Configurarea rutare statică. Introducere în rutarea IP Diagrama de rutare IP

Rutarea în rețelele TCP/IP are două semnificații:

    Procedura de căutare a unei adrese de rețea într-un tabel special pentru transmiterea unui pachet către nodul destinație.

    Procesul de construire a unui astfel de tabel

Rutarea există ca redirecționare a pachetelor IP și rutarea există ca management al tabelului de rutare.

Gazdele trimit pachete numai către gateway-uri care sunt conectate fizic la aceeași rețea.

Gazdele locale pot muta pachetele doar cu 1 salt către gazda destinație.

Fiecare gateway prin care trece un pachet ia o decizie cu privire la mișcarea lui analizând propriul tabel de rutare.

Tabelele de rutare sunt menținute în moduri statice, dinamice și combinate.

O rută statică este fixată în tabelul de rutare și nu se modifică pe durata întregii operațiuni a gazdei. O rută statică este utilizată într-o rețea locală relativ stabilă. Este ușor de gestionat și fiabil de utilizat, dar necesită ca personalul să cunoască topologia rețelei în momentul creării tabelului de rutare.

În rețelele cu topologii mai complexe, când apar gateway-uri suplimentare, când apar canale de comunicație suplimentare între gazde, debitul dintre canale este mare.

În cazul rutării dinamice, un proces special (daemon) rulează constant pe gateway-urile corespunzătoare. Procesul menține și modifică tabelul de rutare. În plus, interacționează constant cu alte procese demon ale altor gateway-uri pentru a determina topologia rețelei și pentru a lua decizii cu privire la livrarea pachetelor către gazdele gateway-ului.

Rutare combinată. Pentru routere simple - rutare statica, pentru cele complexe - rutare dinamica.

Există 4 niveluri de complexitate care caracterizează procesul de gestionare a rutării într-o rețea:

    Nivelul 0. Fără rutare ca atare

    Numai rutare statică

    Rutare în principal statică cu actualizări periodice ale rutei care modifică tabelele de rutare statică (realizat folosind RIP)

    Dirijare dinamică

Rutare fixă

este una dintre metodele de rutare dinamică și este utilizată în rețelele cu o topologie de comunicație simplă. Rutarea fixă ​​are tabele cu o singură cale în care există o cale pentru fiecare destinație. în tabelele cu mai multe căi pentru fiecare destinație există mai multe căi alternative și trebuie să existe o regulă de selecție a căilor.

Algoritm simplu de rutare

    Dirijare aleatorie, unde pachetele sunt redirecționate în orice direcție aleatorie (una), alta decât direcția originală.

    Flood rutare - pachetele sunt transmise în toate direcțiile, cu excepția celui original

    Rutarea bazată pe experiența anterioară. Această metodă de rutare dinamică funcționează pe baza pachetelor care trec prin acea rută.

Adaptive Routing

Bazat pe??????????7

Principalul tip de algoritmi de rutare este utilizat în rețelele moderne cu topologii complexe. Algoritmii de acest tip se bazează pe schimbul periodic de informații despre rețelele disponibile pe Internet. Și, de asemenea, despre conexiunile între routere. În plus, algoritmii iau în considerare nu numai topologia de comunicare a gateway-urilor, ci și performanța și starea acestor conexiuni. Algoritmii adaptivi de rutare includ:

    Algoritmi de vectori de distanță

    Algoritmi de stare de legătură

Algoritmi de vectori de distanță

Fiecare router transmite și difuzează prin rețea un vector de distanțe față de el însuși către toate rețelele cunoscute de el. Distanța aici se referă la numărul de rute pe care trebuie să le parcurgă un pachet înainte de a ajunge la rețeaua corespunzătoare. După ce a primit un astfel de vector, un alt router își adaugă informațiile despre rețelele cunoscute și trimite, de asemenea, acest vector tuturor celorlalți.

Al doilea algoritm este asociat cu furnizarea fiecărui router cu informații pe baza cărora este construit un grafic precis al stării rețelei. Toate routerele funcționează pe baza acelorași grafice.

Comutarea în rețele

În procesul de dezvoltare a tehnologiilor informatice de rețea, au apărut 3 metode principale:

1. Comutarea circuitului

2. Comutarea mesajelor

3. Comutarea de pachete

Comutare circuit implică formarea unui canal fizic compozit din secțiuni individuale conectate secvenţial pentru transmisia de date între noduri. Canalele individuale sunt conectate între ele prin echipamente speciale (comutatoare), care pot stabili conexiuni între orice nod final al rețelei. Într-o rețea cu comutare de circuite, este întotdeauna necesar să se efectueze o procedură de configurare a conexiunii înainte de a transmite date și, în acest proces, să se creeze un circuit compus (comutat).

Comutarea mesajelor

Atunci când utilizați această metodă, echipamentele (numite comutatoare și realizate pe baza de PC-uri universale) vă permit să acumulați mesaje (buffer) și să le trimiteți în conformitate cu un anumit sistem de prioritate și principii de rutare către alte noduri de rețea.

Comutare de pachete

Se realizează prin împărțirea mesajului în pachete, adică elemente de mesaj echipate cu un antet și având o lungime maximă fixă, și transmiterea ulterioară a pachetelor de-a lungul unei rute determinate de nodurile rețelei.

Comutarea de pachete în rețelele de calculatoare este principala metodă de transmitere a datelor.

Predominanța comutației de pachete ca metodă principală în implementarea rețelelor de calculatoare se datorează următoarelor circumstanțe:

    Comutarea de pachete are ca rezultat întârzieri reduse în transmiterea datelor.

    Spre deosebire de comutarea circuitelor, care necesită ca toate liniile de comunicație din care este format canalul să aibă aceeași lățime de bandă. Metodele de comutare a mesajelor și a pachetelor permit transmiterea datelor prin linii de comunicație cu orice lățime de bandă.

    Prezentarea datelor în pachete creează condiții pentru multiplexarea fluxurilor de date (împărțirea timpului de funcționare a canalului pentru fluxuri de date multiple simultane).

    Lungimea scurtă a pachetelor de date vă permite să alocați mai puțină capacitate de memorie pentru stocarea intermediară (buffering) a datelor transmise.

Metode de comutare de pachete

În comutarea de pachete, mesajele transmise sunt împărțite în bucăți mai mici numite pachete, fiecare dintre ele având o lungime maximă specificată. Pachetele sunt furnizate cu informații de serviciu necesare pentru livrarea și transmisia pachetelor. Fiecare pachet este furnizat cu următoarele informații:

    Cod de început și de sfârșit de pachet;

    Adresele expeditorului și destinatarului;

    Numărul pachetelor de mesaje;

    Informații pentru controlul fiabilității la nodurile intermediare și la nodul destinație.

De obicei, multe pachete din același mesaj sunt transmise simultan. Receptorul, în conformitate cu antetele pachetelor, adună pachetele în mesajul original și trimite o confirmare către destinatar. În procesul de transmitere a pachetelor peste nodurile rețelei, datorită faptului că pachetele din nodurile intermediare nu se acumulează în întregime sub formă de mesaje (cerințe hardware pentru nodurile intermediare).

Cerințele hardware pentru nodurile intermediare sunt reduse dramatic. Dacă memoria RAM este plină, comutatoarele folosesc diverse mecanisme pentru a întârzia pachetele transmise în locurile în care sunt generate.

Comutarea de pachete impune 2 cerințe contradictorii:

    Reducerea latenței pachetelor în rețea datorită lungimii scurte a pachetului;

    Creșterea eficienței transmiterii informațiilor prin creșterea lungimii pachetului.

Pentru a rezolva aceste probleme, dimensiunea maximă a pachetului este stabilită pe baza a 3 factori:

    Distribuția lungimii pachetelor;

    Caracteristicile mediului de transmisie

    Costul transferului.

