Принципи роботи засобів маршрутизації
Основні засоби маршрутизації функціонують таким чином. Хост застосовує операцію логічного “І” до IP-адреси відправника (найчастіше це його власна IP-адреса) і маски мережі, яка відповідає цій адресі, а також до IP-адреси та до відповідної маски мережі одержувача. Якщо отримані при цьому результати збігаються, це означає, що обидві IP-адреси знаходяться в одній і тій самій мережі, тому для визначення МАС-адреси пристрою одержувача можна застосувати трансляцію запиту ARP. А якщо отримані результати не збігаються, це означає, що одержувач знаходиться в іншій мережі, і для передачі пакета на хост одержувача необхідно звернутися до маршрутизатора. Дійшовши висновку, що потрібно використовувати маршрутизатор, хост відправника перевіряє наявність у своїй конфігурації IP-адреси шлюзу, яка застосовується за замовчуванням. Потім він визначає МАС-адресу шлюзу, який застосовується за замовчуванням (маршрутизатора), за допомогою широкомовної розсилки запиту ARP. Отримавши МАС-адресу маршрутизатора, хост формує пакет, використовуючи IP-адресу кінцевого одержувача хоста, але як МАС-адресу вказує МАС-адресу маршрутизатора. Після отримання пакета маршрутизатор перевіряє пакет і виявляє, що пакет призначений йому, після чого перевіряє в пакеті IP-адресу одержувача.
Потім маршрутизатор переглядає таблицю (яка називається таблицею маршрутизації), у якій перераховані всі віддалені мережі, відомі йому в даний час, і намагається знайти в цій таблиці маршрут до мережі одержувача. Якщо маршрут до віддаленої мережі знайдений, маршрутизатор вводить МАС-адресу пристрою, який знаходиться в кінці наступного транзитного переходу (або наступного маршрутизатора, через який проходить даний маршрут, або найбільш віддаленого хоста), у пакет і відправляє його. А якщо не вдається знайти маршрут до віддаленої мережі, маршрутизатор повертає відправнику ICMP-повідомлення про те, що одержувач недосяжний.
Розглянемо цей процес на прикладі. Візьмемо комп’ютер з наступними параметрами протоколу IP:
IP-адреса – 192.168.5.200;
маска підмережі – 255. 255. 255. 0;
основний шлюз – 192.168.5.1.
При запуску протоколу IP на комп’ютері виконується операція логічного «І» між його власними IP-адресою і маскою підмережі, у результаті якої всі біти IP-адреси, відповідні нульовим бітам маски підмережі, також стають нульовими:
IP-адреса – 11000000 10101000 00000101 11001000;
маска підмережі – 11111111 11111111 11111111 00000000;
ідентифікатор мережі – 11000000 10101000 00000101 00000000.
Ця проста операція дозволяє комп’ютеру визначити ідентифікатор власної мережі (у нашому прикладі – 192.168.5.0).
Тепер припустимо, що комп’ютерові треба відправити IP-пакет за адресою 192.168.5.15. Щоб вирішити, як це потрібно зробити, комп’ютер виконує операцію логічного «І» з IP-адресою комп’ютера одержувача і власною маскою підмережі. Легко зрозуміти, що отриманий в результаті ідентифікатор мережі призначення буде співпадати з ідентифікатором власної мережі комп’ютера-відправника. Так, наш комп’ютер визначить, що комп’ютер-одержувач знаходиться в одній з ним мережі, і виконає наступні операції:
за допомогою протоколу ARP буде визначена фізична МАС-адреса, відповідна IP-адресі комп’ютера-одержувача;
за допомогою протоколів канального й фізичного рівня з цією МАС-адресою буде надіслана потрібна інформація.
Тепер подивимося, що зміниться, коли нашому комп’ютерові треба відправити пакет за адресою 192.168.10.20. Комп’ютер виконає аналогічну процедуру визначення ідентифікатора мережі призначення. У результаті буде отримана адреса 192.168.10.0, яка не співпадає з ідентифікатором мережі комп’ютера-відправника. Так буде встановлено, що комп’ютер-одержувач знаходиться у віддаленій мережі, і алгоритм дій комп’ютера-відправника зміниться:
буде визначено МАС-адресу не комп’ютера-одержувача, а маршрутизатора;
за допомогою протоколів канального й фізичного рівня з цією МАС-адресою на маршрутизатор буде надіслана потрібна інформація.
Незважаючи на те, що IP-пакет у цьому випадку не доставляється безпосередньо за призначенням, протокол IP на комп’ютері-відправникові вважає своє завдання виконаним (згадайте, що і ми при відправленні листа всього лише кидаємо його в поштову скриньку). Подальша доля IP-пакета залежить від правильного налаштування маршрутизаторів, які об’єднують мережі 192.168.5.0 і 192.168.10.0.
До речі, у даному прикладі легко продемонструвати, наскільки важливе правильне налаштування маски підмережі в параметрах IP-адресації. Нехай ми зробили помилку і вказали для комп’ютера 192.168.5.200 маску підмережі, яка дорівнює 255.255.0.0. У цьому випадку при спробі послати пакет за адресою 192.168.10.20 наш комп’ютер вважатиме, що комп’ютер призначення знаходиться в його власній мережі (адже ідентифікатори мереж при такій масці збігаються!), і буде намагатися відправити пакет самостійно. У результаті цей пакет не потрапить до маршрутизатора і не буде доставлений за призначенням.
Розглянемо приклад таблиці маршрутизації, яка знаходиться на комп’ютері з встановленою операційною системою Windows XP (рис. 2.8.3).
Як видно, у таблиці визначено декілька маршрутів з різними параметрами. Читати кожний запис в таблиці маршрутизації потрібно таким чином: щоб доставити пакет в мережу з адресою з поля “Сетевой адрес” і маскою з поля “Маска сети”, потрібно з інтерфейсу з IP-адресою з поля “Интерфейс” послати пакет з IP-адресою з поля “Адрес шлюза”, а “вартість” такої доставки буде дорівнювати числу з поля “Метрика”.
Рис. 14.3. Таблиця маршрутизації в ОС Windows XP
Залежно від використовуваного алгоритму маршрутизації таблиця маршрутів може заповнюватися вручну адміністратором або за допомогою спеціальних протоколів збору маршрутної інформації. При цьому своя таблиця маршрутів, навіть найелементарніша, повинна бути на кожному хості.
Вибір того або іншого маршруту з таблиці відбувається на основі застосовуваного даним маршрутизатором алгоритму маршрутизації, який базується на різних критеріях.