路由器原理與技術(shù)

前言

　　當(dāng)前，人類社會(huì)已經(jīng)進(jìn)入一個(gè)全球信息化的嶄新時(shí)代，而信息化則離不開信息網(wǎng)絡(luò)的支持?；ヂ?lián)網(wǎng)作為現(xiàn)有信息網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分，在全球信息化的進(jìn)程中發(fā)揮出越來越重要的作用。而路由器是互聯(lián)網(wǎng)的核心和基礎(chǔ)，掌握路由器原理與技術(shù)對研究、開發(fā)及使用新一代信息網(wǎng)絡(luò)具有十分重要的意義?！　榱送苿?dòng)國內(nèi)信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，跟蹤世界新一代網(wǎng)絡(luò)先進(jìn)技術(shù)，滿足廣大科研人員和工程技術(shù)人員的需要，我們在多年學(xué)習(xí)、研究與工作實(shí)踐的基礎(chǔ)上，先后編寫了《路由器原理與技術(shù)》（第一、二版）、《IPv6路由協(xié)議棧原理與技術(shù)》等書籍。這些書自出版以來，受到了廣大讀者的好評和支持。為了更好地為讀者服務(wù)，我們決定結(jié)合近幾年來的科學(xué)研究和工作實(shí)踐成果，并采納很多讀者提出的寶貴建議，編寫一部較為全面地介紹互聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)，特別是路由器原理與技術(shù)方面的書籍。相對于以前的幾本書而言，這次編寫除對三大路由協(xié)議的工作機(jī)理、設(shè)計(jì)思路及實(shí)現(xiàn)方案等作進(jìn)一步的完善外，還增加了對移動(dòng)和組播路由技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)安全和管理技術(shù)的闡述，并且介紹了當(dāng)前新一代互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)領(lǐng)域的最新研究進(jìn)展和成果等。

內(nèi)容概要

　　《路由器原理與技術(shù)》是普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材。《路由器原理與技術(shù)》在介紹互聯(lián)網(wǎng)基本概念的基礎(chǔ)上，對路由器工作杉理、路由器硬件體系結(jié)構(gòu)、三大路由協(xié)議（RIP、OSPF和BGP）、移動(dòng)路由技術(shù)、組播路由技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)安全和管理伊議、互聯(lián)網(wǎng)工程設(shè)計(jì)與應(yīng)用以及未來互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等進(jìn)行全面而系統(tǒng)的介紹?！　　堵酚善髟砼c技術(shù)》取材新穎、內(nèi)容豐富、實(shí)用性強(qiáng)，反映了國內(nèi)外路由器技術(shù)的現(xiàn)狀與未來，適合于從事通信、計(jì)算機(jī)技7}開發(fā)與研究的廣大工程技術(shù)人員閱讀，也可作為大專院校通信、計(jì)算機(jī)等專業(yè)和相關(guān)培訓(xùn)班的教材或教學(xué)參考書。

作者簡介

　　張宏科，北京交通大學(xué)教授、博士生導(dǎo)師，下一代互聯(lián)網(wǎng)互聯(lián)設(shè)備國家工程實(shí)驗(yàn)室主任，教育部高等學(xué)校電子信息科學(xué)與工程類教學(xué)指導(dǎo)分委員會(huì)委員，中國電子學(xué)會(huì)理事，國家“973”項(xiàng)目“一體化可信網(wǎng)絡(luò)與普適服務(wù)體系基礎(chǔ)研究”首席科學(xué)家。近年來主要從事新一代信息網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu).基礎(chǔ)理論和關(guān)鍵技術(shù)方面的研究工作，先后撰寫學(xué)術(shù)論文200余篇，出版了《IP路由原理與技術(shù)》等多部理論與技術(shù)書籍?！　∽鳛轫?xiàng)目負(fù)責(zé)人，先后承擔(dān)了國家“973”項(xiàng)目、國家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目等多項(xiàng)高水平科研項(xiàng)目，取得一系列科研成果，包括國內(nèi)第一臺IPv6路由器，第一臺IPv6無線／移動(dòng)路由器等。先后獲得2001年度詹天佑科技進(jìn)步獎(jiǎng)、2003年度茅以升科技進(jìn)步獎(jiǎng)，2004年入選全國“首批新世紀(jì)百千萬人才工程國家級人選”，2005年獲得北京市科學(xué)技術(shù)進(jìn)步一等獎(jiǎng)，2008年獲中國電子學(xué)會(huì)信息科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)。

