Главная-Windows-Понятие маршрутизации. Введение в IP-маршрутизацию Ручная маршрутизация

Понятие маршрутизации. Введение в IP-маршрутизацию Ручная маршрутизация

  • Хост - конечное устройство, которое выступает отправителем или получателем данных. Но не следует путать конечного получателя с промежуточными устройствами, которые тоже принимают данные для дальнейшей их транспортировки.
  • Маска сети - последовательность бит, показывающая часть адреса, являющегося адресом сети. Единицы в маске сети должны идти подряд и начинаться со старшего бита.
  • Метрика - качество маршрута. Меньшее значение является лучшим.
  • Административная дистанция - степень доверия источнику маршрута. Понятие используется компанией Cisco Systems.
  • Internetwork - объединение двух и более сетей с общими принципами маршрутизации. Самый яркий пример - Internet.
  • Автономная система (AS) - это сеть, под управлением одного оператора, обычно это провайдер вместе с принадлежащими ему сетями или сеть крупной компании. Каждая AS имеет уникальный номер.

Вступление

Для чтения статьи необходимо иметь представление о сетевой модели OSI. Для этого рекомендуется ознакомиться со статьей "Сетевые модели OSI и TCP/IP" .

Те из вас, кто не первый день находится в сети, наверное, уже знаете понятие "основной шлюз". А может даже слышали об маршрутах, которые часто упоминаются жаргоном "роуты" (от англ. route). И если уже на то пошло, то более правильное произношение слова "рут" или "раут". Эти понятия стали неотъемлемой частью нашего прибывания в Internet. А ведь Internet играет огромную роль в современном мире. А что на самом деле он собой представляет? Internet - это сеть мирового масштаба. Более примитивные его аналоги можно встретить в любой уважающей себя крупной компании, которые создают свои сети с множеством серверов, а они в свою очередь предоставляют пользователям доступ к разнообразным ресурсам. Таким образом создано огромное множество сетей.

Как известно, компьютер может общаться лишь с хостами из его сети. Для этого используется протокол ARP, который преобразовывает сетевой адрес в физический. Но что делать если наш желанный получатель находится на противоположной части земного шара и в другой сети? Как нам узнать его физический адрес и дойдет ли до него наш сетевой кадр? Так вот процесс маршрутизации как раз и решает эту проблему.

Начальные и поверхностные сведения

Итак, что же такое маршрутизация? Маршрутизация - это процесс выбора маршрута следования пакета. Устройство, совершающее этот выбор, называется маршрутизатором. Маршрутизаторы работают на третьем уровне модели OSI. Используя для выбора маршрута лишь адрес сети, а адрес хоста отбрасывает. Чтобы выделить из IP адреса адрес сети, применяется маска сети. Но одними лишь формальными формулировками сыт не будешь. Поэтому будем смотреть более глубже.

Для начала разберем, что же такое маршрут. Маршрут - это направление. Хотя многие привыкли представлять себе сразу весь пройденный путь пакетом, изображая его как последовательность ребер графа (представляющего сеть логически), но с точки зрения отдельного маршрутизатора это немного не так. Каждый маршрутизатор может сказать на какой интерфейс или какому следующему маршрутизатору отправить пакет, таким образом задав направление движение. Собрав последовательно эти направления, мы получим весь путь следования.

Решение о выборе маршрута маршрутизаторы принимают согласно их таблице маршрутизации. Это таблица, содержащая соответствие адреса сети к маршруту.

Таким образом, клиентские машины отправляют данные получателю из другой сети через маршрутизатор. Он в свою очередь смотрит на адрес сети, в которой находится получатель, сравнивает со своей таблицей маршрутизации и принимает решение о выборе маршрута для каждого пакета или же выбрасывает пакет. Здесь снова появляются моменты, которые желательно разжевать.

Во-первых, как клиентская машина отправляет пакеты маршрутизатору и как тот понимает что пакет предназначен для маршрутизации? Для этого пакеты отправляются с физическим адресом маршрутизатора (точнее говоря, на втором уровне они предназначены для маршрутизатора), но сетевым адресом получателя. Таким образом сетевой кадр предназначается маршрутизатору, потому он принимается и декапсулируется до пакета. Но на сетевом уровне, пакет не предназначается ему. На этом этапе и начинается маршрутизация. Как было упомянуто выше, она проходит на сетевом уровне и не выходит за его рамки.

Следующее действие, которое нас интересует - это процесс сравнения адреса сети. Итак, имея таблицу маршрутизации, нам нужно выбрать наилучший маршрут. Для этого существует от двух до трех этапов. Сначала сравнивается адрес сети на наибольшее сходство. Если таких маршрутов несколько, то выбираются маршруты с наименьшей административной дистанцией. И наконец, среди оставшихся выбирается маршрут с наименьшей метрикой. Административная дистанция - это степень доверия источнику. Это понятие используется компанией Cisco Systems и о нем мы вспомним при рассмотрении динамической маршрутизации. Маршрутизаторы, имеющие один источник динамических маршрутов или производящие лишь статическую маршрутизацию, сравнивают только адреса сетей и метрики. К слову, на каждом компьютере тоже имеется таблица маршрутизации и когда вы хотите запросить страницу из Internet, компьютер совершает аналогичные действия по выбору маршрута.

Может случиться такая ситуация, что лучших маршрутов оказалось несколько в таблице маршрутизации. В таком случае нету четких указаний что делать. Аппаратные маршрутизаторы Cisco производят распределение нагрузки между этими маршрутами, чередуя пакеты.

