WiMAX解決方案數(shù)通基礎知識IP三層基礎知識課件

移動網驗證部WiMAX解決方案數(shù)通基礎知識IP三層基礎知識目錄IP地址地址路由技術路由技術ARP技術技術三層接口配置三層接口配置IP地址l歷史：歷史：l設備地址互訪依賴設備設備地址互訪依賴設備MAC地址。地址。lMAC的缺點：的缺點：l1、MACMAC地址的無規(guī)律性、固化性，難以進行廣域路由地址的無規(guī)律性、固化性，難以進行廣域路由l2、MANMAN和和WANWAN不可能采用廣播技術，必須進行合理的路由不可能采用廣播技術，必須進行合理的路由lIP地址地址-子網劃分方法應允而生：子網劃分方法應允而生：l優(yōu)點：優(yōu)點：p邏輯地址（IP）具有靈活性、可規(guī)劃性p子網劃分可收斂地址數(shù)量，減輕路由壓力IP地址-子網劃分l子網劃分的辦法子網劃分的辦法pIP地址的結構化分層方案將IP地址分為子網地址和主機地址，區(qū)分子網地址和主機地址需要掩碼（Mask）來實現(xiàn)。p基于以上方法，可以將全球網絡劃分為有規(guī)律的、可靈活調整的子網，并在此基礎上進行合理路由。p同時，更小范圍的子網劃分也有利于網絡管理。IP地址介紹IP地址唯一地址唯一標示一臺網示一臺網絡設備私有私有IP地址地址10.0.0.010.255.255.255 172.16.0.0172.31.255.255192.168.0.0192.168.255.255 128.0.0.0191.255.255.255 192.0.0.0223.255.255.255 224.0.0.0239.255.255.255240.0.0.0255.255.255.255IP地址分類l1.0.0.0126.255.255.255子網掩碼的出現(xiàn)使得此種分類的意義弱化子網掩碼介紹l網絡設備使用子網掩碼（subnet masking）決定IP地址中哪部分為網絡部分，哪部分為主機部分。l子網掩碼使用與IP地址一樣的格式。子網掩碼的網絡部分和子網部分全都是1，主機部分全都是0。缺省狀態(tài)下，如果沒有進行子網劃分，A類網絡的子網掩碼為255.0.0.0，B類網絡的子網掩碼為255.255.0.0，C類網絡子網掩碼為255.255.255.0。利用子網，網絡地址的使用會更有效。對外仍為一個網絡，對內部而言，則分為不同的子網。子網掩碼的作用l區(qū)分網段和主機區(qū)分網段和主機l判斷目標判斷目標IP地址和我自己是否一個網段的標準：地址和我自己是否一個網段的標準：ldestIP&mask=sourceip&maskl192.168.1.1/24-192.168.1.33/27 是否在同一網段？是否在同一網段？子網地址計算lIP地址組成地址組成子網地址子網地址主機地址主機地址共32個bit長子網掩碼子網掩碼全全“1”全全“0”共32個bit長IPIP地址同掩碼進行地址同掩碼進行“與與”運算的結果便是子網地址運算的結果便是子網地址例如：IP 10.77.4.166 掩碼 255.255.254.0二者“與”運算的結果為10.77.4.0,也就是子網地址為10.77.4.0子網內的廣播地址是10.77.5.255。10.77.4.110.77.5.254的全部主機都屬于該網段，共510個。如何計算出來？子網規(guī)劃舉例l例子：某公司分配到例子：某公司分配到C類地址類地址201.222.5.0。假設需要。假設需要20個子網，每個子網，每個子網有個子網有5臺主機，我們該如何劃分？臺主機，我們該如何劃分？