网络技术(第7章)

1、第第7 7章章 网络互联网络互联曹曹 晶晶n7.1 7.1 概述概述n7.2 7.2 网际协议网际协议n7.3 7.3 地址解析协议地址解析协议n7.4 7.4 因特网控制报文协议因特网控制报文协议n7.5 7.5 无类别域间路由无类别域间路由n7.6 7.6 路由协议路由协议n7.7 IP7.7 IP多播多播n7.8 7.8 下一代网际协议下一代网际协议IPv6IPv6n7.9 IP7.9 IP主干网主干网7.1.1 Internet7.1.1 Internet构造基础网络互联构造基础网络互联 n跨越使用跨越使用不同标准的异构的网络不同标准的异构的网络进行通信，即实现进行通信，即实现网络互联

2、，是构造互联网的基础。网络互联，是构造互联网的基础。n实现网络互联是网络层的核心功能，网络层的协议实现网络互联是网络层的核心功能，网络层的协议实现了分组跨越互联网的传输。实现了分组跨越互联网的传输。 7.1.1 Internet7.1.1 Internet构造基础网络互联构造基础网络互联 网络层实现分组跨越互联网的传输网络层实现分组跨越互联网的传输 7.1.2 7.1.2 网络互联的关键设备路由器网络互联的关键设备路由器 n路由器是网络互联的关键设备，路由器是网络互联的关键设备，路由器系统构成了路由器系统构成了互联网基本的交通网络系统。互联网基本的交通网络系统。 n第第3 3层交换机层交换机也

3、称作交换路由器，使用专用集成电也称作交换路由器，使用专用集成电路路ASICASIC对分组进行更迅速的处理。对分组进行更迅速的处理。n高速交换路由器：吉比特交换路由器高速交换路由器：吉比特交换路由器GSRGSR和太比特和太比特交换路由器交换路由器TSRTSR。路由器的结构路由器的结构NICNIC：网络接口即端口。：网络接口即端口。转发引掣：根据转发引掣：根据IPIP数据报首部的信息，查路由表，决策数据报首部的信息，查路由表，决策转发路径。转发路径。交换结构：实现分组从输入端口到输出端口的转发。交换结构：实现分组从输入端口到输出端口的转发。路由选择：路由器间交换信息，动态更新优化路由表。路由选择：

4、路由器间交换信息，动态更新优化路由表。 7.1.3 7.1.3 网际层的服务和协议网际层的服务和协议 n网际层负责将分组从源主机传送到目的主机，提供无网际层负责将分组从源主机传送到目的主机，提供无连接的、不可靠的但尽力而为的分组传送服务。连接的、不可靠的但尽力而为的分组传送服务。 n网际层实现这种服务的分组传送机制为网际层实现这种服务的分组传送机制为网际协议网际协议，通，通常称为常称为IPIP协议协议，它主要提供，它主要提供3 3个方面的内容：个方面的内容：nIPIP定义了网际层的定义了网际层的PDUPDU，规定了它的格式；，规定了它的格式； nIPIP软件实现数据报转发功能，选择发送的路由并

5、软件实现数据报转发功能，选择发送的路由并转发；转发； nIPIP还包括了一组体现了不可靠、尽力分组传送的还包括了一组体现了不可靠、尽力分组传送的规则。规则。 7.2 7.2 网际协议网际协议 7.2.1 7.2.1 分类分类IPv4IPv4地址及子网划分地址及子网划分1 1、分类、分类IPv4IPv4地址地址n3232比特（比特（4 4字节）长度的二级地址，包括字节）长度的二级地址，包括3 3个个字段：字段：n类别字段；类别字段； n网络号字段网络号字段net-idnet-id； n主机号字段主机号字段host-idhost-id。 7.2.1 7.2.1 分类分类IPv4IPv4地址及子网划

6、分地址及子网划分nIPIP地址分为五类：地址分为五类：A A，B B，C C，D D，E E 。n二级的二级的IPIP地址有如下特点：地址有如下特点： nnet-id net-id 可用于将数据报路由到目的网络；可用于将数据报路由到目的网络；nhost-idhost-id可用于将数据报交付到本网络上的主可用于将数据报交付到本网络上的主机；机；n简化了路由表。简化了路由表。n采用采用点分十进制记法点分十进制记法。 7.2.1 7.2.1 分类分类IPv4IPv4地址及子网划分地址及子网划分 IP IP地址格式地址格式 7.2.1 7.2.1 分类分类IPv4IPv4地址及子网划分地址及子网划分n

7、IPIP地址的范围地址的范围类别最大网络数网络号范围每个网络中最大主机数主机号范围IP地址范围A1261126167772140.0.1255.255.2541.0.0.1126.255.255.254B16382128.1191.254655340.1255.254128.1.0.1191.254.255.254C2097150192.0.1223.255.2542541254192.0.1.1223.255.254.254判断以下判断以下IPIP地址的类型：地址的类型：n特殊形式的特殊形式的IPIP地址地址 IP IP地地 址址用用 途途网络号网络号主机号主机号全为全为0 0全为全为0 0

