【正文】 包在隧道的兩個(gè)端點(diǎn)之間通過(guò)公共互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行路由 。 ? 被封裝的數(shù)據(jù)包在公共互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)上傳遞時(shí)所經(jīng)過(guò)的邏輯路徑稱(chēng)為隧道 。 一旦到達(dá)網(wǎng)絡(luò)終點(diǎn) ， 數(shù)據(jù)將被解包并轉(zhuǎn)發(fā)到最終目的地 。 ? 隧道技術(shù)是指包括數(shù)據(jù)封裝 、 傳輸和解包在內(nèi)的全過(guò)程 。 ? 隧道所使用的傳輸網(wǎng)絡(luò)可以是任何類(lèi)型的公共互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，目前普遍使用是 Inter。 2020/6/16 Nanjing university of industry WuJun 30 針對(duì)不同的用戶(hù)要求， VPN有三種解決方案： Access VPN遠(yuǎn)程訪問(wèn)虛擬網(wǎng)、 Intra VPN企業(yè)內(nèi)部虛擬網(wǎng)和 Extra VPN企業(yè)擴(kuò)展虛擬網(wǎng)。 VPN解決方案 Access VPN遠(yuǎn)程訪問(wèn)虛擬網(wǎng) 2020/6/16 Nanjing university of industry WuJun 31 Intra VPN企業(yè)內(nèi)部虛擬網(wǎng) 2020/6/16 Nanjing university of industry WuJun 32 路由概述 路由技術(shù) 路由算法及協(xié)議 表 41 RIP協(xié)議和 OSPF協(xié)議之比較 2020/6/16 Nanjing university of industry WuJun 33 路由概述 路由器的構(gòu)成 ? 當(dāng)主機(jī) A 要向另一個(gè)主機(jī) B 發(fā)送數(shù)據(jù)報(bào)時(shí) ，先要檢查目的主機(jī) B 是否與源主機(jī) A 連接在同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)上 。 ? 如果是 ， 就將數(shù)據(jù)報(bào)直接交付給目的主機(jī) B 而不需要通過(guò)路由器 。 ? 但如果目的主機(jī)與源主機(jī) A 不是連接在同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)上 ， 則應(yīng)將數(shù)據(jù)報(bào)發(fā)送給本網(wǎng)絡(luò)上的某個(gè)路由器 ， 由該路由器按照轉(zhuǎn)發(fā)表指出的路由將數(shù)據(jù)報(bào)轉(zhuǎn)發(fā)給下一個(gè)路由器 。 這就叫作間接交付 。 2020/6/16 Nanjing university of industry WuJun 34 直接交付和間接交付 間接交付 間接交付 間接交付 A B C 直接交付 直接交付 直接交付不需要使用路由器 但間接交付就必須使用路由器 2020/6/16 Nanjing university of industry WuJun 35 典型的路由器的結(jié)構(gòu) 路由 選擇 路由選擇處理機(jī) 路由選擇協(xié)議 路由表 3 輸入端口 3 交換結(jié)構(gòu) 輸入端口 輸出端口 分組 轉(zhuǎn)發(fā) 轉(zhuǎn)發(fā)表 分組處理 輸出端口 … … 1 1 1 3 3 1 2 2 2 2 3——網(wǎng)絡(luò)層 2——數(shù)據(jù)鏈路層 1——物理層 2020/6/16 Nanjing university of industry WuJun 36 ? 互連在一起的網(wǎng)絡(luò)要進(jìn)行通信，會(huì)遇到許多問(wèn)題需要解決，如： – 不同的尋址方案 – 不同的最大分組長(zhǎng)度 – 不同的網(wǎng)絡(luò)接入機(jī)制 – 不同的超時(shí)控制 – 不同的差錯(cuò)恢復(fù)方法 – 不同的狀態(tài)報(bào)告方法 – 不同的路由選擇技術(shù) – 不同的用戶(hù)接入控制 – 不同的服務(wù)（面向連接服務(wù)和無(wú)連接服務(wù)） – 不同的管理與控制方式 互聯(lián)網(wǎng)與因特網(wǎng) 2020/6/16 Nanjing university of industry WuJun 37 ? 