Довольно часто можно встретить отсутствие сети назначения в таблице, но зато присутствует сеть, покрывающая ее (другими словами, является надсетью). Но если сеть содержит в себе диапазон адресов нужной нам сети, то там же находится и получатель. По этому принципу можно заменить несколько подсетей одной их надсетью, но лишь в том случае, когда у них одинаковые маршруты. При этом сравнение адреса сети на наибольшее сходство означает, что лучшим будет считаться тот маршрут, адрес сети которого имеет большее совпадение бит с адресом сети назначения. Как пользоваться этим, можно рассмотреть на примере:

Пусть у нас имеется три маршрута на сети 10.0.1.0/24, 10.0.2.0/24 и 10.0.3.0/24. При чем маршруты на первую и третью сети одинаковы. В этом случае можно уменьшить количество записей таблицы маршрутизации, ускорив этим процесс поиска наилучшего маршрута. Для этого мы объединим первый и третий маршруты, после чего остаются только два маршрута. При чем объединить мы можем любой покрывающей сетью, например, 10.0.0.0/8. Маршрутизация будет продолжать правильно работать, так как для сети 10.0.2.0/24 будет выбран маршрут с наибольшим совпадением (точнее полным) адреса сети, а для остальных адресов из 10.0.0.0/8 будет выбран обобщенный маршрут. Как вы уже заметили, что маршрутизатор начинает отправлять пакеты на несуществующие сети (из-за сети 10.0.0.0/8) и хотя такие пакеты выбросятся дальше, это займет ресурсы маршрутизатора, поэтому может является плохим подходом. Объединение маршрутов называется префиксной агрегацией или суммаризацией маршрутов.

Различается всего два вида маршрутизации: статическая и динамическая.

Статическая маршрутизация

При статической маршрутизации маршруты вводятся администратором вручную на каждом маршрутизаторе и не изменяются во время работы. Также иногда к статической маршрутизации относят маршруты, изменение которых можно предугадать. Например, изменение маршрутов по расписанию или дню недели.

Также следует упомянуть об выходных интерфейсах. При поднятии сетевого интерфейса и настройке на нем протокола сетевого уровня, в таблицу маршрутизации автоматически заносится маршрут на сеть, в которой находится этот интерфейс. Такие сети, в которых находится маршрутизатор, называются напрямую соединенными. А маршруты на них задаются только выходным интерфейсом и являются наиболее приоритетными. Ведь зачем искать обходные пути, если мы и так в этой сети и можем напрямую отправить пакет получателю?

Остальные маршруты задаются адресом следующего маршрутизатора. Таким образом пакет будет проходить маршрутизаторы, пока не дойдет до того, у которого есть напрямую соединенная сеть назначения.

Динамическая маршрутизация

Динамическая маршрутизация совершается за счет динамических протоколов маршрутизации. При их помощи маршрутизатор строит и обновляет свою таблицу маршрутизации.

Говорят, что сеть сошлась, когда с любого маршрутизатора можно попасть в любую сеть. Иначе могут возникнуть неполадки в работе сети, такие как потеря пакетов и циклы маршрутизации. Асимметричной же маршрутизацией называют такую, в которой существует маршрут только в одну сторону.

Динамические протоколы маршрутизации делятся на внешние и внутренние. А внутренние в свою очередь на дистанционно-векторные протоколы и протоколы link state (состояния канала).

Внутренние протоколы используются в сетях разного объема для автоматизации и надежности процесса маршрутизации. Внешние протоколы используются для работы между автономными системами, т.е. в очень больших сетях, таких как Internet.

Разница между дистанционно-векторными протоколами и протоколами состояния канала довольно существенна. Link state протоколы появились позже, когда классовые сети отошли в прошлое. Их основным принципом является хранение состояния всех каналов сети. Они строят некую карту сети и самостоятельно определяют наилучшие маршруты. Отличительной чертой также есть отправка обновлений лишь при изменении топологии и лишь тем маршрутизаторам, которым будет актуальна информация.

Дистанционно-векторные протоколы требуют правильной и совместной работы всех маршрутизаторов, так как они оперируют с направлением и метрикой, которую получают от соседних маршрутизаторов. Таким образом, получив маршрут, маршрутизатор увеличивает его метрику и отправляет его другим соседям. Из этого и следует название протоколов - дистанция (метрика) и вектор (направление). Среди представителей можно выделить протокол EIGRP, который имеет ряд преимуществ и некоторые сходства с протоколами состояния канала.

Среди внешних протоколов маршрутизации можно отметить протокол BGP, на котором держится Internet. Он является протоколом path state (состояния пути). Это значит что он оперирует с лучшими путями, которые задаются списком автономных систем (AS), через которые должен пройти пакет. Как правило, количество AS в пути не велико и лучше считается тот путь, что содержит меньшее количество AS. Для гарантии того, чтобы какой-то маршрут был запасным, придаются хитрости и повторяют несколько раз номер своей AS в пути, увеличивая тем самым длину. Когда же пакет достигает нужной AS, вступает в силу внутренняя маршрутизация.

На одном маршрутизаторе могут одновременно работать множество протоколов маршрутизации. Они также могут анонсировать одинаковые сети. Представим, что есть сеть, в которой каждый маршрутизатор соединен со всеми остальными (такая топология называется full mesh). Таким образом в одну сеть мы можем попасть разными способами. Но давайте запустим в такой сети разные протоколы маршрутизации, например RIP и EIGRP. Выберем для рассмотрения маршрутизатор, на котором работают оба эти протокола. Проблема состоит в том, что метрика в протоколе RIP может принимать значение от 1 до 15, в то время как в EIGRP она принимает довольно таки внушительные значения. Если сверять метрику, то сети анонсированные протоколом RIP, будут считаться более приоритетными. Выходит, что метрики разных протоколов нельзя сравнивать. И как известно, EIGRP строит более качественные маршруты, поэтому нужен какой-то промежуточный шаг в сравнении маршрутов. Компания Cisco использует для этого понятие административной дистанции. Каждому протоколу присвоено уникальное значение, которое задает степень доверия, и чем оно ниже, тем протокол считается предпочтительней. Поэтому перед сравнением метрики, мы выбираем только один протокол для каждой сети. Но значение административной дистанции для протокола можно и менять на маршрутизаторах Cisco, но это изменение остается в силах только в пределах маршрутизатора.

