计算机网络19讲

至其他自治系统
自治系统 AS
R1 网1 R2 网3 网2 R3 R5 R4
主干区域 0.0.0.0
R6 R7 网7 网8 网6 R9
网5
R8
网4
区域 0.0.0.1
区域 0.0.0.2
区域 0.0.0.3
主干路由器：R3,R4,R5,R6,R7
区域边界路由器：R3,R4,R7 自治系统边界路由器：R6
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OSPF运行过程
OSPF的运行过程： 1、每个运行OSPF的路由器发送HELLO报文到所有启用OSPF的接口 。如果在共享链路上两个路由器发送的HELLO报文内容一致，那么 这两个路由器将形成邻居关系。 2、从这些邻居关系中，部分路由器形成邻接关系。邻接关系的建立由 OSPF路由器交换HELLO报文和网络类型来决定。 3、形成邻接关系的每个路由器都宣告自己的所有链路状态。 4、每个路由器都接受邻居发送过来的LSA，记录在自己的链路数据库 中，并将链路数据库的一份拷贝发送给其它的邻居。 5、通过在一个区域中泛洪，使得给区域中的所有路由器同步自己数据 库。 6、当数据库同步之后，OSPF通过SPF算法，计算到目的地的最短路 径，并形成一个以自己为根的无自环的最短路径树。 7、每个路由器根据这个最短路径树建立自己的路由转发表。
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划分区域
划分区域的好处就是将利用洪泛法交换链路状态信息的范围局 限于每一个区域而不是整个的自治系统，这就减少了整个网络 上的通信量。
在一个区域内部的路由器只知道本区域的完整网络拓扑，而不 知道其他区域的网络拓扑的情况。
OSPF 使用层次结构的区域划分。在上层的区域叫作主干区域 (backbone area)。主干区域的标识符规定为0.0.0.0。主干区 域的作用是用来连通其他在下层的区域。
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OSPF 分组
比特 0 版 本 8 类 路 型 16 分 组 长 度 由 器 标 识 符 区 域 标 识 符 鉴 别 鉴 别 鉴 别 31
检 验 和
类
型
24 字节 OSPF 分组首部 类型 1 至类型 5 的 OSPF 分组
IP数据报首部
OSPF 分组
IP 数据报
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OSPF 的五种分组类型
OSPF 没有“坏消息传播得慢”的问题，据统计，其响应网络 变化的时间小于 100 ms。
置如下： 1、创建loopback接口，定义ROUTE ID routerA(config)#interface loopback 10 routerA(config)#ip address 192.168.100.1 255.255.255.0 2、开启OSPF进程 routerA(config)#router ospf 10 10代表进程编号，只具有本地意义 3、申请直连网段 routerA(config-router)#network 10.1.1.0 0.0.0.255 area 0 注意反掩码和区域号
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OSPF 的区域(area)
为了使 OSPF 能够用于规模很大的网络，OSPF 将一个自治 系统再划分为若干个更小的范围，叫作区域。
每一个区域都有一个 32 bit 的区域标识符（用点分十进制表 示）。
区域也不能太大，在一个区域内的路由器最好不超过 200 个 。
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OSPF 划分为两种不同的区域
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6.7 虚拟专用网 VPN 和网络地址转换 NAT
6.7.1 虚拟专用网 VPN
本地地址——仅在机构内部使用的 IP 地址，可以由本机构自行 分配，而不需要向因特网的管理机构申请。 全球地址——全球惟一的IP地址，必须向因特网的管理机构申请 。
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用隧道技术实现虚拟专用网
本地地址 全球地址 本地地址
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查看OSPF配置信息
验证 OSPF的配置 Router#show ip ospf 显示路由表的信息 Router#show ip route 清除 IP路由表的信息 Router#clear ip route 在控制台显示 OSPF的工作状态 Router#debug ip ospf
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OSPF 直接用 IP 数据报传送
OSPF 的位置在网络层，OSPF 不用 UDP 而是直接用 IP 数据报传送。 OSPF 构成的数据报很短。这样做可减少路由信息的通信 量。 数据报很短的另一好处是可以不必将长的数据报分片传送 。分片传送的数据报只要丢失一个，就无法组装成原来的 数据报，而整个数据报就必须重传。
125.1.2.3 部门 A X 10.1.0.1 R1
隧道
194.4.5.6 部门 B R2
因特网 使用隧道技术
Y 10.2.0.3
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用隧道技术实现虚拟专用网
