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第二章 下一代互联网基础 苏伟 北京交通大学 下一代互联网互联设备国家工程实验室 本章提纲 互联网的体系结构 IP路由中的基本概念 路由转发原理 路由选择算法 路由器硬件体系结构 现有信息网络基本上都采用了分层的体系结构，即将其协议体系划分为若干个层次，每个层次完成特定的功能，这样，各个层次综合在一起，就可以完成一个完整的系统功能。 子网层一般又称网络接口层，负责从网络层接收IP报文并向物理网络发送，或从网络上接收物理帧，取出IP数据报并提交给网络层。 网络层负责处理分组在网络中的活动，提供跨越多个网络的选路功能，并对上层屏蔽底层具体子网技术的细节。 传输层主要为两台主机上的应用程序提供端到端的通信。在IP网络中，有两个传输协议：TCP（Transmission Control Protocol，传输控制协议）和UDP（User Datagram Protocol ，用户数据报协议）。 应用层处理特定应用程序细节，为用户完成各种网络服务。 本章提纲 互联网的体系结构 IP路由中的基本概念 路由转发原理 路由选择算法 路由器硬件体系结构 路由器 路由器是工作在网络层上，可以连接不同类型的网络，能够选择数据传送路径并对数据进行转发的网络设备。从通信的角度看，路由器是一种中继系统。 路由表 路由器在接收到数据时，要对其传输路径进行选择。为了实现这一目标，路由器需要维护一个称为“路由表”的数据结构。 路由表包含若干条目，供路由器选路时查询数据传输路径。 路由表中的一个条目至少要包含： 数据的目的地址（通常是目的主机所在网络的地址） 下一跳路由器（即从本路由器出发按所给路径到给定目的地所要通过的下一个路由器）的地址 相应的网络接口 一般情况下还应该有标志位等内容。 泛洪（Flooding） 源路由 选路策略和选路机制 选路策略（Routing Policy）：根据数据包的目的地和网络的拓扑结构选择一条最佳路径，把对应不同目的地的最佳路径存放在路由表中； 选路机制（Routing Mechanism）：有哪些信誉好的足球投注网站路由表，决定向哪个接口转发数据，并执行相应的操作； 选路策略只影响路由表的内容，比如对同一个目的地址来说，由于选路策略的不同，最佳路径可能会不一样，但这并不影响选路机制的执行过程，只是会对其执行的结果产生影响。 IP网络地址结构 指IP地址（包括IPv4和IPv6）的编址方式。 通常把地址空间分为网络号和主机号两部分，当路由器在进行路径选择时，一般按照目的网络来查询，这样既可以降低路由表规模，也可以提高路由查询效率。 早期IPv4网络把地址分为A、B、C、D、E五类，浪费了大量的地址空间，并造成路由效率低下。为解决这些问题，出现了CIDR（Classless InterDomain Routing ，无类别域间路由）机制，即不再严格的对IP地址类别进行区分，IP地址网络号长度也不再固定。 IPv6地址的编址方式与CIDR类似，也是不限定网络号空间的长度，因此有很强的灵活性。 IP网络地址结构对路由选择和路由查询都有很大的影响。 自治系统和路由域 由于Internet规模太大，分布范围太广，所以路由表中对应每一个目的网络都有一个条目是不可能的；同样，也不可能采用一个全局的路由算法或协议。因此，Internet将整个网络划分为若干个相对自治的局部系统，即自治系统（AS，Autonomous System）。自治系统可以定义为同一机构下管理的路由器和网络的集合。 一个自治系统内部还可以再划分几个小的路由域，也称作区域。 内部网关协议和外部网关协议 路由协议可以分为内部网关协议（IGP，Interior Gateway Protocol）和外部网关协议（EGP，Exterior Gateway Protocol）两大类。 内部网关协议是用于自治系统内部的动态路由协议 RIP（Routing Information Protocol ，路由信息协议 ） OSPF（Open Shortest Path First，开放最短路径优先 ）； 外部网关协议是用于自治系统之间拓扑信息交换的路由协议 BGP（Border Gateway Routing Protocol ，边界网关路由协议 ）。 路由选择算法 路由算法是指路由器获得对网络拓扑结构的认知，并为数据包选择正确传输路径的方法或者策略。 一个理想的路由算法至少应该具备以下几点特征：①完整性和正确性；②简单性；③健壮性；④公平性；⑤最佳性。 路由算法的分类。 静态路由选择和动态路由选择 按照能否自动适应网络拓扑结构的变化，可以将选路策略分为静态路由选择和动态路由选择两大类。 静态路由选择并不是表示路由表一成不变，只是