第 9章 路由器与路由选择本次课主要内容,
1.表驱动 IP路由选择的基本原理
2.路由选择算法
3.互 联 网中 IP数据报的传输和处理过程本次课重点,
1.路由选择算法
2.静态路由和动态路由本次课难点,
1.静态路由和动态路由授课形式,讲授 +演示课时安排,2课时
(第 17次课)路由选择、路由表的建立与刷新一 路由选择和路由器
1.路由选择选择一条路径发送 IP数据报的过程
2.路由器进行路由选择的计算机
3.IP互联网
(1)IP互联网是由路由器将多个网络相互联接所组成的
(2)IP互联网采用面向非连接的互联网解决方案路由器自治:各个路由器独立地对待每个 IP数据报路由器负责为每个 IP数据报选择它所认为的最佳路径
4,什么设备需要具备路由选择功能?
( 1)路由器主要任务就是路由选择
( 2)多宿主主机具有多个物理连接发送 IP数据报前,需要决定发送到哪个物理连接更好
( 3)普通主机具有单个物理连接通过网络与多个路由器相连时,发送 IP数据报前需要决定发送给哪个路由器更优
5,表驱动 IP选路的基本思想
( 1)在需要路由选择的设备中保存一张 IP路由表;
( 2) IP路由表存储着有关可能的目的地址及怎样到达目的地址的信息;
( 3)在转发 IP数据报时,查询 IP路由表,决定把数据报发往何处。
6,路由表中的目的地址如何表示?
( 1)大型互联网(如因特网)中有可能存在成千上万台主机;
( 2)路由表中不可能包括所有目的主机的地址信息内存资源占用巨大路由表搜索时间很长
( 3)隐藏主机信息
IP地址:网络号( netid)和主机号( hostid)
IP路由表中保存相关的目的网络信息二 标准的路由表
1.下一站选路的基本思想路由表仅指定从该路由器到目的地路径上的下一步,
而该路由器并不知道到达目的地的完整路径
2.标准的 IP路由表包含许多( N,R)对序偶
N:目的网络的 IP地址(使用目的主机 IP地址的较少)
R:到 N路径上的“下一个”路由器的 IP地址
3,标准的路由表举例
4,基本的下一站路由选择算法三 子网选路
1.子网环境下的 IP路由表,( M,N,R)三元组
M:子网掩码
N:目的网络地址
R:到网络 N路径上的“下一个”路由器的 IP地址
2.选路方法取出 IP数据报中的目的 IP地址,与路由表表目中的“子网掩码”逐位相“与”,结果再与表目中“目的网络地址”
比较,如果相同,说明选路成功,数据报沿“下一站地址”转发出去。
3,子网选路举例
4,路由表中的特殊路由
1.默认路由如果路由表没有明确指明一条到达目的网络的路由信息,就将数据报转发到默认路由指定的路由器主要目的:缩短路由表的长度、减少路由计算时间
2.特定主机路由对单个主机(而不是网络)指定一条特别的路径主要目的:增强安全性、进行网络连通性调试和判断路由表的正确性四 统一路由选择算法中的路由表
1.特定主机路由表项掩码,255.255.255.255,目的地址:目的主机 IP地址
2.默认路由表项掩码,0.0.0.0,目的地址:默认路由器的 IP地址
3.标准网络路由表项
A类网络 – 掩码,255.0.0.0,目的地址:目的 A类网络的 IP地址
B类网络 – 掩码,255.255.0.0,目的地址:目的 B类网络的 IP地址
C类网络 – 掩码,255.255.255.0,目的地址:目的 C类网络的 IP地址
4.子网路由表项掩码:子网具有的掩码,目的地址:目的子网的 IP地址
5,统一的路由选择算法
( 1) IP数据报传输与处理过程
( 2) IP数据报传输与处理过程
( 3) IP数据报传输与处理过程主机 A向主机 B发送 - 主机 A发送 IP数据报主机 A向主机 B发送 - 路由器 R2处理和转发 IP数据报主机 A向主机 B发送 - 路由器 R2处理和转发 IP数据报五 路由表的建立与刷新
1,静态路由人工指定的路由
2,动态路由路由器通过自己学习得到的路由
1,静态路由
( 1)静态路由是由人工建立和管理的;
( 2)静态路由不会自动发生变化;
( 3)静态路由必须手工更新以反映互联网拓扑结构或连接方式变化。
( 4)静态路由的特点
① 优势安全可靠、简单直观,避免了动态路由选择的开销
② 适用环境不太复杂的互联网结构
③ 劣势不适用于复杂的互联网结构:建立和维护工作量大,容易出现路由环互联网出现故障,静态路由不会自动做出更改
2.动态路由
( 1)动态路由可以通过自身学习,自动修改和刷新路由表
( 2)动态路由要求路由器之间不断地交换路由信息
( 3)优势:更多的自主性和灵活性
( 4)适用环境:拓扑结构复杂、网络规模庞大的互联网自动排除错误路径自动选择性能更优的路径
( 5)路径度量值 metric
1.metric:表征路径优劣的数值
2.metric越小,说明路径越好
3.metric的计算可以基于路径的一个特征,也可以基于路径的多个特征:
跳数( hop count),IP数据报到达目的地必须经过路由器个数;
带宽( bandwidth):链路的数据能力;
延迟( delay):将数据从源送到目的地所需的时间;
负载( load):网络中(如路由器中或链路中)信息流的活动数;
可靠性( reliability):数据传输过程中的差错率;
开销( cost):一个变化的数值,通常可以根据带宽、建设费用、
维护费用、使用费用等因素由网络管理员指定。
3,动态路由的劣势
( 1)交换路由信息需要占用网络的带宽
( 2)路由表的动态修改和刷新需要占用路由器的内存和 CPU处理时间,消耗路由器的资源本次课主要内容,
1.RIP协议
2.慢收敛问题及其对策
3.OSPF协议本次课重点,
1.RIP协议
2.OSPF协议本次课难点,
1.慢收敛问题及其对策授课形式,讲授课时安排,2课时
9.3 路由选择协议一 路由选择协议