Procesul de transmitere a datelor într-o rețea de comutare de pachete este reprezentat ca următoarea secvență de operații:

    Mesajul introdus în rețea este împărțit în pachete care conțin adresa unui anumit punct al nodului destinatar, în nodul intermediar pachetul este stocat în RAM iar adresa acestui pachet este folosită pentru a determina canalul liniei de transmisie prin care pachetul trebuie transmis.

    Dacă acest canal de comunicație este liber (nu este ocupat cu transmiterea altor pachete), atunci pachetul este transmis imediat la nodul corespunzător.

    Dacă acel nod este și un nod intermediar, atunci aceeași operație se repetă și acolo.

    Dacă canalul de comunicație cu un nod vecin este ocupat, atunci pachetul poate fi stocat în RAM-ul comutatorului pentru o perioadă de timp până când canalul este eliberat.

    Pachetele stocate sunt puse în coadă în direcția de transmisie. De regulă, lungimea cozii nu depășește 3-4 pachete dacă se depășește lungimea cozii, pachetele sunt șterse.

Există 2 metode de comutare de pachete:

    Datagrama.

    Metoda conexiunilor virtuale.

Termenul datagramă este folosit pentru a descrie un pachet autonom care călătorește printr-o rețea independent de alte pachete. Adică, pachetele pot fi livrate destinatarului prin diferite rute. Rutele, la rândul lor, sunt determinate de situația dinamică curentă din rețea la momentul actual. După ce a primit datagrama, nodul de comutare o înaintează către următorul nod, apropiindu-se cât mai mult posibil de destinatar. Când un nod adiacent confirmă primirea pachetului, nodul de comutare îl șterge din memoria sa dacă nu este primită confirmarea, nodul de comutare trimite pachetul la un alt nod adiacent și așa mai departe până când pachetul este livrat cu o confirmare;

Toate nodurile din jurul nodului de comutare sunt clasificate în funcție de apropierea lor de comutator. În primul rând, pachetul este trimis la nodurile de rangul întâi, dacă nu are succes, la nodurile de rangul doi etc.

Procedura de distribuire a pachetelor se numește algoritm de rutare. Există algoritmi când nodurile adiacente către care va fi trimis pachetul sunt selectate aleatoriu. În consecință, fiecare datagramă merge pe o rută aleatorie.

Metoda virtuală - această metodă presupune stabilirea unei rute de transmisie pentru întregul mesaj de la expeditor la destinatar folosind un serviciu special de pachete de solicitare. Pentru un astfel de mesaj, este alocată o rută care, dacă destinatarul este de acord cu conexiunea, este atribuită pentru trecerea întregului set de pachete.

La implementarea acestei metode, este trimis mai întâi un pachet de servicii special numit cerere de apel.

Acest pachet, așa cum spune, prezintă întregul traseu pe care vor merge toate pachetele legate de acest apel.

Metoda se numește virtuală deoarece în acest caz calea fizică reală nu este comutată, dar se stabilește o conexiune logică între emițător și destinatar, adică este simulată o cale imaginară virtuală.

Avantajul metodei virtuale față de datagramă este ordonarea pachetelor. Dezavantajul este că, de îndată ce se întâmplă ceva cu nodul intermediar, mesajul nu este livrat.

Rutarea statică, o alternativă la rutarea dinamică, este un proces în care administratorul rețelei de sistem a configurat manual routerele de rețea cu toate informațiile necesare pentru a transmite cu succes pachetele. Administratorul creează în fiecare dispozitiv, plasând intrări pentru fiecare rețea care poate fi o destinație. Căile de date statice pentru rutele de rețea sunt imuabile.

Definiție

Metoda statică este o metodă de rutare a rețelei controlată de administratorul de rețea, care implică configurarea și selectarea manuală a unei rute de rețea. Folosit în scenarii în care parametrii rețelei și mediul trebuie să rămână constanti.

Rutarea este una dintre cele mai importante proceduri de transmitere a datelor. Acest lucru asigură că datele se deplasează de la o rețea la alta la viteză optimă și latență minimă și că integritatea lor este menținută în proces.

În linii mari, rutarea se face în două moduri diferite:

  • Dinamic - își actualizează periodic tabelul de rutare cu căi și costul/metricele acestora, luând decizii optime pe baza condițiilor de funcționare în rețea în schimbare.
  • Static - Considerat cea mai simplă formă a acestui proces, execută reguli de rutare cu căi de date preconfigurate într-un tabel care poate fi schimbat doar manual de către administratori.

Rutele statice sunt utilizate de obicei în situații în care opțiunile sunt limitate sau există o singură cale implicită disponibilă. În plus, tehnica statică poate fi folosită dacă există doar câteva dispozitive pentru configurarea traseului și nu va mai fi nevoie să o schimbi pe viitor.

Tipuri de rutare

Dispozitivul poate folosi trei moduri de a învăța trasee:

    Rutarea statică este o metodă prin care un administrator adaugă manual căi de informații la o foaie de calcul/bază de date.

    Rutarea implicită este o tehnică în care toate routerele sunt configurate să trimită toate pachetele pe aceeași cale. Aceasta este o metodă foarte utilă pentru rețelele mici sau pentru rețelele cu un singur punct de intrare și ieșire. Este de obicei folosit pe lângă metodele statice și dinamice.

    Tehnica dinamică este o tehnică în care protocoalele și algoritmii sunt utilizați pentru a propaga automat informațiile de rutare. Aceasta este cea mai comună și mai dificilă metodă.

Clasificarea protocolului

Protocoalele de rutare sunt clasificate ca Interior Gateway Protocols (IGP) sau Exterior Gateway Protocols (EGP). IGP-urile sunt folosite pentru a face schimb de informații de proces prin interfețele care se încadrează într-un singur domeniu administrativ (numit și sisteme autonome). EGP-urile sunt folosite pentru a face schimb de informații între diferite sisteme autonome. Exemple comune de IGP sunt Protocolul de rutare (RIP), Protocolul de gateway interior îmbunătățit (EIGRP) și Open Shortest Path First (OSPF).

Un protocol de rutare folosește software și algoritmi pentru a determina transmisia optimă a datelor din rețea și căile de comunicație între nodurile rețelei. Cunoscută și ca politică de rutare. Ele facilitează foarte mult interacțiunea routerelor, precum și topologia generală a rețelei.

Majoritatea (IP) folosesc următoarele protocoale de rutare:

    Protocolul de rutare (RIP) și Protocolul de rutare al gateway-ului interior (IGRP): Oferă un proces pentru gateway-uri interioare prin protocoale de rută sau vector de distanță. RIP este utilizat pentru a determina calea cea mai scurtă de la o sursă la o destinație. Acest lucru vă permite să transferați date la viteză mare în cel mai scurt timp posibil.

    Open Shortest Path First (OSPF): Oferă un proces pentru gateway-uri interioare prin protocoale de rutare a stării legăturii.

  • Border Gateway Protocol (BGP) v4: Oferă un protocol public de rutare prin comunicare externă cu gateway-ul.

Cum se configurează rutarea statică Cisco

Pentru a configura o rută statică, dispozitivul trebuie să fie în modul de configurare globală.

Cod linie de comandă: ip route prefix mask(adresă|interfață)[distanță]. Să explicăm principalele componente ale codului:

    retea - retea tinta;

    mask — masca de subrețea pentru această rețea;

    adresa — adresa IP a următorului router hop;

    interfață—interfață echipament de trafic de ieșire;

    distanta — distanta administrativa a traseului.

Distanța administrativă este folosită pentru a aplica un fel de prioritizare pe rutele statice, astfel încât diferite căi către o anumită destinație vor urma un model de activare specific. Distanța administrativă este un număr întreg între 0 și 255, unde 0 indică o cale cu prioritate întâi și 255 indică faptul că traficul nu poate trece prin acea rută. În mod implicit, distanța administrativă a interfețelor conectate direct este 0 și 1 pentru rutele statice.

Exemplu de rutare statică:

ip route 10.0.0.0 255.0.0.0 131.108.3.4 110, unde 10.0.0.0 este rețeaua țintă, 255.0.0.0 este masca de subrețea și 131.108.3.4 este următorul hop pentru routerul utilizat, distanța administrativă 110.

