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12-IP路由协议

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TCPIP网络原理与技术-第七讲-路由协议

TCPIP网络原理与技术-第七讲-路由协议
• V-D算法的缺陷限制了它的应用，TCP/IP设计者们不得不 提出新的算法取而代之。
7.2.2链路-状态算法（L-S算法）
与V-D算法相比较的一组算法叫作“链路-状态” （Link-Status）算法，又叫最短路径优先或SPF （Shortest Path First）算法，简称L-S算法。
• 1. 算法的基本思想
动态路由选择策略
• 工作过程可分为以下几步：其一，测量并感知网络状态， 主要包括拓扑结构、流量及延迟；其二，向有关进程或节 点报告测量结果；其三，根据测量结果更新路由表；最后， 根据新路由表重选合适路由转发数据分组。
• 这种策略可以从时间上考虑当时的情况来调整路由。例如， 在网络拓扑发生变化时，或在网络某个节点或链路发生故 障时，也可以每隔一段固定的时间等。
动态路由选择策略
• 静态路由选择策略的特点是只考虑网络的 静态拓扑结构，而实际网络的拓扑结构随 时都可能发生变化，各节点的通信量也随 时在变化。因此静态路由选择策略不能很 好地满足实际网络的需求。
• 要求节点的路由选择能够依靠网络当前的 状态信息（如网络拓扑结构、通信量等） 来决定，这种策略，就称为动态路由选择 策略。
3. V-D算法特点
1) V-D算法的路径刷新发生在相邻网关之间，所以V-D报文 不一定以广播方式发送出去，一种比较优化的方法是网关 直接向相邻网关发送V-D报文，不必采用广播方式。
2) V-D算法的优点是易于实现，
3) V-D算法不适应路径剧烈变化的或大型的Internet环境，因 为某网关的路径变化像波动一样从相邻网关传播出去，其 过程是非常缓慢的。因此V-D算法路径刷新过程中，可能 出现路径不一致问题。V-D算法的另一缺陷是它需要大量 的信息交换：一方面，V-D报文就每一可能的信宿网络都 包含一条表目，报文大小相当于一个路由表（其表目数与 Internet网络数成正比），而且其中的许多表目都是与当 前路径刷新无关的；另一方面，V-D算法要求所有网关都 参与信息交换，要交换的信息量极大。