201.222.5.0255.255.255.0201.222.5.8255.255.255.248201.222.5.16255.255.255.248201.222.5.24255.255.255.248201.222.5.32255.255.255.248201.222.5.9255.255.255.248201.222.5.17255.255.255.248201.222.5.25255.255.255.248201.222.5.33255.255.255.248變長子網掩碼（VLSM）192.168.1.32/27192.168.1.64/27192.168.1.96/27192.168.1.128/27192.168.1.160/30192.168.1.164/30192.168.1.168/30192.168.1.172/30ISP通告192.168.1.0無類域間路由（CIDR）lCIDR減少了路由表的規(guī)模，增了網絡的可擴展性。減少了路由表的規(guī)模，增了網絡的可擴展性。Internet198.168.1.0198.168.2.0198.168.3.0ISP通告路由198.168.0.0/16目錄目錄IP地址地址路由技術路由技術ARP技術技術三層接口配置三層接口配置什么是路由？路由與時分系統(tǒng)的異同點？l路由是指導路由是指導IP報文轉發(fā)的路徑信息。報文轉發(fā)的路徑信息。l指導目標指導目標IP到達目的地去的方法到達目的地去的方法l路由單向路由單向R1目標網絡N其它網絡Interface M路由的分類根據(jù)協(xié)議分類，路由可分為：根據(jù)協(xié)議分類，路由可分為：l直連路由直連路由p開銷小，配置簡單，無需人工維護，只能發(fā)現(xiàn)本接口所屬網段拓撲的路由l手工配置靜態(tài)路由（靜態(tài)路由）手工配置靜態(tài)路由（靜態(tài)路由）p無開銷，配置簡單，需人工維護，適合簡單拓樸結構的網絡。l動態(tài)路由協(xié)議發(fā)現(xiàn)的路由（動態(tài)路由）動態(tài)路由協(xié)議發(fā)現(xiàn)的路由（動態(tài)路由）p開銷大，配置復雜，無需人工維護，適合復雜拓樸結構的網絡。l缺省路由屬于？缺省路由屬于？p無開銷，配置簡單，需人工維護。手工配置或由路由協(xié)議生成的默認路由。根據(jù)路由的目的地不同，可以劃分為：根據(jù)路由的目的地不同，可以劃分為：p子網路由：目的地為子網p主機路由：目的地為主機pPc上能配置什么路由？NIP等其他入侵檢測設備如何配置路由？根據(jù)目的地與該路由器是否直接相連，又可分為根據(jù)目的地與該路由器是否直接相連，又可分為p直接路由：目的地所在網絡與路由器直接相連p間接路由：目的地所在網絡與路由器不是直接相連路由表l路由器轉發(fā)分組的關鍵是路由表，每個路由器中都保存著一張（或路由器轉發(fā)分組的關鍵是路由表，每個路由器中都保存著一張（或多張）路由表，路由表關鍵要素：多張）路由表，路由表關鍵要素：p目的地址p網絡掩碼p輸出接口p下一跳IP 地址p優(yōu)先級p路由花費路由優(yōu)先級l到達相同的目的地，不同的路由協(xié)議到達相同的目的地，不同的路由協(xié)議（包括靜態(tài)路由）可能會發(fā)現(xiàn)不同的路（包括靜態(tài)路由）可能會發(fā)現(xiàn)不同的路由由l各路由協(xié)議都被賦予一個優(yōu)先級，具各路由協(xié)議都被賦予一個優(yōu)先級，具有較高優(yōu)先級的路由協(xié)議發(fā)現(xiàn)的路由成有較高優(yōu)先級的路由協(xié)議發(fā)現(xiàn)的路由成為最優(yōu)路由，加入路由表中為最優(yōu)路由，加入路由表中路由協(xié)議或路由種類路由協(xié)議或路由種類相應路由的優(yōu)先級相應路由的優(yōu)先級DIRECT0OSPF10STATIC60RIP100IBGP130OSPF ASE150EBGP170UNKNOWN255路由花費l路由的花費（路由的花費（metric）標識出了到達這條路由所指的目）標識出了到達這條路由所指的目的地址的代價的地址的代價p通常路由的花費值會受到線路延遲、帶寬、線路占有率、線路可信度、跳數(shù)、最大傳輸單元等因素的影響，不同的動態(tài)路由協(xié)議會選擇其中的一種或幾種因素來計算花費值（如RIP用跳數(shù)來計算花費值）。