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網(wǎng)絡(luò)工程師學(xué)習(xí)筆記(4)

第5章 網(wǎng)絡(luò)互連技術(shù)

  主要內(nèi)容:1、局域網(wǎng)互連

  2、網(wǎng)絡(luò)互連原理

  3、無連接網(wǎng)絡(luò)互連、各種路由選擇算法和協(xié)議

  4、核心路由器體系結(jié)構(gòu)體系

  一、局域網(wǎng)互連

  1、網(wǎng)絡(luò)互連的目的:是將多個(gè)網(wǎng)絡(luò)互相連接,以實(shí)現(xiàn)在更大范圍內(nèi)的信息交換資源共享和協(xié)同工作。

  2、局域網(wǎng)互連方式:從距離上分有本地局域網(wǎng)互連和遠(yuǎn)程局域網(wǎng)互連即LAN-LAN和LAN-WAN-LAN;從互連所采用的介質(zhì)區(qū)分,有同軸細(xì)纜或粗纜(coaxial cable)、各類非屏蔽雙絞線UTP(Unshielded Twisted pair)和屏蔽雙絞線STP(shielded Twisted pair)、單模或多模光纖等(optical fiber)連接方式。

  3、局域網(wǎng)互連劃分:

  物理層(中繼器repeater):使用中繼器在不同電纜段之間復(fù)制位信號(hào),工作在OSI物理層,互連同類型網(wǎng)段,只起到放大信號(hào)的作用,驅(qū)動(dòng)長距離通信。又稱集線器(hub),可分為普通型,可疊加組合型和高檔智能型。

  網(wǎng)橋(bridge):使用網(wǎng)橋在局域網(wǎng)之間存儲(chǔ)、轉(zhuǎn)發(fā)幀,工作在OSI數(shù)據(jù)鏈路層,更準(zhǔn)確地說應(yīng)該位于MAC層,它互連兼容地址的局域網(wǎng),利用同MAC和MAC地址,以及存儲(chǔ)、轉(zhuǎn)發(fā)功能進(jìn)行局域網(wǎng)間的信息交換。從應(yīng)用上分本地網(wǎng)橋和遠(yuǎn)程網(wǎng)橋、主干網(wǎng)橋;從幀轉(zhuǎn)發(fā)功能分配分透明網(wǎng)橋和源地址路徑選擇網(wǎng)橋。透明網(wǎng)橋TB的基本功能有學(xué)習(xí)及過濾、幀轉(zhuǎn)發(fā)和分枝樹算法功能。

  (1)網(wǎng)橋作信息幀轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)要利用地址轉(zhuǎn)發(fā)表,按表中學(xué)習(xí)到的MAC地址和網(wǎng)橋?qū)?yīng)關(guān)系,將包準(zhǔn)確轉(zhuǎn)發(fā)到該網(wǎng)橋。但如網(wǎng)橋未學(xué)習(xí)到MAC地址時(shí),便將幀發(fā)向除接收口之外的所有接口,這在網(wǎng)橋剛啟動(dòng)工作時(shí)會(huì)造成  大量的廣播幀,稱為廣播風(fēng)暴(broadcast storm)。

  (2)擴(kuò)展樹協(xié)議是為了克服由于網(wǎng)橋不具網(wǎng)絡(luò)層功能,在常任冗余路徑的網(wǎng)橋中出現(xiàn)信息回路造成網(wǎng)橋癱瘓的問題。IEE802.1定義了分枝樹協(xié)議STP,將整個(gè)網(wǎng)絡(luò)路由定義為無回路的樹形結(jié)構(gòu)。

  (3)源地址路徑選擇網(wǎng)橋SRB主要用于標(biāo)記環(huán)IEEE802.5標(biāo)記環(huán)局域網(wǎng)。互連不同型局域網(wǎng)時(shí)使用封裝網(wǎng)橋(encapsulation bridging)和轉(zhuǎn)換橋接方式(translation bridging)和源地址路徑選擇透明網(wǎng)橋SRT。

  路由器(router):使用路由器在不同網(wǎng)絡(luò)間存儲(chǔ)、轉(zhuǎn)發(fā)分組,工作在OSI網(wǎng)絡(luò)層,它需要處理網(wǎng)絡(luò)層的數(shù)據(jù)分組或網(wǎng)絡(luò)地址,決定數(shù)據(jù)分組的轉(zhuǎn)發(fā),它要決定網(wǎng)橋中信息通信的完整路由。

  網(wǎng)關(guān)(gateway):使用協(xié)議轉(zhuǎn)換器提供高層接口,工作在應(yīng)用層。

  二、網(wǎng)絡(luò)互連原理

  1、網(wǎng)絡(luò)互連的要求:在網(wǎng)絡(luò)之間提供一條鏈路,至少需要一條物理和鏈路控制的鏈路;在不同網(wǎng)絡(luò)的進(jìn)程間提供路徑選擇和傳遞數(shù)據(jù);提供各用戶使用網(wǎng)絡(luò)的記錄和保持狀態(tài)信息;在提供上述服務(wù)時(shí)不需要修改原有各網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

