DUT-Chapter4補(bǔ)充(略)(大連理工軟件學(xué)院計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課件)

1、 最優(yōu)性是指路由算法選擇最佳路徑的能力. 低開銷，最大程度的降低軟件和使用開銷。 聚斂，當(dāng)因?yàn)槟撤N原因使路由器出現(xiàn)問題而無(wú)法繼續(xù)正常使用時(shí)，路由器會(huì)發(fā)出路由更新信息傳遍整個(gè)網(wǎng)絡(luò)，重新計(jì)算最優(yōu)路徑，并最終使所有路由器就新路徑達(dá)成一致。 適應(yīng)性，能夠快速準(zhǔn)確的適應(yīng)不同的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。路由算法應(yīng)當(dāng)能夠通過(guò)編程，適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)帶寬，網(wǎng)絡(luò)時(shí)延等參數(shù)變量的變化。 算法類型 靜態(tài)vs動(dòng)態(tài)單路徑vs多路徑 單層結(jié)構(gòu)vs分層結(jié)構(gòu) 域間vs域內(nèi) 鏈路狀態(tài)vs距離向量 靜態(tài)vs動(dòng)態(tài) 在所有的路由中，靜態(tài)路由優(yōu)先級(jí)最高，高于動(dòng)態(tài)路由。 單路徑vs多路徑 多路徑，到達(dá)同一目的地的同時(shí)走多條路徑?？梢詫?shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)流量的多路復(fù)用。多路徑

2、路由算法可以提供更大的數(shù)據(jù)吞吐量，同時(shí)增強(qiáng)了網(wǎng)絡(luò)的可靠性。 單層結(jié)構(gòu)vs分層結(jié)構(gòu) 在單層次的路由系統(tǒng)中，所有的路由器都是對(duì)等的；在分層路由系統(tǒng)中，存在主干路由器，任何兩臺(tái)非主干路由器通信必須通過(guò)主干路由器傳遞。 網(wǎng)絡(luò)規(guī)模增長(zhǎng)帶來(lái)的問題 路由器中的路由表增大； 路由器為選擇路由而占用的內(nèi)存、CPU時(shí)間和網(wǎng)絡(luò)帶寬增大。分層路由的原因分層路由的原因分層路由 域間vs域內(nèi) 有些路由算法只能在單獨(dú)的域中使用，而另外一些路由算法則既可以在域間也可以在域內(nèi)使用。這兩種算法的性質(zhì)是不同的，因此，一種好的域內(nèi)路由算法往往并不一定能夠在域間環(huán)境下使用。 鏈路狀態(tài)vs距離向量 鏈路狀態(tài)算法（又稱為最短路徑優(yōu)先算法）

3、可以把路由信息傳遞到網(wǎng)絡(luò)上的所有節(jié)點(diǎn)。不過(guò)每一臺(tái)路由器只是向外界發(fā)送描述自己鏈路狀態(tài)的那一小部分路由表信息。 距離向量算法（又稱為Bellman-Ford算法）要求每一臺(tái)路由器向外發(fā)送全部或絕大部分的路由表信息，不過(guò)該信息只能發(fā)送給臨近的路由器。 路由度量標(biāo)準(zhǔn) （自閱） 路徑長(zhǎng)度 可靠性 時(shí)延 帶寬 負(fù)載 通信成本 路徑長(zhǎng)度是最為常用的一種路由度量標(biāo)準(zhǔn)。1，網(wǎng)絡(luò)管理人員為每一條網(wǎng)絡(luò)連接指定路由成本。2，跳數(shù)。 可靠性主要是指每一條網(wǎng)絡(luò)連接的可使用性（通常使用誤碼率表示）。 路由時(shí)延：從源地址到目的地的時(shí)間總和。帶寬，路由器負(fù)載，網(wǎng)絡(luò)擁擠狀況以及數(shù)據(jù)包所需要經(jīng)過(guò)的物理距離等都會(huì)影響時(shí)延，因?yàn)槁酚?/p>

4、時(shí)延是多項(xiàng)重要變量的綜合反映，所以被普遍的采用。 帶寬是指一條網(wǎng)絡(luò)連接所能提供的流量吞吐能力。帶寬反映了一條網(wǎng)絡(luò)連接所能夠提供的最大速率，但是有時(shí)使用寬帶連接的路由并不一定是最優(yōu)路徑。例如，如果一條高速連接非常繁忙，那么實(shí)際等待發(fā)送數(shù)據(jù)包的時(shí)間可能會(huì)更長(zhǎng)。 負(fù)載是指象路由器這樣的網(wǎng)絡(luò)資源和設(shè)備的繁忙程度。 通訊成本如網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行成本。7，協(xié)議中的特殊處理 對(duì)相同路由開銷的的處理 對(duì)過(guò)時(shí)路由的處理 布局改變時(shí)的處理 對(duì)相同路由開銷的的處理 當(dāng)修改報(bào)文中的路由開銷和路由數(shù)據(jù)庫(kù)的路由開銷相同時(shí)，不修改路由數(shù)據(jù)庫(kù)中的路由。在這種情況下，采用先入為主的原則，即采用以前的路由。這符合處理方式的簡(jiǎn)單性和實(shí)用性