Exemplu de creare a unei rute statice

Ca exemplu când este necesară o rută statică, luați în considerare următorul caz:

    Accesul dvs. principal la internet se face printr-un modem prin cablu către ISP.

    Aveți un router ISDN în rețeaua de acasă pentru a vă conecta la compania pentru care lucrați. Adresa acestui dispozitiv din rețeaua locală este 192.168.1.100.

    Adresa de rețea a companiei dvs. este 134.177.0.0.

    Când configurați rutarea statică Cisco, sunt create două rute statice implicite.

    A fost creată o cale de date implicită cu ISP-ul dumneavoastră ca gateway și o a doua rută statică este creată în rețeaua locală pentru toate adresele 192.168.1.x. În această configurație, atunci când se încearcă accesarea unui dispozitiv din rețeaua 134.177.0.0, routerul transmite cererea către ISP.

    În acest caz, trebuie să definiți o rută statică, spunându-i dispozitivului că 134.177.0.0 ar trebui să fie accesibil prin routerul ISDN la 192.168.1.100.

    Routere statice și dinamice

    Pentru a funcționa eficient pe o rețea de internet, routerele trebuie să cunoască alți identificatori sau să fie configurate cu o cale implicită. În rețelele mari, tabelele de rutare trebuie menținute astfel încât traficul să urmeze întotdeauna căile optime. Modul în care sunt acceptate foile de calcul determină diferența dintre rutarea statică și cea dinamică.

    Rutare statica

    Un dispozitiv cu tabele de rutare configurate manual este cunoscut de utilizatori ca fiind static. Administratorul de rețea, care deține topologia internetwork, creează și actualizează manual tabelul de căi de informații, programând toate rutele. Routerele statice pot funcționa bine pentru rețelele de internet mici, dar nu se scalează pentru rețelele de internet mari sau care se schimbă dinamic datorită administrării lor manuale.

    Un bun exemplu de dispozitiv static este un computer cu mai multe case care rulează Windows 2000 (un computer cu mai multe interfețe de rețea). Crearea de rutare statică în Windows 2000 este la fel de simplă ca instalarea câtorva plăci de interfață de rețea, configurarea TCP/IP și activarea rutării IP.

    Dirijare dinamică

    Un instrument cu tabele configurate dinamic este cunoscut ca dinamic. Rutarea dinamică constă din tabele care sunt create și menținute automat prin comunicare persistentă între dispozitive. Această comunicare este facilitată de protocolul de rutare, o serie de mesaje periodice sau la cerere care conțin informații schimbate între routere. Dispozitivele dinamice, dincolo de configurația lor inițială, necesită puțină întreținere continuă și se pot scala la rețele de internet mai mari.

    Rutarea dinamică este tolerantă la erori. Căile de date dinamice primite de la alte dispozitive au o durată de viață limitată.
    Capacitatea de a scala și de a recupera din erori de firewall face din această metodă cea mai bună alegere pentru firewall-uri medii până la mari.

    O tehnică dinamică este cea care asigură rutarea optimă a datelor. Spre deosebire de static, dinamicul permite routerelor să selecteze căile în funcție de schimbările din rețeaua logică în timp real. Într-un proces dinamic, protocolul care rulează pe dispozitiv este responsabil pentru crearea, întreținerea și actualizarea unei foi de calcul de date. În rutarea statică, toate aceste sarcini sunt efectuate manual de administratorul de sistem.

    Tehnica dinamică folosește mulți algoritmi și protocoale diferiți. Cele mai populare sunt Protocolul IP de rutare (RIP) și Open Shortest Path First (OSPF).

    Costul de rutare este un factor critic pentru toate organizațiile. Cea mai puțin costisitoare tehnologie pentru acest proces este o tehnică dinamică care automatizează modificările tabelelor și oferă cea mai bună cale pentru transferul stabil de date.

    Operațiile protocolului de rutare dinamică pot fi explicate după cum urmează:

    • Routerul furnizează și primește mesaje pe interfețele dispozitivului.

      Mesajele și informațiile primite sunt partajate cu alte dispozitive care folosesc exact același protocol.

    Routerele modifică informațiile de rutare pentru a descoperi informații despre rețelele de la distanță. Ori de câte ori un dispozitiv detectează o modificare a topologiei, protocolul de rutare face o modificare a topologiei pe alte dispozitive.

    Rutarea dinamică este ușor de configurat în rețelele mari și este mai intuitivă în selectarea celei mai bune căi pentru informații, detectarea modificărilor și localizarea rețelelor de la distanță. Cu toate acestea, deoarece routerele fac schimb de actualizări, ele consumă mai multă lățime de bandă decât în ​​tehnica statică. Procesoarele hardware și sistemul de operare pot suferi, de asemenea, stres suplimentar ca urmare a protocoalelor mai complexe. Rutarea dinamică este mai puțin sigură decât rutarea statică.

    Analiza comparativa

    Rutarea statică Cisco nu este un protocol de rutare. Acesta este pur și simplu procesul de introducere manuală a rutelor în foaia de calcul cu datele dispozitivului printr-un fișier de configurare care este încărcat la pornirea dispozitivului. Alternativ, aceste căi de date pot fi introduse de administratorul de rețea, care le configurează manual. Deoarece aceste rute configurate manual nu se schimbă odată ce sunt configurate, ele se numesc rute statice.

    Tehnica statică este cea mai simplă formă de rutare, dar este un proces manual minuțios. Utilizați această metodă atunci când aveți foarte puține dispozitive de configurat (mai puțin de 5) și sunteți încrezător că căile de informații probabil nu se vor schimba niciodată.

    De asemenea, rutarea statică Cisco Packet Tracer nu gestionează eșecurile aleatoare din rețelele externe, deoarece orice rută care este configurată manual trebuie actualizată sau reconfigurată manual pentru a repara sau recupera conexiunile pierdute.

    Protocoalele de rutare dinamică sunt acceptate de aplicațiile software care rulează pe dispozitivul de expediere/recepție (router).

    Un dispozitiv care utilizează o tehnică dinamică învață rute pentru toate rețelele care sunt conectate direct la acesta. Routerul examinează apoi datele de la alte dispozitive care rulează același protocol (RIP, RIP2, EIGRP, OSPF, IS-IS, BGP). Fiecare router sortează apoi lista de rute și selectează una sau mai multe căi optime pentru fiecare destinație de rețea.

    Protocoalele de rutare dinamică distribuie apoi datele primite către alte dispozitive care rulează același protocol, extinzând astfel cunoștințele despre rețelele care există și care pot fi atinse. Acest lucru oferă protocoalelor dinamice capacitatea de a se adapta la schimbările în topologia rețelei logice sau la defecțiunile ruterului de rutare statică.

    Avantaje și dezavantaje

    Rutarea statică are următoarele avantaje:

      Fără procesare suplimentară sau resurse suplimentare, așa cum este cazul protocoalelor de rutare dinamică.

      Nu există cerințe suplimentare de lățime de bandă cauzate de pachetele excesive pentru procesul de actualizare a tabelului de rutare.

      Securitate suplimentară este oferită prin introducerea manuală sau respingerea căilor de informații pe anumite rețele.

      Configurarea rutării statice este mai sigură.

      Utilizarea rutelor statice nu are nicio suprasolicitare. Cu dinamică, lățimea de bandă a rețelei este utilizată pentru a lega rețelele disponibile între routere. În cazul rutelor statice, deoarece administratorul de rețea codifică datele, dispozitivele nu trebuie să comunice informații de rutare.

      Rutarea statică este mai ușor de configurat pentru o rețea mică. Să presupunem că aveți doar două dispozitive și trebuie să configurați comunicarea între ele. Pentru a face acest lucru, trebuie doar să configurați două instrucțiuni de rută, câte una pe fiecare router. Cu un protocol dinamic precum RIP, de exemplu, ar trebui introduse două instrucțiuni de rețea pe fiecare dispozitiv.

