IP网络基础知识.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,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 Advanced Research Projects Agency的ARPANet,80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National Science Foundation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,8090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,Classful vs Classless,Classful Address 及问题,Classful主要问题,1 Class B：too big；Class C：little small；,2 Route Table Size。,IP地址将最终用光。,Classless Addressing、VLSM,把有类地址切割为更有效的块Subnet。,Subnet 表示为：IP Network No，NetworkMask,Example：,我们有一个C：192.168.12.0/24，现希望分配30个主机地址和一个Serial Link。现按/27分割该C，得到：,192.168.12.0/27,192.168.12.32/27,192.168.12.64/27,192.168.12.224/27等八个子网。从192.168.12.0/27再按/30分割，为：,192.168.12.0/30,192.168.12.4/30,192.168.12.8/30,192.168.12.28/30,CIDR(Supernetting)/route aggregation/longest match,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Hop by Hop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,Dynamically learn and fill the routing table with a route to all subnets in the network.,If more than one route to a subnet is available,place the best route in the routing table.,Notice when routes in the table are no longer valid,and remove those routes from the routing table.,If a route is removed from the routing table and another route through another neighboring router is available,add the route to the routing table.(Many people think of this goal and the previous one as a single goal.),Add new routes,or replace lost routes with the best currently available route,as quickly as possible.The time between losing the route and finding a working replacement route is called convergence time,Prevent routing loops.,路由协议的分类按应用范围,类型:IGP vs BGP,IGP,RIP V1，V2（VLSM）,IGRP，EIGRP（VLSM）,OSPF V1，V2,ISIS,BGP,BGPV4,MP-BGP,路由协议的分类按算法逻辑,Link state,拓扑数据库，包括,Router,Routers attached Link,Routers Neighbors,SPF（Dijkstra shortest path first）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,OSPF,Distance Vector,Examples:RIP,IGRP,距离向量算法,距离向量算法特性,Directly connected subnets are already known by the router;these routes are advertised.,Routing updates are broadcast(or multicast)in many cases.,Routing updates are listened for,so this router can learn new routes.,A metric describes each route in the update.The metric describes how good the route is;if multiple routes to the same subnet are learned,the lower is used.,Topology information in routing updates include,at a minimum,the subnet and metric information.,Periodic updates are expected to be received from neighboring routers.Failure to receive updates in a timely manner results in the removal of routes.,A route learned from a neighboring router is assumed to be through that router.,A failed route is advertised for a time,with a metric that implies the network is“infinite”distance.This route is considered unusable.,距离向量算法的问题,Multiple routes to same subnet,equal metric：Implementation options of either using the first route learned or putting all routes in the routing table,Routing loops occurring due to updates passing each other over a single link：,Split-horizon,Routing loops occurring due to updates passing each other in networks with redundancy：Poison Reverse,Counting to infinityside effect of propagating transient bad routing information：Holddown timer,等价路由,水平分割（if 162.11.7.0 failed),保持计数器,毒性翻转,Poison Reverse is another method to help avoid loops and speed convergence.When a distance vector routing protocol notices that a particular route is no longer valid,it has two choices.One is simply to quit advertising about that subnet;the other is to advertise that route,but with an infinite metric,signifying that the route is bad.Poison Reverse calls for the second of these options,which removes any ambiguity about whether the route is still valid.For example,in Figure above,a metric of 999 is used to signify infinity.Router C is using Poison Reverse to ensure that Router A and Router B do not point routes for 162.11.10.0 back through Router C.,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,1CLNP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。2IntergrateIS-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,Level1和Level2路由器首先要明白和OSPF的一个区别，OSPF路由协议的区域边界是以路由器为准，而IS-IS路由协议的区域边界是在链路上的。Level1路由器是没有直接连接到其他区域的路由器；Level2路由器是连接不同区域的路由器；Level1路由器相当于OSPF中的非骨干区域中的路由器；Level2路由器相当于OSPF中的骨干区域路由器；Level1/Level2路由器相当于OSPF中的ABR，他必须维护两个不同区域的链路状态表。但是他又不像ABR，他不会把Level2的路由信息传到Level1的区域中去。而Level1区域就相当于OSPF中的完全存根区域，需要把L1/L2路由器作为一个网关，去请求一个去往外区域的路由，L1/L2路由器通过发送LSP报文到L1区域，设置ATTbit让L1区域的路由器知道，发送这个LSP的路由器知道如何去往外区域的路由。OSPF的又一个不同：OSPF在区域内采用SPF算法，而区域间路由采用DistanceVector算法来实现；而IS-IS都采用SPF算法来计算路由，因为作为L1/L2路由器他同时维护了两张链路状态表。可以进行SPF计算。,ISIS与OSPF不同之处,AreaID：由于IS-IS路由区域里，一个路由器必须只能属于一个区域，不会象OSPF中一个路由器同时属于多个区域，所以一个AreaID只会和一台路由器产生关系。,BGP简介,