王道计网 | 网络层 | 第三部分 | 不同网段之间通信

1.NAT

（看基础课做的笔记）

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2.路由算法

RIP和BGP都是应用层协议，只有OSPF是网络层协议

RIP端口号520，BGP端口号179

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3.分层次的路由协议

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4.RIP（AS内）

1.基本概念

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路由表距离为16直接就丢弃了

目的网络字段一般写的是网络前缀，下一跳路由字段一般写的是IP地址

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2.RIP工作过程

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1.从路由器启动到收敛

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收敛后，已经稳定，后面网络不发生变化的话，路由表也不会变

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2.动态适应网络拓扑变化

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3.RIP缺点

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4.RIP优点

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3.强化课补充部分

可以看7的RIP部分

RIP传播过程其实就像是图的广度优先遍历

具体看下面的例子

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R11-16在0时刻同时启动，30s给邻居传一次自己知道的，问过了多久A11-16全能知道到210.2.3.0和210.2.4.0怎么走

先看210.2.3.0：

1.在0时刻只有R14知道怎么到该网段，然后0时刻R14会立即告知邻居。也就是说0时刻的时候R11，R14，R15全知道怎么往.3.0这个网段走了，广度优先传播了一次

2.在30s时刻，R11传给R12，R15传给R13和R16，广度优先传播了第二次，所有路由器都知道怎么走了

再看210.2.4.0：

1.在0时刻只有R16知道怎么到该网段，然后0时刻R16会立即告知邻居。也就是说0时刻的时候R15，R16知道怎么往.4.0这个网段走了，广度优先传播了一次

2.在30s时刻，R15传给R13和R14，广度优先传播了第二次

3.在60s时刻，R14传给R11，R13传给R12，所有路由器都知道怎么走了，广度优先传播了三次

5.OSPF（AS内）

1.特点

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画成无向图是有利于理解，其实实际上是由两个节点之间相连的话就有两条有向边，这两条有向边的代价可能会不同

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2.基本工作原理

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路由器构造路由表过程：

1.构建自己的LSDB

2.运行迪杰斯特拉算法找最短路

3.根据迪杰斯特拉算法构造自己的路由表

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可以说LSDB（这本书）是LSI，也可以说LSA（书中的章节）是LS1，可以说单链表中的某个结点（章节中的字）也是LSI

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3.分组类型

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R1知道R2这个邻居之后，会立刻泛洪给R3,4,5,6，他们也会更新自己的LSDB

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发送的确认信息不是LSA，而只有LSA的头信息，收到了哪些就确认哪些

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比如R4会从R1和R3这两边都收到LSU分组，虽然这两个LSU分组内容一样，但都必须给对方返回LSAck

4.强化课补充部分

可以看7的OSPF部分

问题1：R4怎么知道R1和R3泛洪的是同一条信息然后不继续重复泛洪相同的信息呢？

通过R1的标识和序号（版本号）来识别。说明这是R1发过来的同一个版本的消息，那我R4第一次收到R1给的消息进行泛洪后，再次收到R3给的相同的信息就不需要重复泛洪了。

问题2：OSPF消息封装在IP数据报里面进行洪泛是如何实现的，这个IP数据报的目的IP是怎么填写的？是广播IP？

通过IP组播（多播）来实现的，只给相邻的路由器发，不给直连的网络发

问题3：R1要给Net3发数据，能不能走 R1，net2，R2，net3这条路？如果可以的话那么经过net2的代价是多少？

见7的OSPF部分

问题4：两个路由器连接一个net在OSPF中是怎么回事

见7OSPF复杂点的问题1

6.BGP（AS间）

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7.手搓AS自治系统 - 路由算法应用

1.手搓AS

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AS之间只有平级关系，AS间是否能连接取决于AS主任是否愿意

2.RIP

RIP传播过程其实就像是图的广度优先遍历，具体看下面的例子

0.0.0.0在DHCP中表示本主机

而6.6.6.0/28，即主机号全0，代表的是本网络

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小登网吧老登网吧构造参见 同网段通信文章

一般选择R3所有IP地址中最小的IP作为R3的唯一标识，大家构建的时候的下一条字段的R3就可以写6.6.6.6，但是网络还是要写那个端口的地址

收敛过程

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直连网络，直接交付的意思是：

假如我的R3可以直接交付给net3，那R3的6.6.6.6就是net3的网关，就是R3可以直接转发目的地址为6.6.6.0网段的数据报，这就是直连网络

RIP传播过程其实就像是图的广度优先遍历

具体看下面的例子

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R11-16在0时刻同时启动，30s给邻居传一次自己知道的，问过了多久A11-16全能知道到210.2.3.0和210.2.4.0怎么走

