Как составить таблицу маршрутизации сети

Для определения маршрутов передачи данных маршрутизаторы используют таблицы маршрутизации. Таблица маршрутизации зависит от того, какой протокол маршрутизации включен в работу. Наиболее простой протокол – это протокол маршрутизации данных (Routing Information Protocol – RIP). В качестве метрики (стоимости передачи данных) протокол RIPиспользует количество маршрутизаторов от исходного маршрутизатора до сети получателя. Пакет будет передан по тому маршруту, где наименьшая стоимость. Маршрутизаторы (точнее их операционная система) могут использовать до трех маршрутов, если стоимость доставки по ним одинакова.

Рассмотрим пример по составлению таблицы маршрутизации с использованием протокола RIP на относительно простой сети. Пусть дана сеть (рисунок 1), при этом адреса и префиксы сетей имеют следующие значения:

– сеть А – 10.0.0.0/30;

– сеть В – 10.10.0.0/30;

– сеть С – 10.20.0.0/28;

– сеть D – 10.30.0.0/26;

– сеть E – 1.1.0.0/18;

– сеть F – 1.2.0.0/19;

– сеть G – 1.3.0.0/20.

В соединении точка-точка между маршрутизаторами необходимо определить IP-адреса узлов. В принципе можно брать любые адреса из диапазона, но для тренировки будем использовать первый и последний адрес сети. Как они рассчитываются написано в статье

Например, для сети С (между маршрутизаторами R3 и R4) адрес и префикс сети – 10.20.0.0/28, тогда адрес первого узла – 10.20.0.1 (назначим этот адрес интерфейсу S0 маршрутизатора R3), а адрес последнего узла – 10.20.0.14 (интерфейсу S2 маршрутизатора R4). Проведя дальнейшие расчеты по всем сетям между маршрутизаторами перерисуем схему (рисунок 2).

Составим таблицу маршрутизации для маршрутизатора R1, если в сети работает протокол маршрутизации RIP.

Заголовок таблицы маршрутизации имеет следующий вид (хотя часто этот заголовок не показывается, а только строки таблицы).

Где, вид соединения – это способ определения маршрута. Как правило, виды соединения указываются в легенде перед выводом таблицы маршрутизации. Пример кодов приведен на рисунке ниже.

Номер сети и префикс сети – сеть, к которой рассчитан маршрут.

Административное расстояние – мерило доверия данному протоколу. Чем оно меньше, тем предпочтительнее. Для протокола RIP оно равняется 120.

Метрика – стоимость маршрута между маршрутизатором и сетью получателя. Для протокола RIPэто количество промежуточных маршрутизаторов.

Адрес порта – это IP-адрес порта соседнего устройства, на который нужно отправить пакет для доступа в указанную сеть.

Время – это время существования записи в таблице маршрутизации. Имеет значение только если маршрут определен при помощи протокола маршрутизации (например, того же RIP). Указывается в формате часы:минуты:секунды.

Интерфейс – тип и номер интерфейса самого маршрутизатора, с которого будет отправляться пакет.

Ход решения.

1. Сеть 10.0.0.0/30, сеть 10.10.0.0/30 и сеть 1.1.0.0/18 непосредственно подключены к маршрутизатору R1 и, следовательно, имеют вид соединения C. Административное расстояние, метрика маршрута до этих сетей, адрес порта и время определения маршрута не рассчитываются. Подключение к сети 10.0.0.0/30 осуществляется через интерфейс S0, к сети 10.10.0.0/30 – через интерфейс S1, а к сети 1.1.0.0/18 – через интерфейс Е0. Таким образом начало таблицы будет таким (рисунок 3).

2. Существует два возможных маршрута от маршрутизатора R1 к сети 10.20.0.0/28 (рисунок 2):

– через маршрутизатор R2-R4, выходной интерфейс S1;

– через маршрутизатор R3, выходной интерфейс S0.

Метрика маршрута через R2-R4 равняется двум (столько маршрутизаторов между R1 и сетью 10.20.0.0/28 по этому пути). Метрика маршрута через маршрутизатор R3 равняется единице. Для записи в таблицу маршрутизации используется маршрут с меньшей метрикой (меньшей стоимостью доставки). То есть будет выбран маршрут через R3. Так как в данной сетевой топологии все маршрутизаторы используют для определения возможных маршрутов следования данных протокол маршрутизации RIP, то вид соединения для данного протокола обозначается R, административное расстояние для протокола RIP равно 120, метрика маршрута рассчитывается как количество устройств между маршрутизатором и сетью получателя (в данном случае метрика равна 1). Входной порт маршрутизатора R3, через который проходит маршрут, имеет адрес 10.0.0.2 (он и будет записан в таблицу в качестве адреса порта, так как адрес порта – это IP-адрес порта соседнего маршрутизатора, через который проходит маршрут от текущего маршрутизатора к заданной сети). Время обнаружения данного маршрута выберем произвольное (например, 00:01:00). В таблицу записывается интерфейс текущего маршрутизатора, из которого будут отправлены/перенаправлены данные (в данном случае это интерфейс S0 маршрутизатора R1). Таким образом, таблица маршрутизации дополнится и примет вид, представленный на рисунке 4.

3. К сетям 10.30.0.0/26 и 1.2.0.0/19 определяется наиболее оптимальный маршрут так же, как во втором пункте. В данном случае оптимальный маршрут для обоих сетей проходит через маршрутизатор R2, и его порт 10.10.0.2. Выходным портом маршрутизатора R1 является интерфейс S1. Порт маршрутизатора R2, через который проходит маршрут, имеет адрес 10.10.0.2. Метрика маршрута к обеим сетям равняется единице. Дополним таблицу двумя строками (рисунок 5).

