培训课件网络工程师-第章网络路由设计

第4章网络路由设计本章要点：4.1路由选择算法4.2路由选择协议4.1路由选择算法

4.1.1路由选择的概念4.1.2路由选择算法及目标4.1.3路由选择的参数4.1.4路由表4.1.5IP路由选择与路由汇聚4.1.6路由选择的评价4.1.1路由选择的概念1．路由选择 路由器的主要工作就是为经过路由器的每个数据帧寻找一条最佳传输路径，并将该数据有效地传送到目的站点。2．分组转发 分组转发即是指在互联网络中，路由器转发IP分组的物理传输过程与数据报转发机制。分组转发可以分为直接转发与间接转发两种。

图4-1分组转发的过程4.1.2路由选择算法及目标 1.路由选择算法（1）静态路由选择算法（2）动态路由选择算法 2．路由选择算法的目标（1）最优化（2）简洁性（3）坚固性（4）快速收敛（5）灵活性4.1.3路由选择的参数（1）带宽 带宽即指一条链路的传输速率，一般表示为Mb/s。（2）跳数 跳数即为一个分组从其源主机到目的主机所要经过的路由器的个数，显而易见，经过的路由器的个数越少，即跳数越小，这个路径越好。（3）时延 时延即为一个分组从其源主机到目的主机所要经历的时间。当然，时间越短，即时延越小，也说明这个路径越好。（4）负载 负载指的是单位时间内通过路由器或是线路的通信量。（5）可靠性可靠性的衡量标准即为分组传输过程中的误码率，误码率是数据传输精确性的指标。误码率=传输中的误码/所传输的总码数*100%，当然误码率越小，说明其可靠性越高。（6）花费 花费即为分组传输过程中的开销。4.1.4路由表

路由表是随着路由选择算法的产生而产生的，路由器要传输IP分组时，必须查询路由表来决定分组发送的下一个地址。

1．静态路由表

由系统管理员事先设置好固定的路由表称之为静态路由表，管理员将每一个目的地址的路径都输入到这个路由表中，因此，它一般是在系统安装时就根据网络的配置情况预先设定的，它不会随着网络结构的改变而改变，其更新工作必须由管理员手工完成。2．动态路由表

