10.第10节课第4章网络层

罗泽兵 · 发表于 2024-4-15 08:43:55

比如说我们这两个自制系统AB。那么噢，那它们的这两个路由，这两个自助系统之间呢？用的是外部网关协议dg p4。而它们的自制系统自自自制系统内部呢，用的是内部网关协议，比如说rip，比如说我们的OSPF。自制系统之间的路由呢，也叫做域间路由，选择在自制系统内部的路由选择呢，叫做域内路由选择。那么接下来呢？我们来看一下内部网关协议rip。

我们的工作员，我们的rip呢，是内部网关协议igp中最先得到广泛应用的协议，它的中文名称呢，叫做路由协议，路由信息协议。rip是一种分布式的基于距离向量的路由选择协议，那么是互联网的标准协议，那么其最大优点呢就是简单。rip协议呢，要求网络中的每一个路由器都要维护它自己到每一个路堤网络的距离记录。也就是说，这是一组距离，也就是说，距离向量rip呢？

那么将距离呢？那么定义为这样一个部分，也就是说从一一个路由器。到直接连接的网络呢，距离定义为一。从一个路由器到非直接连接的网络的距离呢？定义为所经历的路由器数加一。嗯哼。加一呢，是因为到达目目的网络后呢，直接进行交付。而直接连接的网络距离呢，已经定义为一。rip的距离呢，也称为跳数，

因为每经过路，一个路由器呢，跳数呢就加一。rip呢认为好的路由呢，就是它经过路由器数目少，距离短rip呢，允许一条路径呢，最多只能包含15个路由器。因为距离等于16时相当于不可达，因此呢，rip只适用于小型路由。rip呢，不能在两个网络之间使用多条路由rip选择一条具有最少路由器的路由，也就说最短路由，哪怕呢，

还存在一条。高速但路由器较多的路由，也就是说rip呢，选择的是我们。最短的一条路由路由器，最小的这样一条路由，那么而不是而不是呢，去专门去选，而不是呢，一定去选择一条这样一个高速低时延的路。路由器高速低时延的这样一个路由，那么我们看一下rip的这样一个协议的要点。rip呢仅和。相邻路由器交换信息。如果两个路由器之间的通信呢？

不需要经过一个路由器，那么这两个路由器呢？就是相邻的rip协议规定呢？不相邻的路由器呢？不交换信息。路由器交换的信息呢，是当前本路由器所知道的全部信息，也就是说现在自己的路由表，也就是说交换信息呢，就是它到本资质系统的所有网络中最短的距离。以及每个网络应该经过的下一条路由器。rip呢，是按照固定的时间。交换路由信息，然后呢，

根据路由器收到的路由表呢，来更新路由表，当网络拓扑发生变化的时候呢，路由器呢，也只是向相邻路由器呢，那么通知拓扑变化的这样一个信息。那么，路由表中最主要的信息呢？那么就是。到某个网络的距离就是说最短距离，以及呢，应该经过的下一条地址。路由表更细的原则呢，就是找到某个目的网络的最短距离，这种算法呢，

又称为距离下拉算法。路由表呢，在刚刚开始进行工作的时候呢，只知道直接相连的网络的距离，此时定义为一以后呢，每一个路由器呢，也只和数目非常有限的相邻路由器呢。交换并更新路由信息。在经过若干次更新后呢，所有的路由器呢，最终都会知道到达本次系统的任何一个网络的最短距离，以及下一条路由的地址。rip协议的收敛过程比较快，那也就是说，在自制系统的所有节点呢，

都得到正确的路由选择信息的过程。那么，接下来我们看一下rip，它的这样一个距离向量算法的过程。那么，对每一个。相邻路由器发送来的rip报文那么进行了这样一些步骤，比如说我们收到相邻路由器，其地址为x的一个rip报文。首先，修改此rip报文中所有的项目，把下一条字段中的地址呢都修改为x，并把所有距离字段的值加一。对修改后的rip报文中的每一个项目呢？重复这样一些步骤，

若项目中的目的网络呢？不在路由表中，则把该项目呢加到路由表中。否则呢，若下一条字段给出的路由器地址是相同的，则把收到的项目呢，替换原路由表中的项目，否则若收到的项目中的距离呢，小于路由表中的距离则进行更新，否则什么也不做。若三分钟还没有收到相邻路由器的更新，路由表则把此路由器呢记为不可达，路由则距离呢设置为16，距离16呢表示不可达，那么这是我们。

