Бесклассовая модель.

Предполагаем, что требуется подключить к сети Internet сеть, состоящую из 2000 компьютеров. Для получения адресного пространства в этом случае адресации по классу необходимо либо 8 сетей класса C, либо одна сеть класса B. Использование сети класса B в этом случае не рационально, потому что большая часть адресного пространства фактически останется свободной. При использовании 8 сетей класса C возникает проблема, связанная с тем, что каждая такая сеть должна быть представлена отдельной строкой в таблице маршрутов на маршрутизаторе, так как с точки зрения маршрутизаторов, эти 8 сетей никак не связанны между собой. Из-за этого многократно увеличивается служебный трафик в сети и затраты на поддержание маршрутных таблиц, хотя эти сети находятся в одной LAN и маршруты к ним одинаковы. Однако формальных причин для проведения границы между номером сети и номером хост по границе байта нет.

Если в нашем примере выбрать длину сетевой части равной 21 биту, а на номер хоста отвести оставшиеся 11, то получится адресное пространство, включающее в себя 1046 IP-адресов, что достаточно точно соответствует размеру рассматриваемой сети. В результате получится одна сеть, определяемая своим уникальным 21-битным номером, и для ее обслуживания требуется одна запись в таблице маршрутов.

В случае адресации вне класса с произвольным положением границы между номером сети и номером хоста, к IP-адресу прилагается 32-битная маска, которая называется маской сети, или маской подсети.

Маска подсети получается следующим образом: на позициях, соответствующих номеру сети, биты устанавливаются равными 1, а на позициях, соответствующих номеру хоста, равными 0. Например, для сети класса C маска будет равно 255.255.255.0, для сети класса B – 255.255.0.0.

Такая модель аресации называется бесклассовой (CIDR – Classless Internet Direct Routing). Для удобства записи бесклассовой модели, IP-адрес часто представляется в виде a.b.c.d/n, где a.b.c.d – IP-адрес, а n – количество бит в сетевой части.

Маршрутизация.

В архитектуре TCP/IP сети соединяются друг с другом коммутаторами IP-пакетов, которые называются шлюзами или маршрутизаторами. Основная задача маршрутизатора заключается в определении по специальному алгоритму адреса следующего маршрута. Для решения этой задачи каждый маршрутизатор должен располагать специальной таблицей маршрутов, содержащей информацию о маршрутах. Это связано с тем, что в Интернете используется дейтаграммный режим коммутации покетов, и поэтому пакеты, относящиеся к одному и тому же сообщению, могут доставляться различными маршрутизаторами, причем для каждого пакета должен быть выбран маршрут, оптимальный для текущего состояния сети. Можно сказать, что сети с архитектурой TCP/IP строятся на основе алгоритмов маршрутизации.

Неожиданное изменение в связанности сети должно рассматриваться как штатная ситуация и обрабатываться соответствующим образом. То же самое относится к перегрузкам определенных направлений и отдельных линий связи, соединяющих сети.

Для алгоритма маршрутизации необходимыми считаются следующие свойства:

1. Алгоритм маршрутизации должен распознавать отказ и восстановление каналов связи и других маршрутизаторов, и в случае возникновения отказа переключаться на другие подходящие маршруты.

2. Алгоритм маршрутизации должен исключить образование циклов и петель в назначаемых маршрутах как между соседними маршрутизаторами, там и для удаленных маршрутизаторов.

3. Создаваемая управляющими сообщениями нагрузка не должна ощутимо сказываться на нормальной работе сети.

4. Алгоритм маршрутизации должен обеспечивать эффективное использование сетевых ресурсов, например, при увеличении размеров сети изменение таблиц маршрутов производится по частям, то есть по сети передаются только дополнения и изменения к базе данных маршрутизации.

5. Размер базы данных маршрутизации не должен превышать некоторое постоянное значение, не зависящее от топологии сети, умноженное на количество узлов и на среднюю связанность. Хороший алгоритм маршрутизации не должен требовать хранения полной базы данных по маршрутизации в каждом маршрутизаторе.

6. При использовании метрик, основанных на недостижимости узла и задержке доставки пакета, не должно быть зависимости от прямой связности со всеми другими маршрутизаторами.

7. Использование маршрутов по умолчанию, применяемых обычно для сокращения размеров таблиц маршрутизации, должно использоваться с осторожностью, так как оно может вызвать ряд проблем, связанных с возможностью появления циклов, петель и других нежелательных эффектов.

Помимо обладания перечисленными свойствами, алгоритм маршрутизации и маршрутизатор должны обеспечивать эффективное распределение собственных ресурсов по пропускной способности каналов и по объему буферных запоминающих устройств, использующихся для хранения ожидающих передачу пакетов. По техническим, географическим, или административным причинам маршрутизаторы группируются в так называемые автономные системы. Маршрутизаторы, входящие в одну автономную систему, контролируются одной организацией, обеспечивающей их сопровождение, и используют общие для этой автономной системы алгоритмы маршрутизации.