IP网络基础知识资料

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AdvancedResearchProjectsAgency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NationalScienceFoundation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80－90年代初，以电子邮件、、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ClassfulvsClasslessClassfulAddress及问题Classful主要问题1ClassB：toobig；ClassC：littlesmall；2RouteTableSize。IP地址将最终用光。ClasslessAddressing、VLSM把有类地址切割为更有效的块－Subnet。Subnet表示为：IPNetworkNo，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SerialLink。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,…,192.168.12.28/30CIDR(Supernetting)/routeaggregation/longestmatch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HopbyHop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Dynamicallylearnandfilltheroutingtablewitharoutetoallsubnetsinthenetwork.•Ifmorethanoneroutetoasubnetisavailable,placethebestrouteintheroutingtable.Noticewhenroutesinthetablearenolongervalid,andremovethoseroutesfromtheroutingtable.Ifarouteisremovedfromtheroutingtableandanotherroutethroughanotherneighboringrouterisavailable,addtheroutetotheroutingtable.(Manypeoplethinkofthisgoalandthepreviousoneasasinglegoal.)Addnewroutes,orreplacelostrouteswiththebestcurrentlyavailableroute,asquicklyaspossible.ThetimebetweenlosingtherouteandfindingaworkingreplacementrouteiscalledconvergencetimePreventroutingloops.路由协议的分类－按应用范围类型:IGPvsBGPIGP•RIPV1，V2（VLSM）•IGRP，EIGRP（VLSM）•OSPFV1，V2•ISISBGP•BGPV4•MP-BGP路由协议的分类－按算法逻辑Linkstate拓扑数据库，包括RouterRouter’sattachedLinkRouter’sNeighborsSPF（Dijkstrashortestpathfirst）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DistanceVectorExamples:RIP,IGRP距离向量算法距离向量算法特性Directlyconnectedsubnetsarealreadyknownbytherouter;theseroutesareadvertised.Routingupdatesarebroadcast(ormulticast)inmanycases.Routingupdatesarelistenedfor,sothisroutercanlearnnewroutes.Ametricdescribeseachrouteintheupdate.Themetricdescribeshowgoodtherouteis;ifmultipleroutestothesamesubnetarelearned,thelowerisused.Topologyinformationinroutingupdatesinclude,ataminimum,thesubnetandmetricinformation.•Periodicupdatesareexpectedtobereceivedfromneighboringrouters.Failuretoreceiveupdatesinatimelymannerresultsintheremovalofroutes.•Aroutelearnedfromaneighboringrouterisassumedtobethroughthatrouter.•Afailedrouteisadvertisedforatime,withametricthatimpliesthenetworkis“infinite”distance.Thisrouteisconsideredunusable.距离向量算法的问题Multipleroutestosamesubnet,equalmetric：ImplementationoptionsofeitherusingthefirstroutelearnedorputtingallroutesintheroutingtableRoutingloopsoccurringduetoupdatespassingeachotheroverasinglelink：Split-horizonRoutingloopsoccurringduetoupdatespassingeachotherinnetworkswithredundancy：PoisonReverseCountingtoinfinity—sideeffectofpropagatingtransientbadroutinginformation：Holddowntimer等价路由水平分割（if162.11.7.0failed)保持计数器毒性翻转PoisonReverseisanothermethodtohelpavoidloopsandspeedconvergence.Whenadistancevectorroutingprotocolnoticesthataparticularrouteisnolongervalid,ithastwochoices.Oneissimplytoquitadvertisingaboutthatsubnet;theotheristoadvertisethatroute,butwithaninfinitemetric,signifyingthattherouteisbad.PoisonReversecallsforthesecondoftheseoptions,whichremovesanyambiguityaboutwhethertherouteisstillvalid.Forexample,inFigureabove,ametricof999isusedtosignifyinfinity.RouterCisusingPoisonReversetoensurethatRouterAandRouterBdonotpointroutesfor162.11.10.0backthroughRouterC.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1．CLNP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