5、。 對(duì)過(guò)時(shí)路由的處理 根據(jù)V-D算法，一條路由只在出現(xiàn)一條更優(yōu)路由時(shí)才被刷新，否則，將繼續(xù)保留在路由數(shù)據(jù)庫(kù)中。 保留120s自動(dòng)刪除（RFC)布局改變時(shí)的處理 (a) 圖，從G1可直接到達(dá)網(wǎng)絡(luò)Net1，從G2經(jīng)G1(距離為1)可到達(dá)Net1. (1,G1,1). （b）圖，G1一旦檢測(cè)到不可達(dá),會(huì)立即將原來(lái)的路由廢除(將距離改為16).然后會(huì)出現(xiàn)兩種可能: 第一種,在收到來(lái)自G2的V-D報(bào)文之前,G1將修改后的路由信息廣播出去,于是G2將修改其路由數(shù)據(jù)庫(kù),將原來(lái)去往Net1的路由(1,G1,1)刪除.這是完全正常的. 第二種,在G1發(fā)送新的報(bào)文之前,G2廣播自己的V-D報(bào)文.該報(bào)文中必然有一條

6、路由(1,1)表目,說(shuō)明從G2出發(fā),經(jīng)1個(gè)驛站可以到達(dá)Net1.G1收到該報(bào)文后,顯然會(huì)根據(jù)此表目更改自己的路由表,產(chǎn)生關(guān)于Net1的新路由(1,G2,2).于是G1與G2間產(chǎn)生尋徑環(huán)。 出現(xiàn)第二種情況時(shí)，報(bào)文再環(huán)中來(lái)回傳送，當(dāng)路由長(zhǎng)度變?yōu)?6. 路由環(huán)才能解除.這就是所謂慢收斂問題. 解決慢收斂， 方法一：減少不可達(dá)跳數(shù)（ 設(shè)置的路由器端口TTL門限值。452022-3-8462022-3-8472022-3-8482022-3-8492022-3-8（1）組播地址 1，永久組的地址，224.0.0.0-224.0.0.255。 224.0.0.0 保留不作分配224.0.0.1 網(wǎng)段中所有

7、支持組播的主機(jī)224.0.0.2 網(wǎng)段中所有支持組播的路由器224.0.0.4 網(wǎng)段中所有的DVMRP路由器224.0.0.5 所有的OSPF路由器224.0.0.6 所有的OSPF指派路由器224.0.0.9 所有RIPv2路由器224.0.0.13 所有PIM路由器 2，用戶組播地址 224.0.1.0 238.255.255.255 在全網(wǎng)范圍內(nèi)有效。 3，本地管理組播地址 239.0.0.0 239.255.255.255 僅在特定的本地范圍內(nèi)有效，私網(wǎng)內(nèi)使用。502022-3-8512022-3-801-00-5E-00-00-00 01-00-5E-7F-FF-FF單播中xxxxx

8、0 xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx522022-3-8 主機(jī)使用IGMP消息通告本地的組播路由器它想接收組播流量的主機(jī)組地址。 如果主機(jī)支持IGMPv2，它還可以通告組播路由器它退出某主機(jī)組。532022-3-8概述1。IGMP協(xié)議是主機(jī)跟路由器之 間的控制協(xié)議；2。主機(jī)通過(guò)IGMP協(xié)議報(bào)告自己 想加入的組；3。路由器通過(guò)IGMP協(xié)議查詢網(wǎng) 絡(luò)上是否還有特定組的成員。4. 組播路由器每個(gè)端口都維護(hù)一張主機(jī)組成員表. IGMPv1（RFC1112），IGMPv2 (RFC2326)， IGMPv3 （2）IGMP542022-3-8IGMP工作流程1，IGMPv2