p花費值只在同一種路由協(xié)議內有比較意義，不同的路由協(xié)議之間的路由花費值沒有可比性，也不存在換算關系。p靜態(tài)路由的花費值為0 IP數(shù)據(jù)轉發(fā)（IP層面）l當收到一份數(shù)據(jù)報并進行發(fā)送時，它都要搜索路由表一次。當數(shù)據(jù)當收到一份數(shù)據(jù)報并進行發(fā)送時，它都要搜索路由表一次。當數(shù)據(jù)報來自某個網絡接口時，報來自某個網絡接口時，IP首先檢查目的首先檢查目的IP地址是否為本機的地址是否為本機的IP地地址之一或者址之一或者IP廣播地址。如果是這樣，數(shù)據(jù)報就被送到由廣播地址。如果是這樣，數(shù)據(jù)報就被送到由IP首部協(xié)首部協(xié)議字段所指定的協(xié)議模塊進行處理。如果數(shù)據(jù)報的目的不是這些地議字段所指定的協(xié)議模塊進行處理。如果數(shù)據(jù)報的目的不是這些地址，那么（址，那么（1）如果）如果IP層被設置為路由器的功能，那么就對數(shù)據(jù)報層被設置為路由器的功能，那么就對數(shù)據(jù)報進行轉發(fā)；否則（進行轉發(fā)；否則（2）數(shù)據(jù)報被丟棄。）數(shù)據(jù)報被丟棄。路由配置舉例l增加靜態(tài)路由：增加靜態(tài)路由：ip route-static dest-address mask|mask-length interface-name nexthop-address|nexthop-address preference preference-value reject|blackhole l參數(shù)解釋參數(shù)解釋(a)目的地址和掩碼 (b)發(fā)送接口或下一跳地址 (c)優(yōu)先級 (d)其它屬性：不可達路由和黑洞路由配置方法：沿著流量在每臺設備上檢查（流量方向決定了路由方向）靜態(tài)路由l靜態(tài)路由是一種特殊的路由，它由管理員手工配置。當網絡結構比靜態(tài)路由是一種特殊的路由，它由管理員手工配置。當網絡結構比較簡單時，只需配置靜態(tài)路由就可以使網絡正常工作。較簡單時，只需配置靜態(tài)路由就可以使網絡正常工作。l靜態(tài)路由的缺點在于：當一個網絡的拓撲發(fā)生變化后，靜態(tài)路由不靜態(tài)路由的缺點在于：當一個網絡的拓撲發(fā)生變化后，靜態(tài)路由不會自動改變，必須有管理員的介入。會自動改變，必須有管理員的介入。l靜態(tài)路由可能具有的屬性：可達路由、靜態(tài)路由可能具有的屬性：可達路由、l有無方法解決此缺點？有無方法解決此缺點？p采用動態(tài)路由動態(tài)路由協(xié)議基本原理l動態(tài)路由協(xié)議的作用動態(tài)路由協(xié)議的作用p計算路由、發(fā)現(xiàn)路由；p通過一定的手段，得到本路由器到網絡中其它網段的路由；l動態(tài)路由協(xié)議如何做到這一點動態(tài)路由協(xié)議如何做到這一點p每臺路由器將自己已知的路由相關信息發(fā)給相鄰的路由器，由于大家都這樣做，最終每臺路由器都會收到網絡中所有的路由信息。然后運行某種算法，計算出最終的路由來。（實際上需要計算的是該條路由的下一跳和花費）動態(tài)路由協(xié)議在協(xié)議棧中的位置BGPTCP網絡層（IP）鏈路層物理層UDPRIPEIGRPIGRPIS-ISOSPF所有的動態(tài)路由協(xié)議在TCP/IP協(xié)議棧中都屬于應用層的協(xié)議動態(tài)路由協(xié)議的分類l按照協(xié)議運行的范圍按照協(xié)議運行的范圍pIGP（RIP、cisco專有的EIGRP和IGRP、OSPF、IS-IS）pEGP（BGP）l按照路由協(xié)議的尋徑算法按照路由協(xié)議的尋徑算法p