路由器及基本配置第1頁，共118頁，2023年，2月20日，星期四路由器的結(jié)構(gòu)知識路由器專題結(jié)構(gòu)知識路由器基本概念路由器組成路由器設置路由算法路由器協(xié)議路由器是什么路由器的功能路由器的原理路由器的分類處理器內(nèi)存接口控制臺端口輔助端口只讀內(nèi)存閃內(nèi)隨機存取內(nèi)存非易失性內(nèi)存路由協(xié)議被路由協(xié)議度量標準設計目標算法分類動態(tài)和靜態(tài)鏈路狀態(tài)和距離向量……路徑長度帶寬延遲負載可靠性初始配置以太網(wǎng)口配置串口配置路由配置系統(tǒng)配置第2頁，共118頁，2023年，2月20日，星期四4.1路由器的概述第3頁，共118頁，2023年，2月20日，星期四4.1.1路由器的基本概念路由器（Router）：工作在網(wǎng)絡層，在不同的網(wǎng)絡間存儲并轉(zhuǎn)發(fā)分組，根據(jù)信息包的地址將信息包發(fā)送到目的地，必要時進行網(wǎng)絡層上的協(xié)議轉(zhuǎn)換。路由器丟棄所有的廣播幀，所以可以抑制廣播風暴。路由器改進了網(wǎng)橋的功能，它將數(shù)據(jù)幀“封裝”到含有路由和傳送信息的數(shù)據(jù)包中，在公共數(shù)據(jù)網(wǎng)中傳送。當路由器收到一個數(shù)據(jù)包后，讀出其中的源和目標網(wǎng)絡地址，然后根據(jù)路由表中的信息，利用復雜的路由算法，為數(shù)據(jù)包選擇合適的路由并轉(zhuǎn)發(fā)該數(shù)據(jù)包。數(shù)據(jù)包到達目標節(jié)點前的路由器后，分解為數(shù)據(jù)鏈路層所認識的數(shù)據(jù)幀，并把它傳送到目標節(jié)點。第4頁，共118頁，2023年，2月20日，星期四功能：在網(wǎng)絡之間轉(zhuǎn)發(fā)網(wǎng)絡分組；為網(wǎng)絡分組尋找最佳傳輸路徑；流量控制分段和組裝實現(xiàn)子網(wǎng)隔離，限制廣播風暴。(目的地址無法識別時，路由器將其丟棄，而不是廣播——比較網(wǎng)絡交換機)提供邏輯地址，以識別互聯(lián)網(wǎng)上的主機；提供廣域網(wǎng)服務。應用：把LAN連入廣域網(wǎng)或作為廣域網(wǎng)的核心連接設備。路由器與交換機的主要區(qū)別：用路由器連接起來的若干個網(wǎng)絡，它們?nèi)允歉髯元毩⒌摹Ｒ霃囊粋€網(wǎng)絡訪問用路由器連接起來的另一個網(wǎng)絡中的站點，必須指定該站點的邏輯地址（IP地址），通過廣播是無法與之進行通信的。第5頁，共118頁，2023年，2月20日，星期四用路由器進行網(wǎng)絡互聯(lián)HUB路由器沖突域2沖突域1路由器可以隔離沖突域和廣播域HUBHUB沖突域3廣播域2廣播域1第6頁，共118頁，2023年，2月20日，星期四4.1.2路由器工作原理IPETHPPP以太網(wǎng)口串口IPPPPETH串口以太網(wǎng)口協(xié)議封裝路由選擇協(xié)議轉(zhuǎn)換路由器路由器傳送拆包接收發(fā)送一、工作過程第7頁，共118頁，2023年，2月20日，星期四

二、路由器的報文轉(zhuǎn)發(fā)原理當IP子網(wǎng)中的一臺主機發(fā)送IP分組給同一IP子網(wǎng)的另一臺主機時，它將直接把IP分組送到網(wǎng)絡上，對方就能收到。而要送給不同IP子網(wǎng)上的主機時，它要選擇一個能到達目的子網(wǎng)上的路由器，把IP分組送給該路由器，由路由器負責把IP分組送到目的地。如果沒有找到這樣的路由器，主機就把IP分組送給一個稱為“缺省網(wǎng)關（defaultgateway）”的路由器上。“缺省網(wǎng)關”是每臺主機上的一個配置參數(shù)，它是接在同一個網(wǎng)絡上的某個路由器端口的IP地址目前TCP／IP網(wǎng)絡，全部是通過路由器互連起來的，Internet就是成千上萬個IP子網(wǎng)通過路由器互連起來的國際性網(wǎng)絡。這種網(wǎng)絡稱為以路由器為基礎的網(wǎng)絡（routerbasednetwork），形成了以路由器為節(jié)點的“網(wǎng)間網(wǎng)”。在“網(wǎng)間網(wǎng)”中，路由器實現(xiàn)兩個基本功能：一、負責對IP分組的轉(zhuǎn)發(fā)；二、負責與別的路由器進行聯(lián)絡，共同確定“網(wǎng)間網(wǎng)”的路由選擇和維護路由表第8頁，共118頁，2023年，2月20日，星期四

二、路由器的報文轉(zhuǎn)發(fā)原理路由動作包括兩項基本內(nèi)容：尋徑和轉(zhuǎn)發(fā)。尋徑即判定到達目的地的最佳路徑，由路由選擇算法來實現(xiàn)。由于涉及到不同的路由選擇協(xié)議和路由選擇算法，要相對復雜一些。為了判定最佳路徑，路由選擇算法必須啟動并維護包含路由信息的路由表，其中路由信息依賴于所用的路由選擇算法而不盡相同。路由選擇算法將收集到的不同信息填入路由表中，根據(jù)路由表可將目的網(wǎng)絡與下一站（nexthop）的關系告訴路由器。路由器間互通信息進行路由更新，更新維護路由表使之正確反映網(wǎng)絡的拓撲變化，并由路由器根據(jù)量度來決定最佳路徑。這就是路由選擇協(xié)議（routingprotocol），例如路由信息協(xié)議（RIP）、開放式最短路徑優(yōu)先協(xié)議（OSPF）和邊界網(wǎng)關協(xié)議（BGP）等轉(zhuǎn)發(fā)即沿尋徑好的最佳路徑傳送信息分組。路由器首先在路由表中查找，判明是否知道如何將分組發(fā)送到下一個站點（路由器或主機），如果路由器不知道如何發(fā)送分組，通常將該分組丟棄；否則就根據(jù)路由表的相應表項將分組發(fā)送到下一個站點，如果目的網(wǎng)絡直接與路由器相連，路由器就把分組直接送到相應的端口上。這就是路由轉(zhuǎn)發(fā)協(xié)議（routedprotocol）