思科 cisco ip_route

思科 cisco ip_route

路由协议(routing protocol):用于routers动态寻找网络最佳路径,保证所有routers拥有相同的路由表.一般,路由协议决定数据包在网络上的行走的路径.这类协议的例子有OSPF,RIP,IGRP,EIGRP等可路由协议(routed protocol):当所有的routers知道了整个网络的拓扑结构以后,可路由协议就可以用来发送数据.一般的,可路由协议分配给接口,用来决定数据包的投递方式.这类例子有IP和IPX 路由:把1个数据包从1个设备发送到不同网络里的另1个设备上去.这些工作依靠routers来完成.routers并不关心主机,它们只关心网络的状态和决定网络中的最佳路径router可以路由数据包,必须至少知道以下状况:1.目标地址(destination address)2.可以学习到远端网络状态的邻居router3.到达远端网络的所有路线4.到达远端网络的最佳路径5.如何保持和验证路由信息The IP Routing Process路由原理:当IP子网中的一台主机发送IP包给同一IP子网的另一台主机时,它将直接把IP包送到网络上,对方就能收到.而要送给不同IP于网上的主机时,它要选择一个能到达目的子网上的router,把IP包送给该router,由它负责把IP包送到目的地.如果没有找到这样的router,主机就把IP包送给一个称为缺省网关(default gateway)的router上.缺省网关是每台主机上的一个配置参数,它是接在同一个网络上的某个router接口的IP地址，router转发IP包时,只根据IP包目的IP地址的网络号部分,选择合适的接口,把IP包送出去.同主机一样,router也要判定接口所接的是否是目的子网,如果是,就直接把包通过接口送到网络上,否则,也要选择下一个router来传送包.router也有它的缺省网关,用来传送不知道往哪儿送的IP包.这样,通过router把知道如何传送的IP包正确转发出去,不知道的IP包送给缺省网关,这样一级级地传送,IP包最终将送到目的地,送不到目的地的IP包则被网络丢弃了当主机A发送个IP包到主机B,目标MAC地址使用的是默认网关的以太网接口地址.这是因为帧不能放置在远端网络.show ip route:查看路由表信息,比如:Router#sh ip route(略)Gateway of last resort is not setC 192.168.10.0/24 is directly connected, FastEthernet0/0C 192.168.20.0/24 is directly connected, Serial 0/0Router#C代表的是:直接相连Configuring IP Routing in Our Network当1个router收到1个目标网络号没有在路由表中列出的包的时候,它并不发送广播寻找目标网络,而是直接丢弃它几种不同类型的路由:1.静态路由(static routing)2.默认路由(default routing)3.动态路由(dynamic routing)Static Routing静态路由:手动填加路由线路到路由表中,优点是:1.没有额外的router的CPU负担2.节约带宽3.增加安全性缺点是:1.网络管理员必须了解网络的整个拓扑结构2.如果网络拓扑发生变化,管理员要在所有的routers上手动修改路由表3.不适合在大型网络中静态路由的配置命令:ip route [dest-network] [mask] [next-hop address或exit interface][administrative distance] [permanent]ip route:创建静态路由dest-network:决定放入路由表的路由表mask:掩码next-hop address:下1跳的router地址exit interface:如果你愿意的话可以拿这个来替换next-hop address,但是这个是用于点对点(poi nt-to-point)连接上,比如广域网(WAN)连接,这个命令不会工作在LAN上administrative distance:默认情况下,静态路由的管理距离是1,如果你用exit interface代替next -hop address,那么管理距离是0permanent:如果接口被shutdown了或者router不能和下1跳router通信,这条路由线路将自动从路由表中被删除.使用这个参数保证即使出现上述情况,这条路线仍然保持在路由表中静态路由的具体配置:Router Network Address Interface AddressRouterA 192.168.10.0 fa0/0 192.168.10.1192.168.20.0 s0/0 192.168.20.1RouterB 192.168.20.0 s0/0 192.168.20.2192.168.40.0 s0/1 192.168.40.1192.168.30.0 fa0/1 192.168.30.1RouterC 192.168.40.0 s0/0 192.168.40.2192.168.50.0 fa0/0 192.168.50.1准备工作:先配置RouterA,B和C的基本信息,注意RouterB作为DCE提供时钟频率:RouterA(config)#int fa0/0RouterA(config-if)#ip address 192.168.10.1 255.255.255.0RouterA(config-if)#no shutRouterA(config-if)#int s 0/0RouterA(config-if)#ip address 192.168.20.1 255.255.255.0RouterA(config-if)#no shutRouterA(config-if)#^ZRouterA#copy run startRouterB(config)#int fa0/0RouterB(config-if)#ip address 192.168.30.1 255.255.255.0RouterB(config-if)#no shutRouterB(config-if)#int s 0/0RouterB(config-if)#ip address 192.168.20.2 255.255.255.0RouterB(config-if)#clock rate 64000RouterB(config-if)#no shutRouterB(config-if)#ip address 192.168.40.1 255.255.255.0RouterB(config-if)#clock rate 64000RouterB(config-if)#no shutRouterB(config-if)#^ZRouterB#copy run startRouterC(config)#int fa0/0RouterC(config-if)#ip address 192.168.50.1 255.255.255.0RouterC(config-if)#no