  2、網(wǎng)絡(luò)互連的功能分類:基本功能,指的是網(wǎng)絡(luò)互連必須的功能,即使對(duì)那些類型相同的網(wǎng)絡(luò)互連也應(yīng)該具備的功能,它包括不同網(wǎng)絡(luò)之間傳送尋址和路徑選擇等。擴(kuò)展功能,指的是當(dāng)各種互連的網(wǎng)絡(luò)提供不同的服務(wù)級(jí)別時(shí)所需要的功能,包括協(xié)議轉(zhuǎn)換、分組的分段組合和重定序及差錯(cuò)檢測。3、面向連接運(yùn)行模式:連到同一子網(wǎng)上的兩個(gè)DTE之間可建立一條邏輯的網(wǎng)絡(luò)連接。4、無連接運(yùn)行模式:對(duì)應(yīng)于分組交換網(wǎng)的數(shù)據(jù)報(bào)機(jī)制,而面向連接運(yùn)行對(duì)應(yīng)于虛電路機(jī)制。


  五、路由選擇算法

  1、距離矢量路由選擇V-D,

  2、鏈路狀態(tài)路由選擇或稱最短路徑優(yōu)先算法(SPF),要求每個(gè)參與的路由器都要具有完全的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),只需要完成兩項(xiàng)任務(wù):負(fù)責(zé)檢測所有相鄰路由器狀態(tài);周期地向其他路由器傳遞鏈路狀態(tài)信息。其優(yōu)點(diǎn):每個(gè)路由器用相同的原始狀態(tài)數(shù)據(jù)獨(dú)立地計(jì)算路由,并不依賴于中間的機(jī)器。

  六、內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議

  在一個(gè)自治系統(tǒng)內(nèi)的兩個(gè)路由器彼此互為內(nèi)部路由器,使用內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議(IGP),自治系統(tǒng)之間的使用外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議(EGP)來通信。

  1、路由選擇信息協(xié)議(RIP)采用V-D算法,距離矢量路由選擇算法,分成主動(dòng)和被動(dòng)兩類,只有路由器工作在主動(dòng)模式,主機(jī)必須使用被動(dòng)模式。工作在主動(dòng)模式的路由器進(jìn)行監(jiān)聽,并根據(jù)收到的通知更新其路由。以主動(dòng)方式運(yùn)行RIP的路由器每間隔30秒廣播一次報(bào)文。

  RIP對(duì)點(diǎn)到點(diǎn)連接和廣播型網(wǎng)絡(luò)兩者都提供支持。RIP分組是通過UDP和IP傳輸?shù)摹IP進(jìn)程使用UDP的520端口來進(jìn)行發(fā)送和接收。

  RIP報(bào)文格式:報(bào)頭32位,命令字為1表示請(qǐng)求部分的或全部的路由選擇信息。命令字為2表示響應(yīng),包含發(fā)送方路由選擇表內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)地址和距離值一對(duì)信息。

  2、IGRP,運(yùn)行頻率比較低,每90秒更新;路由更新的每一項(xiàng)都包含一個(gè)四種度量制式,即延遲、帶寬、可靠性、負(fù)載;采用保守式預(yù)防環(huán)路的保護(hù)措施、選擇多路徑路由以及處理默認(rèn)路由器的手段等。

  3、開放最短路徑優(yōu)先協(xié)議OSPF

  優(yōu)點(diǎn):計(jì)算迅速,無環(huán)路的收斂性;支持精確的度量值,也能支持多重度量制式;支持通往一個(gè)目的站點(diǎn)的多重路徑;能區(qū)分不同的外部路由。是基于鏈路狀態(tài)路由選擇算法SPF。

  OSPF報(bào)文報(bào)頭格式:24個(gè)8位組報(bào)頭,共有五種類型的報(bào)文類型,類型1)hello;2)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)庫描述;3)鏈路狀態(tài)請(qǐng)求;4)鏈路狀態(tài)更新;5)鏈路狀態(tài)確認(rèn)。

  Hello報(bào)文的兩種功能:檢測鏈路狀態(tài)是否可用;在廣播型與非廣播型網(wǎng)絡(luò)上選擇指定網(wǎng)絡(luò)路由器及后備。

  七、外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議

  1、兩個(gè)交換路由選擇信息的路由器若分別屬于兩個(gè)自治系統(tǒng),則稱為外部鄰站。外部鄰站使用的向其他自治系統(tǒng)通知可達(dá)的信息的協(xié)議稱為外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議(EGP)

  2、EGP有三種功能:它支持鄰站獵取機(jī)制,允許一個(gè)路由器請(qǐng)求另一個(gè)路由器同意交換可達(dá)信息;路由器持續(xù)地測試其鄰站是否有響應(yīng);EGP鄰站周期地傳送路由更新報(bào)文來交換網(wǎng)絡(luò)可達(dá)的信息。

  3、EGP定義了9種報(bào)文類型,它允許兩種測試鄰站是否存活的方式:一種是主動(dòng)方式,路由器周期地發(fā)送hello報(bào)文和輪詢報(bào)文,并等待鄰站響應(yīng)。另一種被動(dòng)方式,路由器依靠鄰站向其發(fā)送hello報(bào)文和輪詢報(bào)文,并利用可達(dá)報(bào)文的狀態(tài)字段信息來判斷鄰站是否知道其存活。

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