4. К сети 1.3.0.0/20 определяем наиболее оптимальный маршрут так же, как и в предыдущих пунктах. Маршрутов два (R1-R2-R4 и R1-R3-R4) но у них одинаковая метрика, равная двум. Поэтому в таблицу записываются оба маршрута, но вид соединения, номер и префикс сети, а также административное расстояние и метрика указываются один раз.

Порт маршрутизатора R2, через который проходит первый маршрут, имеет адрес 10.10.0.2, выходной интерфейс маршрутизатора R1 – S1.

Порт маршрутизатора R3, через который проходит второй маршрут, имеет адрес 10.0.0.2, выходной интерфейс маршрутизатора R1 – S0.

Таким образом, таблица маршрутизации для маршрутизатора R1 примет следующий вид (рисунок 6):

В обязательном порядке следует учитывать тот факт, что в таблице маршрутизации присутствуют все сети, которые есть в указанной топологии.

Построение таблицы маршрутизации

Для измерения расстояния до сети стандарты протокола RIP допускают различные виды метрик: хопы, значения пропускной способности, вносимые задержки, надежность сетей (то есть соответствующие признакам D, Т и R в поле качества сервиса IP-пакета), а также любые комбинации этих метрик. Метрика должна обладать свойством аддитивности — метрика составного пути должна быть равна сумме метрик составляющих этого пути. В большинстве реализаций RIP используется простейшая метрика — количество хопов, то есть количество промежуточных маршрутизаторов, которые нужно преодолеть пакету до сети назначения.

Рассмотрим процесс построения таблицы маршрутизации с помощью протокола RIP на примере составной сети, изображенной на рис. 17.17. Мы разделим этот процесс на 5 этапов.

Рис. 17.17. Сеть, построенная на маршрутизаторах RIP

Этап 1 — создание минимальной таблицы. Данная составная сеть включает восемь IP- сетей, связанных четырьмя маршрутизаторами с идентификаторами: R1, R2, R3 и R4. Маршрутизаторы, работающие по протоколу RIP могут иметь идентификаторы, однако

для протокола они не являются необходимыми. В RIP-сообщениях эти идентификаторы не передаются.

В исходном состоянии на каждом маршрутизаторе программным обеспечением стека ТСР/ IP автоматически создается минимальная таблица маршрутизации, в которой учитываются только непосредственно подсоединенные сети. На рисунке адреса портов маршрутизаторов в отличие от адресов сетей помещены в овалы.

Таблица 17.1 позволяет оценить примерный вид минимальной таблицы маршрутизации маршрутизатора R1.

Таблица 17.1. Минимальная таблица маршрутизации маршрутизатора R1

Номер сети	Адрес следующего маршрутизатора	Порт	Расстояние
201.36.14.0	201.36.14.3
132.11.0.0	132.11.0.7
194.27.18.0	194.27.18.1

Минимальные таблицы маршрутизации в других маршрутизаторах будут выглядеть соответственно, например, таблица маршрутизатора R2 будет состоять из трех записей (табл. 17.2).

Таблица 17.2. Минимальная таблица маршрутизации маршрутизатора R2

Номер сети	Адрес следующего маршрутизатора	Порт	Расстояние
132.11.0.0	132.11.0.101
132.17.0.0	132.17.0.1
132.15.0.0	132.15.0.6

Этап 2 — рассылка минимальной таблицы соседям. После инициализации каждый марш­рутизатор начинает посылать своим соседям сообщения протокола RIP в которых содер­жится его минимальная таблица. RIP-сообщения передаются в дейтаграммах протокола UDP и включают два параметра для каждой сети: ее IP-адрес и расстояние до нее от пере­дающего сообщение маршрутизатора.

По отношению к любому маршрутизатору соседями являются те маршрутизаторы, кото­рым данный маршрутизатор может передать IP-пакет по какой-либо своей сети, не поль­зуясь услугами промежуточных маршрутизаторов. Например, для маршрутизатора R1 соседями являются маршрутизаторы R2 и R3, а для маршрутизатора R4 — маршрутиза­торы R2 и R3.

Таким образом, маршрутизатор R1 передает маршрутизаторам R2 и R3 следующие со­общения:

§ сеть 201.36.14.0, расстояние 1;

§ сеть 132.11.0.0, расстояние 1;

§ сеть 194.27.18.0, расстояние 1.

Этап 3 — получение RIP-сообщений от соседей и обработка полученной информации. По­сле получения аналогичных сообщений от маршрутизаторов R2 и R3 маршрутизатор R1 наращивает каждое полученное поле метрики на единицу и запоминает, через какой порт и от какого маршрутизатора получена новая информация (адрес этого маршрутизатора станет адресом следующего маршрутизатора, если эта запись будет внесена в таблицу маршрутизации). Затем маршрутизатор начинает сравнивать новую информацию с той, которая хранится в его таблице маршрутизации (табл. 17.3).

Таблица 17.3. Таблица маршрутизации маршрутизатора R1

Номер сети	Адрес следующего маршрутизатора	Порт	Расстояние
201.36.14.0	201.36.14.3
132.11.0.0	132.11.0.7
194.27.18.0	194.27.18.1
132.17.0.0	132.11.0.101
132.15.0.0	132.11.0.101
194.27.19.0	194.27.18.51
202.101.15.0	194.27.18.51
132.11.0.0	132.11.0.104
194.27.18.0	194.27.18.51

Записи с четвертой по девятую получены от соседних маршрутизаторов, и они претендуют на помещение в таблицу. Однако только записи с четвертой по седьмую попадают в табли­цу, а записи восьмая и девятая — нет. Это происходит потому, что они содержат данные об уже имеющихся в таблице маршрутизатора R1 сетях, а расстояние до них больше, чем в существующих записях.