第9頁，共118頁，2023年，2月20日，星期四三、地址解析協(xié)議ARP1、源主機A要向目的主機B發(fā)送數(shù)據(jù)，為什么主機A除知道目的主機B的IP地址外，源主機A還必須要知道目的主機B的MAC地址？—IP地址具有全網(wǎng)范圍內(nèi)的尋址能力，主機A和B可能分別處在不同網(wǎng)絡，主機A要訪問主機B首先要知道主機B的IP地址，不然找不到主機B所在的網(wǎng)絡；—在現(xiàn)行尋址機制中，主機的以太網(wǎng)網(wǎng)卡只能識別MAC地址，而不能識別IP地址，若數(shù)據(jù)幀中不指明主機B的MAC地址，主機B的網(wǎng)卡不能識別該幀是發(fā)給自己的，因此主機A僅知道主機B的IP地址還不夠，還必須知道主機B的MAC地址，才能完成對主機B的訪問；網(wǎng)絡之間是用IP地址尋址，網(wǎng)絡之內(nèi)（同一物理網(wǎng)段或稱IP子網(wǎng)）是用MAC地址尋址；—且盡管MAC地址和IP地址一樣都是在全網(wǎng)范圍內(nèi)唯一定義的，但MAC的尋址能力僅局限在一個物理網(wǎng)段（一個IP子網(wǎng)）中。InternetIP尋址范圍MAC尋址范圍物理網(wǎng)段網(wǎng)絡互聯(lián)第10頁，共118頁，2023年，2月20日，星期四2、主機A如何通過主機B的IP地址解析得到主機B的MAC地址？ARP（AddressResolutionProtocol）主要任務是根據(jù)IP地址解析對應的MAC地址。

（1）源主機A與目的主機B位于同一物理網(wǎng)段主機A主機B主機AMAC主機BMAC廣播地址主機BIP主機BMAC？ARPrequestARPreply—當主機A不知道主機B的MAC地址時，發(fā)送ARPrequest廣播包；—主機B收到ARPrequest廣播包后，發(fā)現(xiàn)目的IP地址是自己，于是將自己的MAC地址通過ARPreply包送回主機A，同時主機B將廣播包中主機A的IP地址和MAC地址存入本地的ARPcache中，以備后用；網(wǎng)上其他主機不作響應；—主機A收到ARPreply包后將包中主機B的IP地址和MAC地址存入本地ARPcache中，并開始向主機B發(fā)送數(shù)據(jù)。第11頁，共118頁，2023年，2月20日，星期四（2）源主機A與目的主機B位于不同物理網(wǎng)段主機A主機B主機AMAC路由器MAC廣播地址主機BIP主機BMAC？ARPrequestARPreply—當主機A不知道主機B的MAC地址時，發(fā)送ARPrequest廣播包（第二層廣播幀）；—路由器能收到此廣播包后，路由器能夠根據(jù)主機A和B的IP地址可以知道主機A和主機B不在同一IP子網(wǎng)（或同一廣播域），且主機B不可能收到ARPrequest廣播包（廣播包不跨路由器），因此路由器則以ARP代理身份將自己的MAC地址發(fā)送給主機A；—主機A收到來自路由器的ARPreply包后，將包中主機B的IP地址和路由器的MAC地址存入本地ARPcache中，以后主機A發(fā)往主機B的數(shù)據(jù)幀用的是主機B的IP地址和路由器的MAC地址，數(shù)據(jù)幀首先送往路由器，然后由路由器轉(zhuǎn)發(fā)。路由器第12頁，共118頁，2023年，2月20日，星期四3、當主機A不知道主機B的MAC地址時是通過發(fā)送ARPrequest廣播包獲取主機B的MAC地址，然后再向主機B發(fā)送數(shù)據(jù)幀，為什么不可直接用廣播的方式將數(shù)據(jù)幀發(fā)送給主機B？—在網(wǎng)中每次都以廣播方式傳送數(shù)據(jù)幀是低效的，因網(wǎng)中每一臺主機都要花費一定的代價去處理廣播包，所以不直接用廣播方式發(fā)送數(shù)據(jù)幀。—為提高地址解析的效率，每一臺主機都必須在本地建立一張ARPcache表，記錄本地子網(wǎng)中所有主機包括路由器的IP地址和MAC地址的對應關系。4、主機本地ARPcache表的建立和維護：—通過發(fā)送和接收ARPrequest包獲取對方的IP和MAC地址；—接收網(wǎng)上任一ARPrequest廣播包，取得發(fā)送主機的IP和MAC地址；—為ARPcache中每一表項設定生存時間，以防某臺主機的IP地址或MAC地址發(fā)生變更（動態(tài)更新）。5、ARP解析過程—主機A向主機B發(fā)送數(shù)據(jù)前，根據(jù)主機B的IP地址首先查找本地的ARPcache表，若查到則向主機B發(fā)送數(shù)據(jù)；—若主機A在本地沒查到主機B的MAC地址，則發(fā)ARPrequest廣播包，從ARPreply包中獲取主機B的IP和MAC地址并存入本地ARPcache表中，然后才向主機B發(fā)送數(shù)據(jù)。第13頁，共118頁，2023年，2月20日，星期四ABRouter1Router2Router3目的主機B的IP地址

Router1MAC地址數(shù)據(jù)包

Router2MAC地址數(shù)據(jù)包目的主機B的IP地址

Router3MAC地址數(shù)據(jù)包目的主機B的IP地址

目的主機BMAC地址數(shù)據(jù)包目的主機B的IP地址ARP地址解析和數(shù)據(jù)包在網(wǎng)間的傳遞—跨路由器后主機A不可能知道主機B的MAC地址；—數(shù)據(jù)包傳送過程中，不僅僅是主機A，所經(jīng)過的路由器都要進行地址解析；—數(shù)據(jù)包傳送過程中源、目IP地址始終不變，而源、目MAC地址逐段變化。第14頁，共118頁，2023年，2月20日，星期四五實例：IP數(shù)據(jù)報傳輸與處理過程（1）第15頁，共118頁，2023年，2月20日，星期四IP數(shù)據(jù)報傳輸與處理過程（2）第16頁，共118頁，2023年，2月20日，星期四IP數(shù)據(jù)報傳輸與處理過程（2）第17頁，共118頁，2023年，2月20日，星期四主機A向主機B發(fā)送-主機A發(fā)送IP數(shù)據(jù)報第18頁，共118頁，2023年，2月20日，星期四主機A向主機B發(fā)送-路由器R2處理和轉(zhuǎn)發(fā)IP數(shù)據(jù)報第19頁，共118頁，2023年，2月20日，星期四主機A向主機B發(fā)送-路由器R2處理和轉(zhuǎn)發(fā)IP數(shù)據(jù)報第20頁，共118頁，2023年，2月20日，星期四4.1.3路由器基本結(jié)構(gòu)路由處理組件CPU、RAM、IOS(VRP)路由表協(xié)議軟件網(wǎng)絡接口（LAN、WAN、CONSOLE）輸入接口，輸出接口交換結(jié)構(gòu)（SwitchingFabric）

第21頁，共118頁，2023年，2月20日，星期四第22頁，共118頁，2023年，2月20日，星期四外部網(wǎng)絡接口LAN接口：一個或多個EthernetWAN接口：一個或多個Sync/AsyncSerial撥號類接口：BRI，PRI等控制臺CONSOLEAUX第23頁，共118頁，2023年，2月20日，星期四路由器的存儲器RAM 存儲路由表、ARP緩存、快速交換緩存、數(shù)據(jù)報緩沖區(qū)和緩沖隊列 路由器處于開機狀態(tài)時，RAM也為路由器的配置文件提供臨時的和運行時的存儲 在關機或重起之后數(shù)據(jù)會丟失NVRAM（ nonvolatileRAM） 用于存儲路由器的啟動/備份配置文件， 數(shù)據(jù)不會因為關機或重起而丟失第24頁，共118頁，2023年，2月20日，星期四路由器的存儲器Flash 可擦寫的ROM 用于存儲IOS的Image映像文件和一些微代碼 允許對路由器的軟件進行升級 數(shù)據(jù)不會因為關機或重起而丟失ROM