距離矢量（RIP、IGRP、EIGRP、BGP）p鏈路狀態(tài)（OSPF、IS-IS）l按數(shù)據(jù)流按數(shù)據(jù)流p單播路由協(xié)議p組播路由協(xié)議（DVMRP、PIM-SM、PIM-DM）目錄目錄IP地址地址路由技術路由技術ARP技術技術三層接口配置三層接口配置Arp技術lARP技術用于將技術用于將IP地址映射為地址映射為MAC地址的方法地址的方法lArp原理原理p當一臺主機把以太網數(shù)據(jù)幀發(fā)送到位于同一局域網上的另一臺主機時，是根據(jù)48 bit的以太網地址來確定目的接口的。設備驅動程序從不檢查I P數(shù)據(jù)報中的目的I P地址。lArp作用作用-必須的！必須的！p設備地址互訪依賴設備MAC地址。p地址解析為這兩種不同的地址形式提供映射：32bit的IP地址和數(shù)據(jù)鏈路層使用的任何類型的地址。pARP根據(jù)IP地址找到對應的硬件地址。lRARP根據(jù)硬件地址找到對應的根據(jù)硬件地址找到對應的IP地址（類似于地址（類似于Bootp）。）。Arp分組格式l前兩個字段是以太網的源地址和目的地址。目的地址為全前兩個字段是以太網的源地址和目的地址。目的地址為全1的地址的地址是廣播地址。是廣播地址。l對于對于ARP請求或應答來說，幀類型字段的值為請求或應答來說，幀類型字段的值為0 x0806。l硬件類型字段表示硬件地址的類型。它的值為硬件類型字段表示硬件地址的類型。它的值為1即表示以太網地址。即表示以太網地址。協(xié)議類型字段表示要映射的協(xié)議地址類型。它的值為協(xié)議類型字段表示要映射的協(xié)議地址類型。它的值為0 x0800即表即表示示IP地址。地址。l操作字段指出四種操作類型，它們是操作字段指出四種操作類型，它們是ARP請求（請求（1）、）、ARP應答應答（2）、）、RARP請求（請求（3）和）和RARP應答（應答（4）。）。l接下來的接下來的4個字段發(fā)送與接收端的硬件地址與協(xié)議地址。個字段發(fā)送與接收端的硬件地址與協(xié)議地址。Arp分組Arp 緩存表的形成&arp協(xié)議原理l任何以太網設備進行任何以太網設備進行IP層數(shù)據(jù)交互前，必定先查找層數(shù)據(jù)交互前，必定先查找arp表項（目的表項（目的IP或網關或網關IP的的arp表項）表項）p對于一個ARP請求來說，除目的端硬件地址外的所有其他的字段都有填充值。p當系統(tǒng)收到一份目的端為本機的ARP請求報文后，它就把硬件地址填進去，然后用兩個目的端地址分別替換兩個發(fā)送端地址，并把操作字段置為2，最后把它發(fā)送回去。lArp緩存表：緩存表：1）表項內容；）表項內容；2）緩存時間；）緩存時間；3）如何更新）如何更新主機通信原理（IP&arp結合）l相同網段內部的通信：相同網段內部的通信：p通過二層功能完成互通，當主機與對端主機通信的時候，根據(jù)自身的IP地址和子網掩碼來確定對方是否在系統(tǒng)網段內，如果判定在相同網段內，則直接通過ARP查找對方的MAC地址，然后把對方的MAC地址填入以太網幀頭的目的MAC地址域l跨網段的主機通信：跨網段的主機通信：p主機發(fā)現(xiàn)對方在不同的網段內，則主機就會自動借助網關來進行通信，主機首先通過ARP來查找設定的網關的MAC地址，然后把網關的MAC地址（而不是對方主機的MAC地址，因為主機認為通信對端不是本地主機）填入以太網幀頭的目的MAC地址域目錄目錄IP地址地址路由技術路由技術ARP技術技術三層接口配置三層接口配置三層接口l三層口包括三層口包括p直接三層路由口；pVlanif口pDot1q接口p.other?lVLANIF、dot1Q接口作用：接口作用：p為了與二層帶VLAN鏈路進行對接三層口配置l直接三層口（直接三層口（router口）口）pinterface GigabitEthernet1/0/3 p ip