Протокол RIP замещает запись о какой-либо сети только в том случае, если новая ин­формация имеет лучшую метрику (с меньшим расстоянием в хопах), чем имеющаяся. В результате в таблице маршрутизации о каждой сети остается только одна запись; если же имеется несколько записей, равнозначных в отношении путей к одной и той же сети, то все равно в таблице остается одна запись, которая пришла в маршрутизатор первая по времени. Для этого правила существует исключение — если худшая информация о какой- либо сети пришла от того же маршрутизатора, на основании сообщения которого была создана данная запись, то худшая информация замещает лучшую.

Аналогичные операции с новой информацией выполняют и остальные маршрутизаторы

Этап 4 — рассылка новой таблицы соседям. Каждый маршрутизатор отсылает новое RIP- сообщение всем своим соседям. В этом сообщении он помещает данные обо всех известных ему сетях: как непосредственно подключенных, так и удаленных, о которых маршрутизатор узнал из RIP-сообщений.

Этап 5 — получение RIP-сообщений от соседей и обработка полученной информации. Этап 5 повторяет этап 3 — маршрутизаторы принимают RIP-сообщения, обрабатывают содержащуюся в них информацию и на ее основании корректируют свои таблицы марш­рутизации.

Посмотрим, как это делает маршрутизатор R1 (табл. 17.4).

На этом этапе маршрутизатор R1 получает от маршрутизатора R3 информацию о сети 132.15.0.0, которую тот, в свою очередь, на предыдущем цикле работы получил от маршру­тизатора R4. Маршрутизатор уже знает о сети 132.15.0.0, причем старая информация имеет лучшую метрику, чем новая, поэтому новая информация об этой сети отбрасывается.

Таблица 17.4. Таблица маршрутизации маршрутизатора R1

Номер сети	Адрес следующего маршрутизатора	Порт	Расстояние
201.36.14.0	201.36.14.3
132.11.0.0	132.11.0.7
194.27.18.0	194.27.18.1
132.17.0.0	132.11.0.101
132.15.0.0	132.11.0.101
132.15.0.0	194.27.18.51
194.27.19.0	194.27.18.51
194.27.10.0	132.11.0.104
202.101.15.0	194.27.18.51
202.101.16.0	132.11.0.101
202.101.16.0	194.27.18.51

О сети 202.101.16.0 маршрутизатор R1 узнает на этом этапе впервые, причем данные о ней приходят от двух соседей — от R3 и R4. Поскольку метрики в этих сообщениях указаны одинаковые, то в таблицу попадают данные, пришедшие первыми. В нашем примере считается, что маршрутизатор R2 опередил маршрутизатор R3 и первым переслал свое RIP-сообщение маршрутизатору R1.

Если маршрутизаторы периодически повторяют этапы рассылки и обработки RIP- сообщений, то за конечное время в сети установится корректный режим маршрутизации. Под корректным режимом маршрутизации здесь понимается такое состояние таблиц марш­рутизации, когда все сети достижимы из любой сети с помощью некоторого рационального маршрута. Пакеты будут доходить до адресатов и не зацикливаться в петлях, подобных той, которая образуется на рис. 17.17, маршрутизаторами R1, R2, R3 и R4.

Очевидно, если в сети все маршрутизаторы, их интерфейсы и соединяющие их линии связи остаются работоспособными, то объявления по протоколу RIP можно делать достаточно редко, например один раз в день. Однако в сетях постоянно происходят изменения — ме­няется работоспособность маршрутизаторов и линий связи, кроме того, маршрутизаторы и линии связи могут добавляться в существующую сеть или же выводиться из ее состава.

Для адаптации к изменениям в сети протокол RIP использует ряд механизмов.

Источник

Основные принципы работы сетевой маршрутизации

Маршрутизация в IP-сетях

Маршрутизация служит для приема пакета от одного устройства и передачи его по сети другому устройству через другие сети. Если в сети нет маршрутизаторов, то не поддерживается маршрутизация. Маршрутизаторы направляют (перенаправляют) трафик во все сети, составляющие объединенную сеть.

Для маршрутизации пакета маршрутизатор должен владеть следующей информацией:

• Адрес назначения
• Соседний маршрутизатор, от которого он может узнать об удаленных сетях
• Доступные пути ко всем удаленным сетям
• Наилучший путь к каждой удаленной сети
• Методы обслуживания и проверки информации о маршрутизации

Маршрутизатор узнает об удаленных сетях от соседних маршрутизаторов или от сетевого администратора. Затем маршрутизатор строит таблицу маршрутизации, которая описывает, как найти удаленные сети.

Если сеть подключена непосредственно к маршрутизатору, он уже знает, как направить пакет в эту сеть. Если же сеть не подключена напрямую, маршрутизатор должен узнать (изучить) пути доступа к удаленной сети с помощью статической маршрутизации (ввод администратором вручную местоположения всех сетей в таблицу маршрутизации) или с помощью динамической маршрутизации.

Динамическая маршрутизация — это процесс протокола маршрутизации, определяющий взаимодействие устройства с соседними маршрутизаторами. Маршрутизатор будет обновлять сведения о каждой изученной им сети. Если в сети произойдет изменение, протокол динамической маршрутизации автоматически информирует об изменении все маршрутизаторы. Если же используется статическая маршрутизация, обновить таблицы маршрутизации на всех устройствах придется системному администратору.

Что такое маршрутизатор (шлюз, gateway)?

Маршрутизатором, или шлюзом, называется узел сети с несколькими IP-интерфейсами (содержащими свой MAC-адрес и IP-адрес), подключенными к разным IP-сетям, осуществляющий на основе решения задачи маршрутизации перенаправление дейтаграмм из одной сети в другую для доставки от отправителя к получателю.

