路由选择协议

1、路由选择协议第1页，共64页，2022年，5月20日，17点48分，星期三主要内容路由选择技术 分类寻址路由表 无分类域间路由选择（CIDR） 内部和外部路由协议 第2页，共64页，2022年，5月20日，17点48分，星期三4.1 路由选择技术下一跳路由选择 特定网络路由选择 默认路由选择 特定主机路由选择 第3页，共64页，2022年，5月20日，17点48分，星期三路由选择第4页，共64页，2022年，5月20日，17点48分，星期三分组的转发将IP数据报进行分片后，形成分片数据，对应于每一个分片数据要对它进行独立路由选择，然后在选定的路由上进行分组的转发。分片数据转发的方式直接交互分组

2、的目的接口和发送接口在同一网络内；间接交互分组的目的接口和发送接口不在同一网络内。第5页，共64页，2022年，5月20日，17点48分，星期三NetNet直接交互间接交互第6页，共64页，2022年，5月20日，17点48分，星期三第7页，共64页，2022年，5月20日，17点48分，星期三第8页，共64页，2022年，5月20日，17点48分，星期三4.1.1 下一跳路由选择在路由表中并不需要保留从源站到目的站的完整路由，而只需要保留转发的下一个路由器地址。 第9页，共64页，2022年，5月20日，17点48分，星期三4.1 IP 协议主机IP网络接口应用TCP主机IP网络接口应用TC

3、P主机IP网络接口应用TCP主机IP网络接口应用TCPIP网络接口路由器IP网络接口路由器IP网络接口路由器网络网络网络网络TelnetTelnetTelnetTelnetTelnetTelnetTelnetTCP包TCP包TCP包TCP包TCP包TCP包TCP包IP包IP包IP包IP包IP包IP包IP包IP包帧帧帧帧帧帧帧帧帧帧帧帧帧帧帧帧帧帧帧帧帧帧帧帧帧帧帧帧帧帧IP包IP包IP包IP包IP包IP包IP包IP包进行路由选择IP包IP包IP包IP包IP包IP包IP包帧帧帧帧帧帧帧帧帧帧帧帧帧帧帧帧帧帧帧帧帧帧帧帧帧帧帧IP包IP包IP包IP包IP包IP包IP包TCP包TCP包TCP包TCP

4、包TCP包TCP包TCP包TelnetTelnetTelnetTelnetTelnetTelnetTelnetTelnetTCP包帧IP包帧IP包TCP包Telnet帧帧帧帧帧帧帧帧帧IP包IP包IP包IP包IP包IP包IP包IP包IP包IP包IP包IP包IP包IP包IP包IP包帧帧帧帧进行路由选择帧帧帧帧帧帧帧帧帧帧帧帧帧帧帧帧帧IP包IP包IP包IP包IP包IP包IP包IP包IP包IP包IP包IP包IP包IP包IP包IP包帧帧帧帧帧帧帧帧帧帧帧帧帧帧帧帧帧帧帧帧帧帧帧帧帧进行路由选择帧帧帧帧帧帧帧帧帧帧帧帧第10页，共64页，2022年，5月20日，17点48分，星期三4.1.2 特定网络

5、路由选择在路由表中并不需要为每一个目的站主机保留一个路由表项，而只需对目的网络保留一个路由表项。 第11页，共64页，2022年，5月20日，17点48分，星期三4.1.3 特定主机路由选择在特定主机路由选择中，路由表中给出的是主机的路由表项，而不是目标网络的路由表项。在检查路由或提供安全措施等的一些特殊情况下，特定主机路由选择就是一种很好的选择。 第12页，共64页，2022年，5月20日，17点48分，星期三4.1.4 默认路由选择在主机的路由表中可以不必列出整个互联网中所有网络的路由表项，仅需使用一个网络地址为的默认路由表项表示这些剩余的互联网路由表项。第13页，共64页，2022年，5

6、月20日，17点48分，星期三4.2 分类寻址路由表路由表表项 路由选择流程 第14页，共64页，2022年，5月20日，17点48分，星期三4.2.1 路由表表项目的网络掩码下一跳地址接口度量168.10.0.0255.255.0.0195.11.20.0f 010路由表结构:第15页，共64页，2022年，5月20日，17点48分，星期三Windows 路由表 第16页，共64页，2022年，5月20日，17点48分，星期三路由器中的路由表 network(目的网络)mask(掩码)via(下一跳)interface(接口)metric(度量)127.0.0.1255.0.0.0127.0