包含開機診斷程序、引導程序和操作系統(tǒng)軟件 為了實現(xiàn)軟件更新，要拆除和替換CPU上可插式芯片第25頁，共118頁，2023年，2月20日，星期四三類交換網(wǎng)絡4.1.3路由器的分類第26頁，共118頁，2023年，2月20日，星期四按路由器所處自治系統(tǒng)位置分為三類：（1）內(nèi)部路由器internalrouters

：連接的網(wǎng)絡都在一個區(qū)域內(nèi)（2）區(qū)域邊界路由器ABRareaborderrouters

：指連接兩個或多個區(qū)域（3）自治系統(tǒng)邊界路由器ASBRASboundaryrouters

：指連接多個自治系統(tǒng)的路由器

(4)主干路由器(backbonerouters): 網(wǎng)絡之間的傳輸數(shù)據(jù)的主要通路上使用的路由器一臺路由器即可以是ABR又可以是ASBR第27頁，共118頁，2023年，2月20日，星期四其它分類：從功能上分類：高端、中低端路由器從結(jié)構(gòu)上分類：模塊化、非模塊化結(jié)構(gòu)(固定配置)技術和應用特點：骨干級、企業(yè)級、接入按所處網(wǎng)絡位置劃分：路由器可分為核心路由器與接入路由器。近程路由器和遠程路由器靜態(tài)路由器和動態(tài)路由器單協(xié)議路由器和多協(xié)議路由器第28頁，共118頁，2023年，2月20日，星期四4.2路由選擇算法第29頁，共118頁，2023年，2月20日，星期四四、路由選擇表的生成和維護路由選擇表：是關于當前網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)的信息并為網(wǎng)間所有的路由器共享。路由選擇表的信息包括哪些鏈路是可操作的哪些鏈路是高容量的等等，共享的具體信息內(nèi)容由所采用的路由信息協(xié)議決定。維護路由選擇表功能：就是利用路由信息協(xié)議，隨著網(wǎng)絡拓撲的變換不斷地自動更新路由選擇表的內(nèi)容路由表的生成方式

手工方式自動方式第30頁，共118頁，2023年，2月20日，星期四四、路由選擇表的生成和維護任何路由器啟動時，都必須獲取一個初始的路由選擇表。不同的網(wǎng)絡操作系統(tǒng)，獲取初始路由選擇表的方式可能不同。總的來說，有三種方式路由器啟動時，從外存讀入一個完整的路由選擇表，長駐內(nèi)存使用；系統(tǒng)關閉時，再將當前路由選擇表（可能經(jīng)過維護更新）寫回外存，供下次使用路由器啟動時，只提供一個空表，通過執(zhí)行顯示命令（比如批處理文件中的命令）來填充路由器啟動時，從與本路由器直接相連的各網(wǎng)絡的地址中推導出一組初始路由，當然，通過初始路由只能訪問相連網(wǎng)絡上的主機由此可見，無論哪種情況，初始路由選擇表總是不完善的，需要在運行過程中不斷地加以補充和調(diào)整，這就是路由選擇表的維護

第31頁，共118頁，2023年，2月20日，星期四4.2.1路由中的基本概念路由就是指通過相互連接的網(wǎng)絡把信息從源地點移動到目標地點的活動。一般來說，在路由過程中，信息至少會經(jīng)過一個或多個中間節(jié)點。◆路由表或稱路由擇域信息庫（RIB）是一個存儲在路由器或者聯(lián)網(wǎng)計算機中的類數(shù)據(jù)庫。路由表存儲著指向特定網(wǎng)絡地址的路徑。路由表中含有網(wǎng)絡周邊的拓撲信息。路由表建立的主要目標是為了實現(xiàn)路由協(xié)議和靜態(tài)路由選擇。靜態(tài)（static）路由表：事先設置固定不變的路徑表。動態(tài)（dynamic）路由表：根據(jù)網(wǎng)絡拓撲、負載的改變等情況自動調(diào)整的路徑表。◆最小費用路由

最小費用路由是指網(wǎng)絡中一條路徑是最短的或是最經(jīng)濟的。路徑最短可以用跳步數(shù)計數(shù)，每經(jīng)過一個路由為一跳，而不管這條路徑的實際長度為多少，都被認為是等長的。另一種方法是將一個權(quán)值賦予某條鏈路，權(quán)值也稱為鏈路的符號長度。第32頁，共118頁，2023年，2月20日，星期四4.2.1路由中的基本概念目的網(wǎng)子網(wǎng)掩碼躍點數(shù)

網(wǎng)關接口127.0.0.1254.254.254.2551127.0.0.10default0.0.0.04201.66.37.254191.32.74.0254.254.254.08201.66.37.2540路由表第33頁，共118頁，2023年，2月20日，星期四第34頁，共118頁，2023年，2月20日，星期四4.21路由中的基本概念端口地址端口1端口2端口3端口4192.32.17.5201.80.14.0192.56.34.0134.67.3.9第35頁，共118頁，2023年，2月20日，星期四路由選擇是通過路由算法確定到達目的地址(目的端網(wǎng)絡地址的最佳路徑.路由選擇實現(xiàn)的算法是:路由器通過路由選擇算法,建立并維護一個路由表.在路由表中包含了目的地址和下一跳路由器地址等多種路由信息.路由表中的路由信息指明每一臺路由器應該把數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)給誰,它的下一跳路由器地址是什么.路由器根據(jù)路由表提供的下一跳路由器地址,將數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)給下一跳路由器.常見路由選擇算法有距離矢量路由選擇算法和鏈路狀態(tài)路由算法第36頁，共118頁，2023年，2月20日，星期四4.2.2向量-距離路由選擇算法的基本思想路由器周期性地向其相鄰路由器廣播自己知道的路由信息，用于通知相鄰路由器自己可以到達的網(wǎng)絡以及到達該網(wǎng)絡的距離,相鄰路由器可以根據(jù)收到的路由信息修改和刷新自己的路由表第37頁，共118頁，2023年，2月20日，星期四第38頁，共118頁，2023年，2月20日，星期四向量-距離算法(1)1.路由器啟動時初始化自己的路由表初始路由表包含所有去往與該路由器直接相連的網(wǎng)絡路徑初始路由表中各路徑的距離均為02.各路由器周期性地向其相鄰的路由器廣播自己的路由表信息第39頁，共118頁，2023年，2月20日，星期四3.路由器收到其他路由器廣播的路由信息后，刷新自己的路由表（假設Ri收到Rj的路由信息報文）(1)Rj列出的某表目Ri中沒有：Ri須增加相應表目，其“目的網(wǎng)絡”是Rj表目中的“目的網(wǎng)絡”，其“距離”為Rj表目中的距離加1，而“路徑”則為Rj(2)Rj去往某目的地的距離比Ri去往該目的地的距離減1還小：Ri修改本表目，其“目的網(wǎng)絡”不變，“距離”為Rj表目中的距離加1，“路徑”為Rj。(3)Ri去往某目的地經(jīng)過Rj，而Rj去往該目的地的路徑發(fā)生變化Rj不再包含去往某目的地的路徑：Ri中相應路徑須刪除Rj去往某目的地的距離發(fā)生變化：Ri中相應表目的“距離”須修改，以Rj中的“距離”加1取代之向量-距離算法(2)第40頁，共118頁，2023年，2月20日，星期四按照向量—距離路由選擇算法更新路由表舉例第41頁，共118頁，2023年，2月20日，星期四向量—距離路由選擇算法的特點1.優(yōu)點算法簡單、易于實現(xiàn)2.缺點慢收斂問題：路由器的路徑變化需要像波浪一樣從相鄰路由器傳播出去，過程緩慢需要交換的信息量較大：與自己路由表的大小相似3.適用環(huán)境路由變化不劇烈的中小型互聯(lián)網(wǎng)第42頁，共118頁，2023年，2月20日，星期四4.2.3鏈路—狀態(tài)路由選擇鏈路狀態(tài)路由選擇算法又稱最短路徑優(yōu)先算法鏈路狀態(tài)指的是路由器連接的網(wǎng)絡以及連接在這個網(wǎng)絡上的路由器狀態(tài),就是相鄰路由器的工作狀態(tài)第43頁，共118頁，2023年，2月20日，星期四4.2.3鏈路—狀態(tài)路由選擇算法的基本思想互聯(lián)網(wǎng)上的每個路由器周期性地向其他路由器廣播自己與相鄰路由器的連接關系互聯(lián)網(wǎng)上的每個路由器利用收到的路由信息畫出一張互聯(lián)網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)圖利用畫出的拓撲結(jié)構(gòu)圖和最短路徑優(yōu)先算法，計算自己到達各個網(wǎng)絡的最短路徑第44頁，共118頁，2023年，2月20日，星期四1經(jīng)典Dijkstra算法的主要思想