書籍目錄

第1章 緒論1.1 互聯(lián)網(wǎng)的基本概念1.2 互聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)模型1.3 互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展歷史1.3.1 基于IPv4的互聯(lián)網(wǎng)1.3.2 基于IPv6的互聯(lián)網(wǎng)第2章 路由器工作原理2.1 路由選擇的基本概念2.2 互聯(lián)網(wǎng)地址結(jié)構(gòu)2.2.1 IPv4地址結(jié)構(gòu)2.2.2 IPv6地址結(jié)構(gòu)2.3 路由轉(zhuǎn)發(fā)原理2.3.1 路由器的基本工作原理2.3.2 IP包轉(zhuǎn)發(fā)的物理過程2.3.3 IPv6路由轉(zhuǎn)發(fā)原理2.4 路由選擇算法2.4.1 距離矢量路由算法2.4.2 鏈路狀態(tài)路由算法2.5 路由協(xié)議概述第3章 路由器的硬件體系結(jié)構(gòu)3.1 路由器硬件體系結(jié)構(gòu)的基本組成3.2 路由器硬件體系結(jié)構(gòu)的類型3.3 基于網(wǎng)絡(luò)處理器的路由器硬件設(shè)計(jì)方案3.3.1 網(wǎng)絡(luò)處理器簡介3.3.2 IxP2400介紹3.3.3 基于IxP2400的IPv6路由器設(shè)計(jì)3.4 路由查詢和流分類簡介3.4.1 路由查詢算法簡介3.4.2 流分類算法簡介第4章 路由信息協(xié)議4.1 RIP的發(fā)展歷程4.2 RIPng的工作原理4.2.1 RIPng的基本工作過程4.2.2 RIPng路由表的建立過程4.2.3 RIPng路由表的維護(hù)過程4.2.4 RIPng定時(shí)器4.2.5 RIPng的報(bào)文格式4.2.6 RIPng與RIPv2的區(qū)別4.2.7 RIP的主要缺陷4.3 RIPng的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)4.3.1 線程化實(shí)現(xiàn)思想4.3.2 RIPng的總體框架設(shè)計(jì)4.3.3 RIPng的啟動(dòng)4.3.4 輸入處理4.3.5 輸出處理4.3.6 路由操作4.3.7 定時(shí)器處理4.3.8 RIPng的關(guān)閉第5章 開放最短路徑優(yōu)先協(xié)議5.1 OSPF概述5.2 OSPFv3的工作原理5.2.1 區(qū)域劃分5.2.2 OSPFv3路由選擇分類5.2.3 接口狀態(tài)機(jī)和鄰居狀態(tài)機(jī)5.2.4 呼叫協(xié)議5.2.5 近鄰關(guān)系建立過程5.2.6 可靠泛洪過程5.2.7 路由計(jì)算5.2.8 OSPFv3分組結(jié)構(gòu)5.2.9 OSFFv3與OSPFv2的比較5.2.1 0OSPFv3的特點(diǎn)5.3 OSPFv3的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)5.3.1 OSPFv3的總體框架設(shè)計(jì)5.3.2 全局模塊和域模塊5.3.3 LSDB模塊5.3.4 LSA模塊5.3.5 消息發(fā)送和接收模塊5.3.6 數(shù)據(jù)庫交互模塊5.3.7 接口與接口狀態(tài)機(jī)5.3.8 鄰居與鄰居狀態(tài)機(jī)5.3.9 路由處理模塊5.3.10 公共功能模塊接口第6章 邊界網(wǎng)關(guān)協(xié)議6.1 BGP概述6.2 BGP的工作原理6.2.1 BGP的基本工作過程6.2.2 BGP4分組格式6.2.3 BGP對等體協(xié)商有限狀態(tài)機(jī)6.2.4 BGP4路徑屬性6.2.5 建立BGP對等體對話6.2.6 BGP4選路及決策過程6.2.7 自治系統(tǒng)聯(lián)盟6.2.8 路由反射器6.2.9 路由振蕩衰減器6.2.10 權(quán)能通告6.3 面向多協(xié)議的BGP4+擴(kuò)展6.3.1 BGP4+引入的新路徑屬性6.3.2 BGP4+工作機(jī)制6.3.3 基于BGP4+傳遞[Pv6路由信息6.4 BGP4+設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)6.4.1 BGP4+總體框架設(shè)計(jì)6.4.2 BGP4+初始化模塊6.4.3 線程管理器模塊6.4.4 有限狀態(tài)機(jī)模塊6.4.5 消息處理模塊6.4.6 路由信息庫模塊6.4.7 消息封裝模塊第7章 移動(dòng)路由技術(shù)7.1 移動(dòng)路由技術(shù)概述7.2 移動(dòng)IPv4的工作原理7.2.1 移動(dòng)IPv4技術(shù)概述7.2.2 移動(dòng)IPv4的基本概念和術(shù)語7.2.3 移動(dòng)IPv4的工作過程7.2.4 移動(dòng)IPv4協(xié)議的主要弊端7.3 移動(dòng)IPv6的工作原理7.3.1 移動(dòng)IPv6技術(shù)概述7.3.2 移動(dòng)IPv6的基本概念和術(shù)語7.3.3 移動(dòng)IPv6的工作過程7.4 移動(dòng)子網(wǎng)的工作原理7.4.1 移動(dòng)子網(wǎng)技術(shù)概述7.4.2 移動(dòng)子網(wǎng)的結(jié)構(gòu)和術(shù)語7.4.3 