7、.0.1loopback0192.168.10.0255.255.255.0192.168.10.4f00198.16.21.16255.255.255.255120.96.5.18f13第17页，共64页，2022年，5月20日，17点48分，星期三4.2.2 路由选择流程从被转发的IP分组首部中提取目的IP地址D。判断直接交付路由表项。否则就是间接交付，执行3)。判断特定主机路由表项。若路由表中有目的地址为D的特定主机地址，则将分组传送给该路由表项所指明的下一跳地址，完成分组转发；否则，执行4)。判断特定网络路由表项。对每一条路由表项：用子网掩码和D逐比特相“与”，若结果与本路由表项中的目

8、的网络地址相同，则将分组传送给该路由表项指明的下一跳地址，完成分组转发；否则，执行5)。判断默认路由表项。若路由表中有一个默认路由表项，则将分组传送给该路由表项指明的下一跳地址，完成分组转发；否则，执行6)。报告转发分组出错。第18页，共64页，2022年，5月20日，17点48分，星期三简单路由表U 该路由可以使用。G 该路由是到一个网关（路由器）。如果没有设置该标志，说明目的地是直接相连的。也就是说他能区分直接路由和间接路由。H 该路由是到一个主机，也就是说，目的地址是一个完整的主机地址。如果没有设置该标志，说明该路由是到一个网络，而目的地址是一个网络地址：一个网络号，或者网络号与子网号的

9、组合。D 该路由是由重定向报文创建的。M 该路由已被重定向报文修改。返回第19页，共64页，2022年，5月20日，17点48分，星期三理解G和H标志之间的区别是很重要的。G标志区分了直接路由和间接路由。但是H标志表明，目的地址（ n e t s t a t命令输出第一行）是一个完整的主机地址。没有设置H标志说明目的地址是一个网络地址（主机号部分为0）。当为某个目的I P地址搜索路由表时，主机地址项必须与目的地址完全匹配，而网络地址项只需要匹配目的地址的网络号和子网号就可以了。另外，大多数版本的n e t s t a t命令首先打印出所有的主机路由表项，然后才是网络路由表项。第20页，共64页

10、，2022年，5月20日，17点48分，星期三参考记数R e f c n t（Reference count）列给出的是正在使用路由的活动进程个数。面向连接的协议如T C P在建立连接时要固定路由。如果在主机s v r 4和s l i p之间建立Te l n e t连接，可以看到参考记数值变为1。建立另一个Te l n e t连接时，它的值将增加为2。“u s e”显示的是通过该路由发送的分组数。如果我们是这个路由的唯一用户，那么运行p i n g程序发送5个分组后，它的值将变为5。最后一列（ i n t e r f a c e）是本地接口的名字。返回第21页，共64页，2022年，5月20日

11、，17点48分，星期三路由表最简单的（也是最不令人感兴趣的）情况是主机根本没有与任何网络相连。T C P / I P协议仍然能用于这样的主机，但是只能与自己本身通信！这种情况下的路由表只包含环回接口一项。接下来的情况是主机连在一个局域网上，只能访问局域网上的主机。这时路由表包含两项：一项是环回接口，另一项是局域网（如以太网）。如果主机能够通过单个路由器访问其他网络时，那么就要进行下一步。一般情况下增加一个默认表项指向该路由器。如果要新增其他的特定主机或网络路由，那么就要进行最后一步。上述路由表中的第一项。第22页，共64页，2022年，5月20日，17点48分，星期三example假定目的地址

12、是主机。首先进行主机地址的匹配。路由表中的两个主机地址表项均不匹配，接着进行网络地址匹配。这一次匹配成功，找到表项（网络号和子网号都相同），因此使用emd0接口。这是一个直接路由，因此链路层地址将是目的端的地址。假定目的地址是主机。首先在路由表搜索主机地址，并找到一个匹配地址。这是一个间接路由，因此目的端的IP地址仍然是，但是链路层地址必须是网关的链路层地址，其接口名为emd0。第23页，共64页，2022年，5月20日，17点48分，星期三第三次我们通过Internet给主机(192.207.117.2）发送一份数据报。首先在路由表中搜索主机地址，失败后进行网络地址匹配。最后成功地找到默认表

