[Править]Программная маршрутизация

Программная маршрутизация выполняется либо специализированным ПО маршрутизаторов (в случае, когда аппаратные методы не могут быть использованы, например, в случае организации туннелей), либо программным обеспечением на компьютере. В общем случае, любой компьютер осуществляет маршрутизацию своих собственных исходящих пакетов (как минимум, для разделения пакетов, отправляемых на шлюз по умолчанию и пакетов, предназначенных узлам в локальном сегменте сети). Для маршрутизации чужих IP-пакетов, а также построения таблиц маршрутизации используется различное ПО:

• Сервис RRAS (англ. routing and remote access service) в Windows Server

• Демоны routed, gated, quagga в Unix-подобных операционных системах (Linux, FreeBSD и т.д..)

Алгоритмы маршрутизации применяются для определения наилучшего пути пакетов от источника к приёмнику и являются основой любого протокола маршрутизации. Для формулирования алгоритмов маршрутизации сеть рассматривается как граф. При этом маршрутизаторы являются узлами, а физические линии между маршрутизаторами — рёбрами соответствующего графа. Каждой грани графа присваивается определённое число — стоимость, зависящая от физической длины линии, скорости передачи данных по линии или финансовой стоимости линии.

Таблица маршрутизации — электронная таблица (файл) или база данных, которая хранится на маршрутизаторе или сетевом компьютере, которая описывает соответствие между адресами назначения и интерфейсами, через которые следует отправить пакет данных до следующего маршрутизатора. Является простейшей формой правил маршрутизации.

Таблица маршрутизации обычно содержит:

• адрес сети или узла назначения, либо указание, что маршрут является маршрутом по умолчанию

• маску сети назначения (для IPv4-сетей маска /32 (255.255.255.255) позволяет указать единичный узел сети)

• шлюз, обозначающий адрес маршрутизатора в сети, на который необходимо отправить пакет, следующий до указанного адреса назначения

• интерфейс (в зависимости от системы это может быть порядковый номер, GUID или символьное имя устройства)

• метрику — числовой показатель, задающий предпочтительность маршрута. Чем меньше число, тем более предпочтителен маршрут (интуитивно представляется как расстояние).

Под маршрутизацией в сетях передачи данных понимается процесс выбора пути следования информации от источника к адресату с целью обеспечения оптимального следования информации с точки зрения ее минимально возможной задержки и максимальной пропускной способности сети при обеспечении достаточной защиты и надежности передачи информации.

Маршрутизация в общем случае сводится к выбору узлом коммутации пути дальнейшей передачи поступившей на его вход информации и при всей кажущейся простоте постановки задачи выбор оптимального маршрута является достаточно сложной задачей, не имеющей однозначного решения для сетей с различной топологией, величиной и характером потока данных. Сложность решения этой задачи обусловлена рядом причин:

•    во-первых, маршрутизация, как правило, требует координации работы всех узлов сети передачи данных;

•    во-вторых, система маршрутизации должна справляться с выходом из строя отдельных узлов и линий связи;

•    в-третьих, система должна учитывать перегрузку отдельных областей сети передачи данных и изменять маршруты следования сообщений.

Следует заметить, что основные принципы маршрутизации являются общими для различных видов коммутации, при этом наибольшим разнообразием способов маршрутизации характеризуются сети коммутации пакетов. В настоящее время известно множество методов маршрутизации пакетов, которые делятся по способу управления маршрутизацией на централизованный и распределенный способы, сущность которых заключается, соответственно, в управлении маршрутизацией от одного центра управления (менеджера сети) и в определении направления передачи пакетов при управлении каждым узлом самостоятельно, на основе хранящейся в нем управляющей информации.

IP МАРШРУТИЗАЦИЯ

Общими словами маршрутизацию можно описать как процесс передачи пакетов между соединенными сетями. В TCP/IP-сетях маршрутизация является частью протокола IP (Internet Protocol) и используется в сочетании с другими службами сетевых протоколов для обеспечения передачи данных между узлами, расположенными в разных сегментах более крупной TCP/IP-сети.  

IP — это своего рода «почтовая система» протокола TCP/IP, выполняющая сортировку и доставку IP-данных. Каждый входящий или исходящий пакет называется IP-датаграммой. Датаграмма IP содержит два IP-адреса: адрес источника (отправляющего узла) и адрес назначения (принимающего узла). В отличие от аппаратных адресов, IP-адреса в датаграмме в процессе передачи ее по TCP/IP-сети остаются постоянными.

Маршрутизация является основной функцией IP. Обмен IP-датаграммами и их обработка на каждом узле выполняются протоколом IP, работающим на межсетевом уровне.

Над этим уровнем транспортные службы узла-источника передают данные уровню IP в виде TCP-сегментов или UDP-сообщений. Уровень IP помещает в IP-датаграммы информацию об адресах отправителя и получателя, которая используется для маршрутизации данных в сети. Затем уровень IP передает датаграммы уровню сетевого интерфейса. На этом уровне канальные службы преобразовывают IP-датаграммы в кадры для передачи по физическим носителям сети. На узле-получателе эти действия выполняются в обратном порядке.

Каждая IP-датаграмма содержит IP-адреса источника и назначения. Службы уровня IP (межсетевого уровня) на каждом узле анализируют адрес назначения каждой датаграммы, ищут этот адрес в локальной таблице маршрутизации и выбирают действие по ее дальнейшему перенаправлению. IP-маршрутизаторы подключаются к двум или нескольким сегментам IP-сети, между которыми требуется обеспечить перенаправление пакетов. В следующих разделах более подробно рассказывается об IP-маршрутизаторах и об использовании таблиц маршрутизации.

 

IP-маршрутизаторы

Сегменты TCP/IP-сети соединяются между собой с помощью IP-маршрутизаторов — устройств для передачи IP-датаграмм из одного сегмента сети в другой. Этот процесс, проиллюстрированный на следующем рисунке, называют IP-маршрутизацией.

IP-маршрутизаторы являются основным средством объединения нескольких физически раздельных сегментов IP-сети. Все IP-маршрутизаторы обладают двумя существенными общими характеристиками.

• IP-маршрутизаторы являются узлами с несколькими сетевыми интерфейсами. Узел с несколькими сетевыми интерфейсами — это узел сети, использующий два или более сетевых интерфейсов для подключения к физически раздельным сегментам сети.

• IP-маршрутизаторы обеспечивают перенаправление пакетов для других узлов TCP/IP.  IP-маршрутизаторы отличаются от других узлов с несколькими сетевыми интерфейсами одной важной особенностью: IP-маршрутизатор должен уметь перенаправлять между сетями данные, передаваемые по протоколу IP другими узлами IP-сети.

IP-маршрутизатор можно реализовать, используя множество различных аппаратных и программных продуктов. Часто применяются специализированные аппаратные устройства, использующие специальное программное обеспечение. Можно также использовать и программные решения, такие как служба маршрутизации и удаленного доступа.

Сведения об IP-маршрутизации с использованием службы маршрутизации и удаленного доступа см. в разделе Маршрутизация.

Независимо от типа задействованных IP-маршрутизаторов, система IP-маршрутизации основана на использовании таблиц маршрутизации для связи между сегментами сети.