Заключение

Маршрутизаторы являются ключевым звеном любой сети internetwork. Можно заключить об двух основных задачах, которые решают маршрутизаторы:

  1. Нахождение наилучшего маршрута
  2. Отправка пакета по этому маршруту

Маршрутизация сделала возможным объединение отдельных сетей в одну глобальную сеть. Где каждому участнику сети доступны все ресурсы. Можно говорить о трех принципах маршрутизации:

  1. Каждый маршрутизатор принимает решение сам. При этом не оговаривается откуда получена информация о маршрутах.
  2. Если один маршрутизатор имеет полную таблицу маршрутизации, то это не значит, что и у остальных она тоже полная. Можно привести много причин и примеров когда сеть не сходится. В некоторых случаях это может привести к потере данных, а в некоторых и к циклам маршрутизации. Именно поэтому важно правильно и полно настроить статические маршруты на маршрутизаторах и/или правильно подобрать и настроить динамический протокол маршрутизации.
  3. Существование маршрута в одну сторону не гарантирует существование обратного маршрута. Простыми словами, пакет может достигнуть получателя, но обратного пути для ответного пакета может не быть. К этому приводит неполнота таблицы маршрутизации на каком-нибудь маршрутизаторе по пути.

-----
Специально для сайт
Копирование материала только с разрешения автора
(c) 2009 pasis

Наименование параметра Значение
Тема статьи: Введение в IP-маршрутизацию
Рубрика (тематическая категория) Компьютеры

Стоит сказать, что для начала уточним некоторые понятия:

  • сетевой узел (node) - любое сетевое устройство с протоколом TCP/IP;
  • хост (host) - сетевой узел, не обладающий возможностями маршрутизации пакетов;
  • маршрутизатор (router) - сетевой узел, обладающий возможностями маршрутизации пакетов

IP-маршрутизация - это процесс пересылки unicast -трафика от узла-отправителя к узлу –получателю в IP-сети с произвольной топологией.

Когда один узел IP-сети отправляет пакет другому узлу, в заголовке IP-пакета указываются IP-адрес узла отправителя и IP-адрес узла-получателя. Отправка пакета происходит следующим образом:

  1. Узел-отправитель определяет, находится ли узел-получатель в той же самой IP-сети, что и отправитель (в локальной сети), или в другой IP-сети (в удаленной сети). Для этого узел-отправитель производит поразрядное логическое умножение своего IP-адреса на маску подсети, затем поразрядное логическое умножение IP-адреса узла получателя также на свою маску подсети. В случае если результаты совпадают, значит, оба узла находятся в одной подсети. В случае если результаты различны, то узлы находятся в разных подсетях.
  2. В случае если оба сетевых узла расположены в одной IP-сети, то узел-отправитель сначала проверяет ARP-кэш на наличие в ARP-таблице MAC-адреса узла-получателя. В случае если нужная запись в таблице имеется, то дальше отправка пакетов производится напрямую узлу-получателю на канальном уровне. В случае если же в ARP-таблице нужной записи нет, то узел-отправитель посылает ARP-запрос для IP-адреса узла-получателя, ответ помещает в ARP-таблицу и после этого передача пакета также производится на канальном уровне (между сетевыми адаптерами компьютеров).
  3. В случае если узел-отправитель и узел-получатель расположены в разных IP-сетях, то узел-отправитель посылает данный пакет сетевому узлу, который в конфигурации отправителя указан как "Основной шлюз" (default gateway ). Основной шлюз всœегда находится в той же IP-сети, что и узел-отправитель, в связи с этим взаимодействие происходит на канальном уровне (после выполнения ARP-запроса). Основной шлюз - это маршрутизатор, который отвечает за отправку пакетов в другие подсети (либо напрямую, либо через другие маршрутизаторы).

Рассмотрим пример, изображенный на рис. 4.5 .

Рис. 4.5.

В данном примере 2 подсети: 192.168.0.0/24 и 192.168.1.0/24. Подсети объединœены в одну сеть маршрутизатором. Интерфейс маршрутизатора в первой подсети имеет IP-адрес 192.168.0.1, во второй подсети - 192.168.1.1. В первой подсети имеются 2 узла: узел A (192.168.0.5) и узел B (192.168.0.7). Во второй подсети имеется узел C с IP-адресом 192.168.1.10.

В случае если узел A будет отправлять пакет узлу B, то сначала он вычислит, что узел B находится в той же подсети, что и узел A (ᴛ.ᴇ. в локальной подсети), затем узел A выполнит ARP-запрос для IP-адреса 192.168.0.7. После этого содержимое IP-пакета будет передано на канальный уровень, и информация будет передана сетевым адаптером узла A сетевому адаптеру узла B. Это пример прямой доставки данных (или прямой маршрутизации, direct delivery).

В случае если узел A будет отправлять пакет узлу C, то сначала он вычислит, что узел C находится в другой подсети (ᴛ.ᴇ. в удаленной подсети). После этого узел A отправит пакет узлу, который в его конфигурации указан в качестве основного шлюза (в данном случае это интерфейс маршрутизатора с IP-адресом 192.168.0.1). Далее маршрутизатор с интерфейса 192.168.1.1 выполнит прямую доставку узлу C. Это пример непрямой доставки (или косвенной маршрутизации, indirect delivery) пакета от узла A узлу C. В данном случае процесс косвенной маршрутизации состоит из двух операций прямой маршрутизации.

В целом процесс IP-маршрутизации представляет собой серии отдельных операций прямой или косвенной маршрутизации пакетов.