      Rutele statice nu necesită resurse semnificative de router. Un protocol de rutare dinamică, cum ar fi OSPF, poate necesita resurse semnificative pentru a calcula cea mai scurtă cale printr-o rețea atunci când există un număr mare de dispozitive conectate.

    Dezavantajele includ următoarele:

      Administratorii de rețea trebuie să cunoască totul pentru a configura corect căile de transfer de date.

      Modificările topologiei necesită configurarea manuală a rutare statică Cisco Packet Tracer pentru toate dispozitivele, ceea ce necesită foarte multă muncă.

      Rutele statice nu se scalează pe măsură ce rețeaua crește. Acest lucru se datorează faptului că toate sunt configurate manual de către administrator.

      Cu tehnica dinamică, nu există nicio intervenție manuală, iar traficul este direcționat automat ori de câte ori rețeaua se confruntă cu o întrerupere. De asemenea, este destul de scalabil și ușor de gestionat.

    Care este diferența dintre rutarea statică și cea dinamică?

    Rutarea IP statică este locul în care configurați static un dispozitiv pentru a trimite trafic către anumite destinații în direcții pre-configurate. Modul dinamic este atunci când utilizați un protocol de rutare, cum ar fi OSPF, ISIS, EIGRP și sau BGP, pentru a afla prin ce tip de trafic ar trebui să treacă. Există foarte puține situații în lumea reală în care se folosește doar una dintre cele două metode. O rețea tipică va folosi OSPF dinamic pentru a determina cele mai bune rute în cadrul întreprinderii, BGP pentru a determina cele mai bune puncte de ieșire pentru restul Internetului și rutare statică pentru a trimite trafic specific pe căi dedicate.

    Adresarea și rutarea IP: cum funcționează?

    Routerele, pentru a putea transmite pachetele către destinația lor finală, trebuie să mențină un tabel de rutare care să stocheze toate informațiile necesare care să conțină o combinație de rețele și interfețe de ieșire.

    De fiecare dată când dispozitivul primește un pachet, verifică adresa IP a destinatarului și încearcă să găsească, uitându-se în foaia de calcul de date, o posibilă cale pentru ca informațiile să ajungă la acea adresă IP. Routerele nu trimit transmisii pentru a căuta rețele de la distanță: dacă rețeaua nu este listată în tabel, dispozitivul pur și simplu aruncă pachetele.

    Când să utilizați rutarea implicită

    Rutarea implicită este utilizată numai în rețelele stub. Stub-urile sunt rețele care au o singură interfață de ieșire și tot ce trece prin aceste rețele trebuie să traverseze un singur punct de ieșire.

    În loc să aibă un număr mare de rute statice care indică către rețelele de la distanță printr-o singură interfață de ieșire, este configurată o singură cale implicită care se potrivește cu toate rutele posibile.

    Utilizarea distantelor administrative

    Distanța administrativă implicită pentru rutele statice este 1. AD-urile sunt folosite pentru a determina prioritățile. Rute diferite pe o anumită rețea țintă pot avea ponderi diferite atribuite acestora, astfel încât una dintre căile de date primește prioritate. Traseele cu greutăți egale separă traficul.

Sau poarta de acces, este un nod de rețea cu mai multe interfețe IP (conținând propria adresă MAC și adresă IP) conectate la diferite rețele IP, care, pe baza rezolvării problemei de rutare, redirecționează datagramele de la o rețea la alta pentru livrare de la expeditor către destinatar.

Sunt fie computere specializate, fie computere cu mai multe interfețe IP, a căror funcționare este controlată de un software special.

Rutare în rețele IP

Rutarea este folosită pentru a primi un pachet de la un dispozitiv și a-l redirecționa prin rețea către un alt dispozitiv prin alte rețele. Dacă nu există routere în rețea, atunci rutarea nu este acceptată. Routerele redirecţionează (redirecţionează) traficul către toate reţelele care alcătuiesc reţeaua.

Pentru a ruta un pachet, routerul trebuie să aibă următoarele informații:

  • Adresa de destinatie
  • Un router din apropiere de la care poate afla despre rețelele de la distanță
  • Căile disponibile către toate rețelele de la distanță
  • Cea mai bună cale către fiecare rețea la distanță
  • Metode de întreținere și verificare a informațiilor de rutare

Routerul află despre rețelele la distanță de la routerele vecine sau de la administratorul de rețea. Routerul construiește apoi un tabel de rutare care descrie cum să găsești rețelele de la distanță.

Dacă rețeaua este conectată direct la router, acesta știe deja cum să direcționeze pachetul către acea rețea. Dacă rețeaua nu este conectată direct, routerul trebuie să învețe (învețe) căile de acces la rețeaua de la distanță utilizând rutarea statică (administratorul introduce manual locația tuturor rețelelor în tabelul de rutare) sau folosind rutarea dinamică.

Rutarea dinamică este un proces de protocol de rutare care determină modul în care un dispozitiv comunică cu routerele învecinate. Routerul va actualiza informații despre fiecare rețea pe care o învață. Dacă apare o modificare în rețea, protocolul de rutare dinamică informează automat toate ruterele despre modificare. Dacă se utilizează rutarea statică, administratorul de sistem va trebui să actualizeze tabelele de rutare pe toate dispozitivele.

Rutarea IP este un proces simplu care este același pe rețele de orice dimensiune. De exemplu, figura arată procesul de interacțiune pas cu pas între gazda A și gazda B pe o altă rețea. În exemplu, utilizatorul gazdei A solicită adresa IP a gazdei B prin ping Operațiunile ulterioare nu sunt atât de simple, așa că să le analizăm mai detaliat:

  • La linia de comandă, utilizatorul introduce ping 172.16.20.2. Pe gazda A, un pachet este generat folosind protocoale de nivel de rețea și ICMP.

  • IP apelează ARP pentru a afla rețeaua de destinație pentru pachet, uitându-se la adresa IP și masca de subrețea a gazdei A. Aceasta este o solicitare către gazda de la distanță, de exemplu. pachetul nu este destinat unei gazde din rețeaua locală, așa că pachetul trebuie redirecționat către router pentru a fi redirecționat către rețeaua la distanță dorită.
  • Pentru ca gazda A să trimită un pachet către router, gazda trebuie să cunoască adresa hardware a interfeței routerului conectată la rețeaua locală. Stratul de rețea transmite pachetul și adresa de destinație hardware la stratul de legătură de date pentru a fi încadrat și redirecționat către gazda locală. Pentru a obține o adresă hardware, gazda caută locația destinației în propria memorie, numită cache ARP.
  • Dacă adresa IP nu a fost încă atinsă și nu este prezentă în memoria cache ARP, gazda trimite o difuzare ARP pentru a căuta adresa hardware la adresa IP 172.16.10.1. Acesta este motivul pentru care prima solicitare Ping va expira de obicei, dar celelalte patru solicitări vor reuși. Odată ce o adresă este stocată în cache, de obicei nu există timp de expirare.
  • Routerul răspunde și raportează adresa hardware a interfeței Ethernet conectată la rețeaua locală. Acum gazda are toate informațiile pentru a redirecționa pachetul către router prin rețeaua locală. Stratul de rețea transmite pachetul în jos pentru a genera o cerere de eco ICMP (Ping) la nivelul de legătură de date, adăugând pachetul cu adresa hardware la care gazda ar trebui să trimită pachetul. Pachetul are adrese IP sursă și destinație împreună cu o indicație a tipului de pachet (ICMP) în câmpul de protocol de nivel de rețea.
  • Stratul de legătură de date formează un cadru care încapsulează pachetul împreună cu informațiile de control necesare pentru redirecționarea prin rețeaua locală. Aceste informații includ adresele hardware sursă și destinație, precum și valoarea din câmpul de tip stabilit de protocolul stratului de rețea (acesta va fi câmpul de tip, deoarece IP utilizează în mod implicit cadre Ethernet_II). Figura 3 prezintă un cadru generat la nivelul de legătură și transmis prin media locală. Figura 3 prezintă toate informațiile necesare pentru a comunica cu routerul: adrese hardware sursă și destinație, adrese IP sursă și destinație, date și suma de control CRC a cadrului aflată în câmpul FCS (Frame Check Sequence).
  • Stratul de legătură al gazdei A înaintează cadrul către stratul fizic. Acolo, zerourile și unurile sunt codificate într-un semnal digital și apoi transmise printr-o rețea fizică locală.