shutRouterC(config-if)#int s 0/0RouterC(config-if)#ip address 192.168.40.2 255.255.255.0RouterC(config-if)#no shutRouterC(config-if)#^ZRouterC#copy run start配置RouterA静态路由:RouterA了解自己的网络192.168.10.0和192.168.20.0(直接相连),所以RouterA的路由表必须加入192.168.30.0和192.168.40.0, 192.168.50.0的信息,注意下1跳接口,如下: RouterA(config)#ip route 192.168.30.0 255.255.255.0 192.168.20.2RouterA(config)#ip route 192.168.40.0 255.255.255.0 192.168.20.2RouterA(config)#ip route 192.168.50.0 255.255.255.0 192.168.20.2验证路由信息:RouterA#sh ip route(略)S 192.168.50.0 [1/0] via 192.168.20.2(略)S代表静态路由,[1/0]分别为管理距离和度配置RouterB静态路由:RouterB所必须学习到的网络应该是192.168.10.0和192.168.50.0,注意它们的下1跳接口地址,配置如下:RouterB(config)#ip route 192.168.10.0 255.255.255.0 192.168.20.1RouterB(config)#ip route 192.168.50.0 255.255.255.0 192.168.40.2配置RouterC静态路由:RouterC所必须学习到的网络应该是192.168.10.0,192.168.20.0和192.168.30.0,注意它们的下1跳接口地址,配置如下:RouterC(config)#ip route 192.168.10.0 255.255.255.0 192.168.40.1RouterC(config)#ip route 192.168.20.0 255.255.255.0 192.168.40.1RouterC(config)#ip route 192.168.30.0 255.255.255.0 192.168.40.1Verifying Your Configuration根据上面的拓扑结构,我们来验证下是否能够端到端的ping通:RouterC#ping 192.168.10.1(略)Sending 5, 100-byte ICMP Echos to 192.168.10.1, timeout is 2 seconds:!!!!!(略)RouterA#ping 192.168.50.1(略)Sending 5, 100-byte ICMP Echos to 192.168.50.1, timeout is 2 seconds:!!!!!(略)2端都能ping通,说明没问题Default Routing默认路由:一般使用在stub网络中,stub网络是只有1条出口路径的网络.使用默认路由来发送那些目标网络没有包含在路由表中的数据包.根据上面的拓扑图,你就不能把默认路由定义在RouterB上,因为RouterB拥有不止1个出口路径接口.其实你可以把默认路由理解成带通配符(wildcard)的静态路由配置默认路由:首先要去掉之前配置的静态路由RouterC(config)#no ip route 192.168.10.0 255.255.255.255 192.168.40.1RouterC(config)#no ip route 192.168.20.0 255.255.255.255 192.168.40.1RouterC(config)#no ip route 192.168.30.0 255.255.255.255 192.168.40.1接下来配置默认路由:RouterC(config)#ip route 0.0.0.0 0.0.0.0 192.168.40.1额外的命令,使各个接口打破分类IP规则,12.x的IOS默认包含这条命令,如下:RouterC(config)#ip classless再验证下:RouterC(config)#^ZRouterC#sh ip route(略)S* 0.0.0.0/0 [1/0] via 192.168.40.1S*代表默认路由Dynamic Routing动态路由协议,有很多优点,灵活等等,但是缺点也有,比如占用了额外的带宽,CPU负荷高组网利用到的2种路由协议:内部网关协议(Interior Gateway Protocols,IGPs)和外部网关协议(E xterior Gateway Protocols,EGPs)自治系统(Autonomous System,AS):同1个管理域的网络集合,意味着在这里面的所有routers共享相同的路由表信息IGPs:在相同的AS内交换路由信息EGPs:AS间的通信Routing Protocol BasicsAdministrative Distances管理距离(AD): 0到255之间的1个数,它表示一条路由选择信息源的可信性值.该值越小,可信性级别越高.0为最信任,255为最不信任即没有从这条线路将没有任何流量通过.假如1个router收到远端的2条路由更新,router将检查AD,AD值低的将被选为新路线存放于路由表中.假如它们拥有相同的AD,将比较它们的度(metric).度低的将作为新线路.假如它们的AD和度都一样,那么将在2条线路做均衡负载.一些常用路由协议默认的AD:1.直接相连:02.静态路由:13.EIGRP:904.IGRP:1005.OSPF:1106.RIP:120记住,如果你在条线路上配置了静态路由,又配置了RIP,默认情况下,router只会使用静态路由,因为它的AD为1小于RIP的ADRouting Protocols3种路由协议:1.距离向量(distance vector)2.链路状态(link state)3.混合型(hybrid)距离向量:用于根据距离(distance)来判断最佳路径,当1个数据包每经过1个router时,被称之为经过1跳.经过跳数最少的则作为最佳路径.这类协议的例子有RIP和IGRP,它们将整个路由表向与它们直接相连的相邻routers链路状态:也叫最短路径优先(shortest-path-first)协议.每个router创建3张单独的表,1张用来跟踪与它直接相连的相邻router;1张用来决定网络的整个拓扑结构;另外1张作为路由表.所以这种协议对网络的了解程度要比距离向量高.这类协议例子有OSPF混合型:综合了前2者的特征,这类协议的例子有EIGRPDistance-Vector Routing Protocols距离向量路由算法将完整的路由表传给相邻router,然后这个router再把收到的表的选项加上自己的表来完成整个路由表,这个叫做routing by rumor,因为这个router是从相邻router接受更新而非自己去发现网络的变化。

