计算机网络自学笔记006_Real（网络层002）

计算机网络自学笔记006_Real（网络层002）

一、OSPF协议与链路状态算法

开放最短路径的优先OSPF协议：开放标明OSPF协议不是受某一家厂商控制，而是公开的，最短路径优先是因为使用了Dijkstra提出的最短路径算法SPF。
OSPF最主要的特省就是使用分布式的链路状态协议

（一）OSPF的特点：

1、使用洪泛法向自治系统内所有的路由器发送信息，即路由器通过输出端口向所有象林的路由器发送信息，而每个象林的路由器又再次将此信息发往其所有的相邻路由器。（类似于广播） 最终整个区域内所有路由器都得到了这个信息的一个副本。
2、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（本路由器和哪些路由器相邻，以及链路的度量/代价——费用、举例、时延、带宽等）
3、只有当链路状态发生变化的时候，路由器才向所有路由器泛洪发送此信息，最后，所有的路由器都能建立一个链路状态数据库，即全网拓扑图。

（二）链路状态路由算法过程

1、每一个路由器会去发现他的邻居结点，通过发送【Hello问候分组】，并了解邻居节点的网络地址；
2、设置到他的每个节点的成本度量metric；
3、构造【DD数据库描述分组】，向邻站给出自己的链路状态数据库种所有的链路状态项目的摘要信息；
4、如果DD分组中的摘要自己都有，则邻站不做处理，如果没有或者进行更新的，则会发送【LSR链路状态请求分组】请求自己没有的和比自己更新的信息；
5、收到邻站的LSR分组之后，发送【LSR链路状态更新分组】进行更新；
6、更新完毕之后，邻站返回一个【LSAck；链路状态确认分组】进行确认。

如果有一个路由器的链路状态发生改变：
5、则会进行泛洪发送，发送【LSU链路状态更新分组】进行更新；
6、更新完毕之后，其他站返回一个【LSAck链路状态确认分组】进行确认；
7、使用Dijkstra根据自己的链路状态数据库构造到其他节点间的最短路径。

（三）OSPF区域

为了使OSPF能够用于规模很大的网络，OSPF将一个自治系统划分为若干个更小的范围，叫做区域。每一个区域都有一个32位的区域标识符（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

（四）OSPF协议的分组格式

（五）OSPF协议的其他特点

1、每隔30min，更新一次数据库中的链路状态。
2、由于一个路由器的链路状态只涉及到与相邻路由器的联通状态，因而与整个互联网的规模并没有直接关系，因此当互联网规模很大的时候，OSPF协议要比距离向量协议（RIP）好得多。
3、OSPF不存在坏消息传的满的问题，他的收敛速度很快。

二、BGP协议（外部网关协议的典型代表）

（一）基本信息

和谁交换？
与其他AS（自治系统）的邻站BGP发言人交换信息
交换什么？
交换的网络可达性的信息，即要到达某个网络索要经过的一系列AS。
多久交换？
发生变化时更新有变化的部分。

（二）BGP协议交换信息的过程

BGP所交换的网络可达性的信息就是要达到某个网络所要经过的一系列AS。当BGP发言人互相交换了网站可达性的信息之后，歌BGP发言人就根据所采用的策略从收到的路由信息中找出达到各AS的较好路由。

（三）BGP 协议的报文格式

一个BGP发言人与其他自治系统中的BGP发言人要交换路由信息，就要建立TCP系统，级通过TCP传送，然后在此链接上交换BGP报文用来建立BGP会话，利用BGP会话交换路由信息。

（四）BGP协议的特点

1、BGP协议支持CIDR，因此BGP的路由表也就应当包括目的的 网络前缀，吓一跳路由器，一集到达该墓地的网络所要经过的各个自治系统序列。
2、在BGP刚刚运行的时候，BGP的邻站会交换整个的BGP路由表。但是以后只需要在发生变化的时候更新有变化的部分，这样作对节省网络带宽和减少路由器的处理开销都有好处。