  • Semnalul ajunge la interfața Ethernet 0 a routerului, care este sincronizată cu preambulul semnalului digital pentru a prelua cadrul. După construirea cadrului, interfața routerului verifică CRC și, la sfârșitul recepționării cadrului, compară valoarea primită cu conținutul câmpului FCS. În plus, verifică procesul de transfer pentru fragmentarea media și conflicte.
  • Adresa hardware de destinație este verificată. Deoarece se potrivește cu adresa routerului, câmpul de tip cadru este analizat pentru a determina ce trebuie făcut în continuare cu acest pachet de date. Câmpul tip specifică protocolul IP, astfel încât routerul transmite pachetul procesului de protocol IP care rulează pe router. Cadrul este șters. Pachetul original (generat de gazda A) este plasat în buffer-ul routerului.
  • Protocolul IP analizează adresa IP de destinație din pachet pentru a determina dacă pachetul este destinat ruterului însuși. Deoarece adresa IP de destinație este 172.16.20.2, routerul stabilește din tabelul său de rutare că rețeaua 172.16.20.0 este conectată direct la interfața Ethernet 1.
  • Routerul redirecționează pachetul de la buffer la interfața Ethernet 1. Routerul trebuie să-l încadreze pentru a redirecționa pachetul către gazda destinație. Routerul își verifică mai întâi memoria cache ARP pentru a determina dacă adresa hardware a fost deja rezolvată în timpul interacțiunilor anterioare cu rețeaua dată. Dacă adresa nu se află în memoria cache ARP, routerul trimite o solicitare de difuzare ARP către interfața Ethernet 1 pentru a căuta adresa hardware pentru adresa IP 172.16.20.2.
  • Gazda B răspunde cu adresa hardware a adaptorului său de rețea la cererea ARP. Interfața Ethernet 1 a routerului are acum tot ce are nevoie pentru a redirecționa pachetul la destinația finală. Figura prezintă un cadru generat de router și transmis prin rețeaua fizică locală.

Cadrul generat de interfața Ethernet 1 a routerului are o adresă hardware sursă de la interfața Ethernet 1 și o adresă hardware de destinație pentru adaptorul de rețea gazdă B. Este important să rețineți că, în ciuda modificărilor în adresele hardware sursă și destinație, pe fiecare router interfața care a trimis pachetul, adresele IP sursa și destinația nu se schimbă niciodată. Pachetul nu este modificat in niciun fel, dar ramele sunt schimbate.

  • Gazda B primește cadrul și verifică CRC. Dacă verificarea are succes, cadrul este eliminat și pachetul este transferat la protocolul IP. Acesta analizează adresa IP de destinație. Deoarece adresa IP de destinație este aceeași cu adresa setată în Host B, protocolul IP examinează câmpul de protocol pentru a determina destinația pachetului.
  • Pachetul nostru conține o cerere de ecou ICMP, astfel încât Gazda B generează un nou răspuns de ecou ICMP cu o adresă IP sursă egală cu Gazda B și o adresă IP de destinație egală cu Gazda A. Procesul începe din nou, dar în direcția opusă. Cu toate acestea, adresele hardware ale tuturor dispozitivelor de-a lungul căii pachetului sunt deja cunoscute, astfel încât toate dispozitivele vor putea obține adresele hardware ale interfețelor din propriile cache ARP.

În rețelele mari, procesul este similar, dar pachetul va trebui să parcurgă mai mulți hop pe drumul către gazda destinație.

Tabelele de rutare

În stiva TCP/IP, routerele și nodurile finale iau decizii cu privire la cui să transmită un pachet pentru a-l livra cu succes la nodul de destinație, pe baza așa-numitelor tabele de rutare.

Tabelul este un exemplu tipic de tabel de rute care utilizează adrese IP de rețea pentru rețeaua prezentată în figură.

Tabel de rutare pentru routerul 2

Tabelul prezintă un tabel de rutare cu mai multe rute, deoarece conține două rute către rețeaua 116.0.0.0. În cazul construcției unui tabel de rutare cu o singură rută, este necesar să specificați o singură cale către rețeaua 116.0.0.0 pe baza valorii celei mai mici ale metricii.

După cum puteți vedea cu ușurință, în tabel sunt definite mai multe rute cu parametri diferiți. Trebuie să citiți fiecare astfel de intrare din tabelul de rutare, după cum urmează:

Pentru a livra un pachet în rețea cu o adresă din câmpul Network Address și o mască din câmpul Network Mask, trebuie să trimiteți un pachet de la interfață cu adresa IP din câmpul Interface la adresa IP din câmpul Gateway Address , iar „costul” unei astfel de livrări va fi egal cu numărul din câmpul Metrics.

În acest tabel, coloana „Destination Network Address” indică adresele tuturor rețelelor către care acest router poate transmite pachete. Stiva TCP/IP adoptă așa-numita abordare one-hop pentru optimizarea rutei de redirecționare a pachetelor (rutarea hop-ul următor) - fiecare router și nod final participă la alegerea unui singur pas de transmisie a pachetelor. Prin urmare, fiecare linie a tabelului de rutare nu indică întreaga rută ca o secvență de adrese IP ale routerelor prin care trebuie să treacă pachetul, ci doar o singură adresă IP - adresa următorului router către care trebuie transmis pachetul. Împreună cu pachetul, responsabilitatea pentru alegerea următorului hop de rutare este transferată următorului router. Abordarea cu un singur salt a rutare înseamnă o soluție distribuită la problema de selecție a rutei. Aceasta elimină restricția privind numărul maxim de routere de tranzit de-a lungul căii pachetului.

Pentru a trimite un pachet către următorul router, este necesară cunoașterea adresei sale locale, dar în stiva TCP/IP, se obișnuiește să se utilizeze numai adrese IP în tabelele de rutare pentru a păstra formatul lor universal, independent de tipul de rețele de pe Internet. Pentru a găsi o adresă locală de la o adresă IP cunoscută, trebuie să utilizați protocolul ARP.

Rutarea cu un singur salt are un alt avantaj - vă permite să reduceți dimensiunea tabelelor de rutare în nodurile finale și routere prin utilizarea așa-numitei rute implicite (0.0.0.0), care ocupă de obicei ultima linie din tabelul de rutare, deoarece numărul rețelei de destinație. Dacă există o astfel de intrare în tabelul de rutare, atunci toate pachetele cu numere de rețea care nu sunt în tabelul de rutare sunt trimise către routerul specificat în linia implicită. Prin urmare, ruterele stochează adesea informații limitate despre rețelele de Internet în tabelele lor, redirecționând pachete pentru alte rețele către portul și routerul implicit. Se presupune că routerul implicit transmite pachetul către coloana vertebrală, iar routerele conectate la coloana vertebrală au cunoștințe complete despre compoziția Internetului.

În plus față de ruta implicită, pot exista două tipuri de intrări speciale în tabelul de rutare - o intrare despre o rută specifică gazdei și o intrare despre adresele rețelelor conectate direct la porturile routerului.

O rută specifică gazdei conține o adresă IP completă în loc de un număr de rețea, adică o adresă care are informații diferite de zero nu numai în câmpul numărul de rețea, ci și în câmpul numărul gazdei. Se presupune că pentru un astfel de nod final ruta ar trebui să fie aleasă diferit față de toate celelalte noduri din rețeaua căreia îi aparține. În cazul în care tabelul conține înregistrări diferite despre redirecționarea pachetelor pentru întreaga rețea N și nodul său individual având adresa N,D, când sosește un pachet adresat nodului N,D, routerul va acorda preferință înregistrării pt. N,D.