Dijkstra算法的基本思路是：假設每個點都有一對標號

(dj,pj)，其中dj是從起源點s到點j的最短路徑的長度

(從頂點到其本身的最短路徑是零路(沒有弧的路)，其長度等于零)；pj則是從s到j的最短路徑中j點的前一點。求解從起源點s到點j的最短路徑算法的基本過程如下：

1)初始化。起源點設置為：①ds=0,ps為空;②所有其他點:di=∞,pi=?;③標記起源點s，記k=s,其他所有點設為未標記的。

2)檢驗從所有已標記的點k到其直接連接的未標記的點j的距離，并設置：dj=min［dj,dk+lkj］式中，lkj是從點k到j的直接連接距離。

3)選取下一個點。從所有未標記的結(jié)點中，選取dj

中最小的一個i：di=min［dj,所有未標記的點j］點i就被選為最短路徑中的一點，并設為已標記的。

4)找到點i的前一點。從已標記的點中找到直接連接到點i的點j*，作為前一點,設置：i=j*

5)標記點i。如果所有點已標記，則算法完全推出，否則，記k=i，轉(zhuǎn)到2)再繼續(xù)。第45頁，共118頁，2023年，2月20日，星期四第46頁，共118頁，2023年，2月20日，星期四鏈路—狀態(tài)路由選擇算法的基本思想舉例第47頁，共118頁，2023年，2月20日，星期四鏈路-狀態(tài)算法特點1.主要優(yōu)勢收斂速度快支持服務類型選路提供負載均衡和身份認證2.適用環(huán)境規(guī)模龐大、環(huán)境復雜的互聯(lián)網(wǎng)第48頁，共118頁，2023年，2月20日，星期四鏈路-狀態(tài)算法特點3.主要缺陷要求較高的路由器處理能力一定的帶寬需求4.主要解決方法分層指派路由器第49頁，共118頁，2023年，2月20日，星期四向量—距離算法與鏈路-狀態(tài)算法的原理性差異1.向量-距離路由選擇算法不需要路由器了解整個互聯(lián)網(wǎng)的拓撲結(jié)構(gòu)通過相鄰的路由器了解到達每個網(wǎng)絡的可能路徑2.鏈路-狀態(tài)路由選擇算法依賴于整個互聯(lián)網(wǎng)的拓撲結(jié)構(gòu)圖利用整個互聯(lián)網(wǎng)的拓撲結(jié)構(gòu)圖得到SPF樹，進而由SPF樹生成路由表第50頁，共118頁，2023年，2月20日，星期四4.3路由協(xié)議第51頁，共118頁，2023年，2月20日，星期四4.3.1自治系統(tǒng)的引入

自治系統(tǒng)

自治系統(tǒng)1自治系統(tǒng)2自治系統(tǒng)n不把互聯(lián)網(wǎng)絡看作多個獨立的網(wǎng)絡，而是當作一個獨立的組織，所有該網(wǎng)點的網(wǎng)絡處于這個組織的控制之下。自治系統(tǒng)：一組處于同一管理機構(gòu)控制之下的網(wǎng)絡和路由器主干網(wǎng)核心路由器R1R2Rn第52頁，共118頁，2023年，2月20日，星期四自治系統(tǒng)AS

自治系統(tǒng)就是一種路由域。每個自治系統(tǒng)都有一個唯一的自治系統(tǒng)編號，這個編號是由互聯(lián)網(wǎng)授權(quán)的管理機構(gòu)分配的。它的基本思想就是希望通過不同的編號來區(qū)分不同的自治系統(tǒng)。自治系統(tǒng)的編號范圍是1~65535，其中1到65411是注冊的互聯(lián)網(wǎng)編號，65412~65535是專用網(wǎng)絡編號。一個大型的自治系統(tǒng)常常可以劃分成幾個較小的路由域。因特網(wǎng)就是由多個自治系統(tǒng)構(gòu)成的大型互連網(wǎng)絡。每個自治系統(tǒng)被看做是一個進行自我管理的網(wǎng)絡，一個自治系統(tǒng)只負責管理自己內(nèi)部的路由。第53頁，共118頁，2023年，2月20日，星期四每個自治系統(tǒng)中包含了處于一個機構(gòu)管理之下的若干網(wǎng)絡和路由器。一個大的自治系統(tǒng)通常又可分為幾個較小的路由域。這些區(qū)域可以配置一至多個邊界路由器。路由域是由多臺路由器所連接的網(wǎng)域。它屬于一種管理實體，它的范圍是指它所涉及的網(wǎng)絡或子網(wǎng)的數(shù)量。建立路由域的目的在于確定路由信息分發(fā)的邊界，并最終實現(xiàn)對數(shù)據(jù)包數(shù)量的限制。第54頁，共118頁，2023年，2月20日，星期四AS1AS2AS4AS3區(qū)域內(nèi)部路由器主干路由器主干（區(qū)域0）區(qū)域區(qū)域邊界路由器用EGP協(xié)議連接各個ASAS邊界路由器第55頁，共118頁，2023年，2月20日，星期四內(nèi)部網(wǎng)關協(xié)議和外部網(wǎng)關協(xié)議

在自治系統(tǒng)內(nèi)部運行的路由協(xié)議統(tǒng)稱為內(nèi)部網(wǎng)關協(xié)議。在外部路由器上運行的路由協(xié)議稱為外部網(wǎng)關協(xié)議（EGP，Externalgatewayprotocol）。第56頁，共118頁，2023年，2月20日，星期四ＩＧＰ＆ＥＧＰ內(nèi)部路由協(xié)議（ＩＧＰ）ＲＩＰ自治系統(tǒng)ＡＳ１００自治系統(tǒng)ＡＳ２００外部路由協(xié)議（ＥＧＰ）ＢＧＰＯＳＰＦＩＳ－ＩＳ、、、第57頁，共118頁，2023年，2月20日，星期四R1H1H2內(nèi)部網(wǎng)關協(xié)議IGP（例如，RIP）自治系統(tǒng)A自治系統(tǒng)B自治系統(tǒng)CIGPIGPIGPIGPIGPIGPIGPIGPIGPIGPIGPIGPEGPEGPEGP內(nèi)部網(wǎng)關協(xié)議IGP（例如，OSPF）外部網(wǎng)關協(xié)議EGP（例如，BGP-4）IGPR3R2內(nèi)部網(wǎng)關協(xié)議和外部網(wǎng)關協(xié)議

