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网络层之SDN基本概念、路由算法和路由协议

article 2024/9/23 7:22:45

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一、路由器的转发和路由选择

转发:
达到路由器输入链路之一的数据报如何转发到该路由器的输出链路之一。

路由选择:
控制数据报沿着从源主机到目的主机的端到端路径中路由器之间的路由方式。

数据平面
数据平面对于数据处理过程中各种具体处理转发过程。

数据平面执行的主要功能是根据转发表进行转发，这是路由器的本地动作。

控制平面
控制平面用于控制和管理网络协议的运行，比如SPF协议、RIP协议、BGP协议。

传统方法（每路由器法）
- 路由选择算法运行在每台路由器中，并且在每台路由器中都包含转发和路由选择两种功能。
- 具体方法：
  在一台路由器中的路由选择算法与其他路由器中的路由选择算法通信（通过交换路由选择报文)，计算出路由表和转发表。

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传统方法（SDN方法）
- 控制平面从路由器物理上分离。路由器仅实现转发，远程控制器计算和分发转发表以供每台路由器所使用。
- 具体方法：
  路由器通过交换包含转发表和其他路由选择信息的报文与远程控制器通信。因为计算转发并与路由器交互的控制器是用软件实现的，所以网络是“软件定义的"。

远程控制器可能在具有高可靠性的远程数据中心中，并可能由ISP或某些第三方管理。

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对于网络控制应用程序的接口:
SDN控制器通过”“北向接口“与网络控制应用程序交互。该API允许网络控制应用程序在状态管理层之间读写网络状态。

网络范围状态管理层:
由SDN控制平面作出的最终控制决定，将要求控制器具有有关网络的主机、链路等最新状态信息。

通信层:
SDN控制器与受控网络设备之间的通信(OpepFlow协议)，包含"南向接口”

例题1：
1.假定你要在SDN控制平面中实现一个新型路由选择协议你将在哪个层次中实现该协议?

解答：
网络范围状态管理层.因为在这一层能获得有关网络的主机，链路,交换机和其他SDN控制设备的最新状态信息，可以根据这些信息的基础上实现新型路由选择协议,并通知给控制器落地执行.

例题2：
⒉谁是从控制器跨越南向接口发送的这些报文的接收者?谁是跨越北向接口从控制器发送的这些报文的接收者?

解答：
受控网络设备(路由器)
网络控制应用程序

最佳路由:“最佳”只能是相对于某一种特定要求下得出的较为合理的选择而已。（选择经过的路由器最少的那一条，尽可能减少转发）

静态路由算法（非自适应路由算法）：管理员手工配置路由信息。
- 优点：简便、可靠，在负荷稳定、拓扑变化不大的网络中运行效果很好，广泛用于高度安全性的军事网络和较小的商业网络。
- 缺点：路由更新慢，不适用大型网络。
动态路由算法（自适应路由算法）：路由器间彼此交换信息，按照路由算法优化出路由表项。
- 优点：路由更新快，适用大型网络，及时响应链路费用或网络拓扑变化。
- 缺点：算法复杂，增加网络负担。
- 全局性：链路状态路由算法OSPF
  - 所有路由器掌握完整的网络拓扑和链路费用信息。
- 分散性：距离向量路由算法RIP
  - 路由器只掌握物理相连的邻居及链路费用。