13、项。该路由是一个间接路由，通过网关140.252.13.33，并使用接口名为emd0。第24页，共64页，2022年，5月20日，17点48分，星期三4.3 无分类域间路由选择（CIDR）CIDR的基本思想是：适当分配多个合适的IP地址，使得这些地址能够进行聚合，减少这些地址在路由表中的表项数。第25页，共64页，2022年，5月20日，17点48分，星期三聚合步骤把网络地址转化成二进制提取地址中的相同部分，对剩余的部分按位数的全排列进行划分，得到多块地址。对每一块地址聚合成一个地址，计算出掩码。第26页，共64页，2022年，5月20日，17点48分，星期三举例:把下面的4个C类网络地址，实

14、现地址聚合。 点分十进制地址二进制地址掩码长度（比特）200.41.24.011001000 00101001 00011000 00000000/24200.41.25.011001000 00101001 00011001 00000000/24200.41.26.011001000 00101001 00011010 00000000/24200.41.27.011001000 00101001 00011011 00000000/24200.41.24.011001000 00101001 00011000 00000000/22第27页，共64页，2022年，5月20日，17点48分

15、，星期三举例地址聚合 第28页，共64页，2022年，5月20日，17点48分，星期三4.4 内部和外部路由协议因特网将整个互联网划分为许多较小的自治系统（Autonomous System，简称AS）。一个AS通常代表一个独立的组织机构，同时，一个AS是由若干个路由器组成的一个互联网络，并由本组织机构内的管理员进行管理，有权决定在本AS内所采用的路由选择协议。 第29页，共64页，2022年，5月20日，17点48分，星期三第30页，共64页，2022年，5月20日，17点48分，星期三4.4.1 理想的路由选择算法正确性和完整性。简单性。自适应性。稳定性。公平性。最佳性。第31页，共64页

16、，2022年，5月20日，17点48分，星期三4.4.2 路由信息协议(RIP)路由信息协议（Routing Information Protocol，简称RIP）是在同一个自治系统内路由器之间传送路由的最常用协议。RIP是一个基于距离向量路由选择的协议。第32页，共64页，2022年，5月20日，17点48分，星期三RIP v1报文格式 8比特8比特16比特命令版本全0地址族标识全0IP地址全0全0距离地址族标识全0IP地址全0全0距离第33页，共64页，2022年，5月20日，17点48分，星期三命令字段命令字段为1表示请求，表示要求其他系统发送其全部或部分路由表。2表示应答。应答则包含发

17、送者全部或部分路由表。还有两个舍弃不用的命令（ 3和4），两个非正式的命令：轮询（ 5）和轮询表项（ 6）。第34页，共64页，2022年，5月20日，17点48分，星期三RIP协议工作原理 互联网中的每一个路由器保留一个路由表，路由表由多个路由表项构成，每一个表项表示到达一个目的网络的路由。第35页，共64页，2022年，5月20日，17点48分，星期三正常运行初始化：在启动一个路由守护程序（使用RIP通信）时，它先判断启动了哪些接口，并在每个接口上发送一个请求报文，要求其他路由器发送完整路由表。目的U D P端口号是5 2 0。这种请求报文的命令字段为1，但地址系列字段设置为0，而度量字段

18、设置为1 6。这是一种要求另一端完整路由表的特殊请求报文。接收到请求。如果这个请求是刚才提到的特殊请求，那么路由器就将完整的路由表发送给请求者。接收到响应。使响应生效，可能会更新路由表。定期选路更新。每过3 0秒，所有或部分路由器会将其完整路由表发送给相邻路由器。（定期计时器）触发更新。每当一条路由的度量发生变化时，就对它进行更新。不需要发送完整路由表，而只需要发送那些发生变化的表项。第36页，共64页，2022年，5月20日，17点48分，星期三定时器P66定期计时器：30s截止计时器：180s无效信息计时器：120s第37页，共64页，2022年，5月20日，17点48分，星期三一个互联网

19、拓扑 第38页，共64页，2022年，5月20日，17点48分，星期三初始状态路由表 第39页，共64页，2022年，5月20日，17点48分，星期三各路由器的最终路由表 第40页，共64页，2022年，5月20日，17点48分，星期三RIP的特点 RIP协议适用于小型网络。RIP协议是基于距离向量路由选择的协议。不能保证所选择的是最快的路径。RIP协议定期更新路由表。RIPv1协议是一个有类别路由协议，在RIP v1报文中不传送掩码地址。RIPv2协议是一个无类别路由协议。第41页，共64页，2022年，5月20日，17点48分，星期三RIP协议的局限性 增加一个网络Net1 第42页，共6