1.使用动态路由的基本条件路由器运行相同的路由选择协议,执行相同的路由选择算法
2.广泛采用的路由选择协议路由信息协议 RIP,利用向量 -距离算法开放式最短路径优先协议 OSPF:利用链路 -状态算法
3.路由收敛( convergence)
含义:互联网中的所有路由器都运行着相同的、精确的、足以反映当前互联网拓扑结构的路由信息快速收敛是路由选择协议最希望具有的特征向量 -距离路由选择算法的基本思想路由器周期性地 向其相邻路由器 广播自己知道的路由信息,用于通知相邻路由器自己可以到达的网络以及到达该网络的距离相邻路由器可以根据收到的路由信息修改和刷新自己的路由表向量 -距离算法 (1)
1.路由器启动时初始化自己的路由表初始路由表包含所有去往与该路由器直接相连的网络路径初始路由表中各路径的距离均为 0
2.各路由器周期性地向其相邻的路由器广播自己的路由表信息
3.路由器收到其他路由器广播的路由信息后,刷新自己的路由表
(假设 Ri收到 Rj的路由信息报文)
(1)Rj列出的某表目 Ri中没有,Ri须增加相应表目,其“目的网络”
是 Rj表目中的“目的网络”,其“距离”为 Rj表目中的距离加 1,
而“路径”则为 Rj
(2)Rj去往某目的地的距离比 Ri去往该目的地的距离减 1还小,Ri修改本表目,其“目的网络”不变,“距离”为 Rj表目中的距离加
1,“路径”为 Rj。
(3)Ri去往某目的地经过 Rj,而 Rj去往该目的地的路径发生变化 Rj不再包含去往某目的地的路径,Ri中相应路径须删除 Rj去往某目的地的距离发生变化,Ri中相应表目的“距离”须修改,以 Rj中的
“距离”加 1取代之 。
向量 -距离算法 (2)
路由器启动时初始化路由表举例按照向量 —距离路由选择算法更新路由表举例向量 —距离路由选择算法的特点
1.优点算法简单、易于实现
2.缺点慢收敛问题:路由器的路径变化需要像波浪一样从相邻路由器传播出去,过程缓慢需要交换的信息量较大:与自己路由表的大小相似
3.适用环境路由变化不剧烈的中小型互联网
RIP协议
1.RIP协议是向量 -距离路由选择算法在局域网上的直接实现
2.RIP协议规定了路由器之间交换路由信息的时间、交换信息的格式、错误的处理等内容相邻的路由器之间 每 30s交换一次路由信息 ;路由信息来源于本地路由表 ;路由器到达目的网络的距离以“跳数”
计算,
RIP协议的实现问题相同开销路由:
先见为主过时路由:使用计时器超时时间一般为 180s,相当于 6个 RIP刷新周期慢收敛问题的产生原因正常情况
② 广播路由信息
④ 广播路由信息
① 发现故障,更新路由表 ③ 收到广播,更新路由表
⑤ 收到广播,更新路由表慢收敛的产生
② 广播路由信息 ③ 收到广播,更新路由表
④⑤ 收到广播,更新路由表① 发现故障,更新路由表慢收敛问题的解决对策限制路径最大“距离”对策水平分割对策保持对策带触发刷新的毒性逆转对策
RIP协议与子网路由
1.RFC颁布第一个版本之前,RIP协议已经被写成各种程序并被广泛使用主要原因:配置和部署简单
2.RIP 特点使用标准的 IP地址,不支持子网路由
3.RIP 优点支持子网路由支持身份验证支持多播链路 —状态路由选择算法的基本思想互联网上的每个路由器周期性地向其他路由器广播自己与相邻路由器的连接关系互联网上的每个路由器利用收到的路由信息画出一张互联网拓扑结构图利用画出的拓扑结构图和最短路径优先算法,计算自己到达各个网络的最短路径链路 —状态路由选择算法的基本思想举例
OSPF路由选择协议
1.OSPF路由选择协议以链路 -状态算法为基础
2.主要优势收敛速度快支持服务类型选路提供负载均衡和身份认证
3.适用环境规模庞大、环境复杂的互联网
OSPF的主要缺陷和解决方法
1.主要缺陷要求较高的路由器处理能力一定的带宽需求
2.主要解决方法分层指派路由器向量 —距离算法与链路 -状态算法的原理性差异
1.向量 -距离路由选择算法不需要路由器了解整个互联网的拓扑结构通过相邻的路由器了解到达每个网络的可能路径
2.链路 -状态路由选择算法依赖于整个互联网的拓扑结构图利用整个互联网的拓扑结构图得到 SPF树,进而由
SPF树生成路由表本次课主要内容,
1.实践内容配置静态路由配置动态路由本次课重点,
1.配置静态路由本次课难点,
同重点。
授课形式,讲授 +演示课时安排,2课时
9.4 部署和选择路由协议一 部署和选择路由协议 — 静态路由
1,适合于小型、单路径、静态 IP互联网环境
( 1)小型互联网可以包含 2到 10个网络;
( 2)单路径表示互联网上任意两个节点之间的数据传输只能通过一条路径进行;
( 3) 静态表示互联网的拓扑结构不随时间而变化。
二 部署和选择路由协议 — RIP路由
1.适合于小型到中型、多路径、动态 IP互联网环境
2.小型到中型互联网可以包含 10到 50个网络
3.多路径表明在互联网的任意两个节点之间有多个路径可以传输数据
4.动态表示互联网的拓扑结构随时会更改(通常是由于网络和路由器的改变造成的)
三 部署和选择路由协议 — OSPF路由
1.适合较大型到特大型、多路径、动态 IP互联网环境,大型到特大型互联网应该包含 50个以上的网络;
2.多路径表明在互联网的任意两个节点之间有多个路径可以传播数据
3.动态表示互联网的拓扑结构随时会更改(通常是由于网络和路由器的改变造成的)
四 实践:配置路由
1.实践方案的选择
2.静态路由的配置过程
3.动态路由的配置过程
4.测试配置的路由实践方案的选择 —路由器方案实践方案的选择 —双网卡(或多网卡)方案实践方案的选择 —单网卡多 IP地址方案静态路由的配置注意:不管是实际应用的互联网还是实验性的互联网,在进行路由配置之前都应该绘制一张互联网拓扑结构图配置主机的 IP地址和默认路由( 1)
配置主机的 IP地址和默认路由 (2)
主机的