8、表示本主机，只作源地址，启动时用，之后获得了表示本主机，只作源地址，启动时用，之后获得了IPIP地址不再使用地址不再使用全为全为0 0host-idhost-id 本地网络上主机号为本地网络上主机号为host-idhost-id的主机，只作源地址的主机，只作源地址全为全为1 1全为全为1 1本地网络上有限广播，各路由器都不转发，只作目的本地网络上有限广播，各路由器都不转发，只作目的地址地址net-idnet-id全为全为1 1向向net-idnet-id标识的网络定向广播，只作目的地址标识的网络定向广播，只作目的地址net-idnet-id全为全为0 0标识一个网络标识一个网络127127任意

9、任意本地软件回送测试，本地软件回送测试，InternetInternet上不能出现这种地址上不能出现这种地址 7.2.1 7.2.1 分类分类IPv4IPv4地址及子网划分地址及子网划分2 2、划分子网、划分子网 子网划分技术可以将一个大型网络分为由若干个子网划分技术可以将一个大型网络分为由若干个相互连接的子网构成，这些物理网络统称为相互连接的子网构成，这些物理网络统称为子网子网。 划分子网的好处？划分子网的好处？有利于有利于IPIP地址的充分使用，也地址的充分使用，也便于整个网络的管理和提高网络性能，增强网络的安便于整个网络的管理和提高网络性能，增强网络的安全性。全性。 划分子网思想：划分子

10、网思想：将主机号中的前若干位划分出来将主机号中的前若干位划分出来作为子网号，在本网络内使用路由器将各子网互连。作为子网号，在本网络内使用路由器将各子网互连。子网号使用多少位，根据需要决定。划分的子网和子子网号使用多少位，根据需要决定。划分的子网和子网中的主机，不使用全网中的主机，不使用全0 0和全和全1 1的子网号和主机号，称的子网号和主机号，称为变长子网划分，相当于使用了三级地址。为变长子网划分，相当于使用了三级地址。划分子网的方法是：划分子网的方法是： 两级两级IPIP地址在本网络内部就变为三级地址在本网络内部就变为三级IPIP地址，地址，即即网络号网络号、子网号子网号和和主机号主机号。

11、通过网络号确定了一个网络，通过子网号确定通过网络号确定了一个网络，通过子网号确定一个物理子网，而通过主机号则确定了与子网相连一个物理子网，而通过主机号则确定了与子网相连的主机地址。的主机地址。 网络号主主机机号号网络号子网号主主机机号号图7-12 子网划分 7.2.1 7.2.1 分类分类IPv4IPv4地址及子网划分地址及子网划分子网掩码子网掩码：是一个：是一个3232位的二进制串，将对应于位的二进制串，将对应于IPIP地地址中网络地址址中网络地址( (网络号和子网号网络号和子网号) )的所有位都设置的所有位都设置为为1 1，对应于主机地址，对应于主机地址( (主机号主机号) )的所有地址都

12、设的所有地址都设置为置为0 0。A A类、类、B B类、类、C C类类IPIP地址默认的子网掩码地址默认的子网掩码地址类型地址类型点分十进制表点分十进制表示示子网掩码的二进制位子网掩码的二进制位A A255.0.0.0255.0.0.01111111111111111000000000000000000000000000000000000000000000000B B255.255.0.0255.255.0.01111111111111111111111111111111100000000000000000000000000000000C C255.255.255.0255.255.255.0

13、1111111111111111111111111111111111111111111111110000000000000000举例：举例： 设某公司需要创建内部的网络，该公司包括设某公司需要创建内部的网络，该公司包括工程技术部、市场部、财务部和办公室等工程技术部、市场部、财务部和办公室等四四大部大部门，每个部门约有门，每个部门约有20203030台计算机。台计算机。（1 1）若要将几个部门从网络上进行分开。如果分配）若要将几个部门从网络上进行分开。如果分配该公司使用的地址为一个该公司使用的地址为一个C C类地址，网络地址为类地址，网络地址为220.168.1.0220.168.1.0，如何划

14、分网络，将几个部门分开？，如何划分网络，将几个部门分开？（2 2）确定各部门的网络）确定各部门的网络IPIP地址和子网掩码，并写出地址和子网掩码，并写出分配给每个部门网络中的主机分配给每个部门网络中的主机IPIP地址有效范围。地址有效范围。举例答：（答：（1 1）用划分子网的方法，划分四个子网；）用划分子网的方法，划分四个子网； （2 2）借）借3 3位，子网掩码为位，子网掩码为255.255.255.224255.255.255.224； （3 3）每个子网的）每个子网的网络地址网络地址为：为： 220.168.1.0 220.168.1.0 、220.168.1.32220.168.1.3

15、2、220.168.1.64220.168.1.64、 220.168.1.96220.168.1.96、 220.168.1.128220.168.1.128、220.168.1.160220.168.1.160、 220.168.1.192 220.168.1.192 220.168.1.224 220.168.1.224 ； （4 4）每个子网主机每个子网主机IPIP的范围为：的范围为： 220.168.1.33220.168.1.33220.168.1.62220.168.1.62 220.168.1.65 220.168.1.65220.168.1.94220.168.1.94 22