第58頁，共118頁，2023年，2月20日，星期四

IGP可以進一步分為距離向量路由協(xié)議（DistanceVector，DV）、鏈路狀態(tài)路由協(xié)議（linkstate，LS）和混合路由協(xié)議。距離向量路由協(xié)議主要有RIP（RoutingInformationProtocol）、IGRP（InteriorGatewayRoutingProtocol）、IS－IS（IntermediateSystem－to－IntermediateSystem）;鏈路狀態(tài)路由協(xié)議主要有OSPF（OpenShortestPathFirst）而混合路由協(xié)議有EIGRP（EnhancedIGRP）。第59頁，共118頁，2023年，2月20日，星期四4.3.2路由信息協(xié)議RIP

路由信息協(xié)議RIP（RoutingInformationProtocols）是使用最廣泛的距離向量協(xié)議，它是由施樂公司（Xerox）在70年代開發(fā)的，專門為小型互連網(wǎng)而設計。經(jīng)過多年的應用之后，被因特網(wǎng)協(xié)議組采納，在1988年正式標準化為RFC1058。1993年又推出RIP協(xié)議的第二版RIPv2，1994年標準化為RFC1723.第60頁，共118頁，2023年，2月20日，星期四6.3.2內(nèi)部網(wǎng)關協(xié)議IGP

路由信息協(xié)議RIP是一個基于距離向量的分布式路由選擇協(xié)議,是一種內(nèi)部網(wǎng)關協(xié)議（IGP），用于一個自治系統(tǒng)（AS）內(nèi)的路由信息的傳遞。RIP協(xié)議是基于距離矢量算法（DistanceVectorAlgorithms）的，它使用“跳數(shù)”，即metric來衡量到達目標地址的路由距離。RIP協(xié)議有兩種版本:第一版(RIPv1)和第二版(RIPv2)。RIPv1的功能非常有限，因為它不支持CIDR(無類域間路由選擇)地址解析。這就意味著這個協(xié)議只是一個有類域協(xié)議，你不能把24掩碼網(wǎng)絡分成更小的單位。另外，RIPv1還使用廣播發(fā)送信息。這就意味著主機不能忽略RIP廣播。RIPv2數(shù)據(jù)包有自己的報頭，同許多其它協(xié)議一樣。RIP協(xié)議是在UDP協(xié)議之上的.每一個RIP數(shù)據(jù)包都包含一個指令、一個版本編號和一個路由域。然后后面是最多25條路由信息（一個數(shù)據(jù)包內(nèi)）。第61頁，共118頁，2023年，2月20日，星期四RIP的路由度量

RIP是基于D-V的動態(tài)路由協(xié)議，其度量方法是跳距(跳躍計數(shù)，hopcount)。每經(jīng)過一臺路由器，路徑的跳數(shù)加一。如果到相同目標有二個不等速或不同帶寬的路由器，但跳躍計數(shù)相同，則RIP認為兩個路由是等距離的。RIP算法會優(yōu)先選擇跳數(shù)少的路徑。RIP支持的最大跳數(shù)是15，跳數(shù)為16的網(wǎng)絡被認為不可達。第62頁，共118頁，2023年，2月20日，星期四RIP的路由更新機制RIP通過廣播UDP報文來交換路由信息，它使用的UDP端口號是520。RFC(RequestForComments)規(guī)定：缺省情況下，RIP的路由更新時間是30秒，路由無效的時間是180秒；路由刪除的時間是300秒。注意：Cisco路由器規(guī)定的路由刪除的時間是240秒。RIP支持水平分割、路由中毒和觸發(fā)更新。第63頁，共118頁，2023年，2月20日，星期四路由環(huán)路問題11.4.0.0RTARTBRTCRTERTD方案一：定義一個最大值方案二：水平分割方案三：路由中毒方案四：抑制時間方案五：觸發(fā)更新第64頁，共118頁，2023年，2月20日，星期四RIP第二版本的增強特性

RIPv2支持驗證、密鑰管理、路由聚合、無類域間路由(CIDR)和變長子網(wǎng)掩碼(VLSMs)

：原始RIP由于沒有掩碼，不能使用可變長子網(wǎng)掩碼和路由聚合特征，因此不能分割地址空間以最大效率應用有限的IP地址。RIPv2把和路由相關的子網(wǎng)掩碼包含在路由更新報文中，實現(xiàn)了VLSMs和CIDR。RIPv2還增加了驗證機制和報文組播等特性。第65頁，共118頁，2023年，2月20日，星期四RIP2協(xié)議的報文格式

RIP報文首部路由部分必為0版本命令4字節(jié)4字節(jié)路由標記網(wǎng)絡地址地址類別距離(1-16)子網(wǎng)掩碼下一跳路由器地址IP數(shù)據(jù)報IP首部UDP首部UDP用戶數(shù)據(jù)報路由信息（20字節(jié)/路由）可重復出現(xiàn)最多25個第66頁，共118頁，2023年，2月20日，星期四RIP協(xié)議的局限性

RIP只適用于小型的同構(gòu)網(wǎng)絡。RIP每隔30秒一次的路由信息廣播可能造成網(wǎng)絡的廣播風暴。收斂速度慢是RIP協(xié)議的主要問題。RIP協(xié)議的一個基本問題是它固定的路由度量。當選擇路徑時它忽略了鏈路的速度、延遲、負載等因素。RIP協(xié)議的另一個明顯不足是缺乏負載均衡能力。在具有多條可用鏈路的情況下，RIP會選擇首先知道的一條鏈路轉(zhuǎn)發(fā)所有報文。第67頁，共118頁，2023年，2月20日，星期四4.3.3開放最短路徑優(yōu)先協(xié)議OSPF20世紀80年代中期，為了適應大規(guī)模異構(gòu)網(wǎng)絡的互連，開放最短路徑優(yōu)先協(xié)議OSPF隨之產(chǎn)生。它是IETF的內(nèi)部網(wǎng)關協(xié)議工作組為IP網(wǎng)絡而開發(fā)的一種路由協(xié)議。最初的OSPF規(guī)范在RFC1131中發(fā)布。1991年在RFC1247中又推出OSPF版本2。最新的版本是RFC2328。第68頁，共118頁，2023年，2月20日，星期四OSPF協(xié)議的基本特點OSPF是OpenShortestPathFirst的英文縮寫。“開放”是針對當時某些廠家的“私有”路由協(xié)議而言，表明是公開發(fā)表的協(xié)議。正是因為OSPF協(xié)議開放性，才造成OSPF今天強大的生命力和廣泛的用途。“最短路徑優(yōu)先”是因為使用了Dijkstra提出的最短路徑算法SPFOSPF只是一個協(xié)議的名字，它并不表示其他的路由選擇協(xié)議不是“最短路徑優(yōu)先”。是分布式的鏈路狀態(tài)協(xié)議。第69頁，共118頁，2023年，2月20日，星期四OSPF的鏈路狀態(tài)通告機制OSPF是基于鏈路狀態(tài)L-S的路由協(xié)議。它通過傳遞鏈路狀態(tài)通告LSA來得到網(wǎng)絡信息，維護一張網(wǎng)絡有向拓撲圖，利用最短路徑優(yōu)先算法（SPF算法）得到路由表。路由表的變化基于網(wǎng)絡中路由器物理連接的狀態(tài)與速度，鏈路狀態(tài)一旦變化立即被廣播到網(wǎng)絡中的每一個路由器。LSA每30分鐘被交換一次，除非網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)有變化。例如，如果接口變化，信息立刻通過網(wǎng)絡廣播；如果有多余路徑，將重新計算SPF樹。

