05 路由协议基础

交换表：存储交换信息 的数据库，用于指导数
据包的转发
交换协议：用于建立和 维护交换表的协议，如
STP、VLAN等
路由交换在网络中的作用
连接不同网络： 将不同网络连接 在一起，实现数 据传输
路径选择：根据 网络拓扑和流量 情况，选择最佳 路径进行数据传 输
流量控制：控制 网络流量，避免 网络拥塞，提高 网络性能
路由交换的管理工具与技术
路由交换的故障排除与维护
故障排除：检查网络连接、设备 状态、配置错误等
故障处理：记录故障现象、分析 原因、采取措施等
添加标题
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维护方法：定期备份数据、更新 软件、检查硬件等
安全措施：设置访问控制、加密 传输、防病毒等
07
总结与展望
路由交换技术的总结与评价
动态路由交换
动态路由协议：RIP、OSPF、IS-IS、BGP等 动态路由更新：定期或不定期更新路由表 动态路由选择：根据网络拓扑和流量情况选择最佳路径 动态路由适应性：能够适应网络拓扑和流量变化，提高网络性能和可靠性
路由交换的比较与选择
路由协议：RIP、OSPF、 BGP等
交换协议：STP、RSTP、 MSTP等
5G技术的发展：5G技 术的普及将推动路由交 换技术的发展，实现更 加高速、低延迟的网络 传输。
物联网技术的发展：物 联网技术的普及将推动 路由交换技术的发展， 实现更加智能化、自动 化的网络管理。
人工智能技术的发展： 人工智能技术的发展将 推动路由交换技术的发 展，实现更加智能化、 自动化的网络管理。
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汇报人：PPT
缺点：配置复杂、对网络规模有 限制
05
路由交换的配置

OSPF
OSPF
• OSPF 路由协议在属于同一个AS 内部的各个 路由器之间交换路由信息 • 是一种基于开放标准的路由选择协议 • 采用了Dijkstra所提出的最短路由优先算法 • OSPF链路状态主要通过带宽、延时、负载、 距离和费用等因素来衡量网络路径，并使用一 个被称为“成本（cost）”的值作为其路由度 量值
– 与该多路访问网络上所有的其它路由器建立毗邻关系 – 担任该网络的“发言人”向其他IP网络链路状态通知通告
OSPF状态
• OSPF路由器依靠5种不同类型的分组来识别 它们的邻居和更新链路状态路由信息：
– 类型1：hello，与邻居建立与维护毗邻关系 – 类型2：数据库描述（DBD)分组：描述一个OSPF 路由器的链路状态数据库内容 – 类型3：链路状态请求（LSR），请求相邻路由器 发送其链路状态数据库中的具体条目 – 类型4：链路状态更新（LSU），向邻居路由器发 送链路状态通告（LSA） – 类型5：链路状态确认（LSAck），确认收到了邻 居路由器的LSA
• For example:check for IP subnets 172.30.16.0/24
172.30.16.0 10101100 00011110 00010000 00000000 0.0.0.255 00000000 00000000 00000000 11111111
• So,address and wildcard mask is 172.30.16.0 0.0.0.255
OSPF路由器的接口状态
• OSPF路由器接口可能的7种状态：
– “DOWN”状态：此状态下，OSPF进程还没有与任何邻居交换信息， OSPF在等待进行“INIT”状态 – “INIT”状态：OSPF路由器以固下的时间间隔（通常10秒）发送类 型1的分组，当接口收到第一个HELLO分组后，就进行到INIT状态， 意味着路由器就知道有一个邻居在那边并且在等待将相互之间的关 系进入到下一步 – “TWO－WAY（双向）”状态：当路由器看到它自己出现在一个邻 居路由器的HELLO分组中时，它就进入到双向状态 – “EXSTART（准启动）”状态：表征为一种毗邻关系，协商“主” 和“从” – “EXCHANGE（交换）”状态：邻居路由器用类型2的DBD分组来 互相发送它们的链路状态信息 – “LOADING（加载）”状态：用类型3的链路状态请求来请求更完 整的信息 – “FULL ADJACENCY”（全毗邻）：每台路由器都保存着一张毗邻 路由器列表，称为毗邻数据库

ISSUE 光网络产品课程开发室TA058002 OSPF 协议介绍1.0学习目标学习完本课程您应该能够z了解OSPF协议的基本概念z掌握OSPF协议的路由算法及协议特点z了解OSPF的区域划分特性2第一章OSPF协议基础第一章OSPF协议基础第二章OSPF路由算法介绍第三章使用OSPF的网络特点第四章区域划分3定义¾OSPF Open Shortest Path First基于链路状态的路由协议用于扩散和收集网络的控制平面的控制链路信息并据此产生控制平面的路由信息为控制平面的网络消息包转发提供路由扩散和收集网络业务平面的业务链路信息为计算业务路径提供网络业务拓扑信息4OSPF协议特点OSPF协议是目前IGP中应用最广性能最优的一个协议¾无路由自环¾可适应大规模网络¾路由变化收敛速度快¾支持区域划分¾支持等值路由¾支持验证¾支持路由分级管理¾支持以组播地址发送协议报文5基本概念z