Каждый сетевой узел принимает решение о маршрутизации пакета на базе таблицы маршрутизации, которая хранится в оперативной памяти данного узла. Таблицы маршрутизации существуют не только у маршрутизаторов с несколькими интерфейсами, но и у рабочих станций, подключаемых к сети через сетевой адаптер.
Размещено на реф.рф
Таблицу маршрутизации в системе Windows можно посмотреть по команде route print. Каждая таблица маршрутизации содержит набор записей. Записи могут формироваться различными способами:

  • записи, созданные автоматически системой на базе конфигурации протокола TCP/IP на каждом из сетевых адаптеров;
  • статические записи, созданные командой route add или в консоли службы Routing and Remote Access Service ;
  • динамические записи, созданные различными протоколами маршрутизации (RIP или OSPF).

Рассмотрим два примера: таблицу маршрутизации типичной рабочей станции, расположенной в локальной сети компании, и таблицу маршрутизации сервера, имеющего несколько сетевых интерфейсов.

Рабочая станция.

В данном примере имеется рабочая станция с системой Windows XP, с одним сетевым адаптером и такими настройками протокола TCP/IP: IP-адрес -192.168.1.10, маска подсети - 255.255.255.0, основной шлюз - 192.168.1.1.

Введем в командной строке системы Windows команду route print, результатом работы команды будет следующий экран (рис. 4.6 ; в скобках приведен текст для английской версии системы):

Рис. 4.6.

Список интерфейсов - список сетевых адаптеров, установленных в компьютере. Интерфейс MS TCP Loopback interface присутствует всœегда и предназначен для обращения узла к самому себе. Интерфейс Realtek RTL8139 Family PCI Fast Ethernet NIC - сетевая карта.

Сетевой адрес - диапазон IP-адресов, которые достижимы с помощью данного маршрута.

Маска сети - маска подсети, в которую отправляется пакет с помощью данного маршрута.

Адрес шлюза - IP-адрес узла, на который пересылаются пакеты, соответствующие данному маршруту.

Интерфейс - обозначение сетевого интерфейса данного компьютера, на который пересылаются пакеты, соответствующие маршруту.

Метрика - условная стоимость маршрута. В случае если для одной и той же сети есть несколько маршрутов, то выбирается маршрут с минимальной стоимостью. Как правило, метрика - это количество маршрутизаторов, которые должен пройти пакет, чтобы попасть в нужную сеть.

Проанализируем некоторые строки таблицы.

Первая строка таблицы соответствует значению основного шлюза в конфигурации TCP/IP данной станции. Сеть с адресом "0.0.0.0" обозначает "всœе остальные сети, не соответствующие другим строкам данной таблицы маршрутизации".

Вторая строка - маршрут для отправки пакетов от узла самому себе.

Третья строка (сеть 192.168.1.0 с маской 255.255.255.0) - маршрут для отправки пакетов в локальной IP-сети (ᴛ.ᴇ. той сети, в которой расположена данная рабочая станция).

Последняя строка - широковещательный адрес для всœех узлов локальной IP-сети.

Последняя строка на рис. 4.6 - список постоянных маршрутов рабочей станции. Это статические маршруты, которые созданы командой route add. В данном примере нет ни одного такого статического маршрута.

Теперь рассмотрим сервер с системой Windows 2003 Server, с тремя сетевыми адаптерами:

  • Адаптер 1 - расположен во внутренней сети компании (IP-адрес - 192.168.1.10, маска подсети - 255.255.255.0);
  • Адаптер 2 - расположен во внешней сети Интернет-провайдера ISP-1 (IP-адрес - 213.10.11.2, маска подсети - 255.255.255.248, ближайший интерфейс в сети провайдера - 213.10.11.1);
  • Адаптер 3 - расположен во внешней сети Интернет-провайдера ISP-2 (IP-адрес - 217.1.1.34, маска подсети - 255.255.255.248, ближайший интерфейс в сети провайдера - 217.1.1.33).

IP-сети провайдеров - условные, IP-адреса выбраны лишь для иллюстрации (хотя вполне возможно случайное совпадение с какой-либо существующей сетью).

Вместе с тем, на сервере установлена Служба маршрутизации и удаленного доступа для управления маршрутизацией пакетов между IP-сетями и доступа в сеть компании через модемный пул.

В данном случае команда route print выдаст таблицу маршрутизации, изображенную на рис. 4.7 .

Рис. 4.7.

В таблице в списке интерфейсов отображены три сетевых адаптера разных моделœей, адаптер обратной связи (MS TCP Loopback interface ) и WAN (PPP/SLIP) Interface - интерфейс для доступа в сеть через модемный пул.

Отметим особенности таблицы маршрутов сервера с несколькими сетевыми интерфейсами.

Первая строка похожа на первую строку в таблице рабочей станции. Она также соответствует значению основного шлюза в конфигурации TCP/IP данной станции. Заметим, что только на одном интерфейсе можно задавать параметр "Основной шлюз". В данном случае данный параметр был задан на одном из внешних интерфейсов (это же значение отражено и в конце таблицы в строке "Основной шлюз").

Как и в рабочей станции, для каждого интерфейса есть маршруты как для unicast -пакетов, так и для широковещательных (broadcast) для каждой подсети.

Во второй строке содержится статический маршрут, сконфигурированный в консоли , для пересылки пакетов в сеть196.15.20.16/24.

Поддержка таблиц маршрутизации.

Есть два способа поддержки актуального состояния таблиц маршрутизации: ручной и автоматический.

Ручной способ подходит для небольших сетей. В этом случае в таблицы маршрутизации вручную заносятся статические записи для маршрутов. Записи создаются либо командой route add, либо в консоли Службы маршрутизации и удаленного доступа .

В больших сетях ручной способ становится чересчур трудоемким и чреват ошибками. Автоматическое построение и модификация таблиц маршрутизации производится так называемыми "динамическими маршрутизаторами" . Динамические маршрутизаторы отслеживают изменения в топологии сети, вносят необходимые изменения в таблицы маршрутов и обмениваются данной информацией с другими маршрутизаторами, работающими по тем же протоколам маршрутизации. В Windows Server реализована динамическая маршрутизация в Службе маршрутизации и удаленного доступа . В данной службе реализованы наиболее распространенные протоколы маршрутизации - протокол RIP версий 1 и 2 и протокол OSPF.

