2. Протоколы состояния каналов (Link State):

Основаны на принципе: каждый маршрутизатор строит полную карту сети и независимо выбирает оптимальный путь.

Особенности:

• Более сложный алгоритм

• Быстрая сходимость (быстро адаптируются к изменениям)

• Использует больше памяти и ЦП

• Примеры: OSPF, IS-IS

III. Вспомогательные протоколы (Support Protocols)

Выполняют вспомогательные функции для поддержки маршрутизации и управления сетью.

1. ICMP (Internet Control Message Protocol)cloud+2​

Назначение: протокол диагностики и управления сетью; сообщает об ошибках и условиях в сети.

Основные функции:sky​

• Обнаружение ошибок — информирует источник об ошибках доставки

• Диагностика — команда ping проверяет доступность узла

• Отслеживание маршрута — команда traceroute показывает путь к узлу

• Перенаправление — маршрутизатор может перенаправить узел на лучший маршрут

Типы сообщений ICMP:

• Echo Request (тип 8) — запрос ping

• Echo Reply (тип 0) — ответ ping

• Destination Unreachable (тип 3) — адресат недоступен (нет маршрута, сеть вниз и т.д.)

• Time Exceeded (тип 11) — TTL пакета истёк (для traceroute)

• Redirect (тип 5) — перенаправление на лучший маршрут

Практический пример:

bash

$ ping 8.8.8.8

PING 8.8.8.8 (8.8.8.8) 56(84) bytes of data.

64 bytes from 8.8.8.8: icmp_seq=1 ttl=119 time=12.3 ms

64 bytes from 8.8.8.8: icmp_seq=2 ttl=119 time=11.8 ms

2. IGMP (Internet Group Management Protocol)cloud+1​

Назначение: управление многоадресной (multicast) рассылкой; хосты сообщают маршрутизаторам о желании получать многоадресный трафик.

Основные функции:sky​

• Присоединение к группам — хост сообщает маршрутизатору, что хочет получать трафик из группы (например, 224.0.0.1)

• Выход из групп — хост сообщает об отписке

• Запросы членства — маршрутизатор периодически опрашивает о членстве

• Оптимизация многоадреса — маршрутизатор отправляет многоадресный трафик только на интерфейсы, где есть заинтересованные хосты

Версии IGMP:

• IGMPv1 — базовая функциональность

• IGMPv2 — добавлены механизмы быстрого выхода

• IGMPv3 — поддержка фильтрации источников (можно указать, от каких отправителей получать)

3. ARP (Address Resolution Protocol)net.academy+1​

Назначение: преобразование IP-адреса в MAC-адрес в локальной сети.

Процесс ARP:mindsw​

text

Узел А хочет отправить пакет Узлу Б в локальной сети

Узел А знает: IP адрес Узла Б = 192.168.1.50

Узел А НЕ знает: MAC адрес Узла Б

Шаг 1: Узел А отправляет ARP-запрос (broadcast):

"Кто имеет IP 192.168.1.50? Мой MAC AA:AA:AA:AA:AA:AA"

Шаг 2: Узел Б получает запрос и отправляет ARP-ответ (unicast):

"Я имею IP 192.168.1.50, мой MAC BB:BB:BB:BB:BB:BB"

Шаг 3: Узел А кэширует: 192.168.1.50 → BB:BB:BB:BB:BB:BB

Шаг 4: Узел А может теперь отправлять кадры Узлу Б

4. DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol)net.academy​

Назначение: автоматическое выделение IP-адресов узлам в сети.

Функции:

• Выделение IP-адреса хосту

• Выделение маски подсети

• Выделение адреса шлюза (маршрутизатор по умолчанию)

• Выделение адреса DNS-сервера

• Управление аренды (lease time) адреса

Особенности сетевого уровня

1. Независимость от технологии канального уровня

Сетевой уровень работает одинаково независимо от того, используется ли Ethernet, Wi-Fi, PPP или другая технология на канальном уровне. Это достигается благодаря использованию логических IP-адресов вместо физических.

2. Иерархическая адресация

IP-адреса структурированы иерархически (похоже на почтовые адреса: страна → область → город → улица → дом). Это позволяет эффективно маршрутизировать пакеты и масштабировать сети.

3. Транзит через многие сети

Пакет может пройти через множество промежуточных сетей и маршрутизаторов, чтобы достичь получателя. Каждый маршрутизатор принимает локальное решение о следующем скачке.

4. Отсутствие гарантий доставки

IP сам по себе не гарантирует доставку пакетов — пакеты могут быть потеряны, продублированы или приходить в другом порядке. Надежность обеспечивает транспортный уровень (TCP).

5. Использование TTL для предотвращения бесконечных циклов

Каждый маршрутизатор декрементирует TTL; когда TTL = 0, пакет отбрасывается. Это предотвращает циклические маршруты.

Практический пример: маршрутизация пакета через Интернет

Сценарий: вы заходите на сайт www.example.com

Этап 1: Разрешение имени (DNS)

text

Ваш компьютер → DNS-сервер (8.8.8.8)

"Какой IP у example.com?"

← 93.184.216.34

Этап 2: Создание IP-пакета

text

Источник: 192.168.1.10 (ваш компьютер)

Назначение: 93.184.216.34 (web-сервер)

Этап 3: Маршрутизация через Интернет

text

Ваш компьютер → Маршрутизатор вашей сети

(смотрит таблицу, видит 93.184.216.0 не в локальной сети)

→ Отправляет на маршрутизатор ISP

Маршрутизатор ISP

(смотрит в своей таблице маршрутизации)

→ Отправляет на сердце интернета (Backbone)

Несколько маршрутизаторов провайдеров и крупных ноутбуков

→ Пакет доходит до сети, где находится 93.184.216.34

Маршрутизатор в сети хостера

→ Отправляет на локальный маршрутизатор

→ Отправляет на web-сервер 93.184.216.34

Этап 4: Обратный путь

text

Web-сервер отправляет ответ (HTTP 200 OK)

Источник: 93.184.216.34

Назначение: 192.168.1.10

Пакет проходит обратно через Интернет

(не обязательно по тому же пути)

→ Доходит до вашего маршрутизатора

→ Отправляется на ваш компьютер

→ HTTP-браузер получает ответ и показывает сайт

Благодаря протоколам сетевого уровня (особенно IP и протоколам маршрутизации) этот сложный процесс происходит автоматически и прозрачно для пользователя!