bc12协议

bc12协议

BC12协议1. 引言BC12协议是一种用于数据传输和通信的协议，旨在提供高效、可靠和安全的数据交换方式。

本文档将详细介绍BC12协议的设计原理、功能特点以及使用方法。

2. 设计原理BC12协议的设计基于数据包交换的原理，采用分层结构来实现数据的传输和通信。

具体而言，BC12协议包括物理层、数据链路层、网络层和传输层四个关键组成部分。

2.1 物理层物理层是BC12协议的最底层，负责传输比特流。

它定义了数据传输的电气、机械和功能特性，以确保数据能够在传输介质上可靠地传输。

2.2 数据链路层数据链路层建立在物理层之上，负责将比特流划分为较小的数据帧，并通过差错检测和纠正机制来确保数据的可靠传输。

此外，数据链路层还负责对帧进行流量控制和传输错误恢复。

2.3 网络层网络层负责将数据帧从源节点传输到目标节点。

它使用路由算法来确定最佳路径，并将数据分组为数据包进行传输。

网络层还负责地址管理和拥塞控制，以确保数据能够按时到达目标节点。

2.4 传输层传输层建立在网络层之上，提供端到端的数据传输服务。

它使用传输协议来确保数据的可靠性和完整性。

传输层还负责流量控制和拥塞控制，以提高数据传输的效率。

3. 功能特点BC12协议具有以下几个功能特点，使其在数据传输和通信方面具有较高的性能和可靠性。

3.1 高效性BC12协议采用分层结构设计，每一层都有明确的功能和责任，使得数据传输和通信更加高效。

同时，BC12协议还采用了压缩算法和数据压缩技术，以减小数据包的大小，提高数据传输的效率。

3.2 可靠性BC12协议通过差错检测和纠正机制，保证数据在传输过程中不会受到损坏或丢失。

此外，BC12协议还支持数据重传和冗余传输，以确保数据的可靠传输。

3.3 安全性BC12协议采用加密算法和身份验证机制，确保数据的安全性。

它使用对称密钥和非对称密钥加密技术，对数据进行加密和解密。

同时，BC12协议还支持数据签名和数字证书，以验证数据的完整性和真实性。

6．WEIGHT（权重）：Cisco专有属性_IP路由协议疑难解析_[共2页]

6．WEIGHT（权重）：Cisco专有属性_IP路由协议疑难解析_[共2页]

BGP路由的NEXT_HOP不会扩大IGP路由表的规模。

5．ORIGIN（起源）属性生成BGP路由更新的路由器会在路由更新中附着ORIGIN属性，用来指明路由更新之“由来”。

每条BGP路由前缀都附着有ORIGIN属性。

向BGP邻居通告路由更新时，应确保其ORIGIN 属性“原封未动”。

表12-1说明了各种ORIGIN属性代码的含义，并解释了附着有相应ORIGIN 属性代码的前缀之“由来”。

表12-1 ORIGIN属性代码6．WEIGHT（权重）：Cisco专有属性WEIGHT为一4字节整数值，因其未在RFC 1771中定义，故并非标准BGP属性。

WEIGHT 为Cisco公司专有属性，Cisco 路由器执行BGP最优路由计算时，会优先考虑WEIGHT属性。

作为Cisco专有属性，WEIGHT属性不可能被其它厂商的路由器识别，因此不会随BGP路由传播，只对Cisco路由器本机有效。

这就是说，WEIGHT属性不会对邻居路由器的BGP路由策略产生影响，而LOCAL_PREF 和MED属性由于会随BGP路由在AS内传播，因此会对AS内所有BGP路由器的路由策略产生影响。

图12-17说明了WEIGHT属性的用法。

AS 109部署了三台流量进出口路由器，分别连接着三家不同的ISP。

因AS 109的骨干路由器之间都以低带宽链路互连，故其BGP路由策略规定：应尽量避免Internet流量在骨干路由器之间穿梭往来。

要想实现这一需求，三台流量进出口路由器就得分别将与本机直连的ISP所通告的Internet路由作为最优路由，并据其转发相应的（外出AS的）Internet流量。

在R1、R2和R3都是Cisco路由器的情况下，则可在三台路由器上，分别为学自ISP1、ISP2和ISP3的Internet路由前缀分配WEIGHT值，如此一来，三台路由器将会各自遵循ISP1、ISP2和ISP3所通告的Internet路由，转发相应的流量。

第5章IP路由选择协议

第5章IP路由选择协议

第5章IP路由选择协议认证目标5.01 为什么使用路由选择协议5.02 静态路由和动态路由5.03 默认路由5.04 链路状态和距离向量5.05 RIP5.06 IGRP5.07 OSPF想象这种情况，整个美国只有一条公路，它将只是曲曲折折地绕到人们想去的每个地方。