address 60.11.11.5 255.255.255.252 p#l（三層轉二層后）配置（三層轉二層后）配置VLANIF口：口：pinterface GigabitEthernet5/0/18 p undo shutdown p portswitch p port default vlan 204 p#pinterface Vlanif204 p ip binding vpn-instance EPC_S1-MME:1 p ip address 10.26.192.98 255.255.255.248 p vrrp vrid 1 virtual-ip 10.26.192.99 p vrrp vrid 1 priority 90 lDot1q子接口：子接口：pinterface GigabitEthernet1/0/0.100 p vlan-type dot1q 100 p ip address 50.11.11.5 255.255.255.252 p pinterface GigabitEthernet1/0/0.200 p vlan-type dot1q 200 p ip address 50.11.12.5 255.255.255.252 實戰(zhàn)組網訓練-1OSN3500NodeBMetro CoreRNC說明：1）這個場景中，OSN通過兩條物理鏈路接到2個NE40E。這兩個鏈路在OSN側是主備關系，主鏈路承載業(yè)務；備用端口不發(fā)光備用端口不發(fā)光，所以NE40E側對應端口是Down狀態(tài)。2個NE40E之間的Eth-Trunk用來透傳VRRP報文。NE40E側兩個端口（一個是普通物理口，一個是Eth-Trunk）是二層的，trunk類型，允許20個Vlan-id。NE40E需要配置20 Vlan-interface給20個NodeB分別提供網關。2)當OSN鏈路倒換時，NE40E的VRRP并不倒換。3)NE40E和OSN之間冗余鏈路倒換時間要求在幾百ms數(shù)量級。4)問題：說出此方案存在的問題？問題：說出此方案存在的問題？Eth-TrunkNodeBNodeBMetro1000OSN3500Metro1000NodeBMetro CoreRNC問題說明：1）RNC-NodeB的流量如上圖紅線所示（這種場景會出現(xiàn)在經過一次主備倒換，VRRP主用在NE40E-2），此時NE40E-1在Eth-Trunk口學到NodeB的ARP表項；2)正常工作一段時間后，再次發(fā)生倒換（VRRP主用倒回至主用倒回至NE40E-1），由于Eth-Trunk依然處于UP狀態(tài)，因此，NodeB的ARP表項依然存在（依然從Eth-Trunk口學到）；3)RNC至NodeB的流量走到NE40E-1時，NE40E-1根據(jù)存在NodeB的ARP表項進行數(shù)據(jù)轉發(fā)，因此通過Eth-Trunk口發(fā)送至NE40E-2，由于NE40E-2與OSN3500連接的線路已經處于Down狀態(tài)，此時業(yè)務發(fā)生中斷；4)當NE40E-1上NodeB的ARP表項老化（正常為20分鐘），NE40E學到正確的ARP表項，業(yè)務恢復；NE40E-1Eth-TrunkNE40E-2VRRPXVRRP主用從主用從NE40E-2倒到倒到NE40E-1時，故障發(fā)生時，故障發(fā)生若若NodeB實現(xiàn)定時發(fā)送免費實現(xiàn)定時發(fā)送免費ARP功能，可將功能，可將NE40E的的ARP表項刷新，表項刷新，后續(xù)此方案可在其它局點應用！后續(xù)此方案可在其它局點應用！