OSPF可以通過計算來防止環(huán)路。子網(wǎng)掩碼也在LSA中同時被傳輸，支持VLSM和路由聚合的特征。第70頁，共118頁，2023年，2月20日，星期四鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫由于各路由器之間頻繁地交換鏈路狀態(tài)信息，因此所有的路由器最終都能建立一個鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫。這個數(shù)據(jù)庫實際上就是全網(wǎng)的拓撲結(jié)構(gòu)圖，它在全網(wǎng)范圍內(nèi)是一致的（這稱為鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫的同步）。OSPF的鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)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(yōu)點。第71頁，共118頁，2023年，2月20日，星期四三個要點

向本自治系統(tǒng)中所有路由器發(fā)送信息，這里使用的方法是泛洪法。洪泛法（Flooding）這是最簡單的向前傳送組播路由算法，并不構(gòu)造所謂的分布樹。

發(fā)送的信息就是與本路由器相鄰的所有路由器的鏈路狀態(tài)，但這只是路由器所知道的部分信息。只有當鏈路狀態(tài)發(fā)生變化時，路由器才用泛洪法向所有路由器發(fā)送此信息。第72頁，共118頁，2023年，2月20日，星期四Rt1Rt3OSPF使用可靠的泛洪法

更新報文tRt2Rt4ACK報文第73頁，共118頁，2023年，2月20日，星期四OSPF的算法的收斂速度OSPF直接運行在IP協(xié)議上，它的協(xié)議號是89。IP服務類型為0，優(yōu)先級為網(wǎng)絡控制，并使用組播地址224.0.0.5來表示所有SPF路由器。這樣，可以使它的鏈路狀態(tài)通告在IP協(xié)議中投遞時獲得較高的優(yōu)先級，進而加快算法的收斂速度。第74頁，共118頁，2023年，2月20日，星期四OSPF直接用IP數(shù)據(jù)報傳送

OSPF不用UDP而是直接用IP數(shù)據(jù)報傳送，可見OSPF的位置在網(wǎng)絡層。OSPF構(gòu)成的數(shù)據(jù)報很短。這樣做可減少路由信息的通信量。數(shù)據(jù)報很短的另一好處是可以不必將長的數(shù)據(jù)報分片傳送。分片傳送的數(shù)據(jù)報只要丟失一個，就無法組裝成原來的數(shù)據(jù)報，而整個數(shù)據(jù)報就必須重傳。第75頁，共118頁，2023年，2月20日，星期四OSPF的區(qū)域(area)

為了使OSPF能夠用于規(guī)模很大的網(wǎng)絡，OSPF將一個自治系統(tǒng)再劃分為若干個更小的范圍，叫作區(qū)域。每一個區(qū)域都有一個32bit的區(qū)域標識符（用點分十進制表示）。區(qū)域也不能太大，在一個區(qū)域內(nèi)的路由器最好不超過200個。第76頁，共118頁，2023年，2月20日，星期四OSPF劃分為兩種不同的區(qū)域

自治系統(tǒng)AS區(qū)域0.0.0.1區(qū)域0.0.0.3主干區(qū)域0.0.0.0至其他自治系統(tǒng)R9R7R6R5R4R3R2R1網(wǎng)

8網(wǎng)

6網(wǎng)

3網(wǎng)

2網(wǎng)

1網(wǎng)

7區(qū)域0.0.0.2網(wǎng)4網(wǎng)

5R8第77頁，共118頁，2023年，2月20日，星期四劃分區(qū)域

劃分區(qū)域的好處就是將利用洪泛法交換鏈路狀態(tài)信息的范圍局限于每一個區(qū)域而不是整個的自治系統(tǒng)，這就減少了整個網(wǎng)絡上的通信量。在一個區(qū)域內(nèi)部的路由器只知道本區(qū)域的完整網(wǎng)絡拓撲，而不知道其他區(qū)域的網(wǎng)絡拓撲的情況。OSPF使用層次結(jié)構(gòu)的區(qū)域劃分。在上層的區(qū)域叫作主干區(qū)域(backbonearea)。主干區(qū)域的標識符規(guī)定為0.0.0.0。主干區(qū)域的作用是用來連通其他在下層的區(qū)域。第78頁，共118頁，2023年，2月20日，星期四OSPF網(wǎng)絡的路由器類型

根據(jù)一個路由器在相應的區(qū)域之內(nèi)的作用，OSPF網(wǎng)絡中的路由器可分為：主干路由器內(nèi)部路由器區(qū)域邊界路由器（ABR，AreaBorderRouter）自治系統(tǒng)邊界路由器（ASBR）4種類型。第79頁，共118頁，2023年，2月20日，星期四主干路由器自治系統(tǒng)AS區(qū)域0.0.0.1區(qū)域0.0.0.3主干區(qū)域0.0.0.0至其他自治系統(tǒng)R9R7R6R5R4R3R2R1網(wǎng)

8網(wǎng)

6網(wǎng)

3網(wǎng)

2網(wǎng)

1網(wǎng)

7區(qū)域0.0.0.2網(wǎng)4網(wǎng)

5R8第80頁，共118頁，2023年，2月20日，星期四內(nèi)部路由器自治系統(tǒng)AS區(qū)域0.0.0.1區(qū)域0.0.0.3主干區(qū)域0.0.0.0至其他自治系統(tǒng)R9R7R6R5R4R3R2R1網(wǎng)

8網(wǎng)

6網(wǎng)

3網(wǎng)

2網(wǎng)

1網(wǎng)

7區(qū)域0.0.0.2網(wǎng)4網(wǎng)

5R8第81頁，共118頁，2023年，2月20日，星期四區(qū)域邊界路由器

自治系統(tǒng)AS區(qū)域0.0.0.1區(qū)域0.0.0.3主干區(qū)域0.0.0.0至其他自治系統(tǒng)R9R7R6R5R4R3R2R1網(wǎng)

8網(wǎng)

6網(wǎng)

3網(wǎng)

2網(wǎng)

1網(wǎng)

7區(qū)域0.0.0.2網(wǎng)4網(wǎng)

5R8自治系統(tǒng)邊界路由器第82頁，共118頁，2023年，2月20日，星期四OSPF分組

081631版本路由器標識符類型分組長度檢驗和鑒別鑒別區(qū)域標識符鑒別類型OSPF分組首部類型1至類型5的OSPF分組24字節(jié)IP數(shù)據(jù)報首部OSPF分組IP數(shù)據(jù)報第83頁，共118頁，2023年，2月20日，星期四OSPF的五種分組類型