Router IDÎ一个32-bit的无符号整数是一台路由器的唯一标识在整个自治系统内唯一z协议号ÎOSPF 是基于IP的其协议号是89OSPF HeaderProtocol #89OSPF Packet6第二章OSPF路由算法介绍第一章OSPF协议基础第二章OSPF路由算法介绍第三章OSPF协议的网络特点第四章区域划分7OSPF通过LSA描述网络拓扑FR/X.25EthernetEthernetPPP89OSPF 协议计算路由过程LSDB LSA of RTALSA of RTB LSA of RTC LSA of RTD(2)每台路由器的LSDB(3)由链路状态数据库生成带权有向图CABD1235CA BD 123CA B D 123CA BD 123CABD123RTARTBRTCRTD(1)网络的拓扑结构(4)每台路由器分别以自己为根节点计算最小生成树OSPF的五种协议报文z Hello报文Î发现及维持邻居关系选举DR BDRz DD报文Î本地LSDB的摘要z LSR报文Î向对端请求本端没有或对端的更新的LSAz LSU报文Î向对方发送其需要的LSAz LSAck报文Î收到LSU之后进行确认10OSPF的邻居状态机DownAttemptInit Loading2-wayExStartExchangeFull11华为机密 未经许可不得扩散 文档密级 内部公开两台路由器之间建立邻接关系的过程RT1 RT2Down ExStart ExchangeHello( DR = 0.0.0.0,Neighbors Seen = 0) Hello( DR = RT2,Neighbors Seen = RT1) DD (Seq = x,I = 1, M = 1, MS = 1) DD (Seq = y,I = 1, M = 1, MS = 1) DD (Seq = y,I = 0, M = 1, MS = 0) DD (Seq = y+1,I = 0, M = 1, MS = 1) DD (Seq = y+1,I = 0, M = 1, MS = 0) DD (Seq = y+n,I = 0, M = 0, MS = 1) DD (Seq = y+n,I = 0, M = 0, MS = 0) LS Request LS Update LS Ack文档密级 内部公开Down Init ExStart ExchangeLoadingFullFull12华为机密 未经许可不得扩散第三章 OSPF协议的网络特点第一章 OSPF协议基础 第二章 OSPF路由算法介绍第三章 OSPF协议的网络特点 第四章 区域划分13华为机密 未经许可不得扩散 文档密级 内部公开DR( Designated Router)A B CDE图一 网络的拓扑结构DEDEB ACB A (DR)C图二没有选举DR时的邻接关系图三选举DR后时的邻接关系14华为机密未经许可不得扩散文档密级内部公开选举 DRDRBDR M= n(n-1)/2 = 28 M= (n-2) 2+1 = 1315华为机密 未经许可不得扩散 文档密级 内部公开DR (村长) 的选举过程登记选民 本网段内的OSPF路由器 ; 本村内的18岁以上公民 登记候选人 本网段内的priority>0的OSPF路由器 ; 本村内的30岁以上公民 且在本村居住3年以上 竞选演说 所有的priority>0的OSPF路由器都认为自己是DR 大家都自认为自己应该当村长 投票 选PRI值最大的 若PRI值相等 选Router ID最大的; 选年纪最大 若年龄相等 按姓氏笔划排序16华为机密 未经许可不得扩散 文档密级 内部公开DR选举的指导思想选举制 DR是各路由器选出来的 而非人工指定的终身制 DR一旦当选 除非路由器故障 否则不会更换世袭制 DR选出的同时 成为新的DR 也选出BDR来 DR故障后 由BDR接替DR17华为机密 未经许可不得扩散 文档密级 内部公开DR的作用将同一网段内LSDB同步的次数由O2(N ) 减少为 O(N)在同一网段中 路由器的角色划分为DRBDRDROther路由器之间的关系分为Unknown NeighborAdjacency增加了一种接口类型——Point-to-Multipoint18华为机密 未经许可不得扩散 文档密级 内部公开NBMA 和点到多点NBMA 全连接点到多点部分连接19华为机密 未经许可不得扩散 文档密级 内部公开四种网络类型广播 Ethernet224.0.0.5 发送协议报文 需要选举 DR以组播地址 BDRNBMA Frame Relay, X.25需手工指定对端的 IP地址 举 DR BDR 单播发送协议报文 需要选Point-to-Multipoint Frame Relay, X.25)需手工指定对端的IP地址 单播发送协议报文 播地址发送协议报文 不需要选举 DR BDR 或以组Point-to-Point (PPP)以组播地址 224.0.0.5 发送协议报文 不需要选举DR BDR20华为机密 未经许可不得扩散 文档密级 