tcpip原理与应用教案-3

第7节 进一步理解IP的路由选择
自治系统-Autonomous System
• 处于一个管理机构控制下的网络和路由 器的集合 • 灵活可变,人为定义 • 直觉上:校园网、医院网等等 • 需要AS是因为没有一个路由选择协议可 以覆盖整个Internet • 每个AS选择一个Routing Protocol
第6节 IP数据报的转发
有一个远程Router的192.168.10.1 的路由表
目的网络 127.0.0.0 192.168.100.0(本地SLIP) 172.16.100.0(远程网络)
接口 /router 127.0.0.1 192.168.100.1(本地SLIP 接口) 192.168.100.100( 下一跳Router)
第7节 进一步理解IP的路由选择
与路由选择相关的硬件-交换机
• 数据链路层 • 相当于多个网桥 • 每个端口扮演一个网桥的角色 • 每一个连接到交换机的设备有自己的专 用信道 • 可以用于组建VLAN • 第三层交换
第7节 进一步理解IP的路由选择
(W KHU QH W
第7节 进一步理解IP的路由选择
第6节 IP数据报的转发
数据包处理过程示意图
IP节点
TCP Y
UDP
路由协议
路由选择表 可能的路由 表更新
本机地址? 队列 N 出错?
N
队列 输出操作
到达的数据包
发出的数据包
第6节 IP数据报的转发
有关路由表的一些命令
• Route
– 在本地 IP 路由表中显示和修改条目 – Route print
一些问题
• 在得出下一跳的IP地址后,该地址存储在什么地方? • 为什么不直接用硬件地址表示下一跳地址? • 如何处理转入的数据报? • 如何确定数据报最终到达目的主机? • 是否每台主机都应转发它收到的数据报? • 如果路由表中没有匹配项,也没有默认项? • 如何建立路由选择表?
– Router和多地址主机不同 – 4种情况
第7节 进一步理解IP的路由选择
跳距信息在路由域中的交换
我距离G是6 我距离G是5
A
我距离G是4
B
我距离G是4
我距离G是3
D
我距离G是3
C
我距离G是2
E G F
我与G直接连接
第7节 进一步理解IP的路由选择
链路状态协议
• Router将本地接口的状态通告相邻的Router
第6节 IP数据报的转发
关于路由表的补充说明
• 以目的网络地址来进行选路,而不是主机地址-> 减少路由表的规模 • 只有最后一个Router知道目的主机的是否可 用,需要为Router安排方法向源主机来报告问 题 • 路由可能不对称
– A->B和B->A路径可能不一致 – 特定主机选路?
第6节 IP数据报的转发
网桥工作原理示意图
• 网桥检查所接收到的每个帧的地址
– 用源地址确认计算机的位置 – 用目的地址决定是否转发
第7节 进一步理解IP的路由选择
网桥的应用
• 扩充网络的传输距离 • 过滤传向各种不同节点的数据来提高网 络性能 • 监测并丢弃出现问题的数据帧 • 网桥只用MAC地址和物理拓扑进行工 作，因此网桥一般适于小型较简单的网 络
• Netstat
– 显示活动的 TCP 连接、计算机侦听的端口、以太网统 计信息、IP 路由表、IPv4 统计信息（对于 IP、 ICMP 、TCP 和 UDP 协议）以及 IPv6 统计信息 – 使用时如果不带参数，netstat 显示活动的 TCP 连接
• tracert
– 显示到达目标的路径
动态路由选择
• 由IP路由器使用 • 需要特殊的协议软件 • 每个Router与其邻居相互通信传递路由 信息 • 使用路由传播协议
第7节 进一步理解IP的路由选择
路由传播的示意图
• 每个Router通告它的邻居自己所能到达的网络的连接信息
第7节 进一步理解IP的路由选择
路由信息交换的含义
• 每个Router运行路由选择软件 • 获得其他Routers所能到达的目的地的 信息 • 通知其他Routers自己所能到达的目的 地信息 • 路由选择软件使用获得的信息不断的更 新Router的路由选择表
第6节 IP数据报的转发
192.168.10.1 的简化路由表 • Router不可能维 护所有网络的路 由信息 • 设置缺省路由
目的网络 127.0.0.0 192.168.10.0(本地Ethernet) 192.168.100.0(本地SLIP) 0.0.0.0(缺省路由)
接口/router 127.0.0.1 192.168.10.1(本地Ethernet接口) 192.168.100.1(本地SLIP接口) 192.168.100.100(下一跳Router)
第6节 IP数据报的转发