本地连接属性

窗口主机的
﹃In
ter
ne
t
协议
(TC
P/
IP

属性

对话框配置路由设备的 IP地址 (1)
配置路由设备的 IP地址 (2)
路由器的

本地连接属性

窗口完成两个IP
地址添加后的

高级TC
P/I
P
设置

对话框路由器的
“Inte
rnet
协议
(TC
P/I
P

属性

对话框路由器的

高级TC
P/I
P
设置

对话框路由器的
“TC
P/I
P
地址

添加对话框
Windows 2000的 route命令利用,route”命令配置路由设备的静态路由允许路由设备转发 IP数据报( 1)
实际应用环境下,应使用 专用的 路由器 作为互联网的互联设备,
不推荐利用 通用计算机 作为路由设备使用,
在缺省状态下,Windows 2000 Server不允许 IP
数据报转发,
允许路由设备转发 IP数据报( 2)
利用图形界面配置路由设备的静态路由启动和配置路由和远程访问配置静态路由显示与查看路由表动态路由的配置注意:不管是实际应用的互联网还是实验性的互联网,在进行路由配置之前都应该绘制一张互联网拓扑结构图配置 RIP路由显示和查看路由表测试配置的路由 – ping命令测试配置的路由 – tracert命令
“tracert”命令可以显示数据报转发所经过的路径课后总结静态路由特点:
1。静态路由实现必须人工操作和管理;
2。路由表不会自动更新;
3。不适合于结构复杂的网络。
谢 谢!