先看210.2.3.0：

1.在0时刻只有R14知道怎么到该网段，然后0时刻R14会立即告知邻居。也就是说0时刻的时候R11，R14，R15全知道怎么往.3.0这个网段走了，广度优先传播了一次

2.在30s时刻，R11传给R12，R15传给R13和R16，广度优先传播了第二次，所有路由器都知道怎么走了

再看210.2.4.0：

1.在0时刻只有R16知道怎么到该网段，然后0时刻R16会立即告知邻居。也就是说0时刻的时候R15，R16知道怎么往.4.0这个网段走了，广度优先传播了一次

2.在30s时刻，R15传给R13和R14，广度优先传播了第二次

3.在60s时刻，R14传给R11，R13传给R12，所有路由器都知道怎么走了，广度优先传播了三次

3.OSPF

1.简单点的OSPF

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一般选择R3所有IP地址中最小的IP作为R3的唯一标识，大家构建的时候的下一条字段的R3就可以写6.6.6.6，但是网络还是要写那个端口的地址

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问题1：R4怎么知道R1和R3泛洪的是同一条信息然后不继续重复泛洪相同的信息呢？

通过R1的标识和序号（版本号）来识别。说明这是R1发过来的同一个版本的消息，那我R4第一次收到R1给的消息进行泛洪后，再次收到R3给的相同的信息就不需要重复泛洪了。

问题2：OSPF消息封装在IP数据报里面进行洪泛是如何实现的，这个IP数据报的目的IP是怎么填写的？是广播IP？

通过IP组播（多播）来实现的，只给相邻的路由器发，不给直连的网络发

2.复杂一点的

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问题1：Net2有R1,R2，R3连接，请问是怎么连接的？

个人理解就是Net2里面没有其他的路由器了，这三个路由器可以和交换机连接，也可以和主机连接。R1,R2,R3和Net2相连的那个接口和Net2组成了一个局域网

可以理解为R1，R2，R3同时连接了Net2中的某个交换机

问题2：那他们的LSDB应该是什么样子？

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问题3：R1要给Net3发数据，能不能走 R1，net2，R2，net3这条路？如果可以的话那么经过net2的代价是多少？

1.可以走这条路，因为R1，R2，R3和net2连成的网络其实就是个局域网

2.其实OSPF为了简化都画的无向图，其实OSPF链路都是有向图，无向图的代价一般都是从路由器到网络，比如R1到Net2，而网络到路由器一般的代价为0，即Net2到R2代价为0（而路由器和路由器之间的无向边来回都是一样的）

所以从R1经过Net2到达R2代价为1+0就等于1

所以问题2的LSDB其实不全，还要加上下面这个（不过考试应该不考这么深的）

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问题四：如何控制洪泛的范围？

通过AS标识符把洪泛的范围控制在本AS内

4.BGP

BGP是基于TCP连接，属于应用层

1. 各个AS之间的路由器的BGP会话（EBGP）

边界路由器之间建立的是EBGP会话

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边界路由也可以不配置BGP，就是图中的AS0的情况，只有一条路可以到别的AS