动态路由表是路由器根据网络系统的运行情况而自动调整的路由表。路由器根据路由选择协议提供的功能，自动学习和记忆网络运行情况，在需要时自动计算数据传输的最佳路径。

4.1.5IP路由选择与路由汇聚

IP分组的路由在使用CIDR协议后，就通过子网的划分的相反过程来汇聚。路由表的项目由“网络前缀”和“下一跳地址”两项内容组成，因此，选择路由应当从匹配结果中选择具有最长网络前缀的路由。 图4-2即为CIDR的路由汇聚图。图中，核心路由器通过两条专线S1与S2与两台汇聚路由器连接。两台汇聚路由器又分别通过Ethernet各连接了4台接入路由器，得到了8个子网。图4-2CIDR的路由由汇聚聚图路由器接口172.18.54.240/30S1172.18.54.244/30S2172.18.54.0/28S1172.18.54.16/28S2172.18.0.0/24S1172.18.1.0/24S1172.18.2.0/24S1172.18.3.0/24S1172.18.44.0/24S2172.18.45.0/24S2172.18.46.0/24S2172.18.47.0/24S2路由器接口172.18.54.240/30S1172.18.54.244/30S2172.18.54.0/28S1172.18.54.16/28S2172.18.0.0/22S1172.18.1.44/22S2表4-1核心路路由器器的路路由表表表4-2汇聚后的核核心路由的的路由表4.1.6路由选择的的评价1．算法简单单、正确、、最佳路由算法尽尽量简单以以减少路由由资源的耗耗费和分组组转的时延延；分组沿沿着路由表表所指引的的路径能够够到达正确确的目的地地址；分组组转发的算算法开销尽尽可能的低低，它应在在衡量各方方面因素后后，得到一一个相对较较为合适的的传输路径径。2．稳定、公公平在网络的拓拓扑和通信信量相对稳稳定的情况况下，路由由算法收敛敛于一个较较好的解，，并且算法法应该对所所有的用户户都是公平平的。3．适应网络络拓扑、通通信量的变变化当网络拓扑扑、通信量量的变化时时，算法能能自动进行行更新，改改变路由，，以均衡各各链路的负负载。4.2路由选择协协议4.2.1路由选择协协议的概念念4.2.2路由选择协协议的分类类4.2.3内部网关协协议4.2.4外部网关协协议4.2.1路由由选择协议议的概念1．自治系统统Internet采用分层的的路由选择择协议，并并将整个Internet划分为许多多较小的自自治。自治治系统就是是处于一个个管理机构构控制之下下的路由器器和网络群群组。自治治系统的想想法是把Internet的路由分成成两层。2．路由选择择协议路由选择协协议是一种种网络层协协议，它通通过提供一一种共享路路由选择信信息的机制制，它允许许路由器通通过与其他他路由器的的来更新和和维护自己己的路由表表，并确定定最佳的路路由选择路路径。4.2.2路由选择协协议的分类类1.内部部网关协议议内部网关协协议是用于于自治系统统内部的路路由选择协协议，目前前主要的内内部网关协协议有：（1）地址解析析协议它是一个TCP／IP协议，它为为内部路由由器传递数数据报提供供方法。（2）路由选择择信息协议议它是一种分分布式的、、基于距离离向量路由由选择协议议。（3）优先开放放最短路径径它是一种链链路状态路路由选择协协议，它优优于路由选选择信息协协议。现在在是Internet网中最常用用的内部网网关协议。。（4）端系统到到中间系统统它帮助端系系统寻找定定位路由器器，并提供供一种方法法使路由器器告知端系系统它们的的存在。（5）中间系统统到中间系系统它为一个域域内两个路路由器之间间传送信息息分组提供供动态路由由。（6）内部网关关路由选择择协议是一种距离离向量路由由选择协议议，由Cisco公司开发。。2.外外部部网网关关协协议议外部部网网关关协协议议在在自治治系系统统的的边边界界是是路路由由器器其其它它路路由由器器之之间间交交换换信信息息时时被被使使用用。。它它包包括括以以下下协协议议：：（1）边边界界网网关关协协议议它提提供供有有关关相相邻邻点点可可达达性性信信息息。。同同时时也也提提供供了了基基于于策策略略的的算算法法，，使使网网络络管管理理者者对对路路由由选选择择有有较较多多的的控控制制权权。。（2）域域间间路路由由选选择择协协议议它包包含含路路由由选选择择的的策策略略，，但但它它不不大大可可能能在在Internet上代代替替边边界界网网关关协协议议。。图4-3自治治系系统统、、内内部部网网关关协协议议与与外外部部网网关关协协议议的的关关系系4.2.3内部部网网关关协协议议1．路路由由信信息息协协议议RIP当路路由由器器收收到到包包含含某某表表项项的的更更新新的的路路由由更更新新信信息息时时，，就就更更新新其其路路由由表表：：该该路路径径的的跳跳数数值值加加上上1，发发送送者者记记为为下下一一跳跳。。同同时时记记录录该该路路由由器器可可以以到到达达的的目目的的网网络络或或目目的的主主机机的的矢矢量量标标识识。。路路由由信信息息协协议议路路由由器器只只维维护护其其到到目目的的路路由由器器的的最最佳佳路路径径即即具具有有最最小小跳跳数数值值的的路路径径。。更更新新了了自自己己的的路路由由表表后后，，路路由由器器立立刻刻发发送送路路由由更更新新把把变变化化通通知知给给其其它它路路由由器器，，这这种种更更新新是是与与周周期期性性发发送送的的更更新新信信息息无无关关的的。。并并且且，，路路由由信信息息协协议议通通过过对对从从源源地地址址到到目目的的地地址址的的最最大大跳跳数数的的限限制制来来防防止止路路由由环环，，最最大大值值为为15。如果路由由器收到新新更新信息息，且把跳跳数值加1后成为16，就认为该该目的网络络不可到达达。路由信息协协议的工作作主程主要要分为路由由表的建立立和路由表表信息的更更新两步。。（1）路由表的的建立首先获取一一个初始路路由表，有有三种方式式方式一路由器系统统启动时，，从外存读读入一个完完整的路由由表，长驻驻内存使用用；系统关关闭时再将将当前路由由表写回外外存，供下下次使用。。方式二系统启动时时，只提供供一个空表表，通过执执行显式命命令来填充充这个路由由表。方式三系统启动时时，从与本本路由器直直接相连的的各网络地地址中，推推导出一组组初始路由由。（2）路由表的的更新设路由器1与路由器2是相邻的两两个路由器器，它们在在同一个自自治系统内内。表4-3路由器1的更新前的的路由表目的网络距离路由10.0.0.00直接30.0.0.05路由器240.0.0.05路由器360.0.0.09路由器3113.0.0.03路由器6128.0.0.07路由器6136.0.0.013路由器7140.0.0.05路由器8表4-4路由器2发送的报文文目的网络距离10.0.0.0220.0.0.0330.0.0.0450.0.0.08128.0.0.05136.0.0.04表4-5路由器器1更新过过以后后的路路由表表目的网络距离路由10.0.0.00直接20.0.0.04路由器230.0.0.05路由器240.0.0.05路由器350.0.0.09路由器260.0.0.09路由器3113.0.0.03路由器6128.0.0.06路由器2136.0.0.05路由器2140.0.0.05路由器82．开放放最短短路径径优先先协议议OSPF（1）概念念（2）最短短路径径优先先算法法（3）自治治系统统内的的区域域划分分（4）开放放最短短路径径优先先协议议的执执行路由器器的初初始化化网络的的运行行（5）开放放最短短路径径优先先协议议的特特点图4-4一个自自治系系统划划分的的情况况4.2.4外部网网关协协议1．外部部网络络协议议的设设计外部网网关协协议是是自治治系统统间的的路由由协议议，它它交换换的网网络可可达性性信息息提供供了足足够的的信息息来检检测路路由回回路并并根据据性能能优先先和策策略约约束对对路由由