每辆汽车、每辆自行车、每个游行队伍、每个行人都必须使用这唯一的一条公路。

成千上万的汽车造成的交通通信量将是令人恐怖的，这会在所有的地方造成拥塞。

事故将使汽车从纽约一直堵车到洛杉矶。

很明显，需要将过多的交通量转移到不同的道路上，以将其分解为可以管理的部分。

道路仍然需要交叉，这样人们仍然可以到达它们需要的任何目的地。

多个交叉也可以提供富余的路由，这样可以避免巨大的交通延迟。

通过在不同的路由上发送交通量，可以将交通拥塞压缩到最低限度。

所有的事情都变得更加有效率和可靠。

按照相同的方法，互连网络通信量需要分解，以避免网络通信量拥塞。

引导互连网络通信量达到不同网络上的过程称为路由选择。

5.1 认证目标5.01：为什么使用路由选择协议互连网络使用路由选择以从一个网络向另一个网络发送数据。

为了保证数据使用最佳的路径到达目的地，在网络上需要某些种类的路由映射。

数据旅行的网络映射过程是由路由选择协议处理的。

局域网( L A N)受到天生的性能限制，它依赖于网络的大小或复杂程度。

路由器和它们的路由选择协议，可以解决一般的瓶颈问题和其他降低网络效率的情况。

这些限制包括：• 网络物理段的大小。

• 每个段上的主机数量。

• 冗余度。

• 通信量大小。

• 不同的网络拓扑。

根据网络的类型，无论是E t h e r n e t、令牌环网或者其他协议，网络段的大小是受到限制的。

必须创建一个新的跳，以在超出跳大小限制的距离上提供节点。

跳大小通常以电缆距离测量，或者无线限制。

例如，使用双绞铜线的 E t h e r n e t 跳中，从节点到集线器的最大物理距离是受到限制的。

当在超出这个距离限制的范围里增加新节点时，必须创建另一个跳，必须有某些方法可以从一个跳传递通信量到另一个跳。

网络协议IP实验报告

网络协议IP实验报告
1）掌握 IP 数据报的报文格式 2）掌握 IP 校验和计算方法 3）掌握子网掩码和路由转发 4）理解特殊 IP 地址的含义 5）理解 IP 分片过程
2、实验环境（标明拓扑结构、源主机、目的主பைடு நூலகம்的 IP 地址及 MAC 地址）
该实验采用网络结构二。
说明：主机 A、C、D 的默认网关是 172.16.1.1；主机 E、F 的默认网关是 172.16.0.1。 注：我们为第五组实验，只有四台主机，分别是 A、B、E、F.其中，A、B 处于同 一网段，B、E、F 处于同一网段。我实验的主机为主机 B.各主机的 IP 如上图。
1、实验结果（结果截图）
2、实验结果分析
编辑报文时要正确填写源 IP，MAC 地址以及目的主机 IP，MAC 地址，同时可 以手动计算校验和也可以自动计算校验和，然后发送。在接收报文时，首先使用 过滤器赛选需要的 IP 报文，然后在工具栏检查顾虑条件是否为所选条件，只接 收 IP 报文；通过编辑并接收报文理解直接广播地址和受限制广播地址的区别； 对于较大的报文经过路由器时需要进行分片，然后在接收时重组报文。
第 1 步中主机 A 所编辑的报文，经过主机 B 到达主机 E 后，报文数据是否发 生变化？若发生变化，记录变化的字段，并简述发生变化的原因。 答：有变化，但报文中传送过程中的源 IP 地址和目的 IP 地址没变化，只是 在传送过程中经过一些节点生成时间可能有变化。 5.将第 1 步中主机 A 所编辑的报文的“生存时间”设置为 1。重新计算校验和 6.主机 B、E 重新开始捕获数据。 7.主机 A 发送第 5 步中编辑好的报文。 8.主机 B、E 停止捕获数据，在捕获到的数据中查找主机 A 所发送的数据报，并 回答以下问题： 答：可以，因为主机 B 相当于路由器，所以能收到。A 与 E 不在同一个网络， 但可以通过 B 转发，可以收到 A 所发送的报文。

静态路由协议


ip route 0.0.0.0 0.0.0.0 172.16.2.2
使用缺省路由后，Stub Network可以到达路由器A以外的网络。
10
Verifying the Static Route Configuration
router#show ip route Codes: C - connected, S - static, I - IGRP, R - RIP, M - mobile, B - BGP
在小型网络中适宜设置静态路由。
7
静态路由的配置
Router(config)#ip route network [mask] {address | interface}[distance] [permanent]
指定一条可以到达目标网络的路径
8
静态路由的例子
Stub Network
Network
SO A
D - EIGRP, EX - EIGRP external, O - OSPF, IA - OSPF inter area E1 - OSPF external type 1, E2 - OSPF external type 2, E - EGP i - IS-IS, L1 - IS-IS level-1, L2 - IS-IS level-2, * - candidate default U - per-user static route
路由更新。 缺省情况下,路由器只知道与其直接相连的网络或子网. C 192.168.129.0/24 is directly connected,
Ethernet0
3
什么是路由表
路由表: 也称路由选择表,主要用来存储到达目的网络 最佳路径

ip路由协议基础知识

ip路由协议基础知识IP路由协议基础知识一、IP路由协议概述IP路由协议是指在互联网中，用于确定数据包传输路径的协议。

它是互联网的核心技术之一，负责将数据包从源地址传输到目标地址。

二、IP路由协议的分类1. 内部网关协议（IGP）内部网关协议是指在一个自治系统内部使用的路由协议。

常见的内部网关协议有RIP、OSPF和IS-IS等。

2. 外部网关协议（EGP）外部网关协议是指在不同自治系统之间使用的路由协议。

常见的外部网关协议有BGP等。

三、常见的IP路由协议1. RIP（Routing Information Protocol）RIP是一种基于距离向量算法（Distance Vector）的内部网关协议，它通过距离来计算最佳路径。