移動(dòng)子網(wǎng)的基本工作原理7.4.4 移動(dòng)子網(wǎng)技術(shù)面臨的問題和挑戰(zhàn)7.5 移動(dòng)IPv6的設(shè)計(jì)方案7.6 移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展趨勢7.6.1 移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)面臨的問題和挑戰(zhàn)7.6.2 移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展趨勢第8章 組播路由技術(shù)8.1 組播路由技術(shù)概述8.2 組播路由的基本概念8.2.1 IP組播地址8.2.2 組播分布樹8.2.3 組播轉(zhuǎn)發(fā)原理8.3 組播路由協(xié)議8.3.1 組播路由協(xié)議分類8.3.2 PIM-SM工作原理8.4 組管理協(xié)議8.4.1 組管理協(xié)議分類8.4.2 MLDr2的工作原理第9章網(wǎng)絡(luò)安全協(xié)議9.1 IPSec協(xié)議概述9.2 IPSec的工作原理9.2.1 IPSec的基本框架9.2.2 AH和ESP9.2.3 SADB和SPDB9.2.4 IKE協(xié)議9.3 IPSec的設(shè)計(jì)方案第10章 簡單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議10.1 SNMP概述10.2 SNMP的工作原理10.2.1 SNMP協(xié)議基礎(chǔ)及SNIPv1／v2簡介10.2.2 SNMPv3的體系結(jié)構(gòu)10.2.3 SNMPv3的消息格式10.3 基于IPv6的sNMPv3設(shè)計(jì)方案第11章 互聯(lián)網(wǎng)工程設(shè)計(jì)與應(yīng)用11.1 互聯(lián)網(wǎng)工程設(shè)計(jì)舉例11.1.1 IP網(wǎng)絡(luò)編址設(shè)計(jì)原則11.1.2 VLSM設(shè)計(jì)舉例11.2 典型應(yīng)用及IPv6下的實(shí)現(xiàn)11.2.1 概述11.2.2 傳輸層協(xié)議簡介11.2.3 套接口編程簡介11.2.4 FTP分析及在lPv6下的實(shí)現(xiàn)11.2.5 Telnet分析及在IPv6下的實(shí)現(xiàn)11.3 IPv6網(wǎng)絡(luò)典型應(yīng)用第12章 未來互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)12.1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀12.2 一體化標(biāo)識網(wǎng)絡(luò)體系概述12.3 基礎(chǔ)設(shè)施層模型與理論12.4 普適服務(wù)模型與理論12.5 新網(wǎng)絡(luò)體系下原型系統(tǒng)研制與驗(yàn)證常用縮略語匯編主要參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　互聯(lián)網(wǎng)從本質(zhì)上講，是一種基于IP協(xié)議、提供面向無連接服務(wù)的分組交換網(wǎng)。這里的IP是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中網(wǎng)絡(luò)層（網(wǎng)絡(luò)分層的概念見1.2節(jié)）的一種協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，1981年的RFC（Request for Comments，建議請求）79l對IP作了定義。下面分別介紹分組交換和面向無連接的概念?！　》纸M交換（也稱為包交換）是在20世紀(jì)60年代發(fā)展起來的，當(dāng)時(shí)主要應(yīng)用于軍事環(huán)境下的通信基礎(chǔ)設(shè)施。不同于電路交換，在采用分組交換的網(wǎng)絡(luò)中，用于通信的計(jì)算機(jī)把它們的數(shù)據(jù)劃分為若干個(gè)分組，也就是包，然后將這些分組通過分組交換網(wǎng)傳輸。分組交換技術(shù)有很多，如X.25、幀中繼（Frame Relay，F(xiàn)R）和IP等?！　∮?jì)算機(jī)在通信時(shí)為什么要采用分組交換呢？為什么不在計(jì)算機(jī)之間建立一條臨時(shí)的“電話呼叫”呢？這種差別主要來源于電話網(wǎng)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)通信特性的不同。在電話網(wǎng)中，用戶在通話之前首先要發(fā)送一個(gè)呼叫，一旦呼叫成功，通話雙方之間就建立了一條物理通路，這條通路直到通話結(jié)束才被釋放，在整個(gè)通話過程中，它是一直被占用的。由于在電話網(wǎng)中很強(qiáng)調(diào)話音的質(zhì)量，而且一次通話會(huì)持續(xù)較長的時(shí)間，其呼叫建立時(shí)間相對于通話的總時(shí)間來說是很短的，即呼叫建立的開銷在整個(gè)通話中所占的比例不是很大，所以在電話網(wǎng)中采用電路交換還是比較合算的。　　……

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