中間設(shè)備又稱(chēng)為中間系統(tǒng)或中繼 (relay)系統(tǒng)。 – 物理層 中繼系統(tǒng)：轉(zhuǎn)發(fā)器 (repeater)。 – 數(shù)據(jù)鏈路層 中繼系統(tǒng)：網(wǎng)橋或橋接器 (bridge)。 – 網(wǎng)絡(luò)層 中繼系統(tǒng)：路由器 (router)。 – 網(wǎng)橋和路由器的混合物：橋路器 (brouter)。 – 網(wǎng)絡(luò)層以上 的中繼系統(tǒng)：網(wǎng)關(guān) (gateway)。 網(wǎng)絡(luò)互相連接起來(lái)要使用一些中間設(shè)備 2020/6/16 Nanjing university of industry WuJun 38 ? 當(dāng)中繼系統(tǒng)是轉(zhuǎn)發(fā)器或網(wǎng)橋時(shí)，一般并不稱(chēng)之為網(wǎng)絡(luò)互連，因?yàn)檫@僅僅是把一個(gè)網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)大了，而這仍然是一個(gè)網(wǎng)絡(luò)。 ? “ 網(wǎng)關(guān)由于比較復(fù)雜，目前使用得較少。 ” ? 互聯(lián)網(wǎng)都是指用路由器進(jìn)行互連的網(wǎng)絡(luò)。 ? 由于歷史的原因，許多有關(guān) TCP/IP 的文獻(xiàn)將網(wǎng)絡(luò)層使用的路由器稱(chēng)為網(wǎng)關(guān)。 網(wǎng)絡(luò)互連使用路由器 2020/6/16 Nanjing university of industry WuJun 39 名詞 inter 和 Inter ? 以小寫(xiě)字母 i 開(kāi)始的 inter（ 互聯(lián)網(wǎng)或互連網(wǎng) ）是一個(gè)通用名詞 ， 它泛指由多個(gè)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)互連而成的虛擬網(wǎng)絡(luò) 。 ? 以大寫(xiě)字母 I 開(kāi)始的的 Inter（ 因特網(wǎng) ） 則是一個(gè)專(zhuān)用名詞 ， 它指當(dāng)前全球最大的 、 開(kāi)放的 、由眾多網(wǎng)絡(luò)相互連接而成的特定計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò) ，它采用 TCP/IP 協(xié)議族 ， 且其前身是美國(guó)的 ARPANET。 2020/6/16 Nanjing university of industry WuJun 40 路由技術(shù) 2020/6/16 Nanjing university of industry WuJun 41 路由選擇的作用 ? 路由選擇是在網(wǎng)絡(luò)中選擇一條路徑，用以傳送分組 – 路徑是網(wǎng)絡(luò)中的一個(gè)鄰節(jié)點(diǎn)序列 – 路徑起止于兩個(gè)接入節(jié)點(diǎn) – 路徑連接了源宿兩個(gè)端系統(tǒng) ? IP網(wǎng)絡(luò)中的路由選擇 – 對(duì)主機(jī)（端系統(tǒng)）而言 ? 僅需將分組遞交缺省網(wǎng)關(guān) – 本邏輯子網(wǎng)，物理網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行尋址和轉(zhuǎn)發(fā) – 對(duì) IP網(wǎng)關(guān)（路由器、中繼系統(tǒng)）而言 ? IP網(wǎng)絡(luò)是若干 IP網(wǎng)關(guān)作節(jié)點(diǎn)組成的網(wǎng)際網(wǎng)、網(wǎng)際子層 ? 將若干子網(wǎng)內(nèi)的連接，通過(guò)一系列網(wǎng)關(guān)的協(xié)調(diào)，組成一個(gè)網(wǎng)際連接的最優(yōu)路徑（ path）， 沿此路徑，將分組從源送到宿 2020/6/16 Nanjing university of industry WuJun 42 路由選擇的協(xié)議層次 ? 路由選擇是七層模型中網(wǎng)絡(luò)層（ N層）的最主要實(shí)體 – routing， 也稱(chēng)選徑 ? N層的主要功能 – 將鏈路連接組成網(wǎng)絡(luò)連接 – 無(wú)連接模式：連通，通常有流（ stream） 存在 ? 為端系統(tǒng)（通過(guò)運(yùn)送層， T層）上網(wǎng)，提供網(wǎng)絡(luò)服務(wù) – T層接口：只存在于端系統(tǒng)，屏蔽網(wǎng)內(nèi)細(xì)節(jié)，送上網(wǎng)即可 – N層接口：端系統(tǒng)、中繼系統(tǒng)均有 ? 