25.Маршрутизация в ip сетях. Доставка пакета между конечными узлами, расположенными в различных сегментах сети.

Существует два вида маршрутизации: статическая и динамическая. Ключевую роль в доставке пакетов информации играют маршрутизаторы - устройства, которые реализуют сетевой сервис. Они обеспечивают интерфейсы для широкого диапазона каналов связи и подсетей и с самым широким диапазоном скоростей. Поскольку маршрутизаторы являются активными и интеллектуальными узлами сети, то они могут принимать участие в управлении сетью.

Управление сетями достигается за счет обеспечения динамического контроля ресурсов и поддержки целей и задач сети, которые включают возможность установления связи, надежность в работе, управленческий контроль и гибкость. В общем случае маршрутизаторы передают пакет по эстафете из одного канала связи в другой. Чтобы осуществить такую эстафетную передачу, маршрутизаторы используют две основные функции: функцию определения пути и функцию коммутации. Сетевая часть адреса используется для осуществления выбора пути, а узловая часть адреса говорит о порте маршрутизатора по пути следования.

Рассмотрим доставку пакета между конечными узлами на примере сети:

Не будем учитывать в этой сети маски (здесь хватило бы маски 30 бит (255.255.255.252) для каждого адреса).

Задача – доставить пакет от компьютера с адресом 10.0.1.2 компьютеру 10.0.2.2.

Для того чтобы пакет начал свое движение в компьютере должен быть прописан адрес 10.0.1.1 в качестве шлюза. Маршрутизаторы должны знать о существовании сетей соседних маршрутизаторов, для этого необходимо составить таблицы маршрутизации. Существует два вида маршрутизации: статическая и динамическая. В данном случае можно применить и статическую маршрутизацию (для каждого маршрутизатора прописать все существующие адреса сетей).

Таблицы маршрутизации:

Теперь, когда все маршрутизаторы имеют все необходимые записи, можно начинать отправлять пакеты с одного компьютера на другой. Укажем маршрут прохождения пакетов (на практике это делается с помощью команды tracert).

10.0.1.2 – 10.0.1.1 – 10.0.11.2 – 10.0.12.2 – 10.0.2.2.

26. Маршрутизация в ip сетях. Статическая маршрутизация, маршрутизация по умолчанию

Важнейшей задачей сетевого уровня является маршрутизация - передача пакетов между двумя конечными узлами в составной сети. Задача маршрутизации решается на основе анализа таблиц маршрутизации, размещенных во всех маршрутизаторах и конечных узлах сети. Чаще всего при выборе рационального маршрута определялся только следующий (ближайший) маршрутизатор, а не вся последовательность маршрутизаторов от начального до конечного узла. В соответствии с этим подходом маршрутизация выполняется по распределенной схеме - каждый маршрутизатор ответственен за выбор только одного шага маршрута, а окончательный маршрут складывается в результате работы всех маршрутизаторов, через которые проходит данный пакет. Такие алгоритмы маршрутизации называются одношаговыми.

Одношаговые алгоритмы в зависимости от способа формирования таблиц маршрутизации делятся на три класса:

• алгоритмы фиксированной (или статической) маршрутизации;

• алгоритмы простой маршрутизации;

• алгоритмы адаптивной (или динамической) маршрутизации.

В алгоритмах фиксированной маршрутизации все записи в таблице маршрутизации являются статическими. Администратор сети сам решает, на какие маршрутизаторы надо передавать пакеты с теми или иными адресами, и вручную заносит соответствующие записи в таблицу маршрутизации. Таблица, как правило, создается в процессе загрузки, в дальнейшем она используется без изменений до тех пор, пока ее содержимое не будет отредактировано вручную. Такие исправления могут понадобиться, например, если в сети отказывает какой-либо маршрутизатор и его функции возлагаются на другой маршрутизатор. Различают одномаршрутные таблицы, в которых для каждого адресата задан один путь, и многомаршрутные таблицы, определяющие несколько альтернативных путей для каждого адресата. В многомаршрутных таблицах должно быть задано правило выбора одного из маршрутов. Чаще всего один путь является основным, а остальные - резервными. Понятно, что алгоритм фиксированной маршрутизации с его ручным способом формирования таблиц маршрутизации приемлем только в небольших сетях с простой топологией. Однако этот алгоритм может быть эффективно использован и для работы на магистралях крупных сетей, так как сама магистраль может иметь простую структуру с очевидными наилучшими путями следования пакетов в подсети, присоединенные к магистрали.

