Правила маршрутизации в протоколе ip

Для отправляемых IP-пакетов, поступающих от верхнего уровня иерархии эталонной модели взаимодействия открытых систем (ЭМВОС), протокол IP должен определить способ доставки - прямой или косвенный - и выбрать сетевой интерфейс. Этот выбор делается на основании результатов поиска в таблице маршрутов.

Для принимаемых IP-пакетов, поступающих от сетевых драйверов, протокол IP должен решить, нужно ли ретранслировать IP-пакет по другой сети или передать его на верхний уровень. Если в процессе обработки принято решение, что IP-пакет должен быть ретранслирован, то дальнейшая работа с ним осуществляется также, как с отправляемыми IP-пакетами.

Прямая маршрутизация. В том случае, когда корреспондент, подключенный к узлу А посылает IP-пакет корреспонденту, подключенному к узлу В, заголовок IP-пакета содержит в поле отправителя IP-адрес узла А, а заголовок Ethernet-кадра содержит в поле отправителя Ethernet-адрес узла А. Кроме этого, IP-заголовок содержит в поле получателя IP-адрес узла В, а Ethernet-заголовок содержит в поле получателя Ethernet-адрес узла В .

Рисунок - Прямая маршрутизация

Протокол IP требует дополнительных расходов на создание, передачу и обработку IP-заголовка. Когда в узле B модуль IP получает IP-пакет от узла A, он сопоставляет IP-адрес места назначения со своим и, если адреса совпадают, то передает датаграмму протоколу верхнего уровня. В данном случае при взаимодействии A с B используется прямая маршрутизация.

Косвенная маршрутизация. В том случае, если корреспондент, подключенный к узлу A, взаимодействует с корреспондентом, подключенным к узлу Е, включенному в другую IP-сеть, то взаимодействие уже не будет прямым. Пусть узел D - шлюз между двумя IP-сетями. Такое взаимодействие называется «косвенным». Если корреспондент, подключенный к узлу A, посылает корреспонденту, подключенному к узлу E, IP-пакет, то IP-адрес и Ethernet-адрес отправителя соответствуют адресам узла A. IP-адрес места назначения является адресом узла E, но, поскольку модуль IP в узле А посылает IP-пакет через узел D, Ethernet-адрес места назначения является адресом узла D.

Рисунок - Косвенная маршрутизация

Модуль IP в узле D получает IP-пакет и проверяет IP-адрес места назначения. Определив, что это не его IP-адрес, узел D посылает этот IP-пакет на узел Е.

Таким образом, при прямой маршрутизации IP- и Ethernet-адреса отправителя соответствуют адресам того узла, который послал IP-пакет, a IP- и Ethernet-адреса места назначения соответствуют адресам получателя. При косвенной маршрутизации IP- и Ethernet-адреса не образуют таких пар.

Маршрутизация IP-пакетов выполняется модулями IP и является прозрачной для модулей TCP, UDP и прикладных процессов.

Принципы построения ip-адресов

IP-адреса определены в том же самом RFC, что и протокол IP. Именно адреса являются той базой, на которой строится доставка сообщений через сеть TCP/IP.

IP-адрес - это 4-байтовая последовательность. Принято каждый байт этой последовательности записывать в виде десятичного числа. Например, приведенный ниже адрес является адресом одной из машин вычислительного центра :

195.209.133.14

Каждая точка доступа к сетевому интерфейсу имеет свой IP-адрес. IP-адрес состоит из двух частей: адреса сети и номера хоста. Вообще говоря, под хостом понимают один компьютер, подключенный к Сети. В последнее время, понятие "хост" можно толковать более расширено. Это может быть и принтер с сетевой картой, и Х-терминал, и вообще любое устройство, которое имеет свой сетевой интерфейс.

Существует 5 классов IP-адресов. Эти классы отличаются друг от друга количеством битов, отведенных на адрес сети и адрес хоста в сети. На рисунке 1.8 показаны эти пять классов.

Рисунок Классы IP-адресов

Опираясь на эту структуру, можно подсчитать характеристики каждого класса в терминах числа сетей и числа машин в каждой сети.

Таблица 1.1 Характеристики классов IP-адресов

Класс	Диапазон значений первого октета	Возможное количество сетей	Возможное количество узлов
А	1 - 126	126	16777214
B	128 – 191	16382	65534
C	192 – 223	2097150	254
D	224 – 239	-	228
E	240 – 247	-	227

При разработке структуры IP-адресов предполагалось, что они будут использоваться по разному назначению.

Адреса класса A предназначены для использования в больших сетях общего пользования. Адреса класса B предназначены для использования в сетях среднего размера (сети больших компаний, научно-исследовательских институтов, университетов). Адреса класса C предназначены для использования в сетях с небольшим числом компьютеров (сети небольших компаний и фирм). Адреса класса D используют для обращения к группам компьютеров, а адреса класса E - зарезервированы.

Среди всех IP-адресов имеется несколько зарезервированных под специальные нужды. Ниже приведена таблица зарезервированных адресов.

Таблица 1.2 Выделенные IP-адреса

IP-адрес	Значение
Все нули	Данный узел сети
номер сети | все нули	данная IP-сеть
все нули | номер узла	узел в данной (локальной) сети
все единицы	все узлы в данной локальной IP-сети
номер сети | все единицы	все узлы указанной IP-сети
127.0.0.1	"петля"

Особое внимание в таблице 1.2 уделяется последней строке. Адрес 127.0.0.1 предназначен для тестирования программ и взаимодействия процессов в рамках одного компьютера. В большинстве случаев в файлах настройки этот адрес обязательно должен быть указан, иначе система при запуске может зависнуть (как это случается в SCO Unix). Наличие "петли" чрезвычайно удобно с точки зрения использования сетевых приложений в локальном режиме для их тестирования и при разработке интегрированных систем.

Вообще, зарезервирована вся сеть 127.0.0.0. Эта сеть класса A реально не описывает ни одной настоящей сети.

Некоторые зарезервированные адреса используются для широковещательных сообщений. Например, номер сети (строка 2) используется для посылки сообщений этой сети (т.е. сообщений всем компьютерам этой сети). Адреса, содержащие все единицы, используются для широковещательных посылок (для запроса адресов, например).