Intrările din tabelul de rutare legate de rețelele conectate direct la router conțin zerouri („conectate”) în câmpul „Metrici”.

Algoritmi de rutare

Cerințe de bază pentru algoritmii de rutare:

  • precizie;
  • simplitate;
  • fiabilitate;
  • stabilitate;
  • justiţie;
  • optimitatea.

Există diverși algoritmi pentru construirea de tabele pentru rutarea cu un singur salt. Ele pot fi împărțite în trei clase:

  • algoritmi simpli de rutare;
  • algoritmi de rutare fix;
  • algoritmi adaptivi de rutare.

Indiferent de algoritmul utilizat pentru a construi tabelul de rutare, rezultatul muncii lor are un singur format. Datorită acestui fapt, în aceeași rețea, noduri diferite pot construi tabele de rutare conform propriilor algoritmi și apoi pot face schimb de date lipsă între ele, deoarece formatele acestor tabele sunt fixe. Prin urmare, un router care utilizează un algoritm de rutare adaptiv poate furniza un nod final folosind un algoritm de rutare fix cu informații despre calea către o rețea despre care nodul final nu știe nimic.

Dirijare ușoară

Aceasta este o metodă de rutare care nu se modifică atunci când se modifică topologia și starea rețelei de transmisie a datelor (DTN).

Rutarea simplă este asigurată de diverși algoritmi, tipici dintre care sunt următorii:

  • Rutarea aleatorie este transmiterea unui mesaj de la un nod în orice direcție aleasă aleatoriu, cu excepția direcțiilor în care mesajul a fost primit de către nod.
  • Flooding routing este transmiterea unui mesaj de la un nod în toate direcțiile, cu excepția direcției în care mesajul a ajuns la nod. Această rutare garantează un timp scurt de livrare a pachetelor, în detrimentul degradării debitului.
  • Rutare bazată pe experiența anterioară - fiecare pachet are un contor pentru numărul de noduri trecute, în fiecare nod de comunicație se analizează contorul și se reține ruta care corespunde valorii minime a contorului. Acest algoritm vă permite să vă adaptați la schimbările în topologia rețelei, dar procesul de adaptare este lent și ineficient.

În general, rutarea simplă nu asigură transmisie direcțională a pachetelor și are o eficiență scăzută. Principalul său avantaj este de a asigura funcționarea stabilă a rețelei în cazul defecțiunii diferitelor părți ale rețelei.

Rutare fixă

Acest algoritm este utilizat în rețelele cu o topologie de conexiune simplă și se bazează pe compilarea manuală a unui tabel de rutare de către administratorul de rețea. Algoritmul funcționează adesea eficient și pentru coloana vertebrală a rețelelor mari, deoarece coloana vertebrală în sine poate avea o structură simplă, cu cele mai bune căi evidente pentru ca pachetele să urmeze la subrețelele atașate la coloana vertebrală se disting următorii algoritmi:

  • Rutarea fixă ​​cu o singură cale este atunci când este stabilită o singură cale între doi abonați. O rețea cu o astfel de rutare este instabilă la defecțiuni și supraîncărcări.
  • Rutare fixă ​​cu mai multe căi - pot fi stabilite mai multe căi posibile și este introdusă o regulă de selecție a căilor. Eficiența unei astfel de direcționări scade pe măsură ce sarcina crește. Dacă orice linie de comunicație eșuează, este necesar să se schimbe tabelul de rutare pentru aceasta, în fiecare nod de comunicație sunt stocate mai multe tabele.

Adaptive Routing

Acesta este principalul tip de algoritmi de rutare utilizate de routere în rețelele moderne cu topologii complexe. Rutarea adaptivă se bazează pe faptul că ruterele schimbă periodic informații topologice speciale despre rețelele disponibile pe Internet, precum și despre conexiunile dintre routere. De obicei, nu se ține cont doar de topologia legăturilor, ci și de capacitatea și starea acestora.

Protocoalele adaptive permit tuturor ruterelor să colecteze informații despre topologia conexiunilor din rețea, procesând rapid toate modificările în configurația conexiunii. Aceste protocoale sunt distribuite în natură, ceea ce se exprimă în faptul că nu există routere dedicate în rețea care să colecteze și să rezumă informații topologice: această muncă este distribuită între toate routerele, se disting următorii algoritmi:

  • Rutare adaptivă locală - fiecare nod conține informații despre starea legăturii, lungimea cozii și tabelul de rutare.
  • Rutarea adaptivă globală se bazează pe utilizarea informațiilor primite de la nodurile învecinate. Pentru a face acest lucru, fiecare nod conține un tabel de rutare, care indică timpul de tranzit al mesajelor. Pe baza informațiilor primite de la nodurile vecine, valoarea tabelului este recalculată ținând cont de lungimea cozii din nodul însuși.
  • Rutare adaptivă centralizată - există un nod central care colectează informații despre starea rețelei. Acest centru generează pachete de control care conțin tabele de rutare și le trimite către nodurile de comunicație.
  • Rutarea adaptivă hibridă se bazează pe utilizarea unui tabel trimis periodic de centru și pe analiza lungimii cozii de la nodul însuși.

Indicatori de algoritm (metrici)

Tabelele de rutare conțin informații pe care programele de comutare le folosesc pentru a selecta cea mai bună rută. Ce caracterizează construcția tabelelor de rutare? Care este natura informațiilor pe care le conțin? Această secțiune despre metrica algoritmului încearcă să răspundă la întrebarea cum un algoritm determină dacă o rută este preferabilă altuia.

Algoritmii de rutare folosesc multe valori diferite. Algoritmii complecși de rutare se pot baza pe mai multe valori atunci când selectează o rută, combinându-le astfel încât rezultatul să fie o măsură hibridă. Următoarele sunt valorile utilizate în algoritmii de rutare:

  • Lungimea traseului.
  • Fiabilitate.
  • Întârziere.
  • Lățimea de bandă.

Lungimea traseului.

Lungimea rutei este cea mai comună măsură de rutare. Unele protocoale de rutare permit administratorilor de rețea să atribuie prețuri arbitrare fiecărei legături de rețea. În acest caz, lungimea căii este suma costurilor asociate fiecărui canal care a fost parcurs. Alte protocoale de rutare definesc un „număr de hop”, o măsură care descrie numărul de călătorii pe care un pachet trebuie să le facă pe drumul său de la sursă la destinație prin elementele de agregare a rețelei (cum ar fi routerele).

Fiabilitate.

Fiabilitatea, în contextul algoritmilor de rutare, se referă la fiabilitatea fiecărei legături din rețea (descrisă de obicei în termeni de raport bit-eroare). Unele legături de rețea pot eșua mai des decât altele. Eșecurile unor legături de rețea pot fi rezolvate mai ușor sau mai rapid decât eșecurile altor legături. La atribuirea evaluărilor de fiabilitate, pot fi luați în considerare orice factor de fiabilitate. Evaluările de fiabilitate sunt de obicei atribuite canalelor de rețea de către administratori. De regulă, acestea sunt valori digitale arbitrare.

Întârziere.

Latența de rutare se referă în mod obișnuit la durata de timp necesară unui pachet pentru a călători de la sursă la destinație printr-o rețea de internet. Latența depinde de mulți factori, inclusiv lățimea de bandă a legăturilor intermediare din rețea, cozile de la portul fiecărui router de-a lungul căii pachetului, congestia rețelei pe toate legăturile intermediare din rețea și distanța fizică pe care trebuie să parcurgă pachetul. . Deoarece există un conglomerat de mai multe variabile importante, latența este cea mai comună și utilă măsură.

Lățimea de bandă.

