路由器技术NAT

路由器技术NAT(地址转换)

  • 网络地址翻译 ,解决IP短缺,路由器内部和外部地址进行转换
  • 静态地址转换 :静态NAT(一对一)
  • 动态地址转换 :动态NAT(多对少)
    • 内外多对少转换,用于内部局域网较多用户访问外部网络
  • 网络地址端口转换 :NAPT(多对一)
    • 内外多对一转换,使用外部一个IP,多个端口号对应内部IP,也称IP伪装,可以隐藏内部主机

静态NAT

  • 内外一对一转换, ==用于Web服务器==, ==ftp服务器==等 固定IP的主机服务器

动态NAT

  • 内外多对少转换,用于内部局域网较多用户访问外部网络
  • 外部需要地址池(Pool)

路由器技术VLSM和CIDR

路由器技术VLSM

  • 可变长子网掩码
  • 在有类的IP地址的基础上,从他们的主机号部分解除相应的位数来做网络号,也就是增加网络号的位数,即子网划分
  • 各类网络可以用来再划分子网的位数为:
    • A类有24位可以借
    • B类有16位可以借
    • C类有8位可以借
  • VLSM是把标准网络分割成更小的子网的技术,而CIDR是把几个标准的网络合并为一个大网络的技术

路由器技术CIDR

  • 无类域间路由,解决路由缩放问题,采用/比特位,无类不区分A、B、C类,称为CIDR地址块,即路由汇聚

路由器技术QoS

  • 网络访问质量。将网络数据流分成不同的等级,提供不同的服务
  • 有 ==集成服务(IntServ)和区分服务(DiffServ)== 两种标准

    qos

QoS集成服务

  • 分为三种

    • 保证质量的服务
    • 控制负载的服务
    • 尽力而为的服务(目前因特网提供的服务)
  • Best-Effort service(尽力而为服务模型)

  • Integrated service(综合服务模型,简称 Int-Serv
  • Differentiated service(区分服务模型,简称Diff-Serv
  1. Best-Effort 服务模型
  • Best-Effort 是一个单一的服务模型,也是最简单的服务模型。对Best-Effort 服务模型,网络尽最大的可能性来发送报文。但对时延、可靠性等性能不提供任何保证。Best-Effort 服务模型是网络的缺省服务模型,通过FIFO 队列来实现。它适用于绝大多数网络应用,如FTP、E-Mail等。
  1. Int-Serv 服务模型(集成服务)
  • Int-Serv 是一个综合服务模型,它可以满足多种QoS需求。该模型使用资源预留协议(RSVP),RSVP 运行在从源端到目的端的每个设备上,可以监视每个流,以防止其消耗资源过多。这种体系能够明确区分并保证每一个业务流的服务质量,为网络提供最细粒度化的服务质量区分。比如我用VOIP,需要12k的带宽和100ms以内的延迟,集成服务模型就会将其归到事先设定的一种服务等级中。
    但是,Inter-Serv 模型对设备的要求很高,当网络中的数据流数量很大时,设备的存储和处理能力会遇到很大的压力。Inter-Serv 模型可扩展性很差,难以在Internet核心网络实施。这种为单一数据流进行带宽预留的解决思路在Internet上想要实现很难,所以该模型在1994年推出以后就没有使用过。
  1. Diff-Serv 服务模型
  • Diff-Serv 是一个多服务模型,由一系列技术组成,它可以满足不同的QoS 需求。与Int-Serv 不同,它不需要通知网络为每个业务预留资源。
  • 区分服务代码点DSCP,利用IP包头的服务类型字段ToS
  • 不再使用资源预约,而是区分不同的业务流
  • 分为三种:
    • 尽力服务BE
    • 优质服务AF
    • 加上服务EF
  • 逐跳行为PHB:

    • 逐级跳的转发方式,每个PHB对于一种转发方式

      phb

路由器技术MPLS

  • MPLS,多协议标签交换,属于2.5层,一般认为是第三层交换,硬件交换、速度快
  • 一次路由,多次交换
  • 用标签交换代替赋值的路由运算

MPLS工作原理

  • 标记边缘路由器LER,标记交换路由器LSR

    mpls

MPLS转发等价类(FEC)

  • 把等价的通信流汇聚转发,标记具有局部性
  • 提供QoS、粒度控制、负载均衡

路由器技术组播

IP组播

  • 有一个源向一个组主机发送信息,D类地址(一个IP地址代表一个主机,称为单播地址)

IP组播用途

  • 用于视频点播、网络电视、视频会议和 ==点到多点== 的业务

组播地址分类

  • 保留组播
    • 224.0.0.0-224.0.0.255,用于路由协议,如224.0.0.1代表所有主机,224.0.0.2代表所有路由器
  • 用户组播
    • 224.0.1.0-238.255.255.255,全球范围分配,类似公网IP
  • 本地组播
    • 239.0.0.0-239.255.255.255。本地子网分配,类似私网IP

