计算机网络-网络层（BGP协议，IP组播，IGMP协议与组播路由选择协议）

1. BGP协议

与其他自治系统的邻站BGP发言人（BGP边界路由器）交换信息

BGP边界路由器之间交换网络可达性的信息，即要到达某个网络所要经过的一系列AS.（各BGP发言人就根据所采用的策略从收到的路由信息中找出到达各AS的较好路由。）

每当网络状态发送改变或更新时需要使用BGP协议对路由信息进行更新

BGP协议报文格式

一个BGP发言人与其他自治系统中的BGP发言人要交换路由信息，就要先建立TCP连接，即通过TCP传送，。

然后在此连接上交换BGP报文以建立BGP会话(session)，利用BGP会话交换路由信息。

BGP是应用层协议，借助TCP传输数据。

BGP协议特点：

1. BGP支持 CIDR，因此 BGP的路由表也就应当包括目的网络前缀、下一跳路由器，以及到达该目的网络所要经过的各个自治系统序列。

2. 在BGP刚刚运行时，与BGP的邻站交换整个的BGP路由表。但以后只需要在发生变化时更新有变化的部分。这样做对节省网络带宽和减少路由器的处理开销都有好处。

BGP-4的四种报文：

1. OPEN(打开）报文：用来与相邻的另一个BGP发言人建立关系，并认证发送方。

2. UPDATE(更新)报文：通告新路径或撤销原路径。

3. KEEPALIVE（保活）报文：在无UPDATE时，周期性证实邻站的连通性

   也作为收到OPEN报文的确认。

4. NOTIFICATION（通知）报文：报告先前报文的差错，也被用于关闭连接。

2. RIP，OSPF，BGP协议对比

• RIP是一种分布式的基于距离向量的内部网关路由选择协议，通过广播UDP报文来交换路由信息。

• OSPF是一个内部网关协议基于链路状态算法，要交换的信息量较大，应使报文的长度尽量短，所以不使用传输层协议〈如UDP或TCP)，而是直接采用IP。

• BGP是一个外部网关协议使用路径向量算法，在不同的自治系统之间交换路由信息，由于网络环境复杂，需要保证可靠传输，所以采用TCP。

3. IP组播

IP数据报的三种传播方式：

1. 单播：单播用于发送数据包到单个目的地，且每发送一份单播报文都使用一个单播IP地址作为目的地址。是一种点对点传输方式。

2. 广播：发送数据包到同一广播域或子网内的所有设备的一种数据传输方式，是一种点对多点传输方式。

3. 组播（多播）：介于广播和单播之间，当网络中的某些用户需要特定数据时，组播数据发送者仅发送一次数据，借助组播路由协议为组播数据包建立组播分发树，被传递的数据到达距离用户端尽可能近的节点后才开始复制和分发，是一种点对多点传输方式。

   组播提高了数据传送效率。减少了主干网出现拥塞的可能性。

IP组播地址：

为了区分发送主机在同一个IP组播地址，需要IP组播地址

IP组播地址让源设备能够将分组发送给一组设备。属于多播组的设备将被分配一个组播组IP地址（一群共同需求主机的相同标识）。

组播地址范围为224.0.0.0~239.255.255.255(D类地址)，一个D类地址表示一个组播组。只能用作分组的目标地址。源地址总是为单播地址。

需要注意的细节：

1. 组播数据报也是尽最大努力交付，不提供可靠交付，应用于UDP。速度较快
2. 对组播数据报不产生ICMP差错报文。
3. 并非所有D类地址都可以作为组播地址。（了解即可）

IP组播有两种情况：

1. 局域网的硬件组播
2. 因特网上的组播（IGMP和组播路由选择协议）

硬件组播：
同单播地址一样，组播IP地址也需要相应的组播MAC地址在本地网络中实际传送帧。

组播MAC地址以十六进制值01-00-5E打头，余下的6个十六进制位是根据IP组播组地址的最后23位转换得到的。

局域网的组播范围为：

01-00-5E-00-00-00 - 01-00-5E-7F-FF-FF .

但是存在一种情况，D类IP地址后23位相同，但是前5位不同。这样经过硬件组播后，最后组播的结果相同。

所以为了避免上述情况，收到多播数据报的主机，还要在IP层利用软件进行过滤，把不是本主机要接收的数据报丢弃。

4. IGMP协议与组播路由选择协议

IGMP协议让路由器知道本局域网上是否有主机（的进程)参加或退出了某个组播组。以及收到组播后是否需要经组播发送给局域网的组播中。

ICMP和IGMP都使用IP数据报传递报文。都是属于网络层协议。

IGMP工作的阶段：

1. 某主机要加入组播组时，该主机向组播组的组播地址发送一个IGMP报文，声明自己要称为该组的成员。

   本地组播路由器收到IGMP报文后，要利用组播路由选择协议把这组成员关系发给因特网上的其他组播路由器。

2. 本地组播路由器周期性探询本地局域网上的主机，以便知道这些主机是否还是组播组的成员。

   只要有一个主机对某个组响应，那么组播路由器就认为这个组是活跃的

   如果经过几次探询后没有一个主机响应，组播路由器就认为本网络上的没有此组播组的主机，因此就不再把这组的成员关系发给其他的组播路由器。（组播路由器知道的成员关系只是所连接的局域网中有无组播组的成员。）

组播路由选择协议： 组播路由选择协议目的是找出以源主机为根节点的组播转发树。解决组播在路由器之间传输问题。

构造成树形的目的是避免路由器构成环路。

对不同的多播组对应于不同的多播转发树
同一个多播组，对不同的源点也会有不同的多播转发树。

路由选择协议常用的算法：

1. 基于链路状态的路由选择
2. 基于距离-向晕的路由选择
3. 协议无关的组播（稀疏/密集)