Lățimea de bandă se referă la capacitatea de trafic disponibilă a oricărei legături. Toate celelalte lucruri fiind egale, un canal Ethernet de 10 Mbps este de preferat oricărei linii închiriate cu o lățime de bandă de 64 KB/s. Deși lățimea de bandă este o estimare a capacității maxime realizabile a unei legături, rutele care trec prin legături cu lățime de bandă mai mare nu sunt neapărat mai bune decât rutele care trec prin legături mai lente.

  • Gazda este dispozitivul final care acționează ca expeditor sau receptor de date. Dar destinatarul final nu trebuie confundat cu dispozitivele intermediare care primesc și date pentru transport ulterioar.
  • Masca de rețea este o secvență de biți care indică porțiunea adresei care este adresa rețelei. Cele din mască de rețea trebuie să fie consecutive și să înceapă cu bitul cel mai semnificativ.
  • Metric - calitatea traseului. O valoare mai mică este mai bună.
  • Distanța administrativă este gradul de încredere în sursa rutei. Conceptul este folosit de Cisco Systems.
  • Internetwork este o combinație de două sau mai multe rețele cu principii comune de rutare. Cel mai frapant exemplu este Internetul.
  • Un sistem autonom (AS) este o rețea aflată sub controlul unui singur operator, de obicei un furnizor împreună cu rețelele sale sau o rețea a unei companii mari. Fiecare AS are un număr unic.

Introducere

Pentru a citi acest articol, trebuie să înțelegeți modelul de rețea OSI. Pentru a face acest lucru, este recomandat să citiți articolul „Modele de rețea OSI și TCP/IP”.

Aceia dintre voi care sunteți online de câteva zile probabil cunosc deja conceptul de „gateway implicit”. Sau poate ați auzit chiar despre rute, la care se face referire adesea în jargonul „rute” (din limba engleză). Și, de altfel, pronunția mai corectă a cuvântului este „rădăcină” sau „raut”. Aceste concepte au devenit o parte integrantă a experienței noastre pe Internet. Dar internetul joacă un rol uriaș în lumea modernă. Cum este de fapt el? Internetul este o rețea globală. Analogii săi mai primitivi pot fi găsiți în orice companie mare care se respectă care își creează propriile rețele cu multe servere și, la rândul lor, oferă utilizatorilor acces la o varietate de resurse. În acest fel, au fost create un număr mare de rețele.

După cum știți, un computer poate comunica doar cu gazdele din rețeaua sa. Pentru aceasta se folosește protocolul ARP, care convertește o adresă de rețea într-una fizică. Dar ce se întâmplă dacă destinatarul nostru dorit se află pe partea opusă a globului și într-o altă rețea? Cum îi aflăm adresa fizică și va ajunge cadrul de rețea la el? Deci, procesul de rutare rezolvă această problemă.

Informații inițiale și superficiale

Deci, ce este rutarea? Rutarea este procesul de alegere a rutei pe care ar trebui să o parcurgă un pachet. Dispozitivul care face această alegere se numește router. Routerele funcționează la nivelul 3 al modelului OSI. Folosind numai adresa de rețea pentru a selecta o rută, eliminând adresa gazdei. Pentru a extrage o adresă de rețea dintr-o adresă IP, se folosește o mască de rețea. Dar nu vei fi mulțumit doar cu formulările formale. Prin urmare, ne vom uita mai profund.

Mai întâi, să vedem ce este un traseu. Un traseu este o direcție. Deși mulți sunt obișnuiți să-și imagineze întreaga cale parcursă de un pachet deodată, înfățișându-l ca o secvență de muchii ale unui grafic (reprezentând rețeaua în mod logic), din punctul de vedere al unui router individual, acest lucru este puțin diferit. Fiecare router poate spune la ce interfață sau la ce ruter următor să trimită pachetul, specificând astfel direcția de mișcare. Colectând aceste direcții secvențial, obținem întregul traseu.

Routerele decid asupra unei rute în funcție de tabelul lor de rutare. Acesta este un tabel care conține maparea unei adrese de rețea la o rută.

Astfel, mașinile client trimit date unui destinatar dintr-o altă rețea printr-un router. Acesta, la rândul său, se uită la adresa rețelei în care se află destinatarul, o compară cu tabelul său de rutare și decide să aleagă o rută pentru fiecare pachet sau aruncă pachetul. Din nou aici sunt momente pe care este indicat să le mesteci.

În primul rând, cum trimite mașina client pachete către router și cum înțelege că pachetul este destinat pentru rutare? Pentru a face acest lucru, pachetele sunt trimise cu adresa fizică a routerului (mai precis, la al doilea nivel sunt destinate routerului), dar adresa de rețea a destinatarului. Astfel, cadrul de rețea este destinat ruterului, deci este primit și decapsulat într-un pachet. Dar la nivel de rețea, pachetul nu este destinat lui. În această etapă, începe rutarea. După cum am menționat mai sus, are loc la nivel de rețea și nu depășește el.

Următoarea acțiune care ne interesează este procesul de comparare a adresei de rețea. Deci, având în vedere tabelul de rutare, trebuie să alegem cea mai bună rută. Există două până la trei etape pentru aceasta. În primul rând, adresa de rețea este comparată pentru cea mai mare similitudine. Dacă există mai multe astfel de rute, atunci sunt selectate rutele cu cea mai mică distanță administrativă. Și în final, dintre cele rămase, este selectată ruta cu cea mai mică metrică. Distanța administrativă este gradul de încredere într-o sursă. Acest concept este folosit de Cisco Systems și ne vom aminti de el când ne uităm la rutarea dinamică. Routerele care au o singură sursă de rute dinamice sau care efectuează doar rutare statică compară numai adresele de rețea și valorile. Apropo, fiecare computer are și un tabel de rutare, iar atunci când doriți să solicitați o pagină de pe Internet, computerul efectuează acțiuni similare pentru a selecta o rută.

Se poate întâmpla ca în tabelul de rutare să existe câteva cele mai bune rute. În acest caz, nu există instrucțiuni clare despre ce să faci. Routerele hardware Cisco efectuează echilibrarea sarcinii între aceste rute prin intercalarea pachetelor.

Este destul de comun să vezi că rețeaua de destinație nu este în tabel, dar există o rețea care o acoperă (cu alte cuvinte, este o superrețea). Dar dacă rețeaua conține gama de adrese ale rețelei de care avem nevoie, atunci și destinatarul se află acolo. Folosind acest principiu, puteți înlocui mai multe subrețele cu o singură superrețea, dar numai dacă au aceleași rute. În acest caz, compararea adresei de rețea pentru cea mai mare similitudine înseamnă că cea mai bună rută va fi considerată ruta a cărei adresă de rețea are o potrivire mai mare de biți cu adresa rețelei de destinație. Cum se utilizează acest lucru poate fi văzut folosind un exemplu:

Să avem trei rute în rețea 10.0.1.0/24, 10.0.2.0/24 și 10.0.3.0/24. Mai mult, rutele către prima și a treia rețea sunt aceleași. În acest caz, puteți reduce numărul de intrări în tabelul de rutare, accelerând astfel procesul de găsire a celei mai bune rute. Pentru a face acest lucru, vom combina primul și al treilea traseu, după care rămân doar două trasee. Mai mult, ne putem uni cu orice rețea de acoperire, de exemplu, 10.0.0.0/8. Rutarea va continua să funcționeze corect, deoarece pentru rețeaua 10.0.2.0/24 va fi selectată ruta cu cea mai mare potrivire (mai precis completă) la adresa rețelei, iar pentru adresele rămase din 10.0.0.0/8 va fi o rută generalizată. selectat. După cum ați observat deja, routerul începe să trimită pachete către rețele inexistente (din cauza rețelei 10.0.0.0/8) și, deși astfel de pachete vor fi aruncate mai departe, acest lucru va ocupa resurse de router, așa că poate fi o abordare proastă. . Agregarea rutelor se numește agregare de prefix sau rezumare a rutei.

Există doar două tipuri de rutare: statică și dinamică.