RIP对网络拓扑变化响应较慢，因此适用于小型网络。

2. OSPF（Open Shortest Path First）OSPF是一种基于链路状态算法（Link State）的内部网关协议，它通过链路状态信息计算最佳路径。

OSPF对网络拓扑变化响应较快，因此适用于大型网络。

3. BGP（Border Gateway Protocol）BGP是一种基于路径向量算法（Path Vector）的外部网关协议，它用于在不同自治系统之间传递路由信息。

BGP对网络拓扑变化响应较慢，但具有高度的可靠性和灵活性。

四、IP路由协议的工作原理1. 路由表路由表是指存储路由信息的数据结构，它包含了目标地址、下一跳地址和出接口等信息。

2. 路由选择路由选择是指在多个可达路径中选择最佳路径的过程。

常见的路由选择算法有距离向量算法、链路状态算法和路径向量算法等。

3. 路由更新路由更新是指在网络拓扑变化时更新路由表中的信息。

常见的路由更新方式有周期性更新和事件触发更新等。

五、IP路由协议的优化技术1. 路径优化路径优化是指通过调整网络拓扑结构来达到最佳路径的目的。

常见的路径优化技术有负载均衡、多路径等。

华为 路由协议基础

路由协议基础文档版本01发布日期2019-06-04版权所有 © 华为技术有限公司 2019。

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华为技术有限公司地址：深圳市龙岗区坂田华为总部办公楼邮编：518129网址：路由协议基础目录目录1 简介 (1)2 路由迭代 (3)3 路由器及路由基本原理 (4)4 静态路由与动态路由 (5)5 路由表和FIB表 (6)6 路由协议的优先级 (10)7 路由的度量 (12)8 负载分担与路由备份 (13)9 IP FRR (15)10 路由的收敛 (17)11 缺省路由 (19)12 不同路由协议的互相引入 (20)13 自治系统 (21)14 可变长子网掩码 (22)15 全0和全1子网 (23)16 路由策略 (24)17 策略路由 (25)18 相关链接 (27)1简介路由（Routing）是数据通信网络中一个基本的概念。

路由就是通过互联的网络把信息从源地址传输到目的地址的活动。

路由发生在OSI网络参考模型中的第三层（即网络层）。

我们将具有路由转发功能的设备称为广义上的路由器。

当路由器收到一个IP数据包，路由器会根据目的IP地址在设备上的路由表（RoutingTable）中进行查找，找到“最匹配”的路由条目后，将数据包根据路由条目所指示的出接口或下一跳IP转发出去。