距离向量算法的这样一个方式。rip协议呢，让互联网中的所有路由器呢，都和自己相邻的路由器不断交换路由信息，并不断更新其路由表。使得从每一个路由器呢，到每一个目的网络的路由啊，都是最短的，就是跳出最少，那么虽然所有的路由器呢，最终都拥有了整个制作系统的全局路由信息。但对于每一个路由器的位置不同，它们的路由表呢？那么也是不同的。那么，

我们来看一下rip协议的这样一个报文格式，那么rip协议的报文格式呢？那么，是这样一个。这是我们的这样一个rip 2的，这样一个报文格式那么。I rip 2呢？与rip 1的这样一个手部相同，那么但是呢？后面的这样一个路由部部分不同rip协议呢？是运输层路由器的这样一个运输层的用户数据后呢？使用这样一个udp进行传输，也就说rip协议呢，使用用运输层的用户用户数据报udp进行传输，那么是这样一个部分。

rip报文呢，由首部和路由部分组成。rip报文呢，首部占四个字节，其中的命令字段呢，指出报文的意义。那么，首部后面呢？为的b为零呢？是为了这样一个四字四字字节四字节字的这样一个对齐。那而IP 2的报文中呢？它的路由部分呢？由若干个。路由信息组成，每个路由信息呢，

需要20个字节地址组标识符字段呢，用来标示所使用的路由协议地址协议。路由标志填入自制系统的号码，这是考虑的是rip有可能收到本次的系统以外的路由选择信息。那么后面再指出，某个网络地址，该网络的子网掩码下一条路由地址，以及呢，到此网络的距离。rip，我们看一下它的一个优缺点。rip存在的一个问题呢，是是当前网络出现故障时，要经过较长时间呢，才能将此信息呢传送到所有的路由器。

rip协议的最大优点呢，就是实践简单，开销较小。rip呢限制了网络的规模，它能使它是使用的最大距离数为15。那么，16表示不可达。路由器之间交换的路由信息呢？是由路由器中的完整路由表，因而随着网络规模的扩大了，那么开销也就增加。那么，这是我们的。这样一个部分，那么这是rip啦，

在协议的这样一个部分。对了，存在的一个问题呢，就是当网络出现故障的时候，要经过较长的时间呢，才能将此。那么一呢，表示本路由器到网一的这样一个。距离是直接交付。那么一呢，表示距离是一直接呢，表示直接交付。那么，二说到网一的距离是二经过r1。二呢，

表示距离是2r一呢，表示经过r1。那么，当网一出现了故障的时候呢？r1说它到网一的距离是16，表示无法到达，是直接交付。但r2收到r1的更新报文之前呢？还是发了更原来的报文，因为在这时的r2不知道r1出现了故障。那么这个时候呢r1受到r2的更新报文之后呢？那么误认为可以经过r2到达网一，于是呢，更进自己的路由表说那么到网一的距离是三，那么下一条经过r2。

然后在此信息呢，发送给r2r2以后呢，又更新自己的路表为一四r一，表示它到网一的距离是四下一条经过r1。这样不断更新下去，直到r1和r2的这样一个网的一的距离都增加到16的时候呢r1和r2才知道网银是不可达的。那么，这个是好消息传播的快坏消息，传播的慢网络出故障的这样一个传播时间呢？往往需要较长的时间，这是rip的一个主要缺点。接下来我们看一下内部网关协议OSPF OSPF呢，它的中文名称呢，叫做开放最短，路径优先。

那么这里呢？并这里的最坎，这里的最短路径优先呢？并不是指我们的这样一个路径呢？那么是最短的这样一个部分。OSPF呢开放表示OSPF协议不是受某一厂商的控制，而是公开发表的。最短路径优先呢，是采用了迪杰特斯拉提出的最短路径算法spf OSPF呢，只是一个协议的名称，它并不表示其他的路由选择协议了，不是最短路径优先的。OSPF呢是分布式的链路状态，协议OS最pf最主要的特征呢就是使用。分布式的。

路由状态协议，而不是像rip那样的距离向量协议。那么，我们来看一下OSPF的三个要点，第一个，它向本资质系统的所有路由器发送信息，这里采用的是宏范法。这是通过路由器的所有输出端口呢，向所有相邻路由器发送信息，而每一个相邻路由器呢，又再向此信息呢，发往其他所有相邻路由器，那么这样呢，最终整个区域的路由器呢，都得到了这样一个信息的一个副本。

