IP网络基础知识

IP网络和Internet基础知识系列讲座（一）中盈优创资讯科技有限公司研发中心周世军2005.10日程Internet网络发展历史IP协议路由Internet发展大事记

1969，美国国防部AdvancedResearchProjectsAgency的ARPANet80年代初，ARPA和美国国防部通信局研制成功用于异构网络的TCP/IP协议并投入使用；1986年在美国NationalScienceFoundation的支持下，用高速通信线路把分布在各地的一些超级计算机连接起来，以NFSNET接替ARPANET，向公众开放。到了90年代，随着电脑的普及、信息技术的发展，互联网迅速地商业化，以其独有的魅力和爆炸式的传播速度成为当今的热点。商业利用是互联网前进的发动机。中国Internet发展大事记

1994年4月20日，NCFC工程通过美国Sprint公司连入Internet的64K国际专线开通，实现了与Internet的全功能连接。从此我国被国际上正式承认为有Internet的国家。中国1994年重大科技成就之一。1994年5月15日，中国科学院高能物理所设立了第一个WEB服务器1995年1月，中国电信分别通过在北京、上海设立的Sprint公司接入的64K专线接入Internet，并且通过电话网、DDN专线以及X.25网等方式向社会提供Internet接入服务。

1996年1月，中国公用计算机互联网（CHINANET）全国骨干网建成并正式开通，全国范围的公用计算机互联网络开始提供服务。

1996年12月，中国公众多媒体通信网（169网）开始全面启动，广东视聆通、天府热线、上海热线作为首批站点正式开通。1997年，中国公用计算机互联网（CHINANET）实现了与中国其它三个互联网络即中国科技网（CSTNET）、中国教育和科研计算机网（CERNET）、中国金桥信息网（CHINAGBN）的互连互通。根据中国互联网络信息中心于今年6月30日发布的中国互联网络发展报告，我国上网用户总数为1.03亿人，和上年同期比增长18.4%。其中宽带上网人数首次超过了一半，达到5300万人，增长率为23.8%。我国网民数和宽带上网人数均仅次于美国，位居世界第二。Internet上业务应用发展情况80－90年代初，以电子邮件、WWW、FTP、BBS等传统应用为主；90年代，出现电子商务、VOIP等；21世纪，更多的实时宽带业务类型，如IPTV、视频会议、语音电话、游戏、流媒体点播等。

Internet意义

从通讯的角度来看，Internet是一个理想的信息交流媒介：

从获得信息的角度来看，Internet是一个庞大的信息资源库；

从娱乐休闲的角度来看，Internet是一个花样众多的娱乐厅；

从经商的角度来看，Internet是一个即能省钱又能赚钱的场所日程Internet网络发展历史IP协议路由IP协议IP包头格式IP协议动机包（分组）交换网络中的系统互联。实现源与目标地址标识的节点间的数据包传送（路由），并在必要时进行分片和重组。IP本身不保证端到端可靠性，流控制，序列化，依赖上层服务提供QoS。特性无连接的，每个包与其他包没有关系。IP头的四个重要部分：TOS、TTL、Options（时间戳,安全,特殊路由）和CheckSum。IP地址结构网络部分＋主机部分ClassfulvsClasslessClassfulAddress及问题Classful主要问题1ClassB：toobig；ClassC：littlesmall；2RouteTableSize。IP地址将最终用光。ClasslessAddressing、VLSM把有类地址切割为更有效的块－Subnet。Subnet表示为：IPNetworkNo，NetworkMaskExample：我们有一个C：/24，现希望分配30个主机地址和一个SerialLink。现按/27分割该C，得到：/27,2/27,4/27,…,24/27等八个子网。从/27再按/30分割，为：/30,/30,/30,…,8/30CIDR(Supernetting)/routeaggregation/longestmatch日程Internet网络发展历史IP协议路由路由IP协议是无连接的，执行HopbyHop转发。每一跳需要根据路由表查找最近路由，确定下一跳路由器（或直接转发到指定子网）和输出Interface。路由表由路由协议来维护路由协议的目标Dynamicallylearnandfilltheroutingtablewitharoutetoallsubnetsinthenetwork.•Ifmorethanoneroutetoasubnetisavailable,placethebestrouteintheroutingtable.Noticewhenroutesinthetablearenolongervalid,andremovethoseroutesfromtheroutingtable.Ifarouteisremovedfromtheroutingtableandanotherroutethroughanotherneighboringrouterisavailable,addtheroutetotheroutingtable.(Manypeoplethinkofthisgoalandthepreviousoneasasinglegoal.)Addnewroutes,orreplacelostrouteswiththebestcurrentlyavailableroute,asquicklyaspossible.ThetimebetweenlosingtherouteandfindingaworkingreplacementrouteiscalledconvergencetimePreventroutingloops.路由协议的分类－按应用范围类型:IGPvsBGPIGPRIPV1，V2（VLSM）IGRP，EIGRP（VLSM）OSPFV1，V2ISISBGPBGPV4MP-BGP路由协议的分类－按算法逻辑Linkstate拓扑数据库，包括