IP基础知识总结


路由 控制
将分组数据发送到最终目标地址的功能，即使网络复杂多变，也能够通过路由控制到达 目标地址。
跳
在一条链路中可能会布满很多路由器，路由器和路由器之间的数据报传送就是计算机的物理地址，它是用来确 认网络设备位置的地址。
在 OSI 网络模型中，网络层负责 IP 地址的定位，而 数据链路层负责 MAC 地址的定位。
屏蔽 IP 地址的一部分以区别网络标识和主机标识。
IP地址构造和分类
保留地址
这些地址用于特殊 目的，不能在局域
网外部路由。
05
IP协议版本
IP Protocol Version
IP协议版本
IPv4
数据报 格式图
IP协议版本
IPv4
版本(Version)
4bit,通信双方使用的版本必须一致，对于 IPv4 版本来说，字段值是 4。
协议(Protocol)
8 bit，这个字段定义了报 文数据区使用的协议。
存活时间 Time To Live，TTL
8 bit，存活时间避免报文在互联网 中迷失，比如陷入路由环路；以秒为 单位。
首部校验和 Header Checksum
16 bit，首部校验和会对字段进行纠 错检查，在每一跳中，路由器都要重 新计算出的首部检验和并与此字段进 行比对，如果不一致，此报文将会被 丢弃。
16 bit，这个字段用来标识所有的分片，因为分片不一定会按序到达，所以到达目标主机的所有分 片会进行重组，每产生一个数据报，计数器加1，并赋值给此字段。
IP协议版本
IPv4
7
标志(Flags)
3 bit，标志用于控制和识别分片
0位
1位
2位
• 保留位 • 必须为0
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• 其中，路由器1收集自治系统1中的路由信息并使用EGP把信息报 告给路由器2，而路由器2收集自治系统2中的路由信息并使用EGP 把信息报告给路由器1。 • 如果把自治系统2看成是核心路由系统，路由器2就是某个核心路 由器，自治系统1就是一个与核心路由器2相连的一个自治系统， 则前述的四个步骤就是：
– 路由更新报文（类型=12） – 更新确认（出错）报文（类型=2或10）
• 路由器在收到路由更新报文后，若更新被接受，则回应以确认报文，若 报文有错，则回应以出错报文。报文格式为：
类型(2 或 10) 8 位 保留(0) 8 位 序列号 16 位
– 回波请求（响应）报文（类型=0或8）
• 一个路由器发出回波请求报文测试另一个路由器是否在工作，若接收方 正常，则发回回波响应报文。报文格式为：
• 2.每个路由器都把它的路由表发送一个拷贝给与它直接相邻的路 由器。路由器利用这些信息来更新自己的路由表，一般在以下几 种情况下需要更新：（设路由器1收到路由器2发来的路由表信息）
– 如果路由器2中包含路由器1中所没有的目的网络，那么，路由器1应 在路由表中加入一行包含此项 – 如果路由器2的路由表中包含一个达到某个目的网络的更短的路径 （具有更小的Hop值），则路由器1应该在路由表中更新对应的行 – 如果在路由器1的路由表中包含要通过路由器2的目的网络，若路由 器2达到此目的网络的距离已改变，则路由器1的路由表要更新
– – – – 确定自治系统1 在自治系统1选择一个路由信息传播和收集的机制 确定路由器1对此自治系统中的路由信息进行收集 路由器1利用EGP把自治系统1的路由信息报告给核心路由器2
• 这样就利用EGP解决了非核心路由器与核心路由器的信息交换问 题。 • 下面详细介绍EGP：
EGP
• EGP的三个主要功能：
– SPF中，各路由器独立确认路由，而在VD中，各路由器需要依靠其 他路由器 – SPF中，确认路由只需依靠网络拓扑，而在VD中，确认路由需要各 个路由器相互交换路由信息 – 一般SPF要比VD收敛得快，即路由发生变化时，SPF能更快达到新的 稳定状态
GGP • 在核心路由系统中各路由器相互交换路由信息的协议，采用VD 算法，利用GGP报文来交换路由信息。 • GGP报文有三种类型，每种类型都有一定的格式： • 头一个八位组标识报文类型：
• 初始的路由表建立之后，就需要根据网络路由的变化进行更新。 • 对于较小的、变化较慢的网络可以由管理员手工来做； • 而对于大的、变化较复杂的网络则很难能由手工完成迅速的更新， 就需要一些自动的方法。
• 下一跳路由表的问题： • 由于下一跳路由表中只包含了到下一个网络（对于中间路由器而 言，下一个网络不是目的网络）的路径，如果所有网络都是互通 的，那么可以断定的是：除非进入了某个循环路径，数据最终总 能到达目的网络，但问题在于：所走的路径是否是到达目的网络 的最短路径？ • 例如：
IP路由协议
• • • • •
回答两个问题： 路由表中应该包含一些什么信息？路由器如何获得这些信息？ 路由表的创建包含两个方面： 初始化路由表和更新路由表。 初始化路由表取决于操作系统，可能有如下几种情况：
– 路由器在启动时从二级存储器中读取一个初始路由表，并驻留在主 存中。 – 初始路由表为空，在启动后通过执行外部命令来填充。 – 从 它所连接的本地网络的地址集推出一个初始的路由，并与相邻的 路由器联系以获得更多的路由信息。
• VD算法易于执行，但是当路由变化较快时，由于路由信息传播的 延迟，会导致某一时期路由信息的不一致以及慢收敛问题（见后 面RIP部分）。 • 算法需要大量的消息交换,其交换量与路由器数目成正比。因此在 网络规模大时，不利于扩展。 • 替代该算法的一个算法为：
• 最短路径优先(Shortest Path First)算法： • 该算法利用网络拓扑结构（基于链路状态），作如下抽象：
• • • • •