发送的信息呢，仅是与就是与本路由器相邻的所有路由器的链路状态，但这只是路由器所知道的部分信息。所谓的链路状态呢，是说明本路由器呢？就是与哪些路由器相邻，以及该电路的度量，这个度量呢？那么是为了用来表示费用距离，时延，带宽等等，那么这些呢？都由网络管理人员来决定，因此比较灵活。那么有时方面呢？

就称为这个度量为这样一个要用的，这样一个使使用的，这样一个。运用运用运用条件的这样一个运用方式的这样一个代价部分类型部分。那么，对于rip协议呢？发送的信息呢？是到所有网络的距离和下一条路由器，而ro SP f发送的呢？是与本路由器相邻的所有路由器的链路状态。那么，只有当链路状态发生变化的时候呢？路由器呢？才向所有的路由器呢？用红算法发送这个消息，

而不像rip那样，不管网络拓扑有无变化呢？路由器之间呢？都要定期的交换信息。那么我们再看一下。由于呢，所有的路由器之间频繁的交换链路状态信息，因此呢，所有的路由器呢，最终都能建立一个链路状态数据库。这个数据库呢，实际上就是全网的拓扑结构图，它在全网范围内是一致的，这称为链路状态数据库的同步。OSPF的链路状态数据库呢？

能较快的更新，使得各个路由器呢？能够及时的更新，其路由表OSPF更新过程收敛快了，是其重要优点。那么，为了使OSPF呢能用于大规模的网络OSPF呢，再将自制系统呢分为若干个更小的区域。范围称之为区域，每一个区域呢，都有一个30位的区域标志符用点位实际制法表示，那么区域也不能太大，在一个区域内的路由器呢，一般不超过200个。那么我们看一下OSPF呢？

划分为两种不同的区域。划分区域的好处呢，就是把利用红范法交换链路状态的信息范围呢，局限于一个区域，而不是整个自治系统，这就减少了整个网络的通信量。在一个区域内部的路由器呢，只知道本区域内部的完整拓扑结构，而不知道了其他区域的这样一个网络拓扑的情况。为了使每一个区域呢，能和比区域以外的区域进行通讯。OSPF呢使用层次结构的区域划分，在上层的区域呢称为主干区域，主干区域的标志符呢规定为零点零点零点零。主干区域的作用呢，

是用来连通其他在下层的区域，从其他区域的信息呢，都是区域边界路由器。进行概括。比如说我们这里的r3。r4r7呢，都是边界区域边界路由器，每一个区域边界区每一个区域呢。至少有一个区域边界，路由器在主干区域内的路由器呢？称之为主干路由器，比如说r3r，4r，5r，6r七。

一个主干路由器呢，可以同时是区域边界路由器，在主干区域内还有一个路由器呢，专门可以。同时，在主干区域内呢，还有一个路由器呢，专门和本自制系统外的其他路自制系统的交换信息，这样的路由叫做自制系统边界路由器。那么我们再来看一下。OSPF呢？不使用udp，而是直接使用IP数据包进行传送。OSPF呢？构成的数据包更短，

这样呢，可以减少路由信息的通信量。数据报很短的一好处呢，是不必让数据报的分片传送，分片传送的数标呢？只要丢失一个就无法组装成原来的数据报，整个数据报告呢，就必须重传。那么，2 OSPF呢？对不同的链路呢？根据IP分组的不同服务呢，服务类型tos呢，设置成不同的代价，因此呢OSPF对于不同类型的业务呢，

可以计算出不同的路由。如果遇到同一个目的，网络有多条代价相同的路由，那么可以通过通信量呢，分配给这几条路径，这叫做多路径间的这样一个负载平衡。所有的OSPF路由器之间交换的分组呢，都具有这样一个鉴别的，这样一个功能。那么，支持变长的这样一个子网划分和无分类这样一个地址cidr。每一个链路状态呢，都带上一个32位的，这样一个序号，序号越大了，

状态越新。那么我们看一下osph分组。那么我们看一下OSPF呢？那么首部呢？各字段的这样一个部分，那么由我们的版本类型。分组长度，路由器标志符，区域标志符，检验和检验类别以及呢鉴别。那么，这是这样一个运用的，这样一个运用部分。OSPF呢有五种类型，第一种呢是问候分组用来发现。

