网络互连技术教程 孙建华 第07章

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1、第三部分TCP/IP网络互连第7章路由与交换内容摘要三层交换技术路由技术路由协议路由配置实例7.1第三层交换7.2多层交换技术7.3标记交换7.4IP路由7.5静态路由和动态路由7.6网关协议7.7路由信息协议（RIP）7.8开放最短路径优先协议（OSPF）7.9无类域间路由（CIDR）与可变长子网掩码7.1第三层交换7.1.1第三层交换技术简介第三层交换技术也称为IP交换技术、高速路由技术等。这是一种利用第三层协议中的信息来加强第二层交换功能的机制。路由的基本功能是：•路由处理（路径确定、路由

2、表的维护）。•数据流转发（地址解析、计数器维护、报文头重写等）。路由器与交换机的区别如下：•交换机提供交换功能，并提供一些特别服务（如报文过滤）。•路由器提供路由功能、交换功能以及特别服务。7.1.2第三层交换技术三层设备具备以下特征：•转发报文流。•完成数据包交换功能。•完成特殊服务，如报文过滤或认证。•路由处理。1.报文到报文的第三层交换第三层报文到报文技术将路由每个报文，并在第三层地址转发所有报文。2.报文到报文交换的处理方法在当今的互连网络中有很多设备在用报文到报文的交换方式。如传统路由器、学习

3、型网桥、路由交换机等。（1）传统路由器传统路由器是最老的第三层报文到报文交换设备，它们能够完成交换、路由和特殊服务。传统路由器运行路由协议，如RIP(路由信息协议)或OSPF(公开最短路径优先)，以便交换拓扑、拥塞等信息。在图7-2中，路由表、访问列表、排队优先级、记帐数据、记帐任务、排队任务、安全任务、交换任务，以及缓存传统路由器等军备封装为单个卡中，并将其插入到二层交换机的插槽中，以增加二层设备的路由功能。（2）学习型网桥第三层交换机不仅兼备了路由器的功能，而且提高了第二层交换机的能力。学习型网桥监

4、听网络中路由器发出的ARP(地址解析协议)广播流，并建立自己的映射表保存第三层和第二层地址间的映射。学习型网桥的优点包括易于安装(路由表是学来的，不是配置的)、兼容于现有路由器以及高性能但价格低于传统路由器。（3）路由式交换机从交换的角度来开发第三层产品，这一方法从设计开始就强调组合路由和交换。其设计技术包括：•削减处理的协议数，包括第三层(常常只对IP)和第二层(例如，只对以太网)。•限制第三层支持的特殊服务。•尽可能将其做到硬件内(如ASIC)而不采用软件实现。完成交换、路由处理和第三层报文转发的产

5、品称为路由式交换机，其目的是降低路由处理代价，提高路由性能以匹配第二层交换机。路由式交换机一般只支持有限的路由协议，即支持选定技术所需要的那些协议（4）现代因特网路由器现代因特网路由器。它完全不同于传统路由器。并具有以下关键特征：•通常不支持多协议，而是只关注IP(因此才会加上“因特网”描述符)。•绝对不是基于软件的，而是将能想到的、尽可能多的功能构造到硬件中。•任何报文都不会退回到慢通路处理，即使查表失败或是高速缓存不命中。•路由表足够大，可处理因特网内或边缘操作所需要的目的数量(即数万而非通常的、局

6、限于每个接口卡或端口缓存的几千表项)。3.流交换的第三层交换在流交换的报文传输中，分析第一个报文，并确定其是否标识了一个“流”或者一组具有相同源地址和目的地址的报文。第一要点是要识别第一个报文的哪一个特征标识一个流，这个流可使其余的报文直接通过，即在第二层路经直接通过。第二要点是，一旦建立穿过网络的路径，就让报文流足够长以便利用已知的路径。流交换方法又称为“直通路由”技术，因为后续报文无需路由选择而直接交换。总之，第三层流交换技术只需要分析流中的第一个报文，并对其进行路由处理。流中的后续报文直接延续首个

7、报文的路径进行传输。4.报文流交换的处理方法在基于帧和信元的网络中，报文流交换比报文到报文的交换方式更具优势。报文流的交换方式有两个主要类型：端到端驱动的和网络中心的驱动模式。端到端驱动一般不需要改变网络的交换设施；而网络中心的驱动模式则必须由网络中心交换机支持。流交换的第一个标准协议是由ATM论坛1997年7月发布的MPOA（MultiprotocolOverATM），MPOA是使各种协议能够在ATM上运行的一个标准。（1）端到端驱动的报文流交换在此类交换中，端系统检查标识流的报文特征，其优点是后续报

8、文可在第二层进行交换。也就是说报文流通常要足够长，这样，第二层交换所节省的时间就会超过建立通过网络的流通路所花费的时间。（2）网络中心式流交换网络中心式流交换要求全网络的交换机协同工作，以便在路由第一个流，并知道目的后建立捷径通路。如果流标识和路由是中心化的，不属于已建立的流的报文就会转发到网络中的一个路由服务器在网络中心式报文流交换模式中，出现了单一故障点（RS），如果引入分布式的机制，会使其变得更加强壮。分布式路由服务器需要一种机制来协