16、0.168.1.99 220.168.1.99220.168.1.126220.168.1.126 220.168.1.129 220.168.1.129192.168.1.158192.168.1.158 7.2.1 7.2.1 分类分类IPv4IPv4地址及子网划分地址及子网划分n私有地址私有地址：私有：私有IPIP地址是一段保留的地址是一段保留的IPIP地址。只地址。只是使用在局域网中，在是使用在局域网中，在InternetInternet上是不使用的。上是不使用的。 n私有地址也能和公有地址在企业内混合使用。私有地址也能和公有地址在企业内混合使用。n私有地址网络上的主机需要访问私有地址

17、网络上的主机需要访问InternetInternet服务，服务，私有地址网络需要通过私有地址网络需要通过网络地址转换网络地址转换 NATNAT路由路由器器连接到连接到InternetInternet。n有有3 3块私有的块私有的IPIP地址空间地址空间(1(1个个A A类地址段，类地址段，1616个个B B类地址段，类地址段，256256个个C C类地址段类地址段) )类类 别别地址块地址块地址范围地址范围A110.0.0.0 10.255.255.255B16172.16.0.0 172.31.255.255C256192.168.0.0 192.168.255.255 7.2.2 IP 7

18、.2.2 IP数据报格式数据报格式64KB7.2.3 IP7.2.3 IP数据报分片与重组（略）数据报分片与重组（略）1 1、IPIP数据报封装中的问题数据报封装中的问题nIPIP数据报（最大数据报（最大64KB64KB）是封装在底层网络的帧中传）是封装在底层网络的帧中传送的，最大传输单元送的，最大传输单元MTUMTU。不同网络，。不同网络，MTUMTU不一样大不一样大小。如以太网小。如以太网1500B1500B，X.25X.25是是576B576B，光纤分布数据，光纤分布数据接口接口4500B4500B。 nIPIP的做法是：选择一个合适的初始数据报大小，使的做法是：选择一个合适的初始数据报

19、大小，使其在源站所在网络上能进行最大限度的封装。其在源站所在网络上能进行最大限度的封装。 IPIP协议提供一种分片机制，在路径中如果经过协议提供一种分片机制，在路径中如果经过MTUMTU较小的网络，就将数据报较小的网络，就将数据报分片分片进行传输。进行传输。分片分片总是出现在网络的交界处，由路由器负责。总是出现在网络的交界处，由路由器负责。分片到分片到达目的站后，达目的站后，IPIP协议将分片协议将分片重组重组。 7.2.3 IP 7.2.3 IP数据报分片与重组（略）数据报分片与重组（略）2 2、IPIP数据报分片数据报分片 数据报分片示例数据报分片示例20B20B？ 7.2.3 IP 7.

20、2.3 IP数据报分片与重组（略）数据报分片与重组（略）因此，分片必须满足因此，分片必须满足2 2个条件：个条件：1 1）各片尽可能大，但片长）各片尽可能大，但片长MTUMTU；2 2）片大小（）片大小（B B）必须为）必须为8 8的倍数。的倍数。3 3、片重组、片重组 在在目的站目的站进行重组。缺点：可能浪费带宽；一个进行重组。缺点：可能浪费带宽；一个分片丢失，全部不能重组。分片丢失，全部不能重组。4 4、分片与重组控制、分片与重组控制n分片和重组控制有关的字段有分片和重组控制有关的字段有3 3个，即标识字段、个，即标识字段、标志字段和片偏移字段。标志字段和片偏移字段。n重组定时器：收到第一

21、个分片后启动，倒计时。重组定时器：收到第一个分片后启动，倒计时。 7.2.4 IP 7.2.4 IP数据报转发数据报转发1 1、直接交付和间接交付、直接交付和间接交付：前者是指直接交到目的站，：前者是指直接交到目的站，如在同一个网络，或者是最后一个路由器。如在同一个网络，或者是最后一个路由器。2 2、路由表：、路由表：n最基本的最基本的IPIP路由表包含了如下的序偶：路由表包含了如下的序偶： （目的网络（目的网络IPIP地址，下一跳地址，下一跳IPIP地址）地址）n路由表仅仅指明了到达目的网络路径上的下一跳，路由表仅仅指明了到达目的网络路径上的下一跳，转发结点并不知道到达目的网络的全部路径。转

22、发结点并不知道到达目的网络的全部路径。 nIPIP的数据报转发机制是基于路由表的下一跳转发的数据报转发机制是基于路由表的下一跳转发, , 整个传送过程是逐跳进行的。每个结点只负责转整个传送过程是逐跳进行的。每个结点只负责转发到下一跳。发到下一跳。 7.2.4 IP 7.2.4 IP数据报转发数据报转发n路由表中目的地址只使用网络前缀（网络号）路由表中目的地址只使用网络前缀（网络号）的信息，这使路由表大大减小。的信息，这使路由表大大减小。 n路由表中还包括一些其它信息，如转发数据报路由表中还包括一些其它信息，如转发数据报的端口，到达目的网络的跳数。的端口，到达目的网络的跳数。3 3、默认路由与指

23、定主机路由、默认路由与指定主机路由 IPIP在路由表中查找目的网络，若没有，则把数在路由表中查找目的网络，若没有，则把数据报发到默认路由。据报发到默认路由。 路由表中一般使用目的主机所在的网络，但也路由表中一般使用目的主机所在的网络，但也允许特定主机路由。允许特定主机路由。4 4、基本的、基本的IPIP数据报转发流程数据报转发流程 从数据报中提取目的站从数据报中提取目的站IPIP地址地址D D，并计算其网络前缀，并计算其网络前缀N N，查找路由表。查找路由表。 if Nif N与任何直接相连的网络的地址匹配与任何直接相连的网络的地址匹配 then then 通过该网络把数据报交付到通过该网络把

