计算机网络设计方案(最新整理

计算机网络设计方案(最新整理内容摘要：

大的网络带宽。 OSPF 路由协议 80 年代中期，由于 RIP 路由协议越来越不适应大规模异构网络互连。 OSPF作为 IETF（网间工程任务组织）为 IP 网络开发的一种 IGP（内部网关协议）协议，克服了 RIP 路由协议的缺点 ，并 采用 SPF（ Shortest Path First）算法。 OSPF 是一种基于链路状态的动态 路由协议，协议的基本思路如下：在自治系统（ AS）中每一台运行 OSPF 的路由器收集各自的接口 /邻接信息称为链路状态，通过 Flooding 算法在整个系统广播自己的链路状态，使得在整个系统内部维护一个同步的链路状态数据库，根据这一数据库，路由器计算出以自己为根，其它网络节点为叶的一根最短的路径树，从而计算出自己到达系统内部各可定的最佳路由。 OSPF 是一种内部网关协议（ Interior Gateway Protocol， IGP） ，它处理在一个自治系统中路由器的网络路由信息。 OSPF 路由协议有如下特点： 1) 同域内路由 器共享相同的拓扑信息：每台路由器向同域（ Area）的所有其它路由器发送链路状态广播（ LSA）信息。 路由器收集有关的链路状态信息，并根据 SPF 的算法计算出到每个结点的最短路径。 2) 路由选择的分级 ： OSPF 可在一个域（ Area）内进行路由选择。 域的最大集合是自治域（ AS）。 AS 是共享同一路由选择策略的网络集合。 一个自治域 AS 可分为多个域（ Area），域是由相邻的网络和连接的主机组成。 根据源点和目的地是否在同一域内， OSPF 有两种类型的路由选择方式： ? 当源点和目的在同一区域时，采用域内路由选择 ? 当源点和目的不在 同区域时，采用域间路由选择 由于有域的概念， OSPF 路由协议比那些不将 AS 分区的情况下所需传送的路由信息少得多。 3) 收敛性： OSPF 使用泛洪（ flooding）技术在一个新的路由区域中更新邻居路由器。 只有受影响的路由才被更新，而且由于进行路由聚合，如果某路由是到达另一区域的聚合路由的一部分，则更新操作只局限于受影响的区域。 4) 支持 VLSM（ Vanable Length Sub Mask）可变长度子网掩码技术 ： OSPF 支持可变长子网掩码，使 OSPF 适合于管理大型 IP 网络规划。 由于每个发布的目的地均包括 IP 子网的掩码，从而可利用子网掩码将 IP 网络分为不同大小的子网，这种方法可节省 IP 地址空间并给网络管理员管理带来灵活性。 5) 带宽利用效率：由于 OSPF 基于链路状态进行利用更新，只有受影响的路由更新报文才被送往邻居路由器，而不是传送整个路由表。 6) 消耗路由器 CPU 资源： SPF 算法需要占用路由器的 CPU 资源，一般来说 CPU 运算量与网内链路数目和路由器数目乘积成正比。 当网络链路状态不稳定时，整个 OSPF 域内进行频繁的运算以选择最佳路由，这将大量的消耗路由器的 CPU 资源，引起网络性能的急剧下降。 7) 基于带宽的路由选择： OSPF 使用带宽作为确定两个网络间最优路径的决定因素。 PIM 路由协议 1) PIMDM 简介 PIMDM（ Protocol Independent Multicast—— Dense Mode，与协议无关的组播 —— 密集模式）主要适用下列几种情况下： ? 发送者和接收者彼此非常接近，并且网络中组播组接收成员的数量很大。 ? 组播包的流量很大。 ? 组播包的流量是持续的。 PIMDM 利用单播路由表，从源端 PIM 路由器构建一棵到所有端节点的组播转发树（ Distribution Tree）。 在发送组播包时， PIMDM 认为网络上所 有主机都准备接收组播包，组播源一开始将向网络所有下游节点转发组播包，无组播组成员的节点将剪枝报文通知上游路由器不用再向下游节点转发数据。 