實戰(zhàn)組網訓練-1實戰(zhàn)組網訓練-2NE40-1NE40-2LSW L2UGW10.26.195.254/2410.26.195.253/24VRRP10.26.195.1/2410.26.195.8/27M200010.255.2.123/24l組網說明：組網說明：l1）UGW的通過主備的通過主備E-trunk方式接入方式接入L2LSW，UGW OM IP為為10.26.195.8/27;l2）在）在NE40-1、NE40-2上對上對UGW方向啟用方向啟用VRRP，其對應的真實，其對應的真實IP分別為分別為10.26.195.254/24、10.26.195.253/24，其，其VRRP虛虛擬IP為10.26.195.1/24；l3）在在NE40-1、NE40-2上分上分別有配置到有配置到M2000 10.255.2.123/24去的路由，去的路由，M2000也也有到有到UGW OMIP 10.26.195.8/27去路由；去路由；l問題：問題：l1）這樣的組網）這樣的組網UGW-OM中，有無問題？中，有無問題？l2）表現(xiàn)特征是什么？）表現(xiàn)特征是什么？l3）如何解決？）如何解決？實戰(zhàn)組網訓練-2l1)有問題：有問題：l2）表現(xiàn)現(xiàn)象：）表現(xiàn)現(xiàn)象：UGW ping T2000 IP（10.255.2.123）ok情況下，情況下，p過了一段時間，發(fā)現(xiàn)UGW無法ping通M2000了p嘗試ping網關，發(fā)現(xiàn)無法ping通；p在UGW上清空arp表現(xiàn)后，再ping發(fā)現(xiàn)UGW又可以ping通M2000l3）問題根本原因：在于掩碼不一致，雖然）問題根本原因：在于掩碼不一致，雖然NE40上能夠查找到上能夠查找到UGW OM去的路由，但去的路由，但UGW沒有回應沒有回應“從從VRRP實地址過來的實地址過來的arp請求請求”：UGW收到一個收到一個arp請求后，發(fā)現(xiàn)源請求后，發(fā)現(xiàn)源IP地址為地址為VRRP的實地址（的實地址（10.26.195.254），做），做了一個判斷（是否和自己在同一網段），不是就丟棄了，下頁在了一個判斷（是否和自己在同一網段），不是就丟棄了，下頁在UGW抓到的從抓到的從NE40過來的數(shù)據(jù)包，以及過來的數(shù)據(jù)包，以及UGW對該數(shù)據(jù)包的處理：對該數(shù)據(jù)包的處理：實戰(zhàn)組網訓練-2lUGW收到從收到從NE40過來的過來的arp請求：請求：lUGW收到從收到從NE40過來的過來的arp請求：請求：l0.532160738 SAE-UGW ARP/7/arp_rcv:-Slot=1;Receive an ARP Packet,operation:1,l sender_eth_addr:00e0-fc81-c410,sender_ip_addr:10.26.195.254,target_eth_adldr:ffff-ffff-ffff,target_ip_addr:10.26.195.8l*0.532160739 SAE-UGW ETH/7/eth_error:-Slot=1;-ARP Request-Board:1,IF:Eth-Trunk1l0,srcIP:10.26.195.254,dstIP:10.26.195.8,srcMAC:00e0-fc81-c410,dstMAC:ffff-ffff-flfff#arp drop packet,because:protocol address check fail問題l子網如何規(guī)劃？計算方法子網如何規(guī)劃？計算方法l如何判斷目的如何判斷目的IPIP地址和自己是否在同一網段？地址和自己是否在同一網段？l路由表分類、關鍵因素？路由表分類、關鍵因素？larparp所用？所用？arparp緩存表內容、緩存表內容、arparp表項老化時間、如何更新？表項老化時間、如何更新？l分別描述兩臺分別描述兩臺PCPC接入二層交換機的接入二層交換機的pingping包過程，接入三層網關交包過程，接入三層網關交換機的換機的pingping包過程；包過程；l三層接口哪些？如何配置？三層接口哪些？如何配置？