内部公开第四章区域划分第一章OSPF协议基础第二章OSPF路由算法介绍第三章OSPF协议的网络特点第四章区域划分21OSPF在巨型网络中的问题LSDB非常庞大占用大量存储空间计算最小生成树耗时增加CPU负担很重在自治系统中LSDB达到同步的时间需要很长网络拓扑结构经常发生变化网络经常处于“动荡”之中22区域(area)将整个自治系统划分成不同的区域两个区域的边界是一台或多台路由器区域边界路由器根据区域内生成的路由把每一条路由生成一条LSA发布出去23划分区域Area0Area1Area32425区域间的路由计算172.18.141.0/24192.178.14.0/28Type = 3192.178.14.0Mask = 255.255.255.240Metric = 120Type = 3172.18.141.0Mask = 255.255.255.0Metric = 91Area 0Area 3划分区域的好处减少自治系统中LSA的信息量减小运行SPF算法的复杂度减小CPU负担减少网络拓扑结构变化所涉及的范围将某些变化的影响局限在区域内加快自治系统中LSDB同步的速度提供路由的分级管理26骨干区域和虚连接RTA RTBVirtual LinkArea 0Area 12Area 192728与自治系统外部通信ASBRRouter ID = 1.2.3.410.53.11.0/24Type = 510.53.11.0Mask=255.255.255.0Metric = 10Type = 41.2.3.4Mask = 0.0.0.0Metric = 89Area 0Area 2BGP29STUB 区域和路由聚合Area 0Area 12Area 19Virtual LinkArea 819.1.1.0/2419.1.3.0/2419.1.2.0/24RTARTBLSA 分类z Router-LSA 由每个路由器生成描述了路由器的链路状态和花费传递到整个区域z Network-LSA由DR生成描述了本网段的链路状态传递到整个区域z Net-Summary-LSA由ABR生成描述了到区域内某一网段的路由传递到相关区域z Asbr-Summary-LSA由ABR生成描述了到ASBR的路由传递到相关区域z AS-External-LSA由ASBR生成描述了到AS外部的路由传递到整个AS STUB区域除外30接口分类及路由器分类OSPF协议根据链路层媒体不同分为以下四种网络类型 NBMA Point-to-Point Point-to-Multipoint Broadcast路由器根据在自治系统中的不同角色划分为 ASBRIARABRBBR一个运行OSPF协议的接口状态根据接口的不同类型可划分为 BDR DROther point-to-pointDR31华为机密 未经许可不得扩散 文档密级 内部公开OSPF协议的应用网络规模 路由器数量在10台以上 中等或大规模网络网络拓朴 网状 其他需求 设备自身任意两台路由器要互通路由变化时能快速收敛 网络开销尽量降低 CPU处理能力和内存大小有一定要求 性能太低不建议使用OSPF协议32华为机密 未经许可不得扩散 文档密级 内部公开区域划分原则基本原则 1 2 3 按照自然的地区或者行政单位划分 按照网络中的高端路由器划分 按照IP地址规律制约条件 1 2 3 区域规模 与骨干区域连通 ABR的处理能力33华为机密 未经许可不得扩散 文档密级 内部公开课程内容第一章 OSPF协议基础 第二章 OSPF路由算法介绍第三章 使用OSPF的网络特点 第四章 区域划分34华为机密 未经许可不得扩散 文档密级 内部公开35华为机密 未经许可不得扩散 文档密级 内部公开。

供负载均衡和故障转移等功能，但动态路由协议通常需要占用网络带宽，对网络资源有一定 的开销，并且在网络收敛（即所有路由器达到一致路由状态）时可能会花费一定的时间。
计算机网络 理论与实践
5.2 路由类型
（1）静态路由 网络管理员根据其所掌握的网络连通信息以手工配置方式创建的路由表表项，它需要
管理员指定目的网络地址以及该目的网络应该由哪个出口接口转发，也被称为非自适应 路由。
计算机网络 理论与实践
第5章 路由技术基础
路由技术是网络工程中的核心概念，它决定了数据包在网络中的传输路径和方式。通过路 由器的使用，我们可以将多个网络互联起来，实现数据的跨网络传输。路由技术的基础包括 路由表、静态路由、默认路由、路由选择协议和路由器等要素。了解这些基本原理将有助于 我们更好地理解路由器如何进行数据包的转发和路径选择，以提升网络通信的性能和稳定性。 在后续的学习中，我们将逐一深入探讨这些主题，并学习如何利用路由技术优化网络通信。
计算机网络 理论与实践
（2）路径向量算法
可以看作是一种距离向量路由算法的改进版。理论上，路径向量算法使得各个路由器 交换路径向量。
路径向量包含了目的网络以及到达该目的网络的最佳路径信息。每个路由器将自己的 路径向量发送给邻居路由器，并从邻居路由器收到的路径向量中更新自己的路由表。通 过交换路径向量，每个路由器可以获得网络中各个目的网络的最佳路径信息，从而进行 路由选择。最终，每个路由器通过交换路由信息来计算到达目的地的最佳路径，并将此 信息传播给邻居路由器。
最常见的路由算法 距离向量算法（Distance Vector） 链路状态算法（Link State） 路径向量算法（Path Vector）
计算机网络 理论与实践
（1）距离向量算法