路由更新报文格式说明： “类型”字段为12标识为路由更新报文 “序列号”字段被发送端和接收端用来作同一性确认 “更新”字段指明发送方是否需要接收端的更新 “NUM DISTANCES”字段指明本次更新有多少个距离组(相同距 离为一组) • 报文的后面部分就是按距离分组的一些网络集合,每个集合前面是 两个8位的字段(DISTANCE D字段和 NUM. NETS AT D)分别指明 一个距离值和具有此距离的网络数目,然后紧接着就是指定每一个 网络的IP地址中的网络id(First NET AT DISTANCE D 字段、 Second NET AT DISTANCE D 字段…...)
• 一个方案是把网络中的路由器分为两类：一类路由器成为核心路 由器，其中保有所有网络路径完整、可靠、一致的信息，这一类 的路由器数目较少，由专门的组织负责维护； • 另一类是非核心的路由器，自治地维护本地路径。 • 示意图：
• 两种核心路由结构系统
– 具有单一骨干网络（上图） – 具有对等骨干网络（上图）
• 上述协议解决了核心路由之间交换路由信息的问题，利用该协议， 各核心路由器可以寻找最优路径。 • 两个遗留问题： • 对于非核心路由器，由于非核心路由器不能与核心路由器相互交 换路由信息，一般需要指定某个核心路由器来转发它所不能直接 转发的数据。这时就有可能出现不能获得最优路径的问题。 • 例如:
• 其中R1，R2为核心路由器，R3为非核心路由器。设路由器R3指 定R1来转发它不能直接转发的数据。 • 对于要发往网络1的数据，路由器R3通过骨干网络传给R1，再由 R1转发，可取得最优路径； • 而对于要发往网络2的数据，路由器R3同样首先通过骨干网络传 给R1，而R1根据路由信息转发给R2，由R2进行最后转发，这时 的路由并不是最优的。（最优情况是直接由R3转发到R2，无需R1 这一跳） • 出现非最优情况的原因在于非核心路由器R3不能与核心路由系统 交换路由信息，而只能固定地向预先指定的某个核心路由器转发 数据。不论预先指定那一个路由器，都可能出现非最优的情况。 • 简单地把R3也纳入核心路由器系统并不可取，因为这样会急剧增 大核心路由器的数目。 • 因此，一个问题是：需要建立一种机制，使得非核心路由器能从 核心路由器中获得路由信息。
距离 2 3 6 4 5 10 3
• 设表1 为路由器1 的已有路由表，表2 为由路由器 2 发送来的包含 V D （目的矢量、距离）的消息，路由器1在收到此信息时，需要 作三个更新：
– 表2中的网络21是在表1中没有的，应加上（网络21 4+1 路由器2） – 从表2可知到网络4有更短路径，应更新该行（网络4 3+1 路由器2） – 从表2可知通过路由器2到网络42的Hop值已变为3，需更新（3+1）
– 支持“相邻获得”机制，即允许一个路由器请求另一个路由器同意 二者应该交流可达性信息。这也称一个路由器获得一个EGP对等或 EGP邻居。EGP对等称为相邻的当且仅当它们要交换路由信息，而与 地理位置的远近无关； – 路由器需持续测试其EGP邻居是否在响应； – EGP邻居通过发送路由更新报文周期性交换网络可达性信息。
VD算法
• 1.初始化，路由器在启动时初始化一张路由表，表中只包含与其 直接相连的网络条目，如下表所示：
目的网络 网络 1 网络 2
距离 0 0
路由 直接 直接
表中包含三列： 第一列为目标网络，在初始化时只有与该路由器直接相连的 网络，表中设该路由器只与网络1和网络2直接相连 第二列为从该路由器到目标网络中间所需经过的其他路由器 的数目（hop值）来计算，和目标网络直接相连，则中间路由 器个数为0 第三列为为到达目标网络下一步应向那一个路由器转发，若 直接相连，则为直接转发
• 在核心路由系统中，通过把所有可能路径的完备信息在核心路由 器之间不断传播、更新而使核心路由系统能保有完整、一致、可 靠的路由信息。其中的一个关键是路由传播和更新的算法。
• 两种核心路由协议： • 1988年以前，Internet核心路由系统使用DEC LSI-11 计算机运行 GGP（gateway-to-gateway）协议，此协议采用的路由信息传播和 更新的算法为矢量距离（Vector-Distance）算法。 • 目前，大部分使用SPREAD协议（RFC中目前还没有其详细内 容）。其中路由信息传播和更新采用了基于链路状态的最短路径 优先（Shortest-Path-Fi0) 24 位
• 路由更新报文格式
类型(12) 序列号 更新 距离 D1 距离分组数 距离 D1 的网络数 有距离 D1 的第一个网络 id 有距离 D1 的第二个网络 id …… 有距离 D1 的最后一个网络 id 距离 D2 距离 D2 的网络数 有距离 D2 的第一个网络 id 有距离 D2 的第二个网络 id …… 有距离 Dn 的第一个网络 id 保留(0)
• 另一方面，考虑如下例子：
• 其中，R1是核心路由器，而R2、R3、R4是非核心路由器。 • 一个问题是：R1只能向其他核心路由器报告能直接到达网络1， 而不知道其他几个间接连接的网络，由于R2、R3、R4均为非核心 路由器，不能与核心路由系统交换信息，因而，对于核心路由而 言，这些网络是不可知的，这样，一旦与别的核心路由器相连的 其他网络中的主机要与这几个网络中的主机进行通信时，就不知 道数据转发的路径了。 • 因此，第二个问题是：需要建立一种机制，使得核心路由系统能 从非核心路由器获得更多的路由信息。 • 这两个问题的可以综合为：核心路由系统与非核心路由器之间如 何交换路由信息。 • 为解决此问题，需要引进一个概念：自治系统
• 例：
目的网络 网络 1 网络 2 网络 4 网络 17 网络 24 网络 30 网络 42
距离 0 0 8 5 6 2 2
表1
路由 直接 直接 路由器 3 路由器 4 路由器 2 路由器 5 路由器 2
目的网络 网络 1 网络 4 网络 17 网络 21 网络 24 网络 30 网络 42