9、通過(guò)查詢器選舉機(jī)制從每個(gè)網(wǎng)段中選舉出唯一的查詢器(組播路由器充當(dāng)）。2，對(duì)于周期性查詢，主機(jī)發(fā)送報(bào)告消息的時(shí)間有隨機(jī)性，當(dāng)檢測(cè)到同一網(wǎng)段內(nèi)有其它成員發(fā)送同樣的消息時(shí)，則抑制自己的響應(yīng)報(bào)文。當(dāng)一段時(shí)間沒收到報(bào)告報(bào)文，則認(rèn)為該組內(nèi)沒有主機(jī)了。3，如果有新的主機(jī)要加入組播組，不必等待查詢消息，而是主動(dòng)發(fā)送報(bào)告消息。4，當(dāng)要離開組播組時(shí)，主機(jī)發(fā)送離開組消息；收到離開組消息后，查詢器發(fā)送特定組查詢消息來(lái)確定是否所有組成員都已離開。5，對(duì)于作為組成員的路由器而言，其行為和普通的主機(jī)一樣，響應(yīng)其它路由器的查詢。552022-3-8 在組播路由器里建立起一張表，其中記錄了路由器的各個(gè)接口所對(duì)應(yīng)的子網(wǎng)上都有哪些

10、組的成員。當(dāng)路由器接收到某個(gè)組 G 的數(shù)據(jù)報(bào)文后，只向那些有 G 的成員的接口上轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)報(bào)文。至于數(shù)據(jù)報(bào)文在路由至于數(shù)據(jù)報(bào)文在路由器之間如何轉(zhuǎn)發(fā)則由路由協(xié)議決定，不是器之間如何轉(zhuǎn)發(fā)則由路由協(xié)議決定，不是 IGMP 協(xié)議的功能協(xié)議的功能。562022-3-8配置舉例配置舉例572022-3-8582022-3-8（4）二層組播 a：IGMP snooping IGMP :第三層 IGMP Snooping ： IGMP 監(jiān)聽，二層設(shè)計(jì)的。 IGMP 監(jiān)聽的工作原理如下： 要求交換機(jī)具有提取主機(jī)向路由器的IGMP成員報(bào)告消息的功能，形成組成員和接口的對(duì)應(yīng)關(guān)系，僅向具有組成員的接口轉(zhuǎn)發(fā)組播報(bào)文。 優(yōu)

11、點(diǎn)：IGMP 監(jiān)聽可以解決二層環(huán)境中的組播報(bào)文泛濫問題； 缺點(diǎn)：交換機(jī)對(duì)所有的組播報(bào)文進(jìn)行監(jiān)聽和解讀，這會(huì)產(chǎn)生很多的無(wú)效工作；此外，組播報(bào)文監(jiān)聽和解讀工作也會(huì)占用大量的 CPU 處理時(shí)間。592022-3-8默認(rèn)情況：交換機(jī)接收到一個(gè)組播數(shù)據(jù)包后，向所有端口發(fā)送，即使不是該組的成員也會(huì)收到該數(shù)據(jù)包，這樣不但浪費(fèi)帶寬，而且安全性低，在一些收費(fèi)業(yè)務(wù)上也不容易控制。IGMP snooping602022-3-8理想的方式，交換機(jī)接收到的組播數(shù)據(jù)包只發(fā)給該組成員。實(shí)現(xiàn)方案：交換機(jī)上建立轉(zhuǎn)發(fā)表項(xiàng)（G，Port_Set），其中G是組播地址（MAC地址），Port_Set是接口集合，每個(gè)接口連接一個(gè)組播組成

12、員。612022-3-8（四）三層組播（四）三層組播組播轉(zhuǎn)發(fā)項(xiàng)跟單播環(huán)境下的路由表相似，組播環(huán)境下也有一個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)依據(jù)：組播轉(zhuǎn)發(fā)項(xiàng)，主要有下列部分組成：1。組地址；2。數(shù)據(jù)源地址；3。入接口；4。出接口結(jié)合。G:225.10.10.10S:192.168.1.10IIF:Serial0OIF_List:Serial1;Serial2;Serial3.622022-3-8根據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)項(xiàng)進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)組播路由器接收到一個(gè)組播數(shù)據(jù)包后，做如下轉(zhuǎn)發(fā)：1。根據(jù)組地址和源地址確定轉(zhuǎn)發(fā)項(xiàng)；2。確保接收的數(shù)據(jù)包是從IIF到達(dá)的；3。向所有OIF集合內(nèi)的接口發(fā)送。G:225.10.10.10FLAGS:RPT,ST,etcS

13、:192.168.1.10IIF:Serial0OIF_List:Serial1;Serial2;Serial3.632022-3-8642022-3-8652022-3-8662022-3-8RPF檢查是IP組播中最重要的概念！672022-3-8 三層組播數(shù)據(jù)包的處理過(guò)程： 1、接收到數(shù)據(jù)包后首先進(jìn)行RPF檢查 2、若檢查通過(guò)，則向所有下游設(shè)備轉(zhuǎn)發(fā) 3、若不通過(guò)，則丟棄該數(shù)據(jù)包 注意：不論RPF檢查還是轉(zhuǎn)發(fā)，其依據(jù)都是組播轉(zhuǎn)發(fā)表，RPF檢查的依據(jù)是IIF，轉(zhuǎn)發(fā)的目標(biāo)就是出口集合。組播協(xié)議的要素組播協(xié)議的要素 1. 組的管理和維護(hù) 在組播這套協(xié)議中，在網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和所連接的子網(wǎng)需要有一套協(xié)議或機(jī)