Маршрутизаторы представляют собой либо специализированные вычислительные машины, либо компьютеры с несколькими IP-интерфейсами, работа которых управляется специальным программным обеспечением.

Процесс IP-маршрутизации

IP-маршрутизация — простой процесс, который одинаков в сетях любого размера. Например, на рисунке показан процесс пошагового взаимодействия хоста А с хостом В в другой сети. В примере пользователь хоста А запрашивает по ping IP-адрес хоста В. Дальнейшие операции не так просты, поэтому рассмотрим их подробнее:

• В командной строке пользователь вводит ping 172.16.20.2. На хосте А генерируется пакет с помощью протоколов сетевого уровня IP и ICMP.

• IP обращается к протоколу ARP для выяснения сети назначения для пакета, просматривая IP-адрес и маску подсети хоста А. Это запрос к удаленному хосту, т.е. пакет не предназначен хосту локальной сети, поэтому пакет должен быть направлен маршрутизатору для перенаправления в нужную удаленную сеть.
• Чтобы хост А смог послать пакет маршрутизатору, хост должен знать аппаратный адрес интерфейса маршрутизатора, подключенный к локальной сети. Сетевой уровень передает пакет и аппаратный адрес назначения канальному уровню для деления на кадры и пересылки локальному хосту. Для получения аппаратного адреса хост ищет местоположение точки назначения в собственной памяти, называемой кэшем ARP.
• Если IP-адрес еще не был доступен и не присутствует в кэше ARP, хост посылает широковещательную рассылку ARP для поиска аппаратного адреса по IP-адресу 172.16.10.1. Именно поэтому первый запрос Ping обычно заканчивается тайм-аутом, но четыре остальные запроса будут успешны. После кэширования адреса тайм-аута обычно не возникает.
• Маршрутизатор отвечает и сообщает аппаратный адрес интерфейса Ethernet, подключенного к локальной сети. Теперь хост имеет всю информацию для пересылки пакета маршрутизатору по локальной сети. Сетевой уровень спускает пакет вниз для генерации эхо-запроса ICMP (Ping) на канальном уровне, дополняя пакет аппаратным адресом, по которому хост должен послать пакет. Пакет имеет IP-адреса источника и назначения вместе с указанием на тип пакета (ICMP) в поле протокола сетевого уровня.
• Канальный уровень формирует кадр, в котором инкапсулируется пакет вместе с управляющей информацией, необходимой для пересылки по локальной сети. К такой информации относятся аппаратные адреса источника и назначения, а также значение в поле типа, установленное протоколом сетевого уровня (это будет поле типа, поскольку IP по умолчанию пользуется кадрами Ethernet_II). Рисунок 3 показывает кадр, генерируемый на канальном уровне и пересылаемый по локальному носителю. На рисунке 3 показана вся информация, необходимая для взаимодействия с маршрутизатором: аппаратные адреса источника и назначения, IP-адреса источника и назначения, данные, а также контрольная сумма CRC кадра, находящаяся в поле FCS (Frame Check Sequence).
• Канальный уровень хоста А передает кадр физическому уровню. Там выполняется кодирование нулей и единиц в цифровой сигнал с последующей передачей этого сигнала по локальной физической сети.

• Сигнал достигает интерфейса Ethernet 0 маршрутизатора, который синхронизируется по преамбуле цифрового сигнала для извлечения кадра. Интерфейс маршрутизатора после построения кадра проверяет CRC, а в конце приема кадра сравнивает полученное значение с содержимым поля FCS. Кроме того, он проверяет процесс передачи на отсутствие фрагментации и конфликтов носителя.
• Проверяется аппаратный адрес назначения. Поскольку он совпадает с адресом маршрутизатора, анализируется поле типа кадра для определения дальнейших действий с этим пакетом данных. В поле типа указан протокол IP, поэтому маршрутизатор передает пакет процессу протокола IP, исполняемому маршрутизатором. Кадр удаляется. Исходный пакет (сгенерированный хостом А) помещается в буфер маршрутизатора.
• Протокол IP смотрит на IP-адрес назначения в пакете, чтобы определить, не направлен ли пакет самому маршрутизатору. Поскольку IP-адрес назначения равен 172.16.20.2, маршрутизатор определяет по своей таблице маршрутизации, что сеть 172.16.20.0 непосредственно подключена к интерфейсу Ethernet 1.
• Маршрутизатор передает пакет из буфера в интерфейс Ethernet 1. Маршрутизатору необходимо сформировать кадр для пересылки пакета хосту назначения. Сначала маршрутизатор проверяет свой кэш ARP, чтобы определить, был ли уже разрешен аппаратный адрес во время предыдущих взаимодействий с данной сетью. Если адреса нет в кэше ARP, маршрутизатор посылает широковещательный запрос ARP в интерфейс Ethernet 1 для поиска аппаратного адреса для IP-адреса 172.16.20.2.
• Хост В откликается аппаратным адресом своего сетевого адаптера на запрос ARP. Интерфейс Ethernet 1 маршрутизатора теперь имеет все необходимое для пересылки пакета в точку окончательного приема. На рисунке показывает кадр, сгенерированный маршрутизатором и переданный по локальной физической сети.

Кадр, сгенерированный интерфейсом Ethernet 1 маршрутизатора, имеет аппаратный адрес источника от интерфейса Ethernet 1 и аппаратный адрес назначения для сетевого адаптера хоста В. Важно отметить, что, несмотря на изменения аппаратных адресов источника и назначения, в каждом передавшем пакет интерфейсе маршрутизатора, IP-адреса источника и назначения никогда не изменяются. Пакет никоим образом не модифицируется, но меняются кадры.