類型1，問候(Hello)分組。類型2，數(shù)據(jù)庫描述(DatabaseDescription)分組。類型3，鏈路狀態(tài)請求(LinkStateRequest)分組。類型4，鏈路狀態(tài)更新(LinkStateUpdate)分組，用泛洪法對全網(wǎng)更新鏈路狀態(tài)。類型5，鏈路狀態(tài)確認(LinkStateAcknowledgment)分組。第84頁，共118頁，2023年，2月20日，星期四OSPF協(xié)議計算路由過程LSDBRTA的LSARTB的LSARTC的LSARTD的LSA（二）每臺路由器的鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫(一）網(wǎng)絡的拓撲結(jié)構(gòu)CABD123CABD123CABD123CABD123（四）每臺路由器分別以自己為根節(jié)點計算最小生成樹（三）由鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫得到的帶權(quán)有向圖CABD1235RTCRTD3215RTBRTA第85頁，共118頁，2023年，2月20日，星期四OSPF的基本操作

問候問候數(shù)據(jù)庫描述數(shù)據(jù)庫描述數(shù)據(jù)庫描述數(shù)據(jù)庫描述鏈路狀態(tài)請求鏈路狀態(tài)更新鏈路狀態(tài)確認確定可達性達到數(shù)據(jù)庫的同步新情況下的同步第86頁，共118頁，2023年，2月20日，星期四指定的路由器

多點接入的局域網(wǎng)采用了指定的路由器(designatedrouter)的方法，使廣播的信息量大大減少。指定的路由器代表該局域網(wǎng)上所有的鏈路向連接到該網(wǎng)絡上的各路由器發(fā)送狀態(tài)信息。第87頁，共118頁，2023年，2月20日，星期四OSPF支持三種網(wǎng)絡連接

兩個路由器之間的點對點連接具有廣播功能的局域網(wǎng)無廣播功能的廣域網(wǎng)第88頁，共118頁，2023年，2月20日，星期四OSPF協(xié)議的優(yōu)點

支持大型異構(gòu)網(wǎng)絡的互連，提供了一個異構(gòu)網(wǎng)絡間通過同一種協(xié)議交換網(wǎng)絡信息的途徑，并且不容易出現(xiàn)錯誤的路由。支持路由驗證，只有互相通過路由驗證的路由器之間才能交換路由信息；并且可以對不同的區(qū)域定義不同的驗證方式，從而提高了網(wǎng)絡的安全性。支持費用相同的多條鏈路上的負載均衡。路由信息不受跳數(shù)的限制，減少了因分級路由帶來的子網(wǎng)分離問題。支持VLSM和CIDR，有利于網(wǎng)絡地址的有效管理。使用區(qū)域?qū)W(wǎng)絡進行分層，減少了協(xié)議對CPU處理時間和內(nèi)存的需求。第89頁，共118頁，2023年，2月20日，星期四OSPF的其他特點

OSPF對不同的鏈路可根據(jù)IP分組的不同服務類型而設置成不同的代價。因此，OSPF對于不同類型的業(yè)務可計算出不同的路由。每一個鏈路狀態(tài)都帶上一個32bit的序號，序號越大狀態(tài)就越新。序號的增長速度不超過每5秒1次。第90頁，共118頁，2023年，2月20日，星期四OSPF的其他特點

OSPF還規(guī)定每隔一段時間，如30分鐘，要刷新一次數(shù)據(jù)庫中的鏈路狀態(tài)。由于一個路由器的鏈路狀態(tài)只涉及到與相鄰路由器的連通狀態(tài)，因而與整個互聯(lián)網(wǎng)的規(guī)模并無直接關系。因此當互聯(lián)網(wǎng)規(guī)模很大時，OSPF協(xié)議要比距離向量協(xié)議RIP好得多。OSPF沒有“壞消息傳播得慢”的問題，據(jù)統(tǒng)計，其響應網(wǎng)絡變化的時間小于100ms。第91頁，共118頁，2023年，2月20日，星期四7.3.4邊界網(wǎng)關協(xié)議BGP邊界網(wǎng)關協(xié)議BGP是為TCP/IP互聯(lián)網(wǎng)設計的一種外部網(wǎng)關協(xié)議（EGP），在多個自治系統(tǒng)或域間執(zhí)行路由、與其它BGP系統(tǒng)交換路由和可達性信息。

BGP的早期版本由RFC1105、RFC1163和RFC1267描述。RFC1654描述了第一個BGP4規(guī)范。BGP4的當前版本由RFC1771描述。BGP的出現(xiàn)，引起了Internet的重大變革，它把多個ISP有機的連接起來，真正成為全球范圍內(nèi)的網(wǎng)絡。其副作用是Internet的路由爆炸，現(xiàn)在Internet網(wǎng)的路由大概是6萬余條，這還是經(jīng)過“聚合”后的數(shù)字。第92頁，共118頁，2023年，2月20日，星期四BGP使用的環(huán)境因特網(wǎng)的規(guī)模太大，使得自治系統(tǒng)之間的路由選擇非常困難。對于自治系統(tǒng)之間的路由選擇，要尋找最佳路由是很不現(xiàn)實的。自治系統(tǒng)之間的路由選擇必須考慮有關策略。因此，邊界網(wǎng)關協(xié)議BGP只能是力求尋找一條能夠到達目的網(wǎng)絡且比較好的路由（不能兜圈子），而并非要尋找一條最佳路由。第93頁，共118頁，2023年，2月20日，星期四BGP-4采用了路由向量（pathvector）路由選擇協(xié)議；BGP所交換的路由更新信息是網(wǎng)絡可達性信息，是由網(wǎng)絡號／自治系統(tǒng)路徑的成對信息，它表示要到達某個網(wǎng)絡所要經(jīng)過的一系列自治系統(tǒng)。在配置BGP時，每一個自治系統(tǒng)的管理員要選擇至少一個路由器作為該自治系統(tǒng)的“BGP發(fā)言人”；每個BGP發(fā)言人除了必須運行BGP協(xié)議外，還必須運行該自治系統(tǒng)所使用的內(nèi)部網(wǎng)關協(xié)議OSPF或RIP；當BGP發(fā)言人互相交換了網(wǎng)絡可達性的信息后，各BGP發(fā)言人就根據(jù)所采用的策略，從接收到的路由信息中找出到達各自治系統(tǒng)的比較好的路由。BGP的路由選擇機制第94頁，共118頁，2023年，2月20日，星期四BGP的路由度量BGP執(zhí)行三類路由：AS間路由、AS內(nèi)部路由和貫穿AS路由。BGP用單一的路由度量決定到給定網(wǎng)絡的最佳路徑。這一度量含有指定鏈路優(yōu)先級的任意單元值。BGP的度量通常由網(wǎng)絡管理員賦給每條鏈路。賦給一條鏈路的值可以基于任意數(shù)目的尺度，包括途經(jīng)的AS數(shù)目、穩(wěn)定性、速率、延遲或代價等。在最新的BGp4中，可以將相似路由合并為一條路由。第95頁，共118頁，2023年，2月20日，星期四BGP協(xié)議的工作過程在BGP剛開始運行時，BGP邊界路由器與相鄰的邊界路由器交換整個的BGP路由表，在以后只需要在發(fā)生變化時更新有變化的部分；當兩個邊界路由器屬于兩個不同的自治系統(tǒng)時，它們之間定期地交換路由信息，維持相鄰關系；當某個路由器或鏈路出現(xiàn)故障時，BGP發(fā)言人可以從不止一個相鄰邊界路由器獲得路由信息；在BGP協(xié)議的工作過程，包含三個功能性過程：