和维持零战的可达性。第二个呢，是类型数据库类型，二是数据库描述分组向您这呢，给出自己的链路状态，数据库中所有链路。状态项目的摘要信息。第三种类型呢，是数链路状态，请求分组向对方呢，请求发送某些链路项目状态的这样一个详细信息。第四个呢，是链路状态更新分组，用红范法呢，对船网进行更新链路状态，

这种分闸是复杂的，也是OSPF的核心，最协议的，最核心的部分。路由器呢，使用这种分组呢，将其与其链路状态信息呢通知给零站链路状态信息分组呢，有五种不同的链路状态。第五种状态呢，是第五种类型呢，是链路状态确认，那么这是对链路更新分组的这样一个确认。那么，这是我们的五种五种类型。那么有人说hello分组呢？

那么维持了和临战的这样一个可达性？维持和发现零件的可达性。描述分组呢，向零站给出自己链路状态数据库中所有链路状态项目的这样一个摘要信息。链路状态请求呢，是向对方请求发送某些链路状态项目的详细信息。链路状态更新呢，是用红范法对全网进行更新。链路状态，路由器呢？使用这种分组呢？将其链路状态呢？通知给零站。链路状态确认呢，是对链路状态更新分组的这样一个确认。

OSPF规定呢，每两个相邻路由器。每隔十秒就要交换一次问候分组，这样呢，就能确实哪些零站是可达的，那么对于相邻路由器而言，可达是最基本的要求，因为只有可达相邻站的路由状态了才能存入。链路状态数据库在正常情况下呢，网络中传送的绝大多数osp 2分组啊，都是问候分组，那么若有40秒钟了，没有收到某个相邻路由器发来的分组，则认为呢，相邻路由器呢，

是不可达的。则应立即修改电路状态数据库，并重新计算路由表。那么，其他的四种分组呢？都是用来进进行电路状态数据库的同步。所谓的同步呢，就是指不同路由器的链路状态，数据库的内容呢是一样的，两个同步的路由器呢，叫做完全连接的，不是完全的路由，连接的路由表了，表明它虽然在物理上是连接的。但其电路状态数据库呢，

并没有达到一致，当一个路由器呢，刚开始工作的时候呢，它只能通过问候分组呢来得知它有哪些相邻的路由器在工作。以及呢，将数据呢发往相邻路由器所需的代价，如果把所有的路由器呢？都把本地的状态信息呢？对全网进行广播，那么各路预期呢？只需将这些链路状态信息综合起来了，就可以得出链的状链路状态数据库。那么但是呢，这样开销较大，那么OSPF呢，

通常采用另外的办法OSPF呢，是用一个路由器。用数据库描述分组和相邻路由器交换本路由器中数据库中已有的电路状态摘要信息。摘要信息呢，就是指出哪些路由器的状态，链路状态，信息序号呢，已经写入了数据库，经过与相邻路由器进行交换，数据库描述分组后呢。路由器呢，就使用链路状态，请求分组向对方呢发送请求，发送自己缺少的某些链路状态项目的这样一个详细信息。通过这样一个。

分组交换呢，全网同步的链路数据库就建立了，那么我们看一下osp的基本操作，那么我们看一下表明两个分路由器呢，需要交换各组分组的类型。比如说那么确认可达性，那么是通过我们的问候分组，那么达到达达到数据库的同步呢？是通过我们的数据库描述那么新同新情况下的同步呢？是电路状态恳求以及电路状态更新和电路状态。确认这样一个部分OSPF呢，是使用的是可靠的，可靠的这样一个宏算法。那么我们再看一下指定的路由器。多点接入的局域网呢，

采用了指定的路由器的方法，使广播的信息量呢大大增加。指定的路由器呢，代表该局域网上所有的链路呢，向连接到该网络上的路由器呢发送状态信息。那么，接下来我们再看一下外部网关协议bgp bgp呢，是不同资质系统之间的路由器交换路由信息的这样一个协议。bgp呢？较新的版本呢？是我们的bgp 4，那么就是bgp的第四个版本，那么bgp使用的环境的不同。因特网的规模呢比较大，使自制系统之间路由选择非常困难，

对于自制系统之间的路由选择呢，要寻找最佳路由呢是很不现实的。在一条路径，通过几个不同的自助系统的时候呢，想要对这样的路由呢，计算出有意义的代价了，那么不太容易实现。比较合适的做法呢，是在自制系统之间交换这样一个可达性的信息。这个系统之间呢，都有选择了，必须考虑有关策略。因此呢，边界网关协议bgp呢，只能是力求寻找一条能够到达目的网络且比较好的路由，