• Хост В принимает кадр и проверяет CRC. Если проверка будет успешной, кадр удаляется, а пакет передается протоколу IP. Он анализирует IP-адрес назначения. Поскольку IP-адрес назначения совпадает с установленным в хосте В адресом, протокол IP исследует поле протокола для определения цели пакета.
• В нашем пакете содержится эхо-запрос ICMP, поэтому хост В генерирует новый эхо-ответ ICMP с IP-адресом источника, равным адресу хоста В, и IP-адресом назначения, равным адресу хоста А. Процесс запускается заново, но в противоположном направлении. Однако аппаратные адреса всех устройств по пути следования пакета уже известны, поэтому все устройства смогут получить аппаратные адреса интерфейсов из собственных кэшей ARP.

В крупных сетях процесс происходит аналогично, но пакету придется пройти больше участков по пути к хосту назначения.

Таблицы маршрутизации

В стеке TCP/IP маршрутизаторы и конечные узлы принимают решения о том, кому передавать пакет для его успешной доставки узлу назначения, на основании так называемых таблиц маршрутизации (routing tables).

Таблица представляет собой типичный пример таблицы маршрутов, использующей IP-адреса сетей, для сети, представленной на рисунке.

Таблица маршрутизации для Router 2

В таблице представлена таблица маршрутизации многомаршрутная, так как содержится два маршрута до сети 116.0.0.0. В случае построения одномаршрутной таблицы маршрутизации, необходимо указывать только один путь до сети 116.0.0.0 по наименьшему значению метрики.

Как нетрудно видеть, в таблице определено несколько маршрутов с разными параметрами. Читать каждую такую запись в таблице маршрутизации нужно следующим образом:

Чтобы доставить пакет в сеть с адресом из поля Сетевой адрес и маской из поля Маска сети, нужно с интерфейса с IP-адресом из поля Интерфейс послать пакет по IP-адресу из поля Адрес шлюза, а «стоимость» такой доставки будет равна числу из поля Метрика.

В этой таблице в столбце «Адрес сети назначения» указываются адреса всех сетей, которым данный маршрутизатор может передавать пакеты. В стеке TCP/IP принят так называемый одношаговый подход к оптимизации маршрута продвижения пакета (next-hop routing) – каждый маршрутизатор и конечный узел принимает участие в выборе только одного шага передачи пакета. Поэтому в каждой строке таблицы маршрутизации указывается не весь маршрут в виде последовательности IP-адресов маршрутизаторов, через которые должен пройти пакет, а только один IP-адрес — адрес следующего маршрутизатора, которому нужно передать пакет. Вместе с пакетом следующему маршрутизатору передается ответственность за выбор следующего шага маршрутизации. Одношаговый подход к маршрутизации означает распределенное решение задачи выбора маршрута. Это снимает ограничение на максимальное количество транзитных маршрутизаторов на пути пакета.

Для отправки пакета следующему маршрутизатору требуется знание его локального адреса, но в стеке TCP/IP в таблицах маршрутизации принято использование только IP-адресов для сохранения их универсального формата, не зависящего от типа сетей, входящих в интерсеть. Для нахождения локального адреса по известному IP-адресу необходимо воспользоваться протоколом ARP.

Одношаговая маршрутизация обладает еще одним преимуществом — она позволяет сократить объем таблиц маршрутизации в конечных узлах и маршрутизаторах за счет использования в качестве номера сети назначения так называемого маршрута по умолчанию – default (0.0.0.0), который обычно занимает в таблице маршрутизации последнюю строку. Если в таблице маршрутизации есть такая запись, то все пакеты с номерами сетей, которые отсутствуют в таблице маршрутизации, передаются маршрутизатору, указанному в строке default. Поэтому маршрутизаторы часто хранят в своих таблицах ограниченную информацию о сетях интерсети, пересылая пакеты для остальных сетей в порт и маршрутизатор, используемые по умолчанию. Подразумевается, что маршрутизатор, используемый по умолчанию, передаст пакет на магистральную сеть, а маршрутизаторы, подключенные к магистрали, имеют полную информацию о составе интерсети.

Кроме маршрута default, в таблице маршрутизации могут встретиться два типа специальных записей — запись о специфичном для узла маршруте и запись об адресах сетей, непосредственно подключенных к портам маршрутизатора.

Специфичный для узла маршрут содержит вместо номера сети полный IP-адрес, то есть адрес, имеющий ненулевую информацию не только в поле номера сети, но и в поле номера узла. Предполагается, что для такого конечного узла маршрут должен выбираться не так, как для всех остальных узлов сети, к которой он относится. В случае, когда в таблице есть разные записи о продвижении пакетов для всей сети N и ее отдельного узла, имеющего адрес N,D, при поступлении пакета, адресованного узлу N,D, маршрутизатор отдаст предпочтение записи для N,D.

Записи в таблице маршрутизации, относящиеся к сетям, непосредственно подключенным к маршрутизатору, в поле «Метрика» содержат нули («подключено»).

Алгоритмы маршрутизации

Основные требования к алгоритмам маршрутизации:

• точность;
• простота;
• надёжность;
• стабильность;
• справедливость;
• оптимальность.

Существуют различные алгоритмы построения таблиц для одношаговой маршрутизации. Их можно разделить на три класса:

• алгоритмы простой маршрутизации;
• алгоритмы фиксированной маршрутизации;
• алгоритмы адаптивной маршрутизации.

