4. Составные сети и маршрутизация; алгоритмы маршрутизации от источника и одношаговой маршрутизации (алгоритмы простой маршрутизации, статической и динамической маршрутизации).

Сеть называется составной (internetwork или internet), если она может быть представлена в виде совокупности нескольких сетей,. Сети, входящие в составную сеть, называются подсетями (subnet), составляющими сетями или просто сетями.

Друг с другом подсети соединяют маршрутизаторы, основное назначение которых состоит в обеспечении связности подсетей, т. е. передаче данных между ними. Функции маршрутизаторов могут выполнять как специализированные устройства, так и универсальные компьютеры с соответствующим программным обеспечением.

Компонентами составной сети могут быть как локальные, так и глобальные сети. Все узлы в пределах одной подсети взаимодействуют, используя единую для них технологию. Так, в составную сеть, могут входить несколько сетей на базе разных технологий: локальные сети Ethernet, FastEthernet, TokenRing, FDDI и глобальные сети framerelay, X.25, ISDN. Каждая из этих технологий достаточна для организации взаимодействия всех узлов в своей подсети, но не способна обеспечить информационную связь между произвольно выбранными узлами, принадлежащими разным подсетям, например между узлом А и узлом В. Следовательно, чтобы организовать взаимодействие между любой произвольной парой узлов этой "большой", составной сети, требуются дополнительные средства. Такие средства и предоставляет сетевой уровень.

Протоколы сетевого уровня реализуются, как правило, в виде программных модулей и выполняются на конечных узлах-компьютерах, называемых также хостами, а также на промежуточных узлах-маршрутизаторах, иначе - шлюзах.

Сетевой уровень выступает в качестве своего уровня координатора работы всех подсетей, лежащих на пути следования пакета по составной сети. Для перемещения данных в пределах подсетей сетевой уровень обращается к используемым в этих подсетях технологиям.

Способы доставки пакета в правильном направлении принято делить на три больших класса.

1. Простая маршрутизация

2. Фиксированная(статическая) маршрутизация

3. Адаптивная(динамическая) маршрутизация

Простая маршрутизация работает по принципу устройств канального уровня (повторители, коммутаторы, мосты) и в наше время используется очень редко. Тем не менее, о ней необходимо знать. Имеется три вида простой маршрутизации:

Первый получил название «случайная маршрутизация». При этом каждый маршрутизатор, получив пакет, отправляет его на случайный интерфейс .Tакой подход не гарантирует быстрой и качественной доставки пакета адресату. А в ряде случаев пакет вообще уничтожается при превышении TTL.

Второй вид называется «лавинная маршрутизация». В этом случае роутер шлет пакет по всем активным интерфейсам. Минус этого приема – засорение сети избыточной служебной информацией.

Tретий вид - называется «маршрутизация по опыту». Применяя этот прием, шлюз изначально накапливает сведения о маршрутах, пересылая данные, как правило, лавинным способом. Затем, составляя некоторую таблицу, он учится направлять пакеты куда надо. Это очень напоминает работу моста, когда имеют место режимы обучения и работы.Простая маршрутизация просто неприемлема в больших сетях, особенно, если узлы связаны резервными связями.

«Фиксированная» предполагает наличие так называемой таблицы маршрутизации, которая существует в любой современной операционной системе. Каждая таблица должна иметь как минимум пять столбцов. Вот они:

1. Адрес сети – сеть или отдельный IP-адрес, куда должен быть доставлен пакет.

2. Маска сети – чтобы однозначно идентифицировать подсеть должна быть использована маска.

3. Шлюз – на этот адрес будет передан пакет в случае совпадения адрес назначения и адреса сети.

4. Интерфейс (или номер порта) – инициализирует интерфейс, по которому будет проходить пакет.

5. Метрика – определенное число, характеризующее канал связи.

Смысл фиксированной маршрутизации в том, что вся работа по прописыванию путей возлагается на администратора сети. Разумеется, что в случае простенькой локальной сети прописать все маршруты можно за пять минут. Но когда речь идет о глобальной сети с разными каналами, то здесь следует очень сильно подумать. К примеру, если в сети имеются резервные линии, то очень сложно переключиться на нее в случае аварии на основном канале. Впрочем, данный метод зарекомендовал себя в небольших локальных сетях и на магистральных линиях.

Еще одна маленькая особенность фиксированной маршрутизации: в случае, когда нужно доставлять все или большинство пакетов на один узел, используется понятие «шлюз по умолчанию». Адрес сети и маска в этом случае будут иметь вид 0.0.0.0. Когда совпадение адреса назначения с адресом сети не происходит, данные уходят на дефолтовый шлюз.

«Адаптивная» - применяется в больших сетях с разными каналами и избыточными линиями. Смысл адаптации в том, чтобы быстро поменять маршрут в случае выхода из строя отдельной линии, либо добавления нового шлюза. В данный момент используется два вида протокола маршрутизации: RIP(Каждый маршрутизатор через определенный интервал времени отсылает информацию о связях своим соседям. Сосед соотносит их со своей базой и добавляет данные, если они актуальны. Таким образом, все роутеры должны знать обо всех своих сетях) и OSPF(По истечению определенного времени соседи обмениваются друг с другом специальными сообщениями HELLO, которые говорят о том, что сосед жив и здоров. В случае, если роутер по какой-то причине отключился, маршрутизатор немедленно рассылает обновленные данные о соседях, чтобы исключить мертвый шлюз. Все роутеры начинают перестраивать маршруты, которые проходили через отключенный маршрутизатор.).