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网络层和路由 目的 完成本章的学习后,您将能够: 掌握OSI模型中的网络层的主要功能及其实现的原理 区分不同协议网络层地址的构成方式 区别距离向量和链路状态两种路由算法是如何发现路由并刷新路由信息的 指出两种路由算法在网络拓扑发生变化时会出现的一些问题及其解决途径 网络层基础 网络层的任务:选择路由 第三层的功能就是在网络中寻找一条最好的路由 网络层的通讯路径 用地址表示路径 地址分为网络部分和主机部分 路由器寻径时只使用网络地址部分 主机地址部分用于表示网络上的不同主机和网络设备端口 不同形式的网络层协议地址 TCP/IP 网络层地址 其它协议地址 其它一些第三层地址规范 使用网络地址进行寻径 网络号用于选择路由 被路由协议和路由协议 可路由协议用于路由器之间交换数据流量 如: IP, IPX 路由协议只用于路由器之间维护路由表所用 如: RIP, IGRP 网络层协议的工作过程 每一台路由器都为它的上层功能提供服务 多协议路由 在路由器对各种可路由协议的信息进行转发 静态和动态路由 静态路由 由网络管理员选定的路由 动态路由 通过某种路由算法对网络拓扑结构及其改变进行学习而得到的 静态路由举例 静态路由代表了管理员的意志 缺省路由的概念 用于路由表中没有明确的列出下一跳地址的情况 如何适应拓扑的改变 在线路故障时有没有可以代用的路由呢? 如何实现动态路由 动态路由协议维护并向外发送路由信息 同一种路由协议如何用度量值衡量路由的好坏 选择最佳路径的标准不同 路由协议 路由协议的种类 收敛时间的问题 如果所有的路由器对网络结构具有了统一的认识,我们称这时的网络达到收敛 当网络拓扑发生变化时,路由器必须对路由进行重新计算 采用不同路由协议的路由器进行路由选择的过程和时间都各不相同 距离向量的概念 与相邻的路由器交换路由表,并计算向量 距离向量算法发现路由的过程 所有的信息都是从邻居那里学到的 距离向量算法如何适应拓扑结构的变化 刷新信息在路由器间一个接一个的发送出去 问题: 路由循环 每个结点都维护一张从邻居那里学来的路由表 问题: 路由循环(续) 路由循环的结果: 无穷计数 关于10.4.0.0的错误的路由刷新信息不断的在A,B,C间反复 解决方法: 限定计数的最大值 定义一个最大的跳数值防止无穷计数 解决方法: 水平分割 路由器禁止把从某邻居学来的路由又发回给这个邻接路由器 解决方法: 毒性反转 路由器把断掉的网段标识成距离无穷并立即进行传输 解决方法: 定时压制 路由器保持路由断的状态以保证其他路由器重新计算这一拓扑的变化 解决方法: 触发更新 路由器发现路由表中的变化后立即发送信息包通知其他节点 多路由器的解决方案 多路由器的解决方案(续) 多路由器的解决方案(续) 多路由器的解决方案(续) 链路状态(Link-State)的概念 初始路由广播后,只发送事件触发的链路状态刷新包 链路状态算法如何发现路由 各路由器自行计算到达某目的网段的最短路径 链路状态如何解决拓扑变化 同样使用链路状态刷新包解决拓扑结构的变化 链路状态算法对资源的需求 链路状态算法需要内存 和相应进程的支持 网络进行初始化学习 时需要大量的带宽 链路状态进行刷新时存在的问题 由于LSP传送的路径不同造成的混乱 链路状态算法的路由刷新问题 复杂的大型网络中的同步路由刷新问题? 路由器启动的先后顺序将影响收敛 网络中的慢收敛区域问题 解决方案: 几种链路状态机制 降低对资源的需求 减缓发送的频率 在一定的范围内利用组播的方式限制LSP的发送 分割成不同级别的域 在域间发布路由汇总信息 调整链路状态的刷新信息 使用时间戳 使用序列号和计数器 域内实现LSP同步,域间做路由汇总 两种路由算法的比较 那么哪种算法更好呢? 没有一种路由算法适合所有的网络 混合路由协议 拥有距离向量和链路状态算法的部分特性 LAN到LAN的路由 LAN 到 WAN 的路由 分层标识 Cisco 路由器的配置 小结 网络层的功能包括定义了网络层地址和选择最佳路由 网络层地址用其中的一部分代表路由器表示不同路径所用的网段号,另一部分代表不同的网络设备或端口 Routed protocols用来指导用户的流量,而routing protocols用于路由器之间维护路由表 距离向量算法利用交换路由表项发现路由,可能会出现的问题包括慢收敛 对于链路状态算法,路由器计算到达其它路由器的最短路径,可能出现的问题是刷新信息不一致问题 混合算法吸取了距离向量和链路状态的部分特 路由器支持对不同的可路由协议使用不同的路由协议算法。路由器可以利用同一条链路传送多种可路由协议的信息. 不同的可路由协议和路由协议不会知道彼此的信息格式,