Независимо от алгоритма, используемого для построения таблицы маршрутизации, результат их работы имеет единый формат. За счет этого в одной и той же сети различные узлы могут строить таблицы маршрутизации по своим алгоритмам, а затем обмениваться между собой недостающими данными, так как форматы этих таблиц фиксированы. Поэтому маршрутизатор, работающий по алгоритму адаптивной маршрутизации, может снабдить конечный узел, применяющий алгоритм фиксированной маршрутизации, сведениями о пути к сети, о которой конечный узел ничего не знает.

Простая маршрутизация

Это способ маршрутизации не изменяющийся при изменении топологии и состоянии сети передачи данных (СПД).

Простая маршрутизация обеспечивается различными алгоритмами, типичными из которых являются следующие:

• Случайная маршрутизация – это передача сообщения из узла в любом случайно выбранном направлении, за исключением направлений по которым сообщение поступило узел.
• Лавинная маршрутизация – это передача сообщения из узла во всех направлениях, кроме направления по которому сообщение поступило в узел. Такая маршрутизация гарантирует малое время доставки пакета, засчет ухудшения пропускной способности.
• Маршрутизация по предыдущему опыту – каждый пакет имеет счетчик числа пройденных узлов, в каждом узле связи анализируется счетчик и запоминается тот маршрут, который соответствует минимальному значению счетчика. Такой алгоритм позволяет приспосабливаться к изменению топологии сети, но процесс адаптации протекает медленно и неэффективно.

В целом, простая маршрутизация не обеспечивает направленную передачу пакета и имеет низкую эффективности. Основным ее достоинством является обеспечение устойчивой работы сети при выходе из строя различных частей сети.

Фиксированная маршрутизация

Этот алгоритм применяется в сетях с простой топологией связей и основан на ручном составлении таблицы маршрутизации администратором сети. Алгоритм часто эффективно работает также для магистралей крупных сетей, так как сама магистраль может иметь простую структуру с очевидными наилучшими путями следования пакетов в подсети, присоединенные к магистрали, выделяют следующие алгоритмы:

• Однопутевая фиксированная маршрутизация – это когда между двумя абонентами устанавливается единственный путь. Сеть с такой маршрутизацией неустойчива к отказам и перегрузкам.
• Многопутевая фиксированная маршрутизация – может быть установлено несколько возможных путей и вводится правило выбора пути. Эффективность такой маршрутизации падает при увеличении нагрузки. При отказе какой-либо линии связи необходимо менять таблицу маршрутизации, для этого в каждом узле связи храниться несколько таблиц.

Адаптивная маршрутизация

Это основной вид алгоритмов маршрутизации, применяющихся маршрутизаторами в современных сетях со сложной топологией. Адаптивная маршрутизация основана на том, что маршрутизаторы периодически обмениваются специальной топологической информацией об имеющихся в интерсети сетях, а также о связях между маршрутизаторами. Обычно учитывается не только топология связей, но и их пропускная способность и состояние.

Адаптивные протоколы позволяют всем маршрутизаторам собирать информацию о топологии связей в сети, оперативно отрабатывая все изменения конфигурации связей. Эти протоколы имеют распределенный характер, который выражается в том, что в сети отсутствуют какие-либо выделенные маршрутизаторы, которые бы собирали и обобщали топологическую информацию: эта работа распределена между всеми маршрутизаторами, выделяют следующие алгоритмы:

• Локальная адаптивная маршрутизация – каждый узел содержит информацию о состоянии линии связи, длины очереди и таблицу маршрутизации.
• Глобальная адаптивная маршрутизация – основана на использовании информации получаемой от соседних узлов. Для этого каждый узел содержит таблицу маршрутизации, в которой указано время прохождения сообщений. На основе информации, получаемой из соседних узлов, значение таблицы пересчитывается с учетом длины очереди в самом узле.
• Централизованная адаптивная маршрутизация – существует некоторый центральный узел, который занимается сбором информации о состоянии сети. Этот центр формирует управляющие пакеты, содержащие таблицы маршрутизации и рассылает их в узлы связи.
• Гибридная адаптивная маршрутизация – основана на использовании таблицы периодически рассылаемой центром и на анализе длины очереди с самом узле.

Показатели алгоритмов (метрики)

Маршрутные таблицы содержат информацию, которую используют программы коммутации для выбора наилучшего маршрута. Чем характеризуется построение маршрутных таблиц? Какова особенность природы информации, которую они содержат? В данном разделе, посвященном показателям алгоритмов, сделана попытка ответить на вопрос о том, каким образом алгоритм определяет предпочтительность одного маршрута по сравнению с другими.

В алгоритмах маршрутизации используется множество различных показателей. Сложные алгоритмы маршрутизации при выборе маршрута могут базироваться на множестве показателей, комбинируя их таким образом, что в результате получается один гибридный показатель. Ниже перечислены показатели, которые используются в алгоритмах маршрутизации:

• Длина маршрута.
• Надежность.
• Задержка.
• Ширина полосы пропускания.

Длина маршрута

Длина маршрута является наиболее общим показателем маршрутизации. Некоторые протоколы маршрутизации позволяют администраторам сети назначать произвольные цены на каждый канал сети. В этом случае длиной тракта является сумма расходов, связанных с каждым каналом, который был траверсирован. Другие протоколы маршрутизации определяют «количество пересылок» (количество хопов), т. е. показатель, характеризующий число проходов, которые пакет должен совершить на пути от источника до пункта назначения через элементы объединения сетей (такие как маршрутизаторы).

Надежность

Надежность, в контексте алгоритмов маршрутизации, относится к надежности каждого канала сети (обычно описываемой в терминах соотношения бит/ошибка). Некоторые каналы сети могут отказывать чаще, чем другие. Отказы одних каналов сети могут быть устранены легче или быстрее, чем отказы других каналов. При назначении оценок надежности могут быть приняты в расчет любые факторы надежности. Оценки надежности обычно назначаются каналам сети администраторами. Как правило, это произвольные цифровые величины.

