項目。否則若收到項目中的距離小于路由表中的距離則進行更新， 否則，什么也不做。(3)若3分鐘還沒有收到相鄰路由器的更新路由表，則把此相鄰路由器記為不可達路由器，即將距離置為16(4)返回。路由器之間交換的信息RIP協議讓互聯網中的所有路由器都和自己的相鄰路由器不斷交換路由信息，并不斷更新其路由表，使得從每一個路由器到每一個目的網絡的路由都是最短的（即跳數最少）。雖然所有的路由器最終都擁有了整個自治系統的全局路由信息，但由于每一個路由器的位置不同，它們的路由表也應當是不同的。例子已知路由器R6有如表1所示的路由表，現收到相鄰路由器R4發來的路由更新信息，如表2所示。試更新路由器R6的路由表。目的網絡距離下一跳路由器Net13R1Net24R2Net31直接交付目的網絡距離下一跳路由器Net23R4Net34R5Net2R6Net3R4R5

Net1Net2R6Net3R4R5

Net1R1、R2是自治系統中采用RIP協議的相鄰路由器，R1的路由表如圖（a）所示，當R1收到R2發送的如圖（b）的（V，D）報文后，R1更新的三個路由表項中距離值從上到下依次為：3.RIP協議的優缺點缺點：當網絡出現故障時，要經過比較長的時間才能將此信息傳送到所有的路由器。限制了網絡的規模，適用于小型網絡優點：實現簡單，開銷較小。R2R1網1網3網2正常情況1112R1R1

說：“我到網1的距離是1，是直接交付。”“1”表示“從本路由器到網

1”“1”表示“距離是

1”“”表示“直接交付”R2R1網1網3網2正常情況1112R1R2

說：“我到網1的距離是2，是經過

R1。”“1”表示“從本路由器到網

1”“2”表示“距離是

2”“R1”表示經過R1R2R1網1網3網2R2R1網1網3網2網

1出了故障正常情況1111612R112R1R1

說：“我到網1的距離是16（表示無法到達），是直接交付。”但R2

在收到R1

的更新報文之前，還發送原來的報文，因為這時R2

并不知道R1

出了故障。R2R1網1網3網2R2R1網1網3網2網

1出了故障正常情況1111612R112R1R1收到R2的更新報文后，誤認為可經過R2

到達網1，于是更新自己的路由表，說：“我到網1的距離是3，下一跳經過R2”。然后將此更新信息發送給R2。13R2R2R1網1網3網2R2R1網1網3網2網

1出了故障正常情況1111612R112R1R2以后又更新自己的路由表為“1,4,R1”，表明“我到網1距離是4，下一跳經過R1”。13R214R1R2R1網1網3網2R2R1網1網3網2網

1出了故障正常情況11…11613R215R2116R212R112R114R1116R1…這樣不斷更新下去，直到R1和R2到網1的距離都增大到16時，R1和R2才知道網1是不可達的。這就是好消息傳播得快，而壞消息傳播得慢。網絡出故障的傳播時間往往需要較長的時間(例如數分鐘)。這是RIP的一個主要缺點。三、內部網關協議OSPF

(OpenShortestPathFirst)1.OSPF協議的基本特點“開放”表明OSPF協議不是受某一家廠商控制，是公開發表的。“最短路徑優先”是因為使用了Dijkstra提出的最短路徑算法SPF分布式的鏈路狀態協議。

三個要點向本自治系統中所有路由器發送信息，這里使用的方法是洪泛法。發送的信息是與本路由器相鄰的所有路由器的鏈路狀態，但這只是路由器所知道的部分信息。“鏈路狀態”說明本路由器都和哪些路由器相鄰，以及該鏈路的“度量”(metric)。

度量包括費用、距離、時延、帶寬等當鏈路狀態發生變化時，路由器才用洪泛法向所有路由器發送此信息。

鏈路狀態數據庫(link-statedatabase)

各路由器之間頻繁地交換鏈路狀態信息，所有路由器最終都能建立一個鏈路狀態數據庫。這個數據庫是全網的拓撲結構圖，在全網范圍內一致（這稱為鏈路狀態數據庫的同步）。OSPF的鏈路狀態數據庫能較快地進行更新，使各個路由器能及時更新其路由表。OSPF的更新過程收斂得快是其重要優點。2.OSPF的區域(area)為了使OSPF能夠用于規模很大的網絡，將一個自治系統劃分為若干個更小的范圍，叫作區域。每一個區域都有一個32位的區域標識符（用點分十進制表示）。區域不能太大，在一個區域內的路由器最好不超過200個。OSPF劃分為兩種區域：主干區域和非主干區域。主干區域(backbonearea)，標識符規定為0.0.0.0，用于連通非主干區域。區域0.0.0.1區域0.0.0.3自治系統AS主干區域0.0.0.0至其他自治系統R9R7R6R5R4R3R2R1網

8網

6網

3網

2網

1網

7區域0.0.0.2網4網

5R8劃分區域劃分區域的好處是將利用洪泛法交換鏈路狀態信息的范圍局限于每一個區域，減少通信量。區域內部的路由器只知道本區域的完整網絡拓撲，而不知道其他區域的網絡拓撲的情況。自治系統AS主干路由器區域0.0.0.1區域0.0.0.3主干區域0.0.0.0至其他自治系統R9R7R6R5R4R3R2R1網

8網

6網

3網

2網

1網

7區域0.0.0.2網4網

5R8自治系統AS區域邊界路由器區域0.0.0.1區域0.0.0.3主干區域0.0.0.0至其他自治系統R9R7R6R5R4R3R2R1網

8網

6網

3網

2網

1網

7區域0.0.0.2網4網

5R8自治系統AS自治系統邊界路由器

區域0.0.0.1區域0.0.0.3主干區域0.0.0.0至其他自治系統R9R7R6R5R4R3R2R1網

8網

6網

3網

2網

1網

7區域0.0.0.2網4網

5R8練習下