而并非呢，寻找一条最佳的路由。每一个自制系统的管理员呢，至少要选择一个路由器呢，作为该自制系统的bgp发言人，那么一边来说呢，两个bgp发言人呢，都是通过一个共享网络连接在一起。而bgp发言人呢，往往就是bgp边界路由器，那么但是可以不是bgp边界路由器，一个bgp发言人与其他资质系统中的bgp发言人呢，交换路由信息就要先建立TCP连接。然后在此连接上呢，交换bgp报文以及建立bgp会话，

利用bgp会话呢，交换路由信息。然后使用tgp连接呢，提供可靠的服务，也缴化路由选择协议。使用TCP连接了交换路由信息的两个bgp发言人呢，彼此成为对方的邻站，或者呢，对等站。那么，这是bgp发言人呢？和资质系统之间的关系的这样一个部分。那么我们看一下bgb发言人呢？交换路径向量制作系统的as 2和bgb发言人呢？通知主干网的bgb发言人要到达。

网络的n1n二三n4呢？可以通过as 2。那么，主干网呢？还可发出通知，要到达网络n5n6n7呢？可以沿路径as 1 as as 3。那么，这样一个应用的部分。bgp协议的特点呢？bgp协议交换路由信息的节点数量级呢？是自制系统数的，这样一个量级要要比这样一个自制系统网络数呢？要少很多。每一个自制系统中的bgp发言人呢？

那么数目是很好的，这样呢，就使得自制系统之间的路由选择呢？不至于复杂。bgp呢支持cidr，因此呢，bgp的路由选路由表呢，应当包含路由固定网络前缀。下一条路由器以及呢，到达该目的网络主要经过了各个自制系统序列，在bgp刚刚运行的时候呢，bgp的零站是交换整个的路，基于其路由表。但以后呢，只需要在发生变化时呢，

更新有变化的部分，这样做了对节省网络带宽和减少路由器的开销方面呢，有一好。可以约好约好使用这样一个部分。bgp呢，一共使用四种报文，打开open报文用来和相邻的另一个bgp发言人建立关系。以及呢，更新报文update用来发送某一路由的信息，以及要列出要撤销的多条路由，以及呢，keep alive。饱和报文用来确认打开报文的周期和正式周期性的正式和零件的关系，以及呢，通知。

那么接下来呢？我们看一下网计组管理协议I gmp。和多波路由选择协议IP多波呢？需要两种协议，为了使路由器呢？知道多波组成员的信息需要利用网剧组管理协议I gmp。连接在因局域网上的多波路由器呢？还必须和因特网上的其他路多路由器呢？多波路由器呢？协同工作，以便呢把多波数据呢？用最小代价传送给所有的组成员，那么这样呢，就需要使用多波路由选择协议。I gmp呢并非在因特网范围内对所有的多播组成员呢进行管理的协议，

那么I gmp呢也不知道多播组包含的成员数，也不知道这些成员都分布在哪些网络上。I gmp是为了让连接在本地局域网上的多波路由器呢？知道本局域网是否有主机参加或拖出了每个多波组？那么I gmp呢？是整个网寄协议IP的一个组成部分，那么和ICMP相似，I gmp呢？使用IP数据报传递去报文。但它也向IP呢提供服务。那么因此呢？我们把。I gmp呢。看成是整个网寄协议的一个组成。好同学们，

我们今天呢，为大家介绍了我们的计算机网络当中网络层的这样一个部分。那么在这样这样一章当中呢？那么大家呢？要注意这样一些内容，比如说虚拟互联网络的概念，比如说我们网络层呢？提供的两种服务。那么以及呢？我们的这样一个IP地址与物理地址的关系。另外呢，大家还要了解我们的IP协议。它的这样一个。分类以及呢地址解析协议ARP以及呢如何划分子网和构造超网。并且呢，

要了解往届控制报文协议ICMP。那么另外呢？大家呢？还要掌握内部网关协议rip它的这样一个路由。大家呢，还要掌握内部网关协议。rip它的这样一个路由算法，以及呢，内部网关协议OSPF它的这样一个内容。那么并且呢，大家还要了解外部网关协议bgp它的这样一些类型，它的这样一个内容。那么今天呢？我们给大家介绍了这样一个。网络层这样一个内容，

那么大家呢？在下来的时候呢，再看一下这个部分进行一个了解和熟悉。好，我们今天的课呢，就讲到这里好，谢谢大家。

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