6. Подсети. Маски. Определение ip адресов подсетей и хостов.

Маской подсети или маской сети называется битовая маска, определяющая, какая часть IP-адреса узла сети относится к адресу сети, а какая — к адресу самого узла в этой сети.

Например, узел с IP-адресом 12.34.56.78 и маской подсети 255.255.0.0 находится в сети 12.34.0.0, а 0.0.56.78 – номер узла в этой сети.

Задачи с IP-адресами проще всего решать, представляя все числа в двоичном виде.

Определить, принадлежит ли адрес 192.168.1.10 сети 192.168.1.1/23?

Запись 192.168.1.1/23 означает, что у этой сети маска имеет вид

11111111 11111111 11111110 00000000 (23 первых бита равны единице)

(в десятичном виде это равняется 255.255.254.0, но сейчас это не важно)

В то же время адрес хоста 192.168.1.10 равняется

11000000 10101000 00000001 00001010 перемножая на маску

11111111 11111111 11111110 00000000 получаем

11000000 10101000 00000000 00000000

После перемножения адреса сети на маску, получим тоже самое.

И видим что первые 23 бита совпадают, значит адрес принадлежит сети. (Эту задачу можно решить просто сравнив 23 бита, т.к. перемножение на маску аналогично сравнению первых 23 битов).

Определить, принадлежат ли IP 192.168.1.244 и 192.168.1.251 одной сети, если маска 255.255.255.240?

255.255.255.240

11111111 11111111 11111111 11110000

192.168.1.244

11000000 10101000 00000001 11110100

192.168.1.251

11000000 10101000 00000001 11111011

Снова видим что они совпадают с учетом маски, следовательно они принадлежат одной сети.

7. IP-маршрутизация. Работа маршрутизатора.

Маршрутизация — процесс определения маршрута следования информации в сетях связи.

Работа маршрутизатора, как видно из его названия, состоит в том, чтобы определить дальнейший маршрут пакетов, проходящих через него.

8. Таблицы маршрутизации. Динамическая маршрутизация. Протокол rip.

Каждый маршрутизатор обладает информацией о структуре сети на расстоянии одного прыжка. Другими словами, маршрутизатор не обладает информацией о точном местоположении требуемого хоста. В большой сети, да еще и с интенсивно меняющейся структурой (как, например, Интернет), это было бы невозможно. Вместо этого, маршрутизатор обладает информацией о соседних маршрутизаторах и о том, кому из них необходимо передать сообщение для последующей доставки в той или иной ситуации. Эта информация хранится в специальной таблице, которая носит название таблицы маршрутизации (routing table).

Таблицы маршрутизации используются для принятия решения о том, как именно будет доставлено то или иное сообщение.

Структура таблицы маршрутизации

Рассмотрим структуру таблицы маршрутизации на следующем примере:

Сеть назначения Маска подсети Шлюз Интерфейс Метрика

0.0.0.0 0.0.0.0 0.0.0.0 fffffffff 1

10.0.0.0 255.255.255.0 10.0.0.1 10.0.0.1 30

10.0.0.1 255.255.255.255 127.0.0.1 127.0.0.1 30

10.255.255.255 255.255.255.255 10.0.0.1 10.0.0.1 30

127.0.0.0 255.0.0.0 127.0.0.1 127.0.0.1 1

224.0.0.0 240.0.0.0 10.0.0.1 10.0.0.1 30

255.255.255.255 255.255.255.255 10.0.0.1 10.0.0.1 1

Каждая запись в таблице маршрутизации (представляющая собой информацию о маршруте) состоит из информационных полей, перечисленных ниже.

Сеть назначения (Network Destination). Данное поле содержит сведения об адресе хоста-получателя пакета или сети, в которой этот хост располагается. Принимая решение о маршрутизации пакета, система просматривает именно это поле. Если в данном поле не будет найдено записи о конкретном адресе сети или хоста, маршрутизатором будет использован маршрут по умолчанию.

Маска подсети (Netmask). Это поле в сочетании с предыдущим полем используется для вычисления идентификатора IP-сети.

Шлюз (Gateway). В этом поле указывается адрес, по которому будет должен быть передан согласно данному маршруту. Адрес пересылки может быть аппаратным адресом или адресом в межсетевой среде. В большинстве случаев в этом поле указывается следующий в цепочке маршрутизатор, который должен будет принять решение о дальнейшей маршрутизации сообщения.

Интерфейс (Interface). В этом поле указывается сетевой интерфейс, с которого будет осуществляться передача сообщения согласно данному маршруту. Данное поле необходимо в ситуации, когда маршрутизатор имеет множество сетевых интерфейсов, подключенных к разным подсетям. Фактически данное поле указывает, в какую именно подсеть необходимо передать сообщение.

Метрика (Metric). Стоимость маршрута, характеризующая меру его предпочтения. Из множества альтернативных маршрутов будет выбран тот, что обладает наименьшей стоимостью (т. е. меньшим значением метрики). Некоторые алгоритмы маршрутизации сохраняют только один маршрут для любого идентификатора сети в таблице маршрутизации, даже когда существует несколько маршрутов. В этом случае метрика используется маршрутизатором, чтобы определить какой именно маршрут необходимо сохранить в таблице маршрутизации.

В зависимости от способа формирования содержимого таблицы маршрутизации различают два вида маршрутизации.