Задержка

Под задержкой маршрутизации обычно понимают отрезок времени, необходимый для передвижения пакета от источника до пункта назначения через объединенную сеть. Задержка зависит от многих факторов, включая полосу пропускания промежуточных каналов сети, очереди в порт каждого маршрутизатора на пути передвижения пакета, перегруженность сети на всех промежуточных каналах сети и физическое расстояние, на которое необходимо переместить пакет. Т. к. здесь имеет место конгломерация нескольких важных переменных, задержка является наиболее общим и полезным показателем.

Полоса пропускания

Полоса пропускания относится к имеющейся мощности трафика какого-либо канала. При прочих равных показателях, канал Ethernet 10 Mbps предпочтителен любой арендованной линии с полосой пропускания 64 Кбайт/с. Хотя полоса пропускания является оценкой максимально достижимой пропускной способности канала, маршруты, проходящие через каналы с большей полосой пропускания, не обязательно будут лучше маршрутов, проходящих через менее быстродействующие каналы.

Источник

Сегодня поговорим о том, что такое таблица маршрутизации, зачем она нужна и на каких устройствах применяется. В большинстве случаев, обычные люди не пользуются ей, отдавая маршрутизацию на откуп автоматике. Маршрутизаторы и другое сетевое оборудование умеют самостоятельно составлять таблицы, и не всегда хорошей идеей является вмешательство в этот процесс.

Как работает таблица маршрутизации

Перед тем, как приступать к настройке таблиц на роутере или на компьютере, вам нужно понимать, как они работают и для чего могут пригодиться. При настройке каких-то компьютерных систем лучше всегда соблюдать правило: если есть автоматическая настройка или предустановленные параметры, то не лезьте в этот раздел, если хоть чего-то не понимаете.

Не стоит настраивать маршрутизацию в маленьких сетях или если есть сомнения, что сможете справиться самостоятельно.

Если у вас есть небольшая домашняя сеть, то смысла в самостоятельной настройке нет. Разве что, ваше устройство не поддерживает автоматическое составление таблицы и её обязательно придется заносить вручную. Такое может случиться, если было куплено профессиональное оборудование или же, если это оборудование старое. В таких случаях действительно придется разбираться с таблицами самостоятельно.

Зачем нужна таблица

Таблица маршрутизации нужна, чтобы компьютер или маршрутизатор знали, куда нужно отправлять пакеты с информацией. Не всегда сеть организована таким образом, что после маршрутизатора сразу находятся конечные абоненты. Иногда идет сначала один маршрутизатор, потом другой, потом стоит какой-то сервер и уже за ним прячутся остальные компьютеры и устройства.

Если такая цепочка одна, то с доставкой данных нет проблем, если же это большая сеть, в которой много переходов и абонентов, то доставка информации может задерживаться. В таких случаях и составляются таблицы маршрутизации, чтобы облегчить работу всей сети. При правильно составленной таблице каждое устройство знает куда передавать пакет информации дальше.

Проще всего вам будет представить необходимость этих таблиц на примере почты и адресов. Представьте, что письмо, предназначенное вам, оказалось в главном распределительном центре Почты России. Они смотрят на него и видят, кому оно предназначается: Иванов И.И.. После этого они смотрят в свои гроссбухи с адресами и находят, что Иванов И.И. живет в Энской Губернии и переправляют письмо в почтамт этой губернии.

Дальше уже там смотрят в свои таблицы и видят, что такой абонент проживает в городе Бердичеве и переправляют туда, там находят, что к этому абоненту относится отделение почты №666 и переправляют письмо туда. Там уже находят конкретный адрес, улица Маршрутная, дом такой-то, и посылают почтальона, ответственного за этот дом, с отправлением для доставки вашего письма в почтовый ящик.

Как-то так и работают таблицы маршрутизации, пример с почтой тут отличается только тем, что там сразу написан весь адрес проживания и, фактически, весь маршрут: Энская губерния, г. Бердичев, улица Маршрутная, дом такой-то, Иванов И.И. В обоих случаях конечный получатель идентифицируется однозначно и точно. Из-за этого все отделения знают куда и как передавать отправления, а могут иметь и несколько маршрутов для доставки.

Содержание записей

Поля таблицы как раз зависят от того, что должен знать этот узел маршрута для дальнейшего получения и передачи информации. Самым важным здесь являются IP-адреса других узлов сети, а также те адреса, о существовании которых точно знает это устройство. Также важным показателем является метрика, отвечающая за длину маршрута.

В общем случае поля таблицы выглядят следующим образом:

• Адрес сети или узла назначения. Также здесь может стоять маршрут по умолчанию.
• Маска сети назначения (для IPv4-сетей маска /32 (255.255.255.255)). С помощью маски указывается единичный адрес или же некоторый диапазон адресов.
• Шлюз, обозначающий адрес маршрутизатора в сети. В случае, если устройство в своей подсети не имеет подобного адреса, то он передает пакет следующему маршрутизатору, в ведении которого и находится отправитель.
• Интерфейс, через который доступен шлюз. Для разных устройств это могут быть разные данные. Например, в случае обычного маршрутизатора это будут номера портов: 0,1,2,3 и так далее. В случае с компьютером это будет сетевая карта или одна из сетевых карт, если их несколько.
• Метрику — числовой показатель, задающий предпочтительность маршрута. Зависит от настроек, обычно здесь имеется в виду длина маршрута, то есть, количество узлов до абонента. Если есть маршрут с двумя узлами и с 12, то выбран будет маршрут с наименьшей метрикой. Также можно задавать метрику в зависимости от скорости соединения и еще нескольких параметров.