Введение в IP-маршрутизацию - понятие и виды. Классификация и особенности категории "Введение в IP-маршрутизацию" 2017, 2018.

Маршрутизация – это процесс определения пути следования информации в сетях связи. Маршрутизация служит для приема пакета от одного устройства и передаче его другому устройству через другие сети. Маршрутизатором или шлюзом называется узел сети с несколькими интерфейсами, каждый из которых имеет свой MAC-адрес и IP адрес.

Другим важным понятием является таблица маршрутизации. Таблица маршрутизации – это база данных, хранящаяся на маршрутизаторе, которая описывает соответствие между адресами назначения и интерфейсами, через которые следует отправить пакет данных до следующего узла. Таблица маршрутизации содержит: адрес узла назначения, маску сети назначения, адрес шлюза (обозначающий адрес маршрутизатора в сети на который необходимо отправить пакет, следующий до указанного адреса назначения), интерфейс (физический порт через который передается пакет), метрика (числовой показатель, задающий приоритет маршрута).

Размещение записей в таблице маршрутизации может производиться тремя различными способами. Первый способ предполагает применение прямого соединения при котором маршрутизатор сам определяет подключенную подсеть. Прямой маршрут – это маршрут, который является локальным по отношению к маршрутизатору. Если один из интерфейсов маршрутизатора соединен с какой-либо сетью напрямую, то при получении пакета, адресованного такой подсети, маршрутизатор сразу отправляет пакет на интерфейс, к которому она подключена. Прямое соединение является наиболее достоверным способом маршрутизации.

Второй способ предполагает занесение маршрутов вручную. В данном случае имеет место статическая маршрутизация. Статический маршрут определяет Ip-адрес следующего соседнего маршрутизатора или локальный выходной интерфейс, который используется для направления трафика к определенной подсети-получателю. Статические маршруты должны быть заданы на обеих концах канала связи между маршрутизаторами, иначе удаленный маршрутизатор не будет знать маршрута, по которому нужно отправлять ответные пакеты и будет организована лишь односторонняя связь.

И третий способ подразумевает автоматическое размещение записей с помощью протоколов маршрутизации. Данным способ называется динамической маршрутизацией. Протоколы динамической маршрутизации могут автоматически отслеживать изменения в топологии сети. Успешное функционирование динамической маршрутизации зависит от выполнения маршрутизатором двух основных функций:

  1. Поддержка своих таблиц маршрутизации в актуальном состоянии
  2. Своевременное распространение информации об известных им сетях и маршрутах среди остальных маршрутизаторов

В качестве параметров для расчет метрик могут выступать:

  1. Ширина полосы пропускания
  2. Задержка (время для перемещения пакета от источника к получателю)
  3. Загрузка (загруженность канала в ед. времени)
  4. Надежность (относительное количество ошибок в канале)
  5. Количество хопов (переходов между маршрутизаторами)

Если маршрутизатору известно более одного маршрута до сети получателя, то он сравнивает метрики этих маршрутов и передает в таблицу маршрутизации маршрут с наименьшей метрикой (стоимостью).

Существует достаточно много протоколов маршрутизации – все они делятся по следующим признакам:

  1. По используемому алгоритму (дистанционно-векторные протоколы, протоколы состояния каналов связи)
  2. По области применения (для внутридоменной маршрутизации, для междоменной маршрутизации)

Протокол состояния каналов основан на алгоритме Дейкстры, про него я уже . Про дистанционно-векторный алгоритм расскажу вкратце.

Итак, в дистанционно-векторных протоколах маршрутизаторы:

  • Определяют направление (вектор) и расстояние до нужного узла сети
  • Периодически пересылают таблицы маршрутизации друг другу
  • В регулярных обновлениях маршрутизаторы узнают об изменениях топологии сети

Если не вдаваться в подробности, то протокол маршрутизации по состоянию каналу лучше по нескольким причинам:

  • Точное понимание топологии сети. Протоколы маршрутизации состояния канала создают дерево кратчайших путей в сети. Таким образом, каждый маршрутизатор точно знает, где находится его “собрат”. В дистанционно-векторных протоколах такой топологии нет.
  • Быстрая сходимость. Получая пакет состояния канала LSP, маршрутизаторы сразу же лавиннообразно рассылают этот паке дальше. В дистанционно-векторных протоколах маршрутизатор должен сначала обновить свою таблицу маршрутизации, прежде чем разослать его лавинно на другие интерфейсы.
  • Управляемые событиями обновления. LSP отправляются только тогда, когда происходят изменения в топологии и только информацию, касающуюся этого изменения.
  • Разделение на зоны. Протоколы состояния канала используют понятие зона – область в пределах который распространяется маршрутная информация. Это разделение помогает снизить нагрузку на ЦП маршрутизатора и структурировать сеть.

Примеры протоколов состояния канала: OSPF , IS-IS .

Примеры дистанционно-векторных протоколов: RIP , IGRP .

Другое глобальное разделение протоколов по области применения: для внутредоменной маршрутизации IGP, для междоменной маршрутизации EGP. Пройдемся по определениям.

IGP (Interior Gateway Protocol) – протокол внутреннего шлюза. К ним относят любые протоколы маршрутизации, используемые внутри автономной системы (RIP, OSPF, IGRP, EIGRP, IS-IS). Каждый IGP-протокол представляет один домен маршрутизации внутри автономной системы.

EGP (Exterior Gateway Protocol) – протокол внутреннего шлюза. Обеспечивает маршрутизацию между различными автономными системами. Протоколы EGP обеспечивают соединение отдельных автономных систем и транзит передаваемых данных между этими автономными системами. Пример протокола: BGP .

Поясним также понятие автономной системы.

Автономная система (authonomous system, AS) – это набор сетей, которые находятся под единым административным управлением и в которых используется единая стратегия и правила маршрутизации.