При задании статического маршрута указывается:

• Адрес сети (на которую маршрутизируется трафик), маска сети

• Адрес шлюза (узла), который отвечает за дальнейшую маршрутизацию (или подключен к маршрутизируемой сети напрямую). Вместо адреса шлюза может указываться номер интерфейса маршрутизатора, через который трафик пойдет на маршрутизируемую сеть

• (опционально) метрика (иногда именуется также "ценой") маршрута. При наличии нескольких маршрутов на одну и ту же сеть выбирается маршрут с минимальной метрикой. Если метрика не указывается, то по умолчанию ей присваивается значение 1.

Примернастройки:

Ip route <network address><mask><next hop address/interface><metric>

iproute 192.168.0.0 255.255.255.0 192.168.1.1 100

маршрут на сеть 192.168.0.0 с маской 255.255.255.0 проходит через интерфейс с адресом 192.168.1.1, метрика маршрута 100

iproute 192.168.0.0 255.255.255.0FastEthernet0/0

маршрут на сеть 192.168.0.0 с маской 255.255.255.0 проходит через интерфейсFastEthernet0/0

В некоторых маршрутизаторах возможно указывать интерфейс, на который следует направить трафик сети и указать дополнительные условия, согласно которым выбирается маршрут (например, SLA в маршрутизаторах cisco).

Статические маршруты могут быть:

• маршруты, не изменяющиеся во времени

• маршруты, изменяющиеся по расписанию

• маршруты, изменяющиеся по ситуации — административно в момент возникновения стандартной ситуации

Основные достоинства статической маршрутизации:

• Лёгкость отладки и конфигурирования в малых сетях.

• Отсутствие дополнительных накладных расходов (из-за отсутствия протоколов маршрутизации)

• Мгновенная готовность (не требуется интервал для конфигурирования/подстройки)

• Низкая нагрузка на процессор маршрутизатора

Недостатки:

• Очень плохое масштабирование (добавление N+1 сети потребует сделать 2*(N+1) записей о маршрутах, причём на большинстве маршрутизаторов таблица маршрутов будет различной, при N>3-4 процесс конфигурирования становится весьма трудоёмким).

• Низкая устойчивость к повреждениям линий связи (особенно, в ситуациях, когда обрыв происходит между устройствами второго уровня и порт маршрутизатора не получает статус down).

• Отсутствие динамического балансирования нагрузки

• Необходимость в ведении отдельной документации к маршрутам, проблема синхронизации документации и реальных маршрутов.

В реальных условиях статическая маршрутизация используется в условиях наличия шлюза по умолчанию (узла, обладающего связностью с остальными узлами) и 1-2 сетями. Помимо этого статическая маршрутизация используется для "выравнивания" работы маршрутизирующих протоколов в условиях наличия тунеля (для того, чтобы маршрутизация трафика, создаваемого тунелем, не производилась через сам тунель).

Маршрутизация по умолчанию

Одношаговая маршрутизация обладает еще одним преимуществом — она позволяет сократить объем таблиц маршрутизации в конечных узлах и маршрутизаторах за счет использования в качестве номера сети назначения так называемого маршрута по умолчанию — default, который обычно занимает в таблице маршрутизации последнюю строку. Если в таблице маршрутизации есть такая запись, то все пакеты с номерами сетей, которые отсутствуют в таблице маршрутизации, передаются маршрутизатору, указанному в строке default. Поэтому маршрутизаторы часто хранят в своих таблицах ограниченную информацию о сетях интерсети, пересылая пакеты для остальных сетей в порт и маршрутизатор, используемые по умолчанию. Подразумевается, что маршрутизатор, используемый по умолчанию, передаст пакет на магистральную сеть, а маршрутизаторы, подключенные к магистрали, имеют полную информацию о составе интерсети.

Особенно часто приемом маршрутизации по умолчанию пользуются конечные узлы. Хотя они также в общем случае имеют в своем распоряжении таблицу маршрутизации, ее объем обычно незначителен, так как маршрутизация для компьютера не основное занятие. Главная роль в маршрутизации пакетов в концепции протокола IP отводится, естественно, маршрутизаторам, которые должны обладать гораздо более полными таблицами маршрутизации, чем конечные узлы. Конечный узел часто вообще работает без таблицы маршрутизации, имея только сведения об IP-адресе маршрутизатора по умолчанию. При наличии одного маршрутизатора в локальной сети этот вариант — единственно возможный для всех конечных узлов. Но даже при наличии нескольких маршрутизаторов в локальной сети, когда проблема их выбора стоит перед конечным узлом, задание маршрута по умолчанию часто используется в компьютерах для сокращения объема их маршрутной таблицы.

Пример конфигурации маршрута по умолчанию

Iproute0.0.0.0 0.0.0.0 192.168.1.1

Маршрут по умолчанию для данного роутера проходит через интерфейс 192.168.1.1 (может также указываться номер физического интерфейса роутера)

Адрес 0.0.0.0/0 идентифицируется как вся сеть, все адресное пространство.