（五）BGP-4的四种报文

1.OPEN(打开)）报文：用来与相邻的另一个BGP发言人建立关系，并认证发送方。
2.UPDATE（更新)报文：通告新路径或撤销原路径。
3.KEEPALIVE（保活）报文：在无UPDATE时，周期性证实邻站的连通性;也作为OPEN的确认。
4.NOTIFICATION(通知）报文：报告先前报文的差错;也被用于关闭连接。

三、RIP、OSPF、BGP三种路由选择协议比较

RIP是一种分布式的基于距离向量的内部网关路由选择协议，通过广播UDP报文来交换路由信息。
OSPF是一个内部网关协议，要交换的信息量较大，应使报文的长度尽量短，所以不使用传输层协议（如UDP或TCP)，而是直接采用IP。
BGP是一个外部网关协议，在不同的自治系统之间交换路由信息，由于网络环境复杂，需要保证可靠传输，所以采用TCP。

四、IP数据报的三种传输方式（单播、广播、组播）

（一）单播、广播、组播

单播： 单播用于发送数据包到单个目的地，且每发送一份单播报文都使用一个单播IP地址作为目的地址。是一种点对点传输方式。
广播： 广播是指发送数据包到同一广播域或子网内的所有设备的一种数据传输方式,是一种点对多点传输方式。
组播： 当网络中的某些用户需要特定数据时，组播数据发送者仅发送一次数据，借助组播路由协议为组播数据包建立组播分发树，被传递的数据到达距离用户端尽可能近的节点后才开始复制和分发，是一种点对多点传输方式。

（二）IP组播地址

IP组播地址让源设备能够将分组发送给一组设备，属于多播组的设备将会被分配给一个组播IP地址（一群共同需求主机的相同标识）。
组播地址的范围是224.0.0.0~239.255.255.255（D类地址），一个D类地址表示一个组播组，只能用作分组的目标地址。源地址必须是单播地址。

（三）硬件组播

同单播地址一样，组播IP地址也需要相应的组播MAC地址在本地网络中实际传送帧。组播MAC地址以十六进制01-00-5E大头，余下的6各十六进制位是根据IP组播地址的最后23位转换得到的。
TCP/IP协议使用的以太网多播地址的范围是：
从01-00-5E-00-00-00到01-00-5E-7F-FF-FF

（四）在因特网范围内进行组播需要用到的协议（IGMP协议与组播路由选择协议）

1、IGMP协议

工作的两个阶段：
（1）某主机要加入组播组时，该主机向组播组的组播地址发送一个lIGMP报文，声明自己要称为该组的成员。本地组播路由器收到lGMP报文后，要利用组播路由选择协议把这组成员关系发给因特网上的其他组播路由器。
（2）本地组播路由器周期性探询本地局域网上的主机，以便知道这些主机是否还是组播组的成员。只要有一个主机对某个组响应，那么组播路由器就认为这个组是活跃的;如果经过几次探询后没有一个主机响应，组播路由器就认为本网络上的没有此组播组的主机，因此就不再把这组的成员关系发给其他的组播路由器。

2、组播路由协议

基于链路状态的路由选择
基于距离—向量的路由选择
协议无关的而组播（稀疏/密集）

五、移动IP

（一）移动IP的相关术语

移动IP技术是移动结点（计算机/服务器等）以固定的网络IP地址，是西安跨越不同网段的漫游功能，并保证了基于网络IP的网络权限在漫游过程中不发生任何改变。
移动结点：具有永久IP地址的移动设备
归属代理（本地代理）：一个移动结点的旧的居所称为归属网络，在归属网络中代表移动结点执行移动管理功能的实体叫做归属代理
外部代理（外地代理）：在外部网络中帮助移动结点完成移动管理功能的实体叫做外部代理。
永久地址（归属地址/主地址）：移动站点在归属网络中原始地址
转交地址（辅地址）：移动站点在外部网络使用的临时地址。

（二）移动IP的通信过程