20、4页，2022年，5月20日，17点48分，星期三R1路由表R2路由表R3路由表目的网络下一跳距离目的网络下一跳距离目的网络下一跳距离初始Net1-16Net1-16Net1-161次交换Net1-1Net1-16Net1-162次交换Net1-1Net1-2Net1-163次交换Net1-1Net1R12Net1R23第43页，共64页，2022年，5月20日，17点48分，星期三RIP协议的局限性不能识别子网删除一个网络Net1 第44页，共64页，2022年，5月20日，17点48分，星期三删除网络Net1后路由表的变化 R1路由表R2路由表R3路由表目的网络下一跳距离目的网络下一跳距离

21、目的网络下一跳距离初始Net1-1Net1R12Net1R231次交换Net1-16Net1R12Net1R232次交换Net1R23Net1R12Net1R233次交换Net1R23Net1R14Net1R234次交换Net1R25Net1R14Net1R255次交换Net1R25Net1R16Net1R2516次交换Net1-16Net1-16Net1-16第45页，共64页，2022年，5月20日，17点48分，星期三RIPv2协议 8比特8比特16比特命令版本全0地址族标识路由标记IP地址子网掩码下一跳度量地址族标识路由标记IP地址子网掩码下一跳度量第46页，共64页，2022年，5月

22、20日，17点48分，星期三4.4.3 开放最短路径优先协议 (OSPF) 开放最短路径优先（Open Shortest Path First, 简称OSPF）是目前流行的另一种内部路由选择协议。它是基于开放标准的链路状态路由选择协议.第47页，共64页，2022年，5月20日，17点48分，星期三与RIP 的区别在一个链路状态协议中，路由器并不与其邻站交换距离信息。它采用的是每个路由器主动地测试与其邻站相连链路的状态，将这些信息发送给它的其他邻站，而邻站将这些信息在自治系统中传播出去。每个路由器接收这些链路状态信息，并建立起完整的路由表。后者收敛更快数据封装在IP数据报中，而非UDP中第48

23、页，共64页，2022年，5月20日，17点48分，星期三自治系统中的区域 第49页，共64页，2022年，5月20日，17点48分，星期三基本步骤发现它的邻站，并知道其网络地址测量到各个邻站的成本，即链路状态把测量得到的信息组装成一个分组，并发送给该区域内的所有路由器（泛洪法）每一个路由器都收到该区域内所有路由器与邻站的链路状态分组，构建链路状态数据库，得到网络拓扑结构根据拓扑结构，计算出最短路径第50页，共64页，2022年，5月20日，17点48分，星期三3个数据库邻站数据库（邻接表）链路状态数据库（网络拓扑图）转发数据库（路由表）第51页，共64页，2022年，5月20日，17点48分

24、，星期三路由表的生成（永久和临时节点）把本地节点作为树根把他的代价看作0，并使它成为第一个永久节点对最新的永久节点的每一个邻节点进行检查给每个邻节点指派一个累计代价，并使他们成为临时节点在临时节点清单中寻找具有最小代价的节点，并使它成为永久的若一个节点从多于一个方向可达，则选择最短累计代价的方向重复3至5步，直至所有节点都成为永久的第52页，共64页，2022年，5月20日，17点48分，星期三OSPF的特点 公开发布了各种规范。它是一个开放标准。支持服务类型路由。易于网络扩展和管理。而且降低了协议运行的网络通信量。提供负载均衡功能。提供鉴别功能。支持多播。属于无类别路由选择协议。支持变长子网掩码(VLSM)。第53页，共64页，2022年，5月20日，17点48分，星期三OSPF报文格式 (4)(2)(3)(5)问候报文数据库描述报文链路状态请求报文链路状态更新报文链路状态确认报文(1)路由器A(主)路由器B(从)第54页，共64页，2022年，5月20日，17点48分，星期三OSPF报文首部格式 版本类型报文长度源路由器IP地址区域标识符鉴别数据校验和鉴别类型第55页，共64页，2022年，5月20日，17点48分，星期三问候报文格式 问候间隔全0优先级停用间隔指定路由器IP地址备份指定路由器IP地址OSPF公共首部（24字节）类型1网络掩码ET邻站1的IP地址邻站