问题1：自治系统的边界路由器会有几个？

至少一个。图中AS1连接AS2和AS4的路由器可以是同一个，毕竟一个路由器有很多接口

问题2：AS5包含了9.8.5.0/24和2.2.1.0/24这两个网络，那AS5中有可能把这两个网络拆分，变成更小的网络吗？

边界路由器不用关心这个问题，已经聚合到9.8.5.0/24和2.2.1.0/24这两个网络了，只要知道在这两个网络就给了AS5的边界路由就完事了

问题3：BGP的工作过程，是怎么把信息传给其他边界路由的

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1.边界路由器先检测和自己相连的其他边界路由器

2.比如AS5的路由51就检测到了AS3的路由32

AS5的路由51发出TCP请求，在第三次握手就可以发送BGP Open报文

3.路由32收到Open报文之后回复一个KeepAlive报文

路由51收到KeepAlive报文之后这个连接就建立完成了，相当于路由51和32之间建立了TCP连接

并且双方可以通过这个连接发送BGP的各种报文

4.路由51给32传BGP Update报文，告知AS3的边界路由32在AS5中有哪些网络

具体有如下字段<网络号，下一条路由，到达该网络的自治系统的路径向量>，具体为

<9.8.5.0/24，路由51自身，AS5>

<2.1.1.0/24，路由51自身，AS5>

5.暂时忽略AS3的两台边界路由 路由31和32是如何通知 AS5里面的网段的

他们会进行消息共享，路31也知道了路32知道的内容

6.路31和路22也会建立起BGP连接

然后重复一样的动作

但是到Update报文时内容有所不同，字段相同但内容不同，就是下一跳和路径向量得到了更新

<网络号，下一条路由，到达该网络的自治系统的路径向量>

<<9.8.5.0/24，路由31自身，AS3 -> AS5>

<2.1.1.0/24，路由31自身，AS3 -> AS5>

7.路21和路11也会建立起BGP连接

然后重复一样的动作，还是BGP Update的内容不同

<<9.8.5.0/24，路由21自身，AS2 -> AS3 -> AS5>

<2.1.1.0/24，路由21自身，AS2 -> AS3 -> AS5>

8.路52和路42，路由41和11都会重复相同的动作

至此每个边界路由都知道怎么走了

问题4：边界路由如何选择走那条路径

1.先看本地偏好值更高的（自定的优先级，自己配置的）

2.再看路径最短的

3.都一样的话再看编号，最后选一个编号最小的（BGP会给每台运行BGP协议的路由一个编号）

问题5：热土豆路由

这是AS内部的路由，一旦数据报到达边界路由器就不看这东西了

AS内部的路由器会选择一条让要到别的AS的数据报更快到达边界路由器的路径**（代价最小的路）**

其实就是找的AS内现在拿到数据的路由到边界路由的最短路径

（有可能会有多个路由，所以还要选择要从哪个边界路由出去）

问：热土豆路由是送到边界路由器就不管了吗？假设有多个边界路由器，数据要去AS1，边界路由器1可以到AS1，边界路由器2到不了AS1，但是边界路由2比边界路由器1离得更近，那么热土豆会把数据给谁？

答：热土豆路由在做选择时，一个基本前提是它所知的、通过BGP学习到的这些路径都是能够到达最终目的地的

在您的例子中，虽然边界路由器2更近，但如果BGP路由信息明确告知，只有通过边界路由器1的路径才能到达AS1，那么边界路由器2根本不会被列为到达AS1的有效下一跳选项。路由器是基于已知的有效路径进行“最近出口”的选择。

问题6：同一AS内部的边界路由之间是如何共享BGP消息的

2.AS内部的路由器

AS内部至少一台边界路由器，还有核心路由器（性能只比边界路由器低）和其他路由器（汇聚路由器和和接入路由器）。

想要了解多点的可以去搜一搜接入层汇聚层核心层这个模式

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同一AS内的两台边界路由器之间建立的会话叫做IBGP会话，AS之间的边界路由器之间建立的是EBGP会话

三类路由器都运行IGP（如OSPF），核心和边界路由器运行BGP，普通路由器不需要运行BGP，内部普通路由器也不需要知道哪个是边界路由器，反反正OSPF等协议会把路由表构造好，然后转发数据报就行了

同一AS内，边界路由和边界路由，核心路由和核心路由，核心路由和边界路由之间都需要建立IBGP会话（类似笛卡尔积，就是一台运行BGP的路由器要和本AS内的所有运行BGP的路由器建立IBGP会话）

边界路由可以通过建立好的IBGP会话把信息同步给AS内的其他路由器

而核心路由器收到信息后不需要再在AS内进行洪泛，因为边界路由就路由信息精准送达了各个路由器，把这件事完成了

送消息是原封不动的，比如

路由51给32传BGP Update报文，告知AS3的边界路由32在AS5中有哪些网络

具体有如下字段<网络号，下一条路由，到达该网络的自治系统的路径向量>，具体为

<9.8.5.0/24，路由51自身，AS5>

<2.1.1.0/24，路由51自身，AS5>

路由32不会修改这两台信息，而是原封不动的发给路由31，就是路由器32不会把路由51改成路由32

同理给 其他边界路由和核心路由发的也都是不改的

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像图中这样的边缘AS，只有边界路由器需要运行BGP，其他路由器都不用运行BGP，也不需要建立BGP会话

R1作为边界路由也可以通过0.0.0.0/0这种默认路由的方式来往自治系统外发数据