《企业局域网》全套ppt电子课件教案-第4章 路由器的工作原理与组网

第4章 路由器的工作原理与组网,路由器的功能：,根据数据的目的地址对用户数据做相应的转发或过滤；维护和更新路由表；提供对网络数据的流量控制、拥塞控制、安全控制等控制和管理功能。,数据,数据段IP数据报帧比特电脉冲,011101000011000010100101111010110,数据多层封装,4.1 IP层基本概念和工具,IP数据报头部,报头固定部分长20字节,一个IP数据报由报头和数据体两部分组成。报头由20字节的固定部分和变长的可选项组成。,0,4,1,8,31,16,版本 该字段长度为4bit，说明生成该数据报的IP协议版本信息。当前因特网流行的IP协议是第4版，即IPv4，其IP地址长度定义为32位。头部长度 该字段长度为4bit,给出以32bit字长为单位的头部长度。总长度 该字段长度为16bit，给出了以字节为单位的IP数据报的长度，包括头部和数据部分。则IP数据报允许的最大总长度是216-165535字节。如果上层协议交给IP协议的数据总长与IP数据报头部的和大于该限制，则必须由多个分组实现。,服务类型(Type of Server，ToS) 该字段长度为8bit。服务类型字段使发送数据报的主机可以告诉通信子网它要求什么样的服务。生存时间(Time to Live，TTL) 该字段长度是8bit，它设置了该数据报在因特网中允许存在的时间。高层协议 该字段长度是8bit,它说明了数据报中的数据是用哪一种高层协议产生的。,头部校验和: 该字段长度是16bit，它保证头部数据的完整性。发送端主机在发送数据报之前，通过一定的算法对头部求出校验和，填入本字段。当数据报传递到接收端主机时，该主机按同一算法对头部再次计算校验和，并与收到的数据报中头部校验和字段比较，若两者相同，则认为传输的头部正确。,数据报分片机制最大传输单元MTU：物理网络允许传送的最大帧。分片机制：在MTU较小的网络上，将数据报分成若干较小的片进行传输。偏移是以64bit为单位。,片1（偏移0）,片2（偏移600）,片3（偏移1200）,常用网络测试工具,ping发送一个32字节的IP数据报到某站点的主机上，然后记录下该主机的反应时间。TRACERT显示用户数据报所经过的路径上各个路由器的信息，包括每一站的编号、反应时间、站点名称或IP地址。,执行ping命令,4.2 路由器组网通信过程,返回,直接路由,指在同一个IP网络上主机之间直接传送数据帧，而不必通过IP路由器的服务。通信过程：源主机用ARP协议获得目的站点的MAC地址；源主机创建带有目的MAC地址的以太网帧，并以广播方式发送。,间接路由,当源主机和目的主机不在同一个IP子网上时，传输的数据要经过网络层设备，即间接路由。,路由表,图,路由器组网数据通信过程,以PC1和PC3通信为例：PC1的IP-MAC地址映射表：,图,路由器A重新生成的帧结构,PC1发送给路由器A的IP数据报及对应的帧结构,路由器B重新生成的帧结构,路由选择协议,路由选择协议是路由器与路由器之间为了获得动态网络拓扑结构而相互交流信息所必须遵守的约定和规则。路由器通过不断地与其他路由器交换路由信息来获得对全局网络拓扑结构的认识，这也是路由表的基本建立方式。路由信息的获得依靠路由选择协议。,因特网采用分层体系的网络结构，把路出器划分为不向的自治系统AS(Autonomous System)，各个自治系统由不同的机构(如公司、学校、政府部门等)独立操作，内部使用它自己的路由选择协议。自治系统内部的路由器一般只需了解本自治系统内的动态网络结构，无须知道其他自治系统的网络结构信息，只有当跨自治系统传输信息时，才把相应的信息交给自治系统边界的路由器。该AS边界路由器不仅运行自治系统内部的路由选择协议，还运行自治系统之间的路由选择协议。AS边界路由器就可以把信息传输给另一个自治系统。这样就把路由选择协议分成了AS内部路由选择协议和AS之间的路由选择协议。,常用域内路由协议：RIP路由信息协议，采用距离矢量算法。OSPF开放最短路径优先协议，采用链路状态算法。ISIS中间级系统到中间级系统协议，采用链路状态算法。IGRP内部网关路由选择协议，采用距离矢量算法。常用域间路由协议：EGP外部网关协议BGP边界网关协议IDRP域间路由选择协议,基本路径广播算法向量-距离（V-D）算法,10.0.0.0,20.0.0.0,40.0.0.0,30.0.0.0,R1,R2,R1的V-D寻径表,Gi原寻径表,Gj广播的V-D报文,Gi刷新后的寻径表,例：,假设一个网间网的拓扑结构如图所示。给出路由器G1的路由表，要求表目包含信宿地址、路径和距离，并用IP地址表示信宿和路径，用驿站数表示距离。,205.118.192.0,寻径表,G1的寻径表,1,直接,1,G2,0,直接,1,G3,0,G5,2,G2,拓扑图,4.3路由器和网桥优缺点比较,路由器的优点：路由器可在源站点与目的站点之间选择最佳路径，而网桥只能为目的站点选定特殊的路径；路由表的更新时间较网桥端口地址表的更新时间快；路由器可支持几乎无限的分层次的低层路由设备，而网桥只能支持有限的分层次的低层交换设备，组网规模相对较小；路由器阻止把数据广播到所有的接口，从而避免了广播风暴，而网桥容易产生广播风暴；路由器可以对大的数据报分片，并根据情况的不同分别选择相应的路径传送，到目的站点之后再重组成原来的数据报。而网桥将发给本网段的超过其MTU的数据丢掉而不加以处理。 路由器有比较完备的流量控制和拥塞控制，网桥一般没有拥塞控制和流量控制。,路由器的缺点：,配置管理复杂路由器本质上是基于软件工作的，对分组的处理时间较长，而网桥本质上是基于硬件工作的，处理帧的速度快。,4.4 路由器产品,分类 (1)核心层路由器 核心层是整个互连网中处于最高层次的汇集点，所有网段都通向核心。其主要任务是以尽可能快的速度交换分组，通常采用具有最快速度的路由器，而且这些路由器之间的连接具有足够的带宽。 (2)分布层路由器 分布层处于核心层和访问层之间。所有的访问层连接都终止于分布层，经分布层汇集到核心层。分布层路由器把多条从访问层来的