Router Router’sattachedLink Router’sNeighborsSPF（Dijkstrashortestpathfirst）算法 根据拓扑数据库选择最佳路由放入路由表 避免路由循环，保证快速收敛。Examples:ISIS,OSPFDistanceVectorExamples:RIP,IGRP距离向量算法距离向量算法特性Directlyconnectedsubnetsarealreadyknownbytherouter;theseroutesareadvertised.Routingupdatesarebroadcast(ormulticast)inmanycases.Routingupdatesarelistenedfor,sothisroutercanlearnnewroutes.Ametricdescribeseachrouteintheupdate.Themetricdescribeshowgoodtherouteis;ifmultipleroutestothesamesubnetarelearned,thelowerisused.Topologyinformationinroutingupdatesinclude,ataminimum,thesubnetandmetricinformation.•Periodicupdatesareexpectedtobereceivedfromneighboringrouters.Failuretoreceiveupdatesinatimelymannerresultsintheremovalofroutes.•Aroutelearnedfromaneighboringrouterisassumedtobethroughthatrouter.•Afailedrouteisadvertisedforatime,withametricthatimpliesthenetworkis“infinite”distance.Thisrouteisconsideredunusable.距离向量算法的问题Multipleroutestosamesubnet,equalmetric：ImplementationoptionsofeitherusingthefirstroutelearnedorputtingallroutesintheroutingtableRoutingloopsoccurringduetoupdatespassingeachotheroverasinglelink：Split-horizonRoutingloopsoccurringduetoupdatespassingeachotherinnetworkswithredundancy：PoisonReverseCountingtoinfinity—sideeffectofpropagatingtransientbadroutinginformation：Holddowntimer等价路由水平分割（iffailed)保持计数器毒性翻转PoisonReverseisanothermethodtohelpavoidloopsandspeedconvergence.Whenadistancevectorroutingprotocolnoticesthataparticularrouteisnolongervalid,ithastwochoices.Oneissimplytoquitadvertisingaboutthatsubnet;theotheristoadvertisethatroute,butwithaninfinitemetric,signifyingthattherouteisbad.PoisonReversecallsforthesecondoftheseoptions,whichremovesanyambiguityaboutwhethertherouteisstillvalid.Forexample,inFigureabove,ametricof999isusedtosignifyinfinity.RouterCisusingPoisonReversetoensurethatRouterAandRouterBdonotpointroutesforbackthroughRouterC.链路状态路由算法每个路由器维护相同的拓扑数据库每条记录包括：路由器，可用连接，可达邻居。通过路由泛洪公告本地状态。通过SPF算法，根据TopoDB，每个路由器形成以自己为根的路径树。OSPF和ISIS是主要使用的IGP算法。OSPF简介基于IP地址和TOS转发数据包。按无量纲Metric值计量路由成本，支持多条等价路由。支持通过Area进行分级，良好扩展性。Area内拓扑对Area外不可见。支持VLSM，采用最长匹配。支持认证，且每个Area支持不同的认证机制。ISIS背景介绍

1．

CLNP是什么？

是OSI模型中网络层中的一种不面向连接的网络协议，和IP有相同的特质。但是它是纯粹的OSI模型的一个，而IP现在是我们熟悉的TCP/IP协议栈中的网络层协议。他们两个在OSI模型中是属于同一层的东西，但是在应用中，是两种不同的应用。

2．

Intergrate

IS-IS有什么用？

由于历史原因，OSI曾经是要比TCP/IP协议栈普及，当现在的TCP/IP流行的时候，以前的采用OSI模型中CLNS（由ISO制定的规范）的应用要和现在的TCP/IP（由IETF进行兼容，可以使网络层为CLNP和为IP的路由信息可以互通，所以需要要有个路由协议来作为这两种情况的兼容点。

ISIS与OSPF的相同之处

1．

都维护一个链路状态数据库，并使用SPF算法来得出最佳路径。

2．

都是用Hello报文来查找和维护邻居关系。

3．

使用区域来维护一个阶级的概念。

4．

在区域之间都可以使用路由汇总来减少路由器的负担。

5．

都是无类的路由协议。

6．

在广播网络里，都通过选举一个DR来减少报文数量。

7．

都有认证功能。ISIS与OSPF的不同之处Leve