4. Протоколы маршрутизации (классовые, бесклассовые) (по количеству переходов, состояния каналов), Маска и ip адрес, классы ip адресов маска переменной длины и суммаризация маршрутов.

Классовая и бесклассовая маршрутизация.

Бесклассовая маршрутизация заставляет маршрутизатор использовать стандартные маршруты для перенаправления пакетов, если им не соответствует никакой другой маршрут в таблице маршрутизации. То есть, если пакет, который нужно перенаправить получателю, содержит адрес, который не соответствует ни одному из маршрутов, кроме стандартного, то маршрутизатор принимает решение о перенаправлении этого пакета по стандартному маршруту.

Классовая маршрутизация налагает ограничения на условия, в которых маршрутизатор может использовать свои стандартные маршруты. Это в свою очередь может привести к ситуации, когда маршрутизатор, место того, чтобы использовать свои стандартные маршруты, просто удаляет пакеты.

Эти ограничения выглядят следующим образом. Если пакет, который нужно перенаправить получателю, содержит адрес, который не соответствует ни одному из маршрутов, кроме стандартного, то маршрутизатор принимает решение перенаправить этот пакет по стандартному маршруту, если у него нет данных о других маршрутах в классовой сети, в которой находится адрес получателя.

При осуществлении классовой маршрутизации, маршрутизатор, в первую очередь, смотрит в какой классовой сети (А, В, С) находится адрес назначения. Если в таблице маршрутизации такая сеть есть, то маршрутизатор находит конкретный номер подсети. Если найдена такая подсеть, маршрут отправляется по заданному маршруту. Если подсети, соответствующей адресу получателя, нет, то такой пакет убивается.

Если при классовой маршрутизации, маршрутизатор не находит в своей таблице классовой сети, соответствующей адресу назначения в пакете, но этот адрес соответствует стандартному маршруту, то этот пакет отправляется по этому стандартному маршруту.

Для примера, допустим, есть маршрутизатор, который имеет в таблице маршрутизации маршруты к сетям 192.168.0.0/24 за шлюзом gw0, 192.168.1.0/24 за шлюзом gw1 и 192.168.2.0/24 за шлюзом gw2. Кроме того, он имеет стандартный маршрут 0.0.0.0/0.0.0.0 за шлюзом gw3. На маршрутизатор пришли три пакета с адресами получателей 10.100.10.10, 172.16.10.10 и 192.168.10.10 соответственно.

Поскольку адрес получателя первого пакета принадлежит классовой сети А (10.0.0.0/8), а сведений о такой сети маршрутизатор в своей таблице маршрутизации не имеет, но имеет стандартный маршрут, то он принимает решение отправить этот пакет по стандартному маршруту.

Адрес получателя второго пакета принадлежит классовой сети В (172.16.0.0/16), а сведений о такой сети маршрутизатор в своей таблице маршрутизации не имеет, но имеет стандартный маршрут, то маршрутизатор опять принимает решение отправить этот пакет по стандартному маршруту.

Адрес получателя третьего пакета принадлежит классовой сети С (192.168.10.0/24), а сведения о такой сети маршрутизатор имеет, то он пытается найти конкретный маршрут для пакета. Поскольку, такого маршрута в таблице маршрутизации нет (пакет не принадлежит ни одной из сетей 192.168.0.0/24, 192.168.1.0/24, 192.168.2.0/24), то маршрутизатор уничтожает пакет, не смотря на то, что он имеет стандартный маршрут.

Отметим, что такое возможно, если в конфигурации маршрутизатора введена команда no ip classless. Начиная с версии IOS 12.0, по умолчанию стартовые конфиги маршрутизаторов содержат команду конфигурации ip classless. Она включает бесклассовую маршрутизацию. При бесклассовой маршрутизации наш третий пакет не будет отброшен, а будет отправлен по стандартному маршруту.

Маска и IP

Исходное устройство отправит пакет, используя IP-адрес. Одним из наиболее распространённых способов, с помощью которого исходное устройство может определить IP-адрес устройства назначения, является использование сервиса доменных имен (DNS), в котором IP-адрес привязан к имени домена. Например, имя www.cisco.com связано с адресом 209.165.200.225. Используя этот IP-адрес, пакет будет доставлен в то место в сети, в котором находится устройство назначения. Именно этот IP-адрес будут использовать маршрутизаторы, чтобы определить наилучший путь к узлу назначения. Другими словами, IP-адресация позволяет определять поведение IP-пакета при его прохождении от начального узла к конечному.

При этом в каждом канале на своём пути IP-пакет инкапсулируется в кадре в зависимости от используемой технологии канала передачи данных, которая связана с этим каналом, например, технологии Ethernet. Оконечные устройства в сети Ethernet не принимают и не обрабатывают кадры на основе IP-адресов — вместо этого кадр принимается и обрабатывается на основе MAC-адресов.

В сетях Ethernet MAC-адреса используются для определения (на более низком уровне) узлов источника и назначения. Когда подключённый к сети Ethernet узел начинает обмен данными, он рассылает кадры со своим MAC-адресом в качестве источника и MAC-адресом предполагаемого получателя в качестве назначения. Все узлы, которые получают кадр, будут считывать MAC-адрес назначения. Если MAC-адрес назначения совпадёт с MAC-адресом, установленным на сетевой интерфейсной плате узла, только после этого узел начнёт обработку сообщения.