Автономная система для внешних сетей выступает как единый объект.

Домен маршрутизации – это совокупность сетей и маршрутизаторов, использующих один и тот же протокол маршрутизации.

Напоследок картинка, поясняющая структуру протоколов динамической маршрутизации.

Мы оказываем услуги по ремонту и настройке компьютеров, смартфонов, планшетов, wi-fi роутеров, модемов, IP-TV, принтеров. Качественно и недорого. Возникла проблема? Заполните форму ниже и мы Вам перезвоним.

Статическая маршрутизация, альтернатива динамической - это процесс, в котором администратор системной сети вручную настраивал сетевые маршрутизаторы со всей информацией, необходимой для успешной пересылки пакетов. Администратор создает в каждом устройстве, помещая записи для каждой сети, которая может быть назначением. Статические пути передачи данных для сетевых маршрутов неизменяемы.

Определение

Статический способ — это управляемый сетевым администратором метод сетевой маршрутизации, который заключается в ручной настройке и выборе сетевого маршрута. Используется в сценариях, где сетевые параметры и среда должны оставаться постоянными.

Маршрутизация является одной из наиболее важных процедур передачи данных. Это гарантирует, что данные перемещаются из одной сети в другую с оптимальной скоростью и минимальной задержкой, и что ее целостность сохраняется в этом процессе.

В широком смысле маршрутизация выполняется двумя разными способами:

  • Динамическая — периодически обновляет свою таблицу маршрутизации путями и их стоимостью/метрикой, принимая оптимальные решения на основе изменения сетевых рабочих условий.
  • Статическая — считается простейшей формой этого процесса, выполняет правила маршрутизации с предварительно настроенными путями передачи данных в таблице, которые могут быть изменены вручную только администраторами.

Статические маршруты обычно используются в тех ситуациях, когда выбор ограничен или существует только один доступный по умолчанию путь. Кроме того, статическая методика может использоваться, если есть лишь несколько устройств для настройки маршрута, и в будущем не возникнет необходимость его менять.

Разновидности маршрутизации

Устройство может использовать три пути для изучения маршрутов:

    Статическая маршрутизация — это метод, с помощью которого администратор вручную добавляет пути передачи информации в электронную таблицу/базу данных.

    Маршрутизация по умолчанию — это методика, где все маршрутизаторы настроены на отправку всех пакетов по одному пути. Это очень полезный метод для небольших сетей или для сетей с единой точкой входа и выхода. Он обычно используется в дополнение к статическому и динамическому способам.

    Динамическая методика — это способ, при котором протоколы и алгоритмы используются для автоматического распространения информации о маршрутизации. Это наиболее распространенный и самый сложный метод.

Классификация протоколов

Протоколы маршрутизации классифицируются как протоколы внутренних шлюзов (IGP) или внешние шлюзовые протоколы (EGP). IGP используются для обмена информацией о процессе в межсетевых сетях, которые попадают под единый административный домен (также называемый автономными системами). EGP используются для обмена информацией между различными автономными системами. Обычными примерами IGP являются протокол маршрутизации (RIP), расширенный протокол внутренних шлюзов (EIGRP) и Open Shortest Path First (OSPF).

Протокол маршрутизации использует программное обеспечение и алгоритмы для определения оптимальной передачи сетевых данных и путей связи между сетевыми узлами. Также известен как политика маршрутизации. Они существенно облегчают взаимодействие маршрутизаторов, а также общую топологию сети.

В большинстве (IP) используются следующие протоколы маршрутизации:

    Протокол маршрутизации (RIP) и протокол маршрутизации внутренних шлюзов (IGRP): обеспечивают процесс для внутренних шлюзов через протоколы маршрутных или дистанционных векторов. RIP используется для определения кратчайшего пути от источника к месту назначения. Это позволяет передавать данные на высокой скорости в кратчайшие сроки.

    Open Shortest Path First (OSPF): обеспечивает процесс для внутренних шлюзов через протоколы маршрутизации состояния канала.

  • Протокол пограничного шлюза (BGP) v4: предоставляет общедоступный протокол маршрутизации через внешнее взаимодействие со шлюзом.

Как настроить статическую маршрутизацию Cisco

Чтобы настроить статический маршрут, устройство должно находиться в режиме глобальной конфигурации.

Код для командной строки: ip route prefix mask{адрес|интерфейс}[расстояние]. Разъясним основные составляющие кода:

    сеть — целевая сеть;

    mask — маска подсети для этой сети;

    адрес — IP-адрес маршрутизатора следующего перехода;

    интерфейс — интерфейс оборудования исходящего трафика;

    расстояние — административное расстояние маршрута.

Административное расстояние используется для применения своего рода приоритизации на статических маршрутах, так что разные пути к данному месту назначения будут следовать определенной схеме активации. Административное расстояние представляет собой целое число от 0 до 255, где 0 указывает путь первого приоритета, а 255 означает, что трафик не может проходить через этот маршрут. По умолчанию административное расстояние непосредственно подключенных интерфейсов равно 0, а для статических маршрутов 1.

Пример статической маршрутизации:

ip route 10.0.0.0 255.0.0.0 131.108.3.4 110, где 10.0.0.0 — целевая сеть, 255.0.0.0 — маска подсети, а 131.108.3.4 — следующий скачок для используемого маршрутизатора, 110 — административная дистанция.

Пример создания статического маршрута

В качестве примера того, когда требуется статический маршрут, рассмотрим следующий случай:

    Ваш основной доступ в интернет осуществляется через кабельный модем для интернет-провайдера.

    У вас есть маршрутизатор ISDN в вашей домашней сети для подключения к компании, в которой вы работаете. Адрес этого устройства в вашей локальной сети 192.168.1.100.

    Сетевой адрес вашей компании 134.177.0.0.

    При настройке статической маршрутизации cisco создаются два неявных статических маршрута.