提供更多的網(wǎng)內(nèi)細(xì)節(jié)，必要時(shí)才使用 ? N層的作用：對(duì) T層提供 N層服務(wù) – 使用 DL層服務(wù) 通過(guò) N層實(shí)體的協(xié)議交互 2020/6/16 Nanjing university of industry WuJun 43 源路由和透明路由 ? 源路由要點(diǎn) – 源路由概念：由源主機(jī)指定整個(gè)路由 – 選擇路由的主體：各個(gè)源主機(jī)自主決定，雙向可能不一樣 – 源路由的特點(diǎn) ? 主機(jī)必須了解網(wǎng)內(nèi)細(xì)節(jié)及拓?fù)渥兓? ? 主機(jī)計(jì)算最佳路由，是主機(jī)智能型，主機(jī)負(fù)擔(dān)可能很重 ? 主機(jī)決定路徑上的逐個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn) – 在分組中明確指定轉(zhuǎn)發(fā)站序列 ? 中繼系統(tǒng)（路由器）僅是存儲(chǔ)－轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備 2020/6/16 Nanjing university of industry WuJun 44 源路由和透明路由 ? 透明路由要點(diǎn) – 透明路由概念 ? 源主機(jī)僅需將分組遞交給缺省網(wǎng)關(guān)：送上網(wǎng)即可 ? 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋵?duì)主機(jī)透明：主機(jī)不需要了解網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浼白兓?xì)節(jié) – 選擇路由的主體 ? 由網(wǎng)絡(luò)內(nèi)（對(duì) IP網(wǎng)，是網(wǎng)際網(wǎng)內(nèi) ）所有網(wǎng)關(guān)決定路由 ? 通常采用分布式計(jì)算：由各個(gè)網(wǎng)關(guān)自行決定，但保持一致 – 透明路由的特點(diǎn) ? 主機(jī)只需知道缺省網(wǎng)關(guān)即可，不需要知道、跟蹤網(wǎng)絡(luò)細(xì)節(jié) ? 由網(wǎng)關(guān)計(jì)算最佳路徑，是路由設(shè)備智能型 ? 各個(gè)網(wǎng)關(guān)內(nèi)維護(hù)一個(gè)全網(wǎng)一致的路由表，決定下一跳轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn) ? 分組內(nèi)含有下一跳的物理地址，且逐跳改變 – E網(wǎng)中： IP地址對(duì)一直不變， MAC地址對(duì)逐跳改變 2020/6/16 Nanjing university of industry WuJun 45 源路由和透明路由 ? 源路由和透明路由的比較 – 目前，絕大多數(shù)網(wǎng)絡(luò)采用透明路由， IP網(wǎng)絡(luò)尤其如此 – 主機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理 ? 需要與遠(yuǎn)端交互的數(shù)據(jù)送上網(wǎng)即可 – 各個(gè)網(wǎng)關(guān)協(xié)調(diào)一致 ? 計(jì)算、選擇最佳路徑 ? 進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，將數(shù)據(jù)逐跳轉(zhuǎn)發(fā)到宿 – 對(duì) IP的網(wǎng)際網(wǎng)，逐跳的通常作法是 ? 分組逐網(wǎng)轉(zhuǎn)發(fā) ? 下一跳是下一個(gè)網(wǎng)絡(luò)（網(wǎng)號(hào)）的選定網(wǎng)關(guān)的某一接口 2020/6/16 Nanjing university of industry WuJun 46 路由選擇的主要活動(dòng) ? 路由選擇包括兩種基本活動(dòng) – 最佳路徑的判定 ? 非常復(fù)雜 ? 同一體系中有多種不同的算法和協(xié)議 – 轉(zhuǎn)發(fā)（ forwarding） 分組（協(xié)議數(shù)據(jù)單元） ? 相對(duì)較為簡(jiǎn)單 ? 同一體系中只有 1～ 2種協(xié)議 ? 有時(shí)稱(chēng)為交換（ switching） – 表明在逐個(gè)節(jié)點(diǎn)上切換到不同鏈路上 2020/6/16 Nanjing university of industry WuJun 47 路徑判定 ? 