14、制來(lái)保證網(wǎng)絡(luò)設(shè)備知道所連接的子網(wǎng)中，有多少臺(tái)主機(jī)屬于一個(gè)特定的組。 2. 組播報(bào)文的路由:要組播路由協(xié)議有什么用? (1)發(fā)現(xiàn)上游接口，離源最近的接口。因?yàn)榻M播路由協(xié)議只關(guān)心到源的最短路徑。 (2)通過(guò)(S，G)對(duì)來(lái)決定真正的下游接口，當(dāng)所有的路由器都知道了他們的上下游接口，那么一顆多播樹就已經(jīng)建立完成。根是源主機(jī)直連的路由器，而樹枝是通過(guò)IGMP發(fā)現(xiàn)有組員的子網(wǎng)直連的路由器。 (3)管理多播樹 a，避免環(huán)路。 如果有環(huán)路得存在，那么一個(gè)或多個(gè)包會(huì)返回到其輸入的接口，而且這個(gè)包也會(huì)經(jīng)復(fù)制發(fā)到其他的端口上。這一結(jié)果可能導(dǎo)致多播風(fēng)暴，這個(gè)包不斷在路由器與交換機(jī)間復(fù)制，直到TTL減為0。由于這是個(gè)復(fù)

15、制過(guò)程，它的危害會(huì)比單播環(huán)路嚴(yán)重的多，所以所有的多播路由器必須知道多播包的源，并且需要保證多播包不能從源接口發(fā)出 B，必須知道哪些是上游接口和下游接口，可以分辨出數(shù)據(jù)包的流向。如果在不是在源的上游接口收到數(shù)據(jù)包，就會(huì)把它丟棄掉。還要關(guān)心(S，G)下游接口。當(dāng)關(guān)于一個(gè)(S，G)的上下游接口都被判斷出來(lái)了，那么一顆多播樹就形成了。 C，多播路由協(xié)議必須關(guān)心到源的最短路徑，或者說(shuō)它關(guān)心到源的上游接口。稀疏和密集模式的比較稀疏和密集模式的比較? 稀疏模式：它是指在一個(gè)整體網(wǎng)絡(luò)中，參與組播的主機(jī)相對(duì)來(lái)少的一種拓?fù)?，主要出現(xiàn)在WAN中。 密集模式：和以上相反，主要出現(xiàn)在交換式LAN或校園網(wǎng)中隱式加入和顯示

16、加入的比較隱式加入和顯示加入的比較? 組員可以在多播會(huì)話存活的時(shí)候，加入或退出一個(gè)組，而其相連的路由器必須動(dòng)態(tài)的根據(jù)直連子網(wǎng)內(nèi)組員的存在或退出來(lái)決定要加入或剪除多播樹的樹枝。這就是通過(guò)顯式或隱式加入兩種方式來(lái)完成。 隱式加入試用于密集模式，它是通過(guò)先把網(wǎng)際網(wǎng)絡(luò)上的所有路由器都加入到多播樹上，然后由每個(gè)路由器通過(guò)IGMP來(lái)查詢是否有組員在直連的子網(wǎng)上，如果沒有，就發(fā)出一條剪除消息，來(lái)剪除多余的樹枝。 而顯示加入適用于稀疏模式，它是由每個(gè)路由器先查詢子網(wǎng)內(nèi)有無(wú)組員，然后才看是否要發(fā)加入信息給上游路由器。廣播路由選擇算法 1，獨(dú)立發(fā)送方法 廣播節(jié)點(diǎn)采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳送策略將廣播信息向每個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)送一遍。需要

17、廣播節(jié)點(diǎn)直到所有節(jié)點(diǎn)的地址，非常浪費(fèi)帶寬。是最不理想的方法。 2，擴(kuò)散方法 flooding The source host send the packets on network and all the routers that receive the packets simply copy them and forward them to their neighbors. So this method ensures that each other host in the same network can hear the packets from the source. 重復(fù)包太多，浪費(fèi)帶寬。必須采取自控制策略，以防止產(chǎn)生廣播風(fēng)暴。 3，Multidestination Routing 多目的路徑選擇 每個(gè)包都含有一張目的地址清單。每個(gè)中間節(jié)點(diǎn)根據(jù)地址清單確定輸出結(jié)合，并復(fù)制包，制作新的地址清單。依此過(guò)程，直到最后