    Путь передачи данных по умолчанию был создан с вашим провайдером в качестве шлюза, а второй статический маршрут создается в локальной сети для всех адресов 192.168.1.x. В этой конфигурации при попытке доступа к устройству в сети 134.177.0.0 маршрутизатор перенаправляет запрос поставщику услуг интернета.

    В этом случае необходимо определить статический маршрут, указав прибору, что 134.177.0.0 должен быть доступен через маршрутизатор ISDN по адресу 192.168.1.100.

    Статические и динамические маршрутизаторы

    Для эффективной работы в межсетевой сети маршрутизаторы должны иметь информацию о других идентификаторах или настраиваться с использованием пути по умолчанию. В больших сетях таблицы маршрутизации должны поддерживаться так, чтобы трафик всегда перемещался по оптимальным путям следования. От того, как поддерживаются электронные таблицы, определяется различие между статической и динамической маршрутизациями.

    Статическая маршрутизация

    Устройство с вручную настроенными таблицами маршрутизации пользователям известно как статическое. Сетевой администратор, владеющий топологией межсетевой сети, вручную создает и обновляет таблицу путей следования информации, программируя все маршруты. Статические маршрутизаторы могут хорошо работать для небольших межсетевых сетей, но не масштабируются для больших или динамически изменяющихся межсетевых сетей из-за их ручного администрирования.

    Хорошим примером статического устройства является многосетевой компьютер под управлением Windows 2000 (компьютер с несколькими сетевыми интерфейсами). Создание статической маршрутизации в Windows 2000 так же просто, как установка нескольких карт сетевого интерфейса, настройка TCP/IP и включение IP-маршрутизации.

    Динамическая маршрутизация

    Прибор с динамически настроенными таблицами известен как динамический. Динамическая маршрутизация состоит из таблиц, которые создаются и поддерживаются автоматически через постоянную связь между устройствами. Это сообщение облегчается протоколом маршрутизации, серией периодических или по требованию сообщений, содержащих информацию, которой обмениваются маршрутизаторы. Динамические устройства, за исключением их первоначальной конфигурации, требуют незначительного постоянного обслуживания и могут масштабироваться до более крупных межсетевых сетей.

    Динамическая маршрутизация является отказоустойчивой. Динамические пути передачи данных, полученные от других устройств, имеют ограниченный срок службы.
    Возможность масштабирования и восстановления от межсетевых ошибок делает этот способ лучшим выбором для средних и больших межсетевых сетей.

    Динамическая методика — это обеспечивающий оптимальную маршрутизацию данных. В отличие от статической, динамическая позволяет маршрутизаторам выбирать пути в соответствии с изменениями логической сети в режиме реального времени. В динамическом процессе протокол, работающий на устройстве, отвечает за создание, обслуживание и обновление электронной таблицы данных. В статической маршрутизации все эти задания выполняются администратором системы вручную.

    Динамическая методика использует множество различных алгоритмов и протоколов. Наиболее популярными являются протокол маршрутизации (RIP) и Open Shortest Path First (OSPF).

    Стоимость маршрутизации является критическим фактором для всех организаций. Наименее дорогостоящая технология этого процесса обеспечивается динамической методикой, которая автоматизирует изменения таблиц и обеспечивает наилучшие пути для стабильной передачи данных.

    Операции протокола динамической маршрутизации можно объяснить следующим образом:

    • Маршрутизатор предоставляет и получает сообщения на интерфейсах устройства.

      Получаемые сообщения и информация используются совместно другими приборами, которые используют точно такой же протокол.

    Маршрутизаторы меняют информацию о маршрутизации для обнаружения данных об удаленных сетях. Всякий раз, когда устройство находит изменение в топологии, протокол маршрутизации вносит изменение топологии на других приборах.

    Динамическая маршрутизация легко настраивается в больших сетях и более интуитивно понятна при выборе наилучшего пути передачи информации, определении изменений и обнаружении удаленных сетей. Однако, поскольку маршрутизаторы обмениваются обновлениями, они потребляют больше полосы пропускания, чем в статической методике. Процессоры и операционная система оборудования могут также столкнуться с дополнительными нагрузками в результате более сложной работы протоколов. Динамическая маршрутизация менее безопасна, чем статическая.

    Сравнительный анализ

    Статическая маршрутизация cisco не является протоколом маршрутизации. Это просто процесс ручного ввода маршрутов в электронную таблицу данных устройства через файл конфигурации, который загружается при запуске устройства. В качестве альтернативы эти пути передачи данных могут быть введены администратором сети, который настраивает их вручную. Поскольку эти настроенные вручную маршруты не изменяются после их настройки, они называются статическими.

    Статическая методика — это простейшая форма маршрутизации, но это кропотливый ручной процесс. Используйте данный метод, когда у вас очень мало устройств для настройки (менее 5), и вы уверены, что пути передачи информации, вероятно, никогда не изменятся.

    Статическая маршрутизация cisco packet tracer также не обрабатывает случайные сбои во внешних сетях, потому что любой маршрут, который настроен вручную, должен быть обновлен или перенастроен вручную, чтобы исправить или восстановить потерянные соединения.

    Протоколы динамической маршрутизации поддерживаются программными приложениями, запущенными на принимающем/передающем устройстве (маршрутизаторе).

    Устройство, использующее динамическую методику, распознает маршруты для всех сетей, которые напрямую к нему подключены. Затем маршрутизатор изучает данные других приборов, которые выполняют один и тот же протокол (RIP, RIP2, EIGRP, OSPF, IS-IS, BGP). Затем каждый маршрутизатор сортирует список маршрутов и выбирает один или несколько оптимальных путей для каждого сетевого адресата.

    Затем протоколы динамической маршрутизации распространяют полученные данные на другие устройства, работающие с одним протоколом, тем самым расширяя информацию о том, какие сети существуют и могут быть достигнуты. Это дает динамическим протоколам возможность адаптироваться к изменениям логической топологии сети или сбоям роутера статической маршрутизации.

