Принципы маршрутизации в tcp/ip
Рассмотрим, каким образом решается задача маршрутизации на примере составной сети, показанной на рис. 3.3, добавив некоторые подробности – IP-адреса и МАС-адреса узлов (рис. 4.2).
Рис. 4.2. Пример составной сети
В примере роль маршрутизатора играет компьютер с Windows Server 2003, который содержит четыре сетевые карты (четыре порта). Каждая карта имеет собственные МАС-адрес и IP-адрес, принадлежащий той подсети, к которой порт подключен.
Приведем часть таблицы маршрутизации для этого компьютера:
Network Destination |
Netmask |
Gateway |
Interface |
Metric |
0.0.0.0 |
0.0.0.0 |
160.95.0.2 |
160.95.0.1 |
20 |
160.95.0.0 |
255.255.255.0 |
160.95.0.1 |
160.95.0.1 |
20 |
160.95.0.1 |
255.255.255.255 |
127.0.0.1 |
127.0.0.1 |
20 |
160.95.0.255 |
255.255.255.255 |
160.95.0.1 |
160.95.0.1 |
20 |
160.95.1.0 |
255.255.255.0 |
160.95.1.1 |
160.95.1.1 |
20 |
160.95.1.1 |
255.255.255.255 |
127.0.0.1 |
127.0.0.1 |
20 |
160.95.1.255 |
255.255.255.255 |
160.95.1.1 |
160.95.1.1 |
20 |
160.95.2.0 |
255.255.255.0 |
160.95.2.1 |
160.95.2.1 |
20 |
160.95.2.1 |
255.255.255.255 |
127.0.0.1 |
127.0.0.1 |
20 |
160.95.2.255 |
255.255.255.255 |
160.95.2.1 |
160.95.2.1 |
20 |
160.95.3.0 |
255.255.255.0 |
160.95.3.1 |
160.95.3.1 |
20 |
160.95.3.1 |
255.255.255.255 |
127.0.0.1 |
127.0.0.1 |
20 |
160.95.3.255 |
255.255.255.255 |
160.95.3.1 |
160.95.3.1 |
20 |
Будем считать, что пакеты передает хост А. Его таблица маршрутизации может иметь следующий вид:
Network Destination |
Netmask |
Gateway |
Interface |
Metric |
0.0.0.0 |
0.0.0.0 |
160.95.1.1 |
160.95.1.10 |
20 |
127.0.0.0 |
255.0.0.0 |
127.0.0.1 |
127.0.0.1 |
1 |
160.95.1.0 |
255.255.255.0 |
160.95.1.10 |
160.95.1.10 |
20 |
160.95.1.10 |
255.255.255.255 |
127.0.0.1 |
127.0.0.1 |
20 |
160.95.1.255 |
255.255.255.255 |
160.95.1.10 |
160.95.1.10 |
20 |
224.0.0.0 |
240.0.0.0 |
160.95.1.10 |
160.95.1.10 |
20 |
255.255.255.255 |
255.255.255.255 |
160.95.1.10 |
160.95.1.10 |
1 |
Проанализируем, каким образом будет происходить передача пакетов от хоста А. Возможны три варианта местонахождения получателя:
подсеть 1 (хост А → хост В);
подсеть 2 или подсеть 3 (хост А → хост С);
внешняя сеть (хост А → Интернет).
Если узлом назначения является хост В, пакет не должен попадать на маршрутизатор, так как получатель находится в той же сети, что и отправитель. Хост А ищет в своей таблице маршрутизации подходящий маршрут. При этом для каждой строки на адрес назначения (IP хоста В: 160.95.1.11) накладывается маска подсети (операция логического умножения AND) и результат сравнивается с полем Network Destination. Подходящими оказываются два маршрута: 0.0.0.0 и 160.95.1.0. Из них выбирается маршрут с наибольшим числом двоичных единиц1 – 160.95.1.0, т. е. пакет отправляется непосредственно хосту В. IP-адрес хоста В разрешается с помощью протокола ARP в МАС-адрес. В пересылаемом пакете будет указана следующая информация:
IP-адрес отправителя: |
160.95.1.10 |
МАС-адрес отправителя: |
01-3E-8F-95-64-10 |
IP-адрес получателя: |
160.95.1.11 |
МАС-адрес получателя: |
01-3E-8F-95-64-11 |
Предположим теперь, что узел А отправляет пакет узлу С (подсеть 3). Поиск в собственной таблице маршрутизации не дает подходящих результатов, кроме маршрута по умолчанию – 0.0.0.0. Для этого маршрута указан адрес порта маршрутизатора 160.95.1.1 (default gateway – шлюз по умолчанию). Протокол ARP помогает определить МАС-адрес порта. Именно на него отправляется пакет сначала, причем указывается IP-адрес конечного получателя (узла С):
IP-адрес отправителя: |
160.95.1.10 |
МАС-адрес отправителя: |
01-3E-8F-95-64-10 |
IP-адрес получателя: |
160.95.3.20 |
МАС-адрес получателя: |
01-3E-8F-48-54-01 |
Модуль маршрутизации Windows Server 2003 анализирует полученный пакет, выделяет из него адрес узла С, осуществляет поиск в своей таблице маршрутизации (поиск происходит так же, как на хосте А). Находятся две подходящие записи: 160.95.3.0 и 0.0.0.0. Выбирается первый маршрут, так как в нем больше двоичных единиц. Пакет в подсеть 3 отправляется с порта 160.95.3.1:
IP-адрес отправителя: |
160.95.1.10 |
МАС-адрес отправителя: |
01-3E-8F-48-54-03 |
IP-адрес получателя: |
160.95.3.20 |
МАС-адрес получателя: |
01-3E-8F-95-64-20 |
Наконец, в случае, когда хост А осуществляет передачу во внешнюю сеть, пакет сначала попадает на маршрутизатор. Поиск в таблице маршрутизации дает единственный подходящий результат: 0.0.0.0. Поэтому пакет отправляется на порт внешнего маршрутизатора 160.95.0.2. Дальнейшее продвижение пакета выполняют маршрутизаторы Интернета.