24、数据报交付到目的地目的地D D（其中涉及（其中涉及到把到把D D转换成一个物理地址、封装数据报并发送该帧）转换成一个物理地址、封装数据报并发送该帧） else if else if 路由表中包含一个到路由表中包含一个到D D的指定主机路由的指定主机路由 then then 把数据报发送到表中指定的把数据报发送到表中指定的下一跳下一跳 else if else if 路由表中包含到网络路由表中包含到网络N N的一个路由的一个路由 then then 把数据报发送到表中指定的把数据报发送到表中指定的下一跳下一跳 else if else if 路由表中包含一个默认路由路由表中包含一个默认路由 th

25、en then 把数据报发送到表中指定的把数据报发送到表中指定的默默 认路由器认路由器 Else Else 宣布数据报转发出错宣布数据报转发出错7.2.4 IP7.2.4 IP数据报转发数据报转发5 5、子网、子网IPIP数据报转发流程数据报转发流程n基本路由表中要增加子网掩码：基本路由表中要增加子网掩码： 目的网络目的网络IPIP地址，子网掩码，下一跳地址，子网掩码，下一跳IPIP地址地址n子网子网IPIP数据报转发的处理是：数据报转发的处理是：将将IPIP数据报的目的数据报的目的IPIP地址和子网掩码进行布尔地址和子网掩码进行布尔“与与”运算，将得到运算，将得到的地址和表项中的目的网络地址

26、进行匹配测试，的地址和表项中的目的网络地址进行匹配测试，若匹配成功，则由该表项得到下一跳若匹配成功，则由该表项得到下一跳IPIP地址。若地址。若不成功，则进入下一个表项进行测试。不成功，则进入下一个表项进行测试。n只用于目的网络地址在本网络内的情况。对于外只用于目的网络地址在本网络内的情况。对于外部网络，虽然划分了子网，但视为一个整体。部网络，虽然划分了子网，但视为一个整体。 7.2.4 IP 7.2.4 IP数据报转发数据报转发R R0 0 路由表路由表目的网络目的网络下一跳下一跳128.5.0.0R1端口端口1 n子网子网IPIP数据报转发数据报转发R R1 1 路由表路由表目的网络目的网

27、络子网掩码子网掩码下一跳下一跳128.5.1.0255.255.255.0直接（端口直接（端口2）128.5.3.0255.255.255.0R2端口端口1 12347.2.4 IP7.2.4 IP数据报转发数据报转发6 6、统一的、统一的IPIP数据报转发流程：子网数据报转发流程：子网IPIP数据报转发处数据报转发处理可以兼容基本理可以兼容基本IPIP数据报转发处理。数据报转发处理。需对子网掩码形式进一步规定：需对子网掩码形式进一步规定： 划分了子网的网络，子网掩码规定不变；划分了子网的网络，子网掩码规定不变； 不划分子网的网络，其子网掩码形式规定为不划分子网的网络，其子网掩码形式规定为IP

28、IP地址的地址的host-idhost-id部分对应的比特为部分对应的比特为“0”0”，其余为，其余为“1”1”； 指定主机路由，子网掩码规定为全指定主机路由，子网掩码规定为全“1”1”； 默认路由，其默认路由，其IPIP地址记为地址记为0.0.0.00.0.0.0，子网掩码，子网掩码则规定为全则规定为全“0”0”。n统一的统一的IPIP数据报转发流程：数据报转发流程： for for 每一个路由表的表项每一个路由表的表项 do do 把目的站把目的站IPIP地址地址D D与该项子网掩码进与该项子网掩码进 行行“与与”得到目的网络地址得到目的网络地址N N 将将N N和该表项中的目的网络地址进

29、行和该表项中的目的网络地址进行 匹配测试匹配测试 if if 匹配成功匹配成功 then then 把数据报发送到该表项下一跳把数据报发送到该表项下一跳地地 址指定的结点址指定的结点 else else 循环进入下一个路由表表项循环进入下一个路由表表项 if if 在路由表中找不到匹配成功的表项在路由表中找不到匹配成功的表项 then then 宣布数据报转发出错宣布数据报转发出错 7.3 7.3 地址解析协议地址解析协议 7.3.1 IP7.3.1 IP地址与物理地址地址与物理地址 nIPIP层及以上使用层及以上使用IPIP地址寻址地址寻址，数据链路层使用物，数据链路层使用物理地址理地址(M

30、AC(MAC地址，硬件地址地址，硬件地址) )寻址。寻址。 IPIP地址和物理地址的使用地址和物理地址的使用 7.3.2 ARP7.3.2 ARP地址解析机制地址解析机制 地址解析协地址解析协议议ARPARP用动态绑用动态绑定方式进行定方式进行IPIP地地址到物理地址的址到物理地址的转换。转换。 ARPARP缓存缓存：存：存放最近获得的放最近获得的IPIP地址和物理地址地址和物理地址的映射。的映射。 7.4 7.4 因特网控制报文协议ICMP(ICMP(略）略） 7.5 7.5 无类别域间路由无类别域间路由CIDRCIDR（略）（略） 7.6 7.6 路由协议路由协议 7.6.1 7.6.1