    Плюсы и минусы

    Статическая маршрутизация имеет следующие преимущества:

      Никакой дополнительной обработки и дополнительных ресурсов, как в случае динамических протоколов маршрутизации.

      Отсутствие дополнительных требований к пропускной способности, вызванных передачей чрезмерных пакетов для процесса обновления таблицы маршрутизации.

      Дополнительная безопасность обуславливается путем ручного ввода или отклонения путей передачи информации в определенные сети.

      Настройка статической маршрутизации более безопасна.

      Для использования статических маршрутов нет накладных расходов. С динамическими пропускная способность сети используется для связи доступных сетей между маршрутизаторами. При использовании статических маршрутов, поскольку сетевой администратор кодирует данные, устройствам не нужно передавать информацию о маршрутизации.

      Статическую маршрутизацию проще настроить для небольшой сети. Предположим, что у вас есть только два устройства и необходимо настроить сообщение между ними. Для этого потребуется настроить только два оператора маршрута — по одному на каждом маршрутизаторе. С динамическим протоколом, таким как RIP, например, пришлось бы вводить два сетевых оператора на каждом приборе.

      Статические маршруты не требуют каких-либо существенных ресурсов маршрутизатора. Протокол динамической маршрутизации, такой как OSPF, может потребовать значительных ресурсов для расчета кратчайшего пути по сети при наличии большого количества подключенных устройств.

    К недостаткам относятся следующие:

      Сетевые администраторы должны хорошо знать всю чтобы правильно настроить пути передачи данных.

      Изменения топологии требуют ручной настройки статической маршрутизации cisco packet tracer для всех устройств, что очень трудоемко.

      Статические маршруты не масштабируются по мере роста сети. Это связано с тем, что все они настраиваются администратором вручную.

      При динамической методике ручное вмешательство отсутствует, и трафик маршрутизируется автоматически всякий раз, когда в сети происходит отключение. Также он достаточно масштабируемый и легко управляемый.

    В чем разница между статической и динамической маршрутизацией?

    Статическая IP-маршрутизация — это когда вы статически настраиваете устройство для отправки трафика для определенных пунктов назначения в предварительно сконфигурированных направлениях. Динамический способ — это когда вы используете протокол маршрутизации, такой как OSPF, ISIS, EIGRP и или BGP, чтобы выяснить, какой тип трафика должен пройти. В реальном мире очень мало ситуаций, когда используется только один из двух методов. Типичная сеть будет использовать динамический протокол OSPF для определения оптимальных маршрутов внутри предприятия, BGP — для определения лучших точек выхода для остальной части интернета и статическую маршрутизацию для отправки специфического трафика по выделенным путям.

    IP-адресация и маршрутизация: как это работает?

    Маршрутизаторы, чтобы иметь возможность передавать пакеты в конечный пункт назначения, должны поддерживать таблицу маршрутизации, в которой хранится вся необходимая информация, содержащая комбинацию сетей и интерфейсов вывода.

    Каждый раз, когда устройство получает пакет, он проверяет IP-адрес получателя и пытается найти, просмотрев в своей электронной таблице данных возможный путь следования информации к этому IP-адресу. Маршрутизаторы не отправляют широковещательные рассылки в поиске удаленных сетей: если сеть не указана в таблице, прибор просто отбрасывает пакеты.

    Когда использовать маршрутизацию по умолчанию

    Маршрутизация по умолчанию используется только в сетях-заглушках. Stub — это сети, которые имеют только один интерфейс вывода, и все, проходящее через эти сети, должно пересекать единую точку выхода.

    Вместо того, чтобы большое количество статических маршрутов указывало на удаленные сети через один выходной интерфейс, настраивается один путь следования по умолчанию, который соответствует всем возможным маршрутам.

    Использование административных расстояний

    По умолчанию для статических маршрутов административное расстояние составляет 1. AD используются для определения приоритетов. Для разных маршрутов в конкретной целевой сети могут быть назначены разные веса, так что один из путей передачи данных используется в приоритете. Маршруты с одинаковой весовой нагрузкой разделяют трафик.

IP-маршрутизация

IP-Маршрутизация – процесс выбора пути для передачи пакета в сети. Под путем (маршрутом) понимается последовательность маршрутизаторов, через которые проходит пакет по пути к узлу-назначению. IP-маршрутизатор – это специальное устройство, предназначенное для объединения сетей и обеспечивающее определение пути прохождения пакетов в составной сети. Маршрутизатор должен иметь несколько IP-адресов с номерами сетей, соответствующими номерам объединяемых сетей.

Объединение сетей с помощью IP-маршрутизатора

Маршрутизация осуществляется на узле-отправителе в момент отправки IP-пакета, а затем на IP-маршрутизаторах.

Принцип маршрутизации на узле отправителе выглядит достаточно просто. Когда требуется отправить пакет узлу с определенным IP-адресом, то узел-отправитель выделяет с помощью маски подсети из собственного IP-адреса и IP-адреса получателя номера сетей. Далее номера сетей сравниваются и если они совпадают, то пакет направляется непосредственно получателю, в противном случае – маршрутизатору, чей адрес указан в настройках протокола IP.

Выбор пути на маршрутизаторе осуществляется на основе информации, представленной в таблице маршрутизации . Таблица маршрутизации – это специальная таблица, сопоставляющая IP-адресам сетей адреса следующих маршрутизаторов, на которые следует отправлять пакеты с целью их доставки в эти сети. Обязательной записью в таблице маршрутизации является так называемый маршрут по умолчанию , содержащий информацию о том, как направлять пакеты в сети, адреса которых не присутствуют в таблице, поэтому нет необходимости описывать в таблице маршруты для всех сетей. Таблицы маршрутизации могут строиться «вручную» администратором или динамически, на основе обмена информацией, который осуществляют маршрутизаторы с помощью специальных протоколов.

Похожие публикации: