第5章 網絡互連技術
主要內容:1、局域網互連
2、網絡互連原理
3、無連接網絡互連、各種路由選擇算法和協議
4、核心路由器體系結構體系
一、局域網互連
1、網絡互連的目的:是將多個網絡互相連接，以實現在更大范圍內的信息交換資源共享和協同工作。
2、局域網互連方式:從距離上分有本地局域網互連和遠程局域網互連即LAN-LAN和LAN-WAN-LAN;從互連所采用的介質區分，有同軸細纜或粗纜(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制位信號，工作在OSI物理層，互連同類型網段，只起到放大信號的作用，驅動長距離通信。又稱集線器(hub)，可分為普通型，可疊加組合型和高檔智能型。
網橋(bridge):使用網橋在局域網之間存儲、轉發幀，工作在OSI數據鏈路層，更準確地說應該位于MAC層，它互連兼容地址的局域網，利用同MAC和MAC地址，以及存儲、轉發功能進行局域網間的信息交換。從應用上分本地網橋和遠程網橋、主干網橋;從幀轉發功能分配分透明網橋和源地址路徑選擇網橋。透明網橋TB的基本功能有學習及過濾、幀轉發和分枝樹算法功能。
(1)網橋作信息幀轉發時要利用地址轉發表，按表中學習到的MAC地址和網橋對應關系，將包準確轉發到該網橋。但如網橋未學習到MAC地址時，便將幀發向除接收口之外的所有接口，這在網橋剛啟動工作時會造成 大量的廣播幀，稱為廣播風暴(broadcast storm)。
(2)擴展樹協議是為了克服由于網橋不具網絡層功能，在常任冗余路徑的網橋中出現信息回路造成網橋癱瘓的問題。IEE802.1定義了分枝樹協議STP，將整個網絡路由定義為無回路的樹形結構。
(3)源地址路徑選擇網橋SRB主要用于標記環IEEE802.5標記環局域網。互連不同型局域網時使用封裝網橋(encapsulation bridging)和轉換橋接方式(translation bridging)和源地址路徑選擇透明網橋SRT。
路由器(router):使用路由器在不同網絡間存儲、轉發分組，工作在OSI網絡層，它需要處理網絡層的數據分組或網絡地址，決定數據分組的轉發，它要決定網橋中信息通信的完整路由。
網關(gateway):使用協議轉換器提供高層接口，工作在應用層。
二、網絡互連原理
1、網絡互連的要求:在網絡之間提供一條鏈路，至少需要一條物理和鏈路控制的鏈路;在不同網絡的進程間提供路徑選擇和傳遞數據;提供各用戶使用網絡的記錄和保持狀態信息;在提供上述服務時不需要修改原有各網絡的網絡結構。
2、網絡互連的功能分類:基本功能，指的是網絡互連必須的功能，即使對那些類型相同的網絡互連也應該具備的功能，它包括不同網絡之間傳送尋址和路徑選擇等。擴展功能，指的是當各種互連的網絡提供不同的服務級別時所需要的功能，包括協議轉換、分組的分段組合和重定序及差錯檢測。3、面向連接運行模式:連到同一子網上的兩個DTE之間可建立一條邏輯的網絡連接。4、無連接運行模式:對應于分組交換網的數據報機制，而面向連接運行對應于虛電路機制。
五、路由選擇算法
1、距離矢量路由選擇V-D，
2、鏈路狀態路由選擇或稱最短路徑優先算法(SPF)，要求每個參與的路由器都要具有完全的拓撲結構，只需要完成兩項任務:負責檢測所有相鄰路由器狀態;周期地向其他路由器傳遞鏈路狀態信息。其優點:每個路由器用相同的原始狀態數據獨立地計算路由，并不依賴于中間的機器。
六、內部網關協議
在一個自治系統內的兩個路由器彼此互為內部路由器，使用內部網關協議(IGP)，自治系統之間的使用外部網關協議(EGP)來通信。
1、路由選擇信息協議(RIP)采用V-D算法，距離矢量路由選擇算法，分成主動和被動兩類，只有路由器工作在主動模式，主機必須使用被動模式。工作在主動模式的路由器進行監聽，并根據收到的通知更新其路由。以主動方式運行RIP的路由器每間隔30秒廣播一次報文。
RIP對點到點連接和廣播型網絡兩者都提供支持。RIP分組是通過UDP和IP傳輸的。RIP進程使用UDP的520端口來進行發送和接收。
RIP報文格式:報頭32位，命令字為1表示請求部分的或全部的路由選擇信息。命令字為2表示響應，包含發送方路由選擇表內的網絡地址和距離值一對信息。
2、IGRP，運行頻率比較低，每90秒更新;路由更新的每一項都包含一個四種度量制式，即延遲、帶寬、可靠性、負載;采用保守式預防環路的保護措施、選擇多路徑路由以及處理默認路由器的手段等。
3、開放最短路徑優先協議OSPF
優點:計算迅速，無環路的收斂性;支持精確的度量值，也能支持多重度量制式;支持通往一個目的站點的多重路徑;能區分不同的外部路由。是基于鏈路狀態路由選擇算法SPF。
OSPF報文報頭格式:24個8位組報頭，共有五種類型的報文類型，類型1)hello;2)拓撲結構的數據庫描述;3)鏈路狀態請求;4)鏈路狀態更新;5)鏈路狀態確認。
Hello報文的兩種功能:檢測鏈路狀態是否可用;在廣播型與非廣播型網絡上選擇指定網絡路由器及后備。
七、外部網關協議
1、兩個交換路由選擇信息的路由器若分別屬于兩個自治系統，則稱為外部鄰站。外部鄰站使用的向其他自治系統通知可達的信息的協議稱為外部網關協議(EGP)
2、EGP有三種功能:它支持鄰站獵取機制，允許一個路由器請求另一個路由器同意交換可達信息;路由器持續地測試其鄰站是否有響應;EGP鄰站周期地傳送路由更新報文來交換網絡可達的信息。
3、EGP定義了9種報文類型，它允許兩種測試鄰站是否存活的方式:一種是主動方式，路由器周期地發送hello報文和輪詢報文，并等待鄰站響應。另一種被動方式，路由器依靠鄰站向其發送hello報文和輪詢報文，并利用可達報文的狀態字段信息來判斷鄰站是否知道其存活。