31、路由协议简介路由协议简介 n静态路由和动态路由，静态路由和动态路由，InternetInternet使用动态路由。使用动态路由。n主机或路由器在启动后都必须有一个初始的路由主机或路由器在启动后都必须有一个初始的路由表，对于动态路由，初始路由表建立起来之后还表，对于动态路由，初始路由表建立起来之后还要动态地更新。要动态地更新。n路由协议，也称路由选择协议，路由协议，也称路由选择协议，它的作用：它的作用： 用于路由器之间不断地交换路由信息；用于路由器之间不断地交换路由信息； 运行路由算法，优化更新路由。运行路由算法，优化更新路由。 7.6.1 7.6.1 路由协议简介路由协议简介nInternet

32、Internet并不是采用一种全局性的一致的路由算并不是采用一种全局性的一致的路由算法，因为全局性的路由更新会占用很大的网络带法，因为全局性的路由更新会占用很大的网络带宽。宽。n自治系统自治系统ASAS： InternetInternet划分为许多较小的自治系统，有一划分为许多较小的自治系统，有一个全局管理的唯一的识别编号，自己有权决定在个全局管理的唯一的识别编号，自己有权决定在本自治系统内部采用哪种路由协议。本自治系统内部采用哪种路由协议。 7.6.1 7.6.1 路由协议简介路由协议简介nASAS之间的路由称为之间的路由称为域间路由域间路由, AS, AS内部的路由称为内部的路由称为域内路

33、由域内路由，即两级路由。相应地，路由协议分为，即两级路由。相应地，路由协议分为2 2类：类：n内部网关协议内部网关协议IGPIGP： 路由信息协议路由信息协议RIPRIP 开放最短路径优先协议开放最短路径优先协议OSPFOSPF。 n外部网关协议外部网关协议EGPEGP： 边界网关协议边界网关协议BGP-4BGP-4。 7.6.1 7.6.1 路由协议简介路由协议简介IGPIGP和和EGPEGP 7.6.2 7.6.2 路由信息协议路由信息协议RIPRIP 1 1、距离矢量路由算法、距离矢量路由算法 路由交换的报路由交换的报文包含（文包含（D D，V V）序偶的列表，序偶的列表，D D是是到该

34、目的网络的到该目的网络的距离，距离，V V标识目的标识目的网络，称为矢量。网络，称为矢量。距离矢量路由算法：距离矢量路由算法：设网络所有结点的集合为设网络所有结点的集合为N N ；D D( (i i) )表示表示N N 中任意结点中任意结点i i 到某一目的结点到某一目的结点d d 的距离；的距离；L L( (i i, ,j j) )表示表示N N 中两个结点中两个结点i i和和j j之间的距离，之间的距离，i ij j，并有如下原始数据：，并有如下原始数据： 当当i i和和j j直接相连接时，直接相连接时，L L( (i i, ,j j) )就是图中所标的距就是图中所标的距离；离； 当当i

35、i和和j j不直接相连接时，不直接相连接时，L L( (i i, ,j j) ) =。求各结点求各结点i i 到目的结点到目的结点d d 的最短距离的最短距离D D( (i i) ) 的算法：的算法：(1) (1) 初始化初始化 D D( (i i) = ) = ，i iN N 但但 i id d； D D( (d d) = 0 ) = 0 。(2) (2) 更新最小距离更新最小距离 对对每个每个i iN N 但但 i id d： D D( (i i) = min ) = min L L( (i i, , j j) + ) + D D( (j j) ) ；重复步骤（重复步骤（2 2），直至迭代

36、中所有），直至迭代中所有D D( (i i) )不再变化。不再变化。7.6.2 7.6.2 路由信息协议路由信息协议RIPRIP迭代轮次迭代轮次结点结点A结点结点B结点结点C结点结点E结点结点F结点结点G初始化初始化(no, )(no, )(no, )(no, )(no, )(no, ) 上述例子中各结点到目的结点上述例子中各结点到目的结点D D的路由的迭代过程：的路由的迭代过程：(k(k，D(i)D(i)表示计算结果，表示计算结果，k k为当前最短路径的下一跳，为当前最短路径的下一跳，D(i)D(i)为结点为结点i i到到D D的距离的距离。7.6.2 7.6.2 路由信息协议路由信息协议R

37、IPRIP迭代轮次迭代轮次结点结点A结点结点B结点结点C结点结点E结点结点F结点结点G初始化初始化(no, )(no, )(no, )(no, )(no, )(no, )1(no, )(no, )(D, 3)(D, 5)(no, )(no, ) 上述例子中各结点到目的结点上述例子中各结点到目的结点D D的路由的迭代过程：的路由的迭代过程：(k(k，D(i)D(i)表示计算结果，表示计算结果，k k为当前最短路径的下一跳，为当前最短路径的下一跳，D(i)D(i)为结点为结点i i到到D D的距离。的距离。7.6.2 7.6.2 路由信息协议路由信息协议RIPRIP迭代轮次迭代轮次结点结点A结点结

38、点B结点结点C结点结点E结点结点F结点结点G初始化初始化(no, )(no, )(no, )(no, )(no, )(no, )1(no, )(no, )(D, 3)(D, 5)(no, )(no, )2(no, )(C, 5)(D, 3)(D, 5)(E, 12)(C, 7) 上述例子中各结点到目的结点上述例子中各结点到目的结点D D的路由的迭代过程：的路由的迭代过程：(k(k，D(i)D(i)表示计算结果，表示计算结果，k k为当前最短路径的下一跳，为当前最短路径的下一跳，D(i)D(i)为结点为结点i i到到D D的距离。的距离。7.6.2 7.6.2 路由信息协议路由信息协议RIPRI

39、P迭代轮次迭代轮次结点结点A结点结点B结点结点C结点结点E结点结点F结点结点G初始化初始化(no, )(no, )(no, )(no, )(no, )(no, )1(no, )(no, )(D, 3)(D, 5)(no, )(no, )2(no, )(C, 5)(D, 3)(D, 5)(E, 12)(C, 7)3(B, 10)(C, 5)(D, 3)(D, 5)(E, 12)(B, 6) 上述例子中各结点到目的结点上述例子中各结点到目的结点D D的路由的迭代过程：的路由的迭代过程：(k(k，D(i)D(i)表示计算结果，表示计算结果，k k为当前最短路径的下一跳，为当前最短路径的下一跳，D(i

40、)D(i)为结点为结点i i到到D D的距离。的距离。7.6.2 7.6.2 路由信息协议路由信息协议RIPRIP迭代轮次迭代轮次结点结点A结点结点B结点结点C结点结点E结点结点F结点结点G初始化初始化(no, )(no, )(no, )(no, )(no, )(no, )1(no, )(no, )(D, 3)(D, 5)(no, )(no, )2(no, )(C, 5)(D, 3)(D, 5)(E, 12)(C, 7)3(B, 10)(C, 5)(D, 3)(D, 5)(E, 12)(B, 6)4(B, 10)(C, 5)(D, 3)(D, 5)(E, 12)(B, 6) 上述例子中各结点到

41、目的结点上述例子中各结点到目的结点D D的路由的迭代过程：的路由的迭代过程：(k(k，D(i)D(i)表示计算结果，表示计算结果，k k为当前最短路径的下一跳，为当前最短路径的下一跳，D(i)D(i)为结点为结点i i到到D D的距离。的距离。 所有路由器周期性地和邻接路由器（称邻站），所有路由器周期性地和邻接路由器（称邻站），交换路由信息。如交换路由信息。如A A与与B B是邻站，当是邻站，当B B收到收到A A发来的发来的A A的的路由表后，路由表后，下述下述4 4种情况下种情况下B B将修改其路由表：将修改其路由表： A A知道去某个目的网络距离更短的路由；知道去某个目的网络距离更短的路

42、由； A A给出了给出了B B不知道的路由；不知道的路由； B B到某个目的网络的路由经过到某个目的网络的路由经过A A而且而且A A到该网络的到该网络的距离有了变化（变小或变大）；距离有了变化（变小或变大）； 在规定的时间内收不到在规定的时间内收不到A A的路由报文，则下一跳的路由报文，则下一跳为为A A的表项，距离修改为最大值。的表项，距离修改为最大值。 2 2、路由信息协议、路由信息协议RIPRIPn内部网关协议中使用最广泛的是路由信息协议内部网关协议中使用最广泛的是路由信息协议RIPRIP。nRIPRIP：简单，规定：简单，规定“距离距离”为到达目的网络的跳数，为到达目的网络的跳数，最

43、大跳数为最大跳数为1515，达到，达到1616时，即认为不可达。每个时，即认为不可达。每个RIPRIP路由器每隔路由器每隔3030秒钟周期性地向所有邻站广播自己的秒钟周期性地向所有邻站广播自己的路由表。路由表。nRIPRIP报文使用广播，报文使用广播，RIP2RIP2使用组播。使用组播。 7.6.3 7.6.3 开放最短路径优先协议开放最短路径优先协议1 1、最短路径优先、最短路径优先SPFSPF路由算法路由算法 SPFSPF算法的每个路由器都要知道全部的网络算法的每个路由器都要知道全部的网络拓扑结构信息。迪杰斯特拉（拓扑结构信息。迪杰斯特拉（DijkstraDijkstra）算法从）算法从源

44、端源端开始计算到其他所有目的结点的最短路径。开始计算到其他所有目的结点的最短路径。 DijkstraDijkstra算法示例：算法示例： 以以a a为根的最短路径树：为根的最短路径树： n SPF SPF算法，设：算法，设： D(i)D(i)表示任意结点表示任意结点i i到源结点到源结点s s之间的距离，之间的距离，is; is; L(i,j) L(i,j)表示结点表示结点i i和和j j之间的链路距离，之间的链路距离， ijij， 当当i i和和j j直接相连接时，直接相连接时，L(i,j)L(i,j)就是图上所标的距离，就是图上所标的距离， 当当i i和和j j不直接相连接时，不直接相连接