常考IP组播地址

  • 224.0.0.1
    • 所有主机的地址
  • 224.0.0.2
    • 所有组播路由器的地址
  • 224.0.0.5
    • 所有OSPF路由器
  • 224.0.0.6
    • OSPF DR/BDR
  • 224.0.0.9
    • RIPv2路由器
  • 224.0.0.10
    • EIGRP路由器
  • 224.0.0.12
    • DHCP服务器/中继代理
  • 224.0.0.13
    • 所有pim路由器

IP组播地址与MAC地址

ipzb

IP组播协议

概念

  • IGMP因特网组管理协议,管理主机加入或离开组播组
  • IGMP封装在IP中,协议号为2

IGMPv3报文分类

  • IGMPv3报文分类:
    • 成员资格询问报文:
      • 组播路由器发出,询问是否有主机加入组播
    • 成员资格报告报文
      • 主机加入组播组
    • 组记录报文
      • 记录组播的状态和信息

IP组播路由协议

  • 用来建立组播树,是实现组播传输的关键技术
  • 分为 ==源分发树和共享分发树==

    zblyxy

名词解释

  • PIM:协议无关组播
  • PIM-DM:密集模式PIM
  • DVMRP:距离矢量组播路由协议
  • MOSPF:组播开放式最短路径优先
  • CBT:基于核心的树
  • PIM-SM:稀疏模式PIM

PIM-DM

  • IP组播路由协议:PIM-DM:密集模
    式PIM。
  • 用于组播成员集中,且较多,如局域网。
  • 采取“泛洪扩散-修剪丢弃”维护组播分发树。使用“推”的机制, 先给你,可以不要。
  • 关键技术是利用反向通路,使用自己找回来的路径。
  • 使用源分发树:以组播源为根节点构造到所有组播组成员的生成树,通常也称为最短路径树(SPT)

PIM-SM

  • IP组播路由协议:PIM-SM:稀疏模式PIM,用于组播成员少,且稀疏分布,如
    广域网。
  • 采用选择性的建立和维护分布树。只有发送请求的才会收到数据。使用“拉”的机制, 你要了,才会给你。
  • 使用共享分发树:确定一个汇聚点。先发给汇聚点,再有汇聚点发给其他路由器

练习例题

  1. NAT技术解决了IPv4地址短缺的问题,假设内网的地址数是m,而外网的地址数n,则这种技术叫做 []{.gap} {.quiz}
    • 动态地址翻译 {.correct}
    • 静态地址翻译 {.options}
    • 地址伪装 {.options}
    • 地址变换 {.options}
      {.options}
  2. 续第一题,若$M>N$m,且n=1,则这种技术叫做 []{.gap} {.quiz}

    • 动态地址翻译 {.options}
    • 静态地址翻译 {.options}
    • 地址伪装 {.correct}
    • 地址变换 {.options}
      {.options}
  3. 一个组播包括4个成员,当组播服务发送信息是需要发出 ([]{.gap}) 个分组 {.quiz}

    • 1 {.correct}
    • 2 {.options}
    • 3 {.options}
    • 4 {.options}
      {.options}
  4. 可以用于表示地址块220.17.0.0-220.17.7.0的网络地址为 []{.gap} {.quiz}

    • 220.17.0.0/20 {.options}
    • 220.17.0.0/21 {.correct}
    • 220.17.0.0/16 {.options}
    • 220.17.0.0/24 {.options}
      {.options}
  5. 续第四题,这个地址块可以分配 ([]{.gap}) 个主机地址? {.quiz}

    • 2032 {.correct}
    • 2048 {.options}
    • 2000 {.options}
    • 2056 {.options}
      {.options}
  6. 把网络10.1.0.0/16进一步划分子网10.1.0.0/18,则原网络被划分为 ([]{.gap}) 子网 {.quiz}

    • 2 {.options}
    • 3 {.options}
    • 4 {.correct}
    • 6 {.options}
      {.options}
      • /16到/18相差2位,即$2^2=4$
  7. IP 地址202.117.18.254/22是 ([]{.gap}) 地址? {.quiz}

    • 网络地址 {.options}
    • 全局广播地址 {.options}
    • 定向广播地址 {.options}
    • 主机地址 {.correct}
      {.options}
  8. 如果指定子网掩码为255.255.254.0,则 ([]{.gap}) 地址可以被赋予一个主机 {.quiz}

    • 112.10.4.0 {.options}
    • 186.55.3.0 {.correct}
    • 117.30.3.255 {.options}
    • 17.34.36.0 {.options}
      {.options}