鄰站探測、鄰站可達性和網(wǎng)絡可達性第96頁，共118頁，2023年，2月20日，星期四BGP的路由更新機制每個BGP路由器維護到特定網(wǎng)絡的所有可用路徑構(gòu)成的路由表，但是它并不清除路由表，它維持從對等路由器收到的路由信息直到收到增值更新。BGP設備在初始數(shù)據(jù)交換和增值更新后交換路由信息：當路由器第一次連接到網(wǎng)絡時，BGP路由器交換它們的整個BGP路由表；當路由表改變時，BGP路由器發(fā)送路由表中改變的部分；BGP路由更新只包含到某網(wǎng)絡的可用路徑。第97頁，共118頁，2023年，2月20日，星期四BGP的可靠會話機制BGP使用可靠的會話管理，它運行于TCP協(xié)議之上，它的TCP端口號是179。一個BGP發(fā)言人與其他自治系統(tǒng)中的BGP發(fā)言人要交換路由信息，就要先建立TCP連接，然后在此連接上交換BGP報文以建立BGP會話(session)，利用BGP會話交換路由信息。使用TCP連接能提供可靠的服務，也簡化了路由選擇協(xié)議。使用TCP連接交換路由信息的兩個BGP發(fā)言人，彼此成為對方的鄰站或?qū)Φ日尽５?8頁，共118頁，2023年，2月20日，星期四BGP-4使用四種報文

打開(Open)報文

用來與相鄰的另一個BGP發(fā)言人建立關系。更新(Update)報文

用來發(fā)送某一路由的信息，以及列出要撤消的多條路由。保活(Keepalive)報文

用來確認打開報文和周期性地證實鄰站關系。通知(Notificaton)報文

用來發(fā)送檢測到的差錯。第99頁，共118頁，2023年，2月20日，星期四BGP發(fā)言人

每一個自治系統(tǒng)的管理員要選擇至少一個路由器作為該自治系統(tǒng)的“BGP發(fā)言人”。一般說來，兩個BGP發(fā)言人都是通過一個共享網(wǎng)絡連接在一起的，而BGP發(fā)言人往往就是BGP邊界路由器，但也可以不是BGP邊界路由器。第100頁，共118頁，2023年，2月20日，星期四BGP發(fā)言人與自治系統(tǒng)的關系

AS1AS2AS3AS4AS5BGP發(fā)言人BGP發(fā)言人BGP發(fā)言人BGP發(fā)言人BGP發(fā)言人第101頁，共118頁，2023年，2月20日，星期四自治系統(tǒng)連通圖

BGP發(fā)言人互相交換網(wǎng)絡可達性的信息后，各BGP發(fā)言人就可找出到達各自治系統(tǒng)的比較好的路由。AS1AS6AS2AS3AS5AS4AS7AS8第102頁，共118頁，2023年，2月20日，星期四BGP發(fā)言人交換路徑向量

主干網(wǎng)（AS1）地區(qū)ISP（AS2）地區(qū)ISP（AS3）本地ISP（AS4）N1，N2本地ISP（AS5）N3，N4本地ISP（AS6）N5本地ISP（AS7）N6，N7自治系統(tǒng)AS2的BGP發(fā)言人通知主干網(wǎng)的BGP發(fā)言人：“要到達網(wǎng)絡N1,N2,N3和N4可經(jīng)過AS2。”第103頁，共118頁，2023年，2月20日，星期四BGP發(fā)言人交換路徑向量

主干網(wǎng)（AS1）地區(qū)ISP（AS2）地區(qū)ISP（AS3）本地ISP（AS4）N1，N2本地ISP（AS5）N3，N4本地ISP（AS6）N5本地ISP（AS7）N6，N7主干網(wǎng)還可發(fā)出通知：“要到達網(wǎng)絡N5,N6和N7可沿路徑（AS1,AS3）。”第104頁，共118頁，2023年，2月20日，星期四BGP協(xié)議的特點BGP協(xié)議交換路由信息的節(jié)點數(shù)與自治系統(tǒng)數(shù)成同一數(shù)量級，這要比這些自治系統(tǒng)中的網(wǎng)絡數(shù)少很多。每一個自治系統(tǒng)中BGP發(fā)言人（或邊界路由器）的數(shù)目是很少的。這樣就使得自治系統(tǒng)之間的路由選擇不致過分復雜。BGP支持CIDR，因此BGP的路由表也就應當包括目的網(wǎng)絡前綴、下一跳路由器，以及到達該目的網(wǎng)絡所要經(jīng)過的各個自治系統(tǒng)序列。在BGP剛剛運行時，BGP的鄰站是交換整個的BGP路由表。但以后只需要在發(fā)生變化時更新有變化的部分。這樣做對節(jié)省網(wǎng)絡帶寬和減少路由器的處理開銷方面都有好處。第105頁，共118頁，2023年，2月20日，星期四BGP報文的格式

4字節(jié)類型長度標記BGP報文的數(shù)據(jù)部分可變長度首部長度19字節(jié)第106頁，共118頁，2023年，2月20日，星期四路由協(xié)議在協(xié)議棧中的位置OSI/RMTCP/IP應用層表示層會話層傳輸層網(wǎng)絡層數(shù)據(jù)鏈路層物理層應用層傳輸層網(wǎng)際互聯(lián)層網(wǎng)絡接口層BGP

179RIP

520TCPUDPIP、IPX等CSMA/CDTokenRingHDLCHardwareIGRP

88OSPF

89第107頁，共118頁，2023年，2月20日，星期四4.5因特網(wǎng)組管理協(xié)議IGMP

因特網(wǎng)組管理協(xié)議IGMP(InternetGroupManagementProtocol)位于網(wǎng)際層。IGMP是用來進行多播(組播)的。多播并非同時向多個目的站獨立地發(fā)送數(shù)據(jù)報。多播的數(shù)據(jù)報僅在傳送路徑必須分岔時才將數(shù)據(jù)報復制后繼續(xù)轉(zhuǎn)發(fā)。多播由多播路由器來實現(xiàn)。采用多播協(xié)議可明顯地減輕網(wǎng)絡中各種資源的消耗。IGMP類似于ICMP：IGMP使用IP數(shù)據(jù)報傳遞其報文（即IGMP報文加上IP首部構(gòu)成IP數(shù)據(jù)報，IP報頭協(xié)議字段=2），但它也向IP提供服務。因此，我們不把IGMP看成是一個單獨的協(xié)議，而是屬于整個網(wǎng)際協(xié)議IP的一個組成部分。第108頁，共118頁，2023年，2月20日，星期四4.5HDLC(高層數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議)HDLC：是在同步數(shù)據(jù)鏈路控制封裝協(xié)議發(fā)展而來的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議。HDLC是CISCO串行線路的缺省封裝協(xié)議，只允許CISCO專用設備的連接，與其他的供應商的設備不兼容。如果與沒有運行CISCOIOS的設備連接應當使用PPP。第109頁，共118頁，2023年，2月20日，星期四FlagAddressControlDataFCSFlagHDLC支持單一的協(xié)議環(huán)境FlagAddressControlProprietaryDataFCSFlagCiscoHDLCHDLC幀格式Cisco的HDLC具有proprietary字節(jié)提