当新的成员在剪枝区域中出现时， PIMDM 发送嫁接消息，使被剪枝的路径重新变成转发状态。 该机制称为广播 —— 剪枝过程， PIMDM 广播 —— 剪枝机制将周期性地不断进行。 PIMDM 在广播 —— 剪枝过程中采用了逆向路径转发（ Reverse Path Forwarding， RPF）技术：当一个组播包到达的时候，路由器首先判断到达路径的正确性。 若到达端点是由单播路由指示的通往组播源 的端口，那么该组播包被认为是从正确路径而来；否则该组播包将作为冗余报文而被丢弃，不进行组播转发。 PIMDM 主要包括下列几种报文： ? Hello 报文（ PIM Hello Message）： PIM Hello 报文由运行 PIMDM 协议的路由器接口定期发送到同网段其它邻居接口，与 PIMDM 邻居建立邻居关系。 另外，由于 IGMPv1 中需要使用 DR（ Designed Router）来发送主机查询报文（ HostQuery Message）， Hello 报文同时负责为运行 IGMPv1 的路由器选择 DR（每个 PIM 路由器定期广播发送 Hello 报文， IP 地址较大的路由器当选为 DR）。 ? 嫁接报文（ Graft Message）：主机通过 IGMP 报告报文（ MembershipReport Message）来通知路由器它想加入某个组播组，此时端口向上游路由器发送 Graft 报文，上游路由器收到 Graft 报文后，就将该端口加入到组播组转发列表中。 ? 嫁接应答报文（ Graft ACK Message）：上游路由器在收到 Graft 报文后，需要向发送此嫁接报文的下路由器发送应答报文。 ? 剪枝报文（ Prune Message）：若路由器的接口转发列表为空，或接口转发列表变为空时，就向上游路由器发送 Prune 报文，通知上游路由器将该路由器从其接口邻居列表中删除。 ? 断言报文（ Assert Message）：一个共享网段可能同时有两个上游路由器，若它们都向该网段转发组播包的话，该网段的下游路由器可能将收到两份相同的组播包。 为避免这种情况， PIMDM 采用 Assert 消息机制：若路由器在一个共享局域网的转发端口收到组播包，它要所运行 PIMDM 的所有路由器（组地址为 ）发送 Assert 报文，下游路由器将按 一系列规则通过比较 Assert 报文的特定域来决定获胜者：报文 preference 小的路由器获胜；若报文的preference 相同，报文 metric值小的路由器获胜；若报文的 metric 值也相同， IP 地址大的路由器获胜。 获胜者将作为该网段的转发者，失败者发送出接口剪枝报文。 由于 PIMDM 自身不具备路由发现机制，这使得它不依赖于特定的单播路由协议，协议的实现也比较简单。 2) PIMSM 简介 PIMSM（ Protocol Independent Multicast， Sparse Mode，与协议无 关的组播 —— 稀疏模式）主要适用下列几种情况下： ? 组成员分布相对分散，范围较广。 ? 网络带宽资源有限。 PIMSM 不依赖于特定的单播路由协议，它假设所有路由器除非存在传送的显式请求，否则就不向组播组发送组播包。 PIMSM 通过设置汇集点 RP（ Rendezvous Point）和引导路由器 BSR（ Bootstrap Router）向所有 PIMSM路由器通告组播信息、并通过让路由器显式地加入和退出组播组来减少数据报文和控制报文占用的网络带宽。 PIMSM 构造以 RP 根的共享树 RPT（ RP Path Tree），使 组播包能沿着共享树发送，当主机加入一个组播组时，直接连接的路由器便向汇聚点（ RP）发送 PIM 加入报文；发送者的第一跳路由器把发送者注册到 RP 上；接收者的 DR（直连网络的负责人）将接收者加入到共享树。 使用以 RP 根的共享树。