Rutare statica

Cu rutarea statică, rutele sunt introduse manual de administrator pe fiecare router și nu se modifică în timpul funcționării. De asemenea, uneori, rutarea statică include rute ale căror modificări pot fi prezise. De exemplu, schimbarea rutelor în funcție de program sau de ziua săptămânii.

De asemenea, merită menționate și interfețele de ieșire. Când ridicați o interfață de rețea și configurați un protocol de nivel de rețea pe aceasta, ruta către rețeaua în care se află această interfață este introdusă automat în tabelul de rutare. Astfel de rețele în care se află routerul sunt numite conectate direct. Iar rutele de pe ele sunt specificate numai de interfața de ieșire și au cea mai mare prioritate. La urma urmei, de ce să căutăm soluții dacă suntem deja în această rețea și putem trimite direct pachetul către destinatar?

Rutele rămase sunt specificate de adresa următorului router. Astfel, pachetul va trece prin routere până ajunge la unul care are o rețea de destinație conectată direct.

Dirijare dinamică

Rutarea dinamică se realizează prin protocoale de rutare dinamică. Cu ajutorul lor, routerul își construiește și își actualizează tabelul de rutare.

Ei spun că o rețea a convergit atunci când orice router poate ajunge la orice rețea. În caz contrar, pot apărea probleme de rețea, cum ar fi pierderea pachetelor și buclele de rutare. Rutarea asimetrică este cea în care există o rută într-o singură direcție.

Protocoalele de rutare dinamică sunt împărțite în externe și interne. Iar cele interne, la rândul lor, se bazează pe protocoale vectoriale de distanță și pe protocoale de stare a legăturii.

Protocoalele interne sunt utilizate în rețele de diferite dimensiuni pentru a automatiza și în mod fiabil procesul de rutare. Protocoalele externe sunt folosite pentru a lucra între sisteme autonome, de ex. în rețele foarte mari precum Internetul.

Diferența dintre protocoalele vector de distanță și protocoalele de stare a legăturii este destul de semnificativă. Protocoalele de stare a legăturilor au apărut mai târziu, când rețelele de clasă au devenit un lucru din trecut. Principiul lor principal este de a stoca starea tuturor canalelor de rețea. Ei construiesc un fel de hartă a rețelei și determină în mod independent cele mai bune rute. O caracteristică distinctivă este, de asemenea, că actualizările sunt trimise numai atunci când topologia se schimbă și numai către acele routere pentru care informațiile vor fi relevante.

Protocoalele vector de distanță necesită ca toate routerele să funcționeze corect și împreună, deoarece funcționează pe direcția și metrica pe care le primesc de la routerele învecinate. Astfel, după ce a primit o rută, routerul își crește metrica și o trimite altor vecini. De aici provine numele protocoalelor: distanță (metrică) și vector (direcție). Printre reprezentanți se numără protocolul EIGRP, care are o serie de avantaje și unele asemănări cu protocoalele de stare a legăturii.

Dintre protocoalele de rutare externe, putem remarca protocolul BGP, pe care se sprijină Internetul. Este un protocol de stare a căii. Aceasta înseamnă că funcționează pe cele mai bune căi, care sunt date de lista de sisteme autonome (AS) prin care trebuie să treacă pachetul. De regulă, numărul de AS-uri dintr-o cale nu este mare, iar calea care conține un număr mai mic de AS-uri este considerată mai bună. Pentru a se asigura că o rută este o rută de rezervă, folosesc viclenia și își repetă numărul AS de mai multe ori pe parcurs, crescând astfel lungimea. Când pachetul ajunge la AS dorit, rutarea internă are efect.

Mai multe protocoale de rutare pot rula simultan pe un singur router. De asemenea, pot face publicitate pentru aceleași rețele. Să ne imaginăm că există o rețea în care fiecare router este conectat la toate celelalte (această topologie se numește plasă completă). Astfel, putem intra în aceeași rețea în moduri diferite. Dar să rulăm diferite protocoale de rutare pe o astfel de rețea, de exemplu RIP și EIGRP. Să alegem pentru a lua în considerare un router pe care rulează ambele protocoale. Problema este că metrica din protocolul RIP poate lua o valoare de la 1 la 15, în timp ce în EIGRP ia valori destul de impresionante. Dacă verificați valoarea, atunci rețelele promovate prin protocolul RIP vor fi considerate cu prioritate mai mare. Se pare că valorile diferitelor protocoale nu pot fi comparate. Și după cum știți, EIGRP construiește rute mai bune, așa că este nevoie de un pas intermediar în compararea rutelor. Cisco folosește conceptul de distanță administrativă pentru aceasta. Fiecărui protocol i se atribuie o valoare unică care specifică gradul de încredere, iar cu cât este mai mic, cu atât protocolul este mai preferabil. Prin urmare, înainte de a compara valorile, selectăm un singur protocol pentru fiecare rețea. Dar valoarea distanței administrative pentru protocol poate fi modificată pe routerele Cisco, dar această modificare rămâne valabilă doar în cadrul routerului.

Concluzie

Routerele sunt o parte cheie a oricărei rețele de internet. Putem concluziona că există două sarcini principale pe care routerele le rezolvă:

  1. Găsirea celui mai bun traseu
  2. Trimiterea unui pachet pe această rută

Rutarea a făcut posibilă combinarea rețelelor separate într-o singură rețea globală. Unde fiecare membru al rețelei are acces la toate resursele. Putem vorbi despre trei principii de rutare:

  1. Fiecare router ia propria decizie. Nu precizează de unde au fost obținute informațiile despre rute.
  2. Dacă un router are o tabelă de rutare completă, aceasta nu înseamnă că o au și celelalte. Puteți da multe motive și exemple atunci când rețeaua nu converge. În unele cazuri, acest lucru poate duce la pierderea datelor și în unele cazuri poate duce la bucle de rutare. De aceea este important să configurați corect și complet rutele statice pe routere și/sau să selectați și să configurați corect un protocol de rutare dinamică.
  3. Existența unui traseu unic nu garantează existența unui traseu de întoarcere. În termeni simpli, un pachet poate ajunge la destinatar, dar este posibil să nu existe o cale de întoarcere pentru pachetul de răspuns. Acest lucru este cauzat de caracterul incomplet al tabelului de rutare pe un router pe parcurs.

-----
Mai ales pentru site
Copierea materialului numai cu permisiunea autorului
(c) anul 2009

În acest moment (amintiți-vă de versiunea zero), folosim adresele 172.16.0.0-172.16.6.255 în Moscova. Să presupunem că rețeaua poate crește și mai mult aici, să presupunem că apare un birou pe Vorobyovy Gory și vom rezerva mai multe subrețele până la 172.16.15.0/24 inclusiv.
Toate aceste adrese: 172.16.0.0-172.16.15.255 - pot fi descrise astfel: 172.16.0.0/20. Această rețea (cu prefixul /20) va fi așa-numita supernet, iar operația de combinare a subrețelelor într-o superrețea este numită însumare subrețele (prin rezumarea rutelor, pentru a fi precis, rezumarea rutelor)

Ne cerem scuze pentru cearșafurile uriașe, și videoclipul devine mai lung și mai insuportabil de fiecare dată. Vom încerca să fim mai compacti data viitoare.

Toți cei interesați, dar neînregistrați, sunt invitați la o conversație în LiveJournal.
Pentru pregătirea articolului, mulțumesc mult coautorului meu thegluck și soției mele pentru răbdarea leului.

Pentru cei foarte nemulțumiți: acest articol nu este un absolut, nu dezvăluie pe deplin aspectele teoretice și, prin urmare, nu se pretinde a fi o documentare cu drepturi depline. Din punctul de vedere al autorilor, acesta este un ajutor pentru începători, un stimulent magic, dacă vreți. Pe hub ai ocazia să pui un minus, și să nu ne dovedim că greșim. Vă rog să faceți tocmai asta, pentru că nemulțumirea voastră va fi satisfăcută doar de argumentele de mai sus.

Adaugă etichete