選用一定的判斷準(zhǔn)則－－量度（ metrics） ? 實(shí)時(shí)收集網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞脑敿?xì)數(shù)據(jù) ? 使用某一算法 算出最佳路徑 – 常見(jiàn)算法為 V－ D算法和 L－ S算法 ? 將算出的所有最佳路徑信息存入路由表 – 為減小路由表 ? 所有路徑僅對(duì)宿網(wǎng)絡(luò)而言，一般不針對(duì)個(gè)別主機(jī) ? 可以路由聚合，將宿網(wǎng)絡(luò)歸并為超級(jí)網(wǎng) – 路由表基本內(nèi)容包括：宿網(wǎng)絡(luò)、下一跳網(wǎng)關(guān)地址 ? 維護(hù)路由表，保持全網(wǎng)一致 – 網(wǎng)關(guān)（路由器）經(jīng)常交換拓?fù)渥兓刃畔? ? 如，路由更新信息、鏈路活動(dòng)、路由器活動(dòng)等 – 路由器維護(hù)路由表以反映網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌ǜ禄虮３只顒?dòng)） 2020/6/16 Nanjing university of industry WuJun 48 分組運(yùn)送 ? 分組運(yùn)送也稱(chēng)為分組交換 ? 主機(jī) – 將分組遞交到缺省網(wǎng)關(guān)（透明路由） – 分組含該網(wǎng)關(guān)物理地址、宿主機(jī)的（ IP） 協(xié)議地址 ? 網(wǎng)關(guān) – 算法框架 ? 檢查宿協(xié)議地址 ? if 不知道 – then 丟棄分組，返回 ICMP/3： 宿不可達(dá) – else 轉(zhuǎn)發(fā)到下一跳：物理地址將改成下一跳網(wǎng)關(guān)的物理地址 ? 在整個(gè)運(yùn)送過(guò)程中源宿協(xié)議地址一直不變 – 供各網(wǎng)關(guān)確定下一跳 NetID – 到達(dá)宿網(wǎng)絡(luò)后，供網(wǎng)關(guān)將該分組遞交宿主機(jī) 2020/6/16 Nanjing university of industry WuJun 49 分組運(yùn)送 ? 分組運(yùn)送過(guò)程圖例 SHost R1 R2 R3 Dhost To: DHost (IP) R11 (MAC) 1 2 3 4 To: DHost (IP) R22 (MAC) To: DHost (IP) R33 (MAC) To: DHost (IP) DHost (MAC) 2020/6/16 Nanjing university of industry WuJun 50 算法設(shè)計(jì)目標(biāo) ? 路由算法一般追求下列（通常不可能是全部）目標(biāo) ? 優(yōu)化 – 選擇最佳路徑。最佳依賴(lài)于一定的量度（或綜合量度） ? 簡(jiǎn)單性 – 占用最少的 CPU、 內(nèi)存、線路資源 ? 健壯性（ robustness， 魯棒性） – 面臨非正常環(huán)境應(yīng)能正常運(yùn)行 – 包括：硬件故障、線路過(guò)載、人工操作失誤等 ? 快速收斂性 – 收斂是所有路由器在最佳路徑上達(dá)成一致的過(guò)程 – 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渥兓瘯r(shí)將引起全網(wǎng)路由更新 – 收斂慢將引起路由混亂甚至網(wǎng)絡(luò)中斷 2020/6/16 Nanjing university of industry WuJun 51 量度一 ? 量度 – 是判定最優(yōu)路徑的準(zhǔn)則 – 有多種量度 – 復(fù)雜的算法可以使用綜合量度（幾種量度加權(quán)而成） ? 路徑長(zhǎng)度 – 最常用，可以是跳數(shù)或鏈路代價(jià)和 ? 可靠性 – 可以設(shè)置為鏈路誤碼率、無(wú)故障工作時(shí)間等 ? 時(shí)延：常用量度，依賴(lài)于 – 鏈路時(shí)延（帶寬及吞吐量） – 路由器時(shí)延（處理器能力和隊(duì)列長(zhǎng)度） 2020/6/16 Nanjing university of industry WuJun 52 量度二 ? 帶寬：鏈路的最大傳輸能力 – 通常高帶寬鏈路更好 – 常用作鏈路時(shí)延的簡(jiǎn)化指標(biāo) ? 負(fù)載 – 網(wǎng)絡(luò)資源的繁忙程度，可以多種方式計(jì)算 – 路由器： CPU使用率、分組處理量 pps – 鏈路也