加密的从 X 到 Y 的内部数据报 外部数据报的数据部分 125.1.2.3 部门 A X 10.1.0.1 R1 数据报首部 隧道 194.4.5.6 部门 B 因特网 使用隧道技术 125.1.2.3 R1 部门 A 194.4.5.6 R2 部门 B R2 源地址：125.1.2.3 目的地址：194.4.5.6
深入调查，了解需求 综合分析，确定性能 网络选型，设计拓朴 划分子网，分配IP地址 接入Internet 安装、配置、调试
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6.8.1 背景——现状及未来
某单位有三栋建筑：1号楼、2号楼、3号楼，每栋楼直线相距50米。 现有电脑50台，未来3~5年增加到100台左右。 1号楼:3层 办公楼 20台电脑
类型1，问候(Hello)分组。
类型2，数据库描述(Database Description)分组。
类型3，链路状态请求(Link State Request)分组。 类型4，链路状态更新(Link State Update)分组，用洪泛法对 全网更新链路状态。 类型5，链路状态确认(Link State Acknowledgment)分组。
练习
一个数据报长度为4000字节（固定首部长度）。现在经过一个网 络传送，但此网络能够传送的最大数据长度为1500字节。试问应 当划分为几个短些的数据报片？各数据报片的数据长度、片偏移字 段和MF标志应为何值？ IP数据报固定首部长度为20字节 总长度(字节) 数据长度(字节) MF 片偏移 原始数据报 4000 3980 0 0 数据报片1 1500 1480 1 0 数据报片2 1500 1480 1 185 数据报片3 1040 1020 0 370
Y 10.2.0.3
X 10.1.0.1
Y
10.2.0.3
虚拟专用网 VPN
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6.8 综合应用举例——中小规模局域网组建
知识点回顾：①第4章局域网的主要技术：拓朴结构、传输介质、介
质访问控制方式以及相关标准和协议等。 ②第6章网络互连：路由协议、IP地址、接入Internet 等。
组网的主要技术环节：
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指定的路由器 (designated router)
多点接入的局域网采用了指定的路由器的方法，使广播的信 息量大大减少。 指定的路由器代表该局域网上所有的链路向连接到该网络上 的各路由器发送状态信息。
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OSPF的基本操作
问候 问候 数据库描述 达到数据库的同步 数据库描述 数据库描述 数据库描述
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IP数据报的最大长度是多少个字节？ 答：64 K (1 K = 216)字节，因为其首部的总长度字段只有16 bit长。 但实际上最多只能表示65535字节而不是65536字节，因为在二进 制中的16个1表示十进制的（216 – 1）。 IP数据报的首部的最大长度是多少个字节？典型的IP数据报首部是 多长？ 答：IP数据报首部中有一个首部长度字段，4 bit长，可表示的最大 十进制数字是15。因此首部长度的最大值是15个4字节长的字，即 60字节。 典型的IP数据报不使用首部中的选项，因此典型的IP数据报首部长 度是20字节。
2号楼:5层 研发部(3楼）、 供销部等部门
3号楼:5层 生产车间 10台电脑
现有20台电脑未来3 ~ 5年增加到70左右
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6.8.2 需求分析及带宽估算
1.总体需求
共享软、硬件资源。 在局域网内实现实时音频、视频服务，研发部内部能够互 相传输CAD图片。 每间办公室、每个车间都有一个信息点。 实现Internet的接入和网上信息发布。
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三个要点
向本自治系统中所有路由器发送信息，这里使用的方法是洪 泛法。
发送的信息就是与本路由器相邻的所有路由器的链路状态， 但这只是路由器所知道的部分信息。
“链路状态”就是说明本路由器都和哪些路由器相邻，以 及该链路的“度量”(metric)。 只有当链路状态发生变化时，路由器才用洪泛法向所有路由 器发送此信息。
2
IP数据报必须考虑最大传送单元MTU (Maximum Transfer Unit)。 这是指哪一层的最大传送单元？包括不包括首部或尾部等开销在内 ？ 答：这是指IP层下面的数据链路层的最大传送单元，也就是下面的 MAC帧的数据字段，不包括MAC帧的首部和尾部的各字段。因为 IP数据报是装入到MAC帧中的数据字段，因此数据链路层的MTU 数值就是IP数据报所容许的最大长度（是总长度，即首部加上数据 字段）。 如果一个路由器要同时连接在一个以太网和一个ATM网络上，需 要有什么样的硬件加到路由器上？ 答：一个以太网网卡和一个ATM网卡。
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6.6.3 内部网关协议 OSPF (Open Shortest Path First，开放最短路径优先)
1. OSPF 协议的基本特点 O：“开放”表明 OSPF 协议不是受某一家厂商控制，而是公 开发表的。 SPF：“最短路径优先”是因为使用了 Dijkstra 提出的最短路 径算法 OSPF 只是一个协议的名字，它并不表示其他的路由选择协议 不是“最短路径优先”。 是分布式的链路状态协议。