45、时，L(i,j) =L(i,j) =； N N为一个集合，它包含了到为一个集合，它包含了到s s的最短距离已得到的诸结的最短距离已得到的诸结点，点，NCNC为其补集；为其补集；DijkstraDijkstra算法可按下述步骤进行：算法可按下述步骤进行： (1) (1) 初始化初始化 N = s N = s ；D(i) = L(i,s)D(i) = L(i,s)，iNC iNC 。 (2) (2) 迭代迭代 寻找结点寻找结点jNCjNC使得使得 ： D(j) = min D(i) D(j) = min D(i) ， iNC iNC 将结点将结点j j加入集合加入集合N N；如果；如果NCNC为空

46、，结束；否则进入（为空，结束；否则进入（3 3）。）。 (3) (3) 更新最小距离更新最小距离 对每个结点对每个结点iNC iNC ： D(i) = min D(i), L(i, D(i) = min D(i), L(i, j j) + D() + D(j j) ; ) ; 返回到返回到(2)(2)。 迭代轮次迭代轮次集合集合N结点结点b结点结点c结点结点d结点结点e结点结点f初始化初始化a(a,10)(no,)(a,20)(a,50)(no,) 上述例子中源结点上述例子中源结点a a到各结点的路由的迭代过程：到各结点的路由的迭代过程：(k(k，D(i)D(i)表示计算结果，表示计算结果，k

47、 k为当前最短路径的为当前最短路径的上一跳上一跳，D(i)D(i)为结点为结点i i到源结点到源结点a a的距离。的距离。 迭代轮次迭代轮次集合集合N结点结点b结点结点c结点结点d结点结点e结点结点f初始化初始化a(a,10)(no,)(a,20)(a,50)(no,)1a，b(a,10)* 上述例子中源结点上述例子中源结点a a到各结点的路由的迭代过程：到各结点的路由的迭代过程：(k(k，D(i)D(i)表示计算结果，表示计算结果，k k为当前最短路径的上一跳，为当前最短路径的上一跳，D(i)D(i)为结点为结点i i到源结点到源结点a a的距离。的距离。 迭代轮次迭代轮次集合集合N结点结点

48、b结点结点c结点结点d结点结点e结点结点f初始化初始化a(a,10)(no,)(a,20)(a,50)(no,)1a，b(a,10)*(b,30)(a,20)(b,40)(no,) 上述例子中源结点上述例子中源结点a a到各结点的路由的迭代过程：到各结点的路由的迭代过程：(k(k，D(i)D(i)表示计算结果，表示计算结果，k k为当前最短路径的上一跳，为当前最短路径的上一跳，D(i)D(i)为结点为结点i i到源结点到源结点a a的距离。的距离。 迭代轮次迭代轮次集合集合N结点结点b结点结点c结点结点d结点结点e结点结点f初始化初始化a(a,10)(no,)(a,20)(a,50)(no,)

49、1a，b(a,10)*(b,30)(a,20)(b,40)(no,)2a，b，d(a,20)* 上述例子中源结点上述例子中源结点a a到各结点的路由的迭代过程：到各结点的路由的迭代过程：(k(k，D(i)D(i)表示计算结果，表示计算结果，k k为当前最短路径的上一跳，为当前最短路径的上一跳，D(i)D(i)为结点为结点i i到源结点到源结点a a的距离。的距离。 迭代轮次迭代轮次集合集合N结点结点b结点结点c结点结点d结点结点e结点结点f初始化初始化a(a,10)(no,)(a,20)(a,50)(no,)1a，b(a,10)*(b,30)(a,20)(b,40)(no,)2a，b，d(b,

50、30)(a,20)*(b,40)(no,) 上述例子中源结点上述例子中源结点a a到各结点的路由的迭代过程：到各结点的路由的迭代过程：(k(k，D(i)D(i)表示计算结果，表示计算结果，k k为当前最短路径的上一跳，为当前最短路径的上一跳，D(i)D(i)为结点为结点i i到源结点到源结点a a的距离。的距离。 迭代轮次迭代轮次集合集合N结点结点b结点结点c结点结点d结点结点e结点结点f初始化初始化a(a,10)(no,)(a,20)(a,50)(no,)1a，b(a,10)*(b,30)(a,20)(b,40)(no,)2a，b，d(b,30)(a,20)*(b,40)(no,)3a，b，

51、d，c(b,30)*(b,40)(c,70) 上述例子中源结点上述例子中源结点a a到各结点的路由的迭代过程：到各结点的路由的迭代过程：(k(k，D(i)D(i)表示计算结果，表示计算结果，k k为当前最短路径的上一跳，为当前最短路径的上一跳，D(i)D(i)为结点为结点i i到源结点到源结点a a的距离。的距离。 迭代轮次迭代轮次集合集合N结点结点b结点结点c结点结点d结点结点e结点结点f初始化初始化a(a,10)(no,)(a,20)(a,50)(no,)1a，b(a,10)*(b,30)(a,20)(b,40)(no,)2a，b，d(b,30)(a,20)*(b,40)(no,)3a，b

