计算机三级网络技术(四)

第四章路由设计基础 目录 第四章路由设计基础 1 4.1基础知识 2 4.1.1分组转发的基本概念 2 4.1.2路由选择的基本概念 2 4.2实训任务 4 4.2.1自治系统与Internet的路由选择协议 4 4.2.2内部网关协议 5 4.2.3最短路径优先协议OSPF 5 4.2.4外部网关协议BGP 6   4.1基础知识 4.1.1分组转发的基本概念 分组转发是指在互联网络中路由器转发IP分组的物理传输过程与数据报转发机制。在网络中，一台主机通常是与一台路由器相连接，这台路由器就是该主机的默认路由器，又称为第一跳路由器或缺省路由器。每当这台主机发送一个IP分组时，它首先将该分组发送到默认路由器。因此，发送主机的默认路由器又叫作源路由器，该分组的目的主机所连接的路由器就叫做目的路由器。 分组转发分为直接转发和间接转发两类。当分组的源主机和目的主机在同一个网络，或者是目的路由器向目的主机传送时，分组将直接转发。如果目的主机与源主机不再同一个网络上，分组就要间接转发。 4.1.2路由选择的基本概念 一、路由选择算法的主要参数 1、跳数：一个分组从源结点到达目的结点经过的路由器的个数，跳数越少的路径越好； 2、带宽：链路的传输速率； 3、延时：一个分组从源结点到达目的结点所花费的时间； 4、负载：单位时间内通过路由器或线路的通信量； 5、可靠性：传输过程中的误码率； 6、开销：传输过程中的耗费，耗费通常与所使用的链路带宽相关； 二、评价路由选择的依据 路由选择的核心是路由选择算法，路由选择算法为完善路由表提供了算法依据。 路由选择算法的特点： 1、算法必须是正确的、稳定和公平的； 2、算法应该尽量简单； 3、算法必须能够适应网络拓扑和通信量的变化； 4、算法应该是最佳的。 算法的“最佳”是指以低的开销转发分组。衡量开销的因素可以是链路长度、传输速率、链路容量、保密、传播延时与费用等。 三、路由选择算法的分类 在Internet中，路由器采用表驱动的路由选择算法。路由表存储了可能的目的地址与如何到达目的地址的信息。 从路由选择算法对网路拓扑和通信量变化的自适应能力的角度划分，可以分为静态路由选择算法与动态路由选择算法。 静态路由选择算法也叫作非自适应路由选择算法，其特点是简单和开销较小，但不能及时适应网络状态的变化。 动态路由选择算法也称自适应路由选择算法，其特点是能较好的适应网络状态的变化，但实现起来较为复杂，开销也比较大。 1、静态路由表是由人工方式建立的，网络管理人员将每一个目的地址的路径输入到路由表中。 2、动态路由表是在网络系统运行时，系统将自动运行动态路由选择协议，建立路由表。 四、IP路由选择与路由汇聚的基本概念 在使用无类域间路由协议之后，IP分组的路由就通过与子网划分的相反过程来汇聚。这是因为网络前缀越长则其地址块所包含的主机地址数就越少，寻找目的主机就越容易。 最流行的方法是将记录无类域间路由的路由表改造成一种层次型的数据结构，采用二叉树的特殊结构的树，或者以压缩的办法来达到快速查找的目的。 4.2实训任务 4.2.1自治系统与Internet的路由选择协议 一、自治系统的基本概念 Internet采用分层的路由选择协议，并且将整个Internet划分为许多较小的自治系统。一个自治系统最重要的特点就是它有权决定在本系统内应采用何种路由选择协议。自治系统内部的路由选择称为域内路由选择，自治系统之间的路由选择称为域间路由选择。 自治系统概念的提出实际上是将Internet的路由分成两层。一层是在自治系统的内部网路，可以把它称为第一层区域的路由，自治系统的内部路由器完成第一层区域的主机之间的分组交换。另外，如果一个自治系统管理内部的路由器，通过一个主干路由器接入到主干区域，连接自治系统的主干路由器就构成了主干区域，即第二层路由。 自治系统的核心是路由寻址的“自治”，它应该包括： 1、自治系统内部的路由器了解内部网络的全部路由信息，并能够通过一条路径将发送到其他自治系统的分组传送到连接本自治系统的主干路由器； 2、自治系统内部的路由器要向主干路由器报告内部路由信息。 二、Internet路由选择协议的分类 Internet将路由选择协议分为两大类：内部网关协议（IGP）、外部网关协议（EGP）。 内部网关协议有：路由信息协议（RIP）和开放最短路径优先（OSPF）协议。 外部网关协议主要是边界网关协议（BGP）。 每个自治系统运行本自治系统的内部路由选择协议IGP，但每个自治系统都有一个或多个与其他自治系统连接的路由器，除运行本系统的内部路由选择协议以外，还需要运行自治系统之间的路由选择协议EGP。 路由选择算法和路由选择协议在概念上是不同的。网络上的主机、路由器通过路由选择算法去形成路由表，以确定发送分组的传输路径。而路由选择协议是路由器用来完成路由表建立和路由信息更新的通信协议。 4.2.2内部网关协议 一、路由信息协议（RIP）的基本概念 路由信息协议是一种分布式、基于距离向量的路由选择协议，其特点是协议简单。 路由信息协议是用于TCP/IP系统和其他网络环境的距离矢量路由选择协议。路由信息协议适用于相对较小的自治系统，它的直径“跳数”一般小于15。 路由信息协议的思想很简单，它要求路由器周期性地向外发送路由刷新报文。路由刷新报文主要内容是有若干个（V，D）组成的表。（V，D）表中V代表矢量，标识该路由器可以到达的目的网络或目的主机；D代表距离，指出该路由器到达目的网络或目的主机的距离。距离D对应该路由上的跳数。其他路由器在接收到某个路由器的（V，D）报文后，按照最短路径原则对各自的路由表进行刷新。 二、路