На рис. 1 показано, как пакет данных, содержащий информацию об IP-адресе, инкапсулируется с кадрами канального уровня, содержащими информацию о MAC-адресе.

На рис. 2 показано, как происходит инкапсуляция кадров на основе технологии, используемой для фактического канала.

Каким образом IP-адреса IP-пакетов в потоке данных ассоциируются с MAC-адресами в каждом канале на пути к узлу назначения? Для этого используется протокол разрешения адресов (ARP).

Классовые протоколы маршрутизации (RIPv1, IGRP) не передают в обновлениях маски. Таким образом, принимающий обновления маршрутизатор сам должен принять решение о том, какую маску назначить полученной сети.Такой маршрутизатор поступает по-разному в двух разных случаях.

Первый случай. Если маршрутизатор принимает через обновления сеть, которая относится к той же классовой сети, что и интерфейс принимающего маршрутизатора, то этот маршрутизатор назначает такую же маску для этой подсети, как и на интерфейсе маршрутизатора.

Второй случай. Если маршрутизатор принимает через обновления сеть, которая относится к классовой сети, в которой нет ни одного интерфейса принимающего маршрутизатора, то этот маршрутизатор назначает полученной подсети маску в пределах классовой сети, к которой относится полученная подсеть.

Например, если маршрутизатор имеет интерфейсы в подсетях 172.16.0.0 и 10.0.0.0, а получит через обновления от другого маршрутизатор подсеть 192.168.0.0, то, не имея сведений о маске этой подсети (нет своих интерфейсов в этой подсети), маршрутизатор назначает для нее маску 255.255.255.0, что соответствует сети класса С.

Автосуммирование

Классовые протоколы маршрутизации всегда используют автосуммирование и выключить его нельзя. Может возникнуть ситуация, в которой маршрутизатор принимает, например, сеть 10.0.0.0 от двух других маршрутизаторов через разные интерфейсы. Представим себе, что один маршрутизатор пытается передать нашему маршрутизатору подсети 10.1.0.0, 10.2.0.0, а второй — подсети 10.100.0.0, 10.200.0.0. Так как, классовые протоколы маршрутизации используют автосуммирование, то оба передающих обновления маршрутизатора сначала просуммируют вышеуказанные сети в одну сеть класса А, а именно — 10.0.0.0, а потом передадут их с обновлениями.

Принимающий маршрутизатор с обеих сторон получит сети 10.0.0.0 и, так как тоже использует классовый протокол маршрутизации, присвоит им маску сети класса А. Таким образом, в таблице маршрутизации этого маршрутизатора будет одна сеть 10.0.0.0 с двумя разными маршрутами. Этот маршрутизатор начинает отправлять пакеты через два разных интерфейса, балансируя трафик. Конечно, это неверно в данном случае. Сеть перестает правильно функционировать.

Какой выход из данной ситуации? Нужно использовать бесклассовые протоколы маршрутизации (RIPv2, OSPF, EIGRP) и выключить автосуммирование.

Классовая ip адресация сетей — метод IP-адресации. Применение этого метода не позволяет экономно использовать ограниченный ресурс IP-адресов, поскольку невозможно применение различных масок подсетей к различным подсетям.

Основные понятия

Изначально адресация в сетях IP осуществлялась на основе классов: первые биты определяли класс сети, а по классу сети можно было сказать — сколько бит было отведено под номер сети и номер узла. Всего существовало 5 классов:

Класс A

0

адрес сети (7 бит)

адрес хоста (24 бита)

Класс B

10

адрес сети (14 бит)

адрес хоста (16 бит)

Класс C

110

адрес сети (21 бит)

адрес хоста (8 бит)

Класс D

1110

Адрес многоадресной рассылки

Класс E

1111[1]

Зарезервировано

Адресация IP.

Особенностью IP является гибкая система адресации. Плата за это — наличие централизованных служб типа DNS.

Адрес состоит из двух частей – номер сети и номер узла в сети. IP-адрес версии 4 имеет длину 4 байта, записывается в виде четырех десятичных чисел, разделенных точками.

Для определения, какие байты принадлежат номеру сети, а какие номеру узла существует несколько подходов.

Одним из подходов был классовый метод адресации.

Класс	Первые биты	Распределение байт (С - сеть, Х-хост)	Число возможных адресов сетей	Число возможных адресов хостов	Маска подсети
A	0	С.Х.Х.Х	128	16 777 216	255.0.0.0
B	10	С.С.Х.Х	16 384	65 536	255.255.0.0
C	110	С.С.С.Х	2 097 154	256	255.255.255.0
D	1110	Групповой адрес
E	1111	Зарезервировано

Нетрудно посчитать, что всего в пространстве адресов IP — 128 сетей по 16 777 216 адресов класса A, 16384 сети по 65536 адресов класса B и 2 097 152 сети по 256 адресов класса C, а также 268 435 456 адресов многоадресной рассылки и 268 435 456 зарезервированных адресов. С ростом сети Интернет эта система оказалась неэффективной и была дополнена бесклассовой адресацией (CIDR).