52、，d，c(b,30)*(b,40)(c,70)4a，b，d，c，e(b,40)*(e,60) 上述例子中源结点上述例子中源结点a a到各结点的路由的迭代过程：到各结点的路由的迭代过程：(k(k，D(i)D(i)表示计算结果，表示计算结果，k k为当前最短路径的上一跳，为当前最短路径的上一跳，D(i)D(i)为结点为结点i i到源结点到源结点a a的距离。的距离。 迭代轮次迭代轮次集合集合N结点结点b结点结点c结点结点d结点结点e结点结点f初始化初始化a(a,10)(no,)(a,20)(a,50)(no,)1a，b(a,10)*(b,30)(a,20)(b,40)(no,)2a，b，d(b,3

53、0)(a,20)*(b,40)(no,)3a，b，d，c(b,30)*(b,40)(c,70)4a，b，d，c，e(b,40)*(e,60)5a，b，d，c，e，f(e,60)* 上述例子中源结点上述例子中源结点a a到各结点的路由的迭代过程：到各结点的路由的迭代过程：(k(k，D(i)D(i)表示计算结果，表示计算结果，k k为当前最短路径的上一跳，为当前最短路径的上一跳，D(i)D(i)为结点为结点i i到源结点到源结点a a的距离。的距离。 7.6.3 7.6.3 开放最短路径优先协议开放最短路径优先协议OSPFOSPF2 2、OSPFOSPF路由协议路由协议nOSPFOSPF是一种分布

54、式的链路状态协议，所有的是一种分布式的链路状态协议，所有的OSPFOSPF路由器都维持一个路由器都维持一个链路状态数据库链路状态数据库LSDBLSDB，存储的链路状态信息描绘了整个存储的链路状态信息描绘了整个ASAS的网络拓扑的网络拓扑以及各个链路的度量。以及各个链路的度量。 nOSPFOSPF路由器之间要不断地相互交换链路状态信路由器之间要不断地相互交换链路状态信息并扩散到整个息并扩散到整个ASAS，以保持，以保持LSDBLSDB的动态性和在的动态性和在ASAS范围内的一致性，即范围内的一致性，即LSDBLSDB同步。同步。 路由器在此基础上执行路由器在此基础上执行DijkstraDijks

55、tra算法，计算法，计算出以自己为根的最短路径树算出以自己为根的最短路径树, ,再得到路由表。再得到路由表。 7.6.3 7.6.3 开放最短路径优先协议开放最短路径优先协议3 3、OSPFOSPF报文报文 OSPFOSPF设计有设计有5 5种类型的报文：种类型的报文： 1 1 问候报文问候报文HelloHello 2 2 数据库描述报文数据库描述报文DBD DBD 3 3 链路状态请求报文链路状态请求报文LSR LSR 4 4 链路状态更新报文链路状态更新报文LSU LSU 5 5 链路状态确认报文链路状态确认报文LSAck LSAck 7.6.4 7.6.4 边界网关协议边界网关协议BGP

56、BGP BGP BGP是一种边界网关协议是一种边界网关协议EGPEGP，用来在不同，用来在不同ASAS的路的路由器之间交换路由信息由器之间交换路由信息 。 BGPBGP交换的路由信息主要是到目的网络的路径和交换的路由信息主要是到目的网络的路径和目的网络地址，是一种路径矢量协议。目的网络地址，是一种路径矢量协议。BGPBGP不通报距不通报距离，是一种可达性协议，而不是最优路由协议。离，是一种可达性协议，而不是最优路由协议。 原因：原因： Internet Internet规模太大，规模太大，ASAS之间的路由选择困难；之间的路由选择困难； 对各个对各个ASAS之间计算最优路径也是不现实的；之间计

57、算最优路径也是不现实的； AS AS之间路由选择必须考虑有关策略。之间路由选择必须考虑有关策略。 7.77.7 IP IP 多 播（略） 7.8 7.8 下一代的网际协议下一代的网际协议IPv6IPv6 7.8.1 IPv67.8.1 IPv6简介n“网络泰坦尼克危机网络泰坦尼克危机”：目前：目前IPV4IPV4只有只有C C类地址还类地址还有剩余，一方面是地址资源数量的限制，另一方面有剩余，一方面是地址资源数量的限制，另一方面是随着电子技术及网络技术的发展，计算机网络将是随着电子技术及网络技术的发展，计算机网络将进入人们的日常生活，可能身边的每一样东西都需进入人们的日常生活，可能身边的每一样

58、东西都需要连入全球因特网。要连入全球因特网。 在这样的环境下，在这样的环境下，IPv6IPv6应运而生。应运而生。 nIPv6IPv6是是“Internet Protocol Version 6”Internet Protocol Version 6”的缩写，的缩写，它是它是InternetInternet工程部工程部IETFIETF设计的用于替代现行版本设计的用于替代现行版本IPIP协议协议IPv4IPv4的下一代的下一代IPIP协议。协议。 7.8.1 IPv67.8.1 IPv6简介简介nIPv6IPv6和和IPv4IPv4相比，主要的改进和特点如下：相比，主要的改进和特点如下： n大大地扩充了地址空间（大大地扩充了地址空间（128128位位,16B,16B），多），多级地址结构，无类别地址。级地址结构，无类别地址。n新的简化的首部格式。由新的简化的首部格式。由IPV3IPV3的的1313个字段减个字段减少到少到8 8个。个。n简化了协议，加快了数据报的转发的速度。简化了协议，加快了数据报的转发的速度。n对流的支持。对流的支持。n安全功能。安全功能。n即