192.168.10.1 的缺省路由表
(W KH U Q H W (W KH U Q HW
目的网络 127.0.0.0 192.168.100.0(本地SLIP)
接口 /router 127.0.0.1 192.168.100.1(本地SLIP 接口)
192.168.10.0(本地Ethernet) 192.168.10.1( 本地Ethernet接口)
192.168.10.0(本地Ethernet) 192.168.10.1( 本地Ethernet接口)
第6节 IP数据报的转发
显示完整网络的192.168.10.1 的完全路由表
目的网络 127.0.0.0 192.168.10.0(本地Ethernet) 192.168.100.0(本地SLIP) 172.16.100.0(远程网络) 192.168.110.0(远程SLIP) 192.168.30.0(远程Ethernet)
第7节 进一步理解IP的路由选择
第7节 进一步理解IP的路由选择
与路由选择相关的硬件-网桥
• • • • • • • 数据链路层 连接两个局域网网段：同类和不同类 转发数据帧 不转发噪声和冲突 可以识别目的地址 过滤同一网段数据帧 不能解析高层协议，同样对待不同协议的帧
第7节 进一步理解IP的路由选择
• 原理
– 利用分布式计算,每个Router计算到达目标网络的 “ 最佳” 路径 – 每个Router将它所知道的最佳路径通知邻接的 Router – Router从邻接Router获得通往目标网络的更好的 路径,更新自己的路由表,同时将这种更新通知邻接 的Router – 这种交互直到路由域中路由稳定而止
第7节 进一步理解IP的路由选择
转发与路由
• 以上设备用到的协议分两类
• 确定转发策略 • 由主机或者路由器使用 • 利用路由选择表
– 一类负责源主机到目标主机之间的数据包中继Forwarding
– 一类负责搜索数据包从源主机到目的主机的传输路 径-Routing
• 获取有关路由的信息 • 由路由器使用 • 创建或更新转发协议所使用的路由选择表
第7节 进一步理解IP的路由选择
路由协议在协议栈中的位置
应用层 传输层 网络层 数据链路层 物理层 分层模型 路由 IP 数据链路层 物理层 路由器模型 路由 TCP 路由 UDP 网桥模型 路由 物理层
第7节 进一步理解IP的路由选择
Internet路由选择的两种形式
• 静态路由选择
– 根据系统启动时初始化的路由表 – 不再修改
路由器-Router
• 一种多端口设备,用于连接有不同速率和 不同运行环境的LAN和WAN • 第三层 • 依赖于协议,需要被设计或配置成能识别 某种协议
第7节 进一步理解IP的路由选择
网关Gateway
• Gateway
– A node connected to two or more administratively distinct networks and/or subnets, to which hosts send datagrams to be forwarded. – 使用不同的格式、通信协议连接两个系统 – 完成数据包的中继,具有协议变换和地址映射 的能力
第7节 进一步理解IP的路由选择
自治系统(AS)、区域及网络(NW)
1: $6 1: 1: $6 1: $6
1: $6
1: 1:
1:
$6
• 每个AS都有一个唯一的编号
– 编号范围1~65535,其中1~65411是注册的编号,其余的为 专用网络编号 – 一个大的AS经常划分为几个较小的路由域
第7节 进一步理解IP的路由选择
接口/router 127.0.0.1 192.168.10.1(本地Ethernet接口) 192.168.100.1(本地SLIP接口) 192.168.100.100(下一跳Router) 192.168.100.100(下一跳Router) 192.168.100.100(下一跳Router)
路由信息和数据流
• 每个ISP是一个AS,使用外部网关协议来通告它管辖 范围内的网络客户的信息给其他ISP • 当ISP通告目的地D的路由信息后,发往D的数据流可 以沿着通告的路由到达
第7节 进一步理解IP的路由选择
路由选择协议的准则
• 路由协议能按照不同的路由准则为用户 的通信数据选择最适当的传输路径,如最 小成本路由等等 • 以下3个约束条件是所有准则必需考虑的
– 时延 – 吞吐率 – 连接性
第7节 进一步理解IP的路由选择
路由通告协议的类型
• 距离-向量协议
– 最小跳距 – 距离->跳距；向量->地址
• 链路状态协议
– 每条链路有一个状态值 – 路由选择的标准是构成该路径的所有链路的 度量总和最小