Статическая маршрутизация. Все маршруты прописываются и изменяются администратором системы вручную. Это самый простой способ организации маршрутизации. Однако он подходит только для небольших сетей, изменения в структуре которых происходят достаточно редко. Кроме того, данный способ маршрутизации не годится в случае, когда важно обеспечить высокую надежность межсетевого взаимодействия. Если один из маршрутов окажется по каким-либо причинам недоступен, администратору необходимо будет вручную изменить таблицу маршрутизации на всех маршрутизаторах в сети. До этого момента межсетевое взаимодействие на отдельных участках сети будет невозможно.

Динамическая маршрутизация. Построение таблицы маршрутизации осуществляется посредством специальных протоколов маршрутизации. Участие администратора в этом процессе минимально и сводится к изначальной конфигурации маршрутизаторов. Два наиболее распространенных протокола IP-маршрутизации, используемых в интрасетях, — протоколы RIP (Routing Information Protocol) и OSPF (Open Shortest Path First). Посредством указанных протоколов маршрутизаторы способны информировать друг друга об изменениях в структуре сети. В случае недоступности одного из маршрутов, маршрутизаторы автоматически перестроят свои таблицы маршрутизации и, при возможности, выберут другой маршрут доставки сообщений.

Ну и конечно же существует комбинированный способ, когда часть маршрутов определяется в ручную, а оставшаяся динамически.

Протокол RIP

Протокол обмена информацией о маршрутизации (Routing Information Protocol, RIP) разрабатывался как механизм, посредством которого маршрутизаторы могут обмениваться информацией об обновлениях таблиц маршрутизации. Этот механизм изначально предполагался для использования в сетях относительно небольшого размера (это верно для RIP версии 1).

Протокол RIP использует следующую схему построения таблицы маршрутизации. Первоначально таблица маршрутизации каждого маршрутизатора включает в себя маршруты только для тех подсетей, что физически подсоединены к маршрутизатору. Используя протокол RIP, маршрутизатор периодически отправляет другим маршрутизаторам объявления, содержащие информацию о содержимом собственной таблицы маршрутизации. RIP версии 1 использует для передачи объявлений широковещательные IP-пакеты. RIP версии 2 позволяет использовать для объявлений также пакеты группового вещания. Каждый маршрутизатор рассылает подобные объявления периодически с интервалом в 30 секунд.

Маршрутизаторы, использующие протокол RIP, могут также сообщать информацию о маршрутизации при помощи триггерных обновлений. Триггер-ные обновления инициируются, когда происходит изменение топологии сети и посылается обновленная информация о маршрутизации, которая отражает эти изменения. Триггерные обновления происходят немедленно, следовательно, информация о маршрутизации обновится раньше, чем произойдет следующее периодическое объявление. Например, когда маршрутизатор обнаруживает установление соединения или отказ соседнего маршрутизатора, он модифицирует собственную таблицу маршрутизации и рассылает обновленные маршруты. Каждый маршрутизатор, получающий триггерное обновление, изменяет собственную таблицу маршрутизации и распространяет изменение.

Основное преимущество R1P заключается в простоте развертывания и конфигурирования. В качестве недостатка RIP версии 1 можно отметить наличие жесткого ограничения на размер сети. Протокол R1P может быть использован в сети, в которой два хоста разделены не более чем 15 маршрутизаторами. Другими словами, маршрутизатор, использующий протокол RIP для построения таблицы маршрутизации, "знает" только о тех подсетях, что расположены на расстоянии не более 15 переходов. Подсети, расположенные на расстоянии 16 или более пересылок, считаются недостижимыми.

Формат RIP пакета

0 1 2 3

0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7

+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

| command (1) | version (1) | must be zero (2) |

+---------------+---------------+-----------------------------------+

| |

~ RIP Entry (20) ~

| |

+---------------+---------------+---------------+-------------------+

command - Комманда, определяет назначение датаграммы (1 - request; 2 - response)

version - Номер версии, в зависимости от версии, определяется формат пакета

must be zero - Должно быть нулём

RIP Entry - (RTE) Запись маршрутной информации RIP

RIP пакет может содержать от 1 до 25 записей RIP Entry.

Формат RIP Entry для протокола RIP-2 (version=2)

0 1 2 3

0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7

+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

| Address Family Identifier (2) | Route Tag (2) |

+-------------------------------+------------------------------------+

| IP Address (4) |

+---------------------------------------------------------------------+

| Subnet Mask (4) |

+---------------------------------------------------------------------+

| Next Hop (4) |

+---------------------------------------------------------------------+

| Metric (4) |

+---------------------------------------------------------------------+

Address Family Identifier - (AFI) Тип адреса, обычно поддерживается только запись AF_INET

которое равно 2 (т.е. используется для протокола IP)

Route Tag - (RT) Тег маршрута. Предназначен для разделения "внутренних"

маршрутов от "внешних", взятые например из другого IGP или EGP

IP Address - IP адрес места назначения

Subnet Mask - Маска подсети

Next Hop - Следующий хоп. Содержит IP адрес маршрутизатора к месту назначения.

Значение 0.0.0.0 - хопом к месту назначения является отправитель пакета.

Незаменимо, если протокол RIP не может быть запущен на всех маршрутизаторах!

Metric - Метрика маршрута