Записи на разных устройствах могут немного отличаться по внешнему виду, но поля остаются такими же в большинстве случаев. В них содержится та информация, без которой доставка пакета, просмотр маршрута, а также его выбор при доставке сообщения будут затруднены. Меньше информации добавить не получится, иначе её будет недостаточно.

Виды таблицы

Есть различия по способу формирования таблицы на устройстве. Всего есть два вида таблиц: статические и динамические. Если ничего не настраивали, а интернет как-то работает, то используется второй вид таблиц. Сейчас разберем подробнее каждый из этих видов, их преимущества и недостатки.

Статические таблицы стоит снова сравнить с почтой. Есть определенный человек, проживающий по определенному адресу. В случае переезда человека, сноса дома или строительства нового дома, нужно подать правильно оформленные документы, чтобы новые абоненты смогли получать почту. Если не сделали этого вовремя, то сами виноваты.

Со статическими таблицами также: что вы в них запишите, то там и будет. Если абонент пропадет или переедет, то пакеты для него будут высылаться по старому маршруту, пока данные не будут изменены. При подключении нового узла сети или оборудования также вносят изменения в таблицы, иначе, несмотря на работающую связь, никакого обмена сообщениями между ними не будет.

Статическая таблицы маршрутизация не зависит от местоположения роутера. Не стирается при перезагрузке или установке в другое место.

С динамическими таблицами все сложнее для оборудования и проще для человека. В случае с динамическими таблицами, их составляет сам маршрутизатор или сервер. Фактическое, каждое устройство, работающее по протоку TCP, после подключения посылает в сеть сообщение типа «Привет! Я здесь новенькой. Мой адрес и имя такие-то, готов получать и отправлять информацию». Когда это сообщение доходит до первого маршрутизатора, он добавляет этот узел в свою сеть.

При первом подключении сервера или маршрутизатора он также отправляет подобный запрос, только еще и сам говорит, что будет передавать информацию дальше. Отправляет пакеты с запросом ко всем устройствам, чтобы получить их адреса и данные, а также запросы к другим роутерам, чтобы получить их таблицы и заняться просмотром маршрутов.

Маршрутизаторы часто обмениваются информацией, например один из первых и сейчас почти неиспользуемых в крупных сетях, протокол RIP заставлял свитчи раз в 30 секунд отправлять в сеть всю свою таблицу маршрутизации. Это позволяло держать данные актуальными на всех устройствах, но нагружало есть.

В случае динамических таблиц, периодически проводится их очистка. Это позволяет избежать накопления ненужных записей и недостоверной информации. Так что, если какое-то устройство отключается и больше не присутствует в сети, то через некоторое время оно вычеркивается из таблиц. Также, если роутер был выключен, то после включения он станет с нуля создавать таблицу, а вот статическая таблица загрузится и начнет работать сразу.

Команды для работы с таблицей маршрутизации

На разном оборудовании есть разные команды для работы с таблицами маршрутизации. Например, до оборудования компании Cisco допускаются только сертифицированные сотрудники. Они должны пройти обучение и получить сертификат у самого разработчика. Можно работать и без всего этого, но тогда разработчик не отвечает за нанесенный ущерб.

На других системах таких строгих требований нет, так что приведем примеры команд для основных операционных систем. Если же захотите настроить маршрутизацию на каком-то другом оборудовании, то для поиска команд загляните в инструкцию.

В Windows

В этой операционной системе используется команда route с разными модификаторами для работы с маршрутизацией. Вводится в командной строке Windows, открытой от имени администратора.

Параметр	Использование
-f	Используйте для очистки таблицы маршрутизации, если хотите избавится от всего, что там наворотили.
-p	Превращает запись в постоянную. Делает запись статической. После перезагрузки компьютера она останется в памяти таблицы маршрутизации, а без этого параметры после перезагрузки запись сотрется.
add	Добавляет новую запись в таблицу. Без параметра –p запись будет динамической.
change	Позволяет изменить указанную запись.
delete	Удаляет указанную запись.
print	Показывает на экране всю таблицу маршрутизации со всеми активными записями.
destination	Позволяет установить идентификатор сети назначения при создании или изменении записи.
mask	Напишите для указания маски сети назначения.
gateway	Указывайте шлюз. Если нужно строить маршрут до следующего маршрутизатора, то используйте его.
metric	Указывайте метрику для маршрута. От 1 до 999, чем меньше метрика, тем активнее станет использоваться маршрут.
if	Укажите номер интерфейса.

Приведем несколько примеров использования команды:

• Показать текущие записи в таблице: route print
• Показать все маршруты к подсети: 192.17.x.x: route print 192.17.x.x
• Добавление новой записи с маршрутом для всех неизвестных подсетей при использовании шлюза по адресу 192.17.77.1: route -p add 0.0.0.0 mask 0.0.0.0 192.17.77.1
• Добавление записи маршрута для сети 102.25.98.0 через узел сети 102.25.90.1: route -p add 102.25.98.0 mask 255.255.255.0 102.25.90.1
• Удаление записи из таблицы: route delete 172.16.12.0 mask 255.255.0.0

В Linux

В linux для редактирования таблицы маршрутизации также придется использовать консоль. Есть два набора команд:

• Route. Устаревший набор команд, который до сих пор поддерживается всеми версиями систем, но обладает меньшим функционалом.
• IP Route. Имеет больший функционал, должен постепенно вывести прошлый инструмент из употребления. Будем разбирать его.

Откройте терминал и введите в нем «ip route», чтобы отобразить текущие записи в таблице.

Само построение команды выглядит как на представленной картинке. Если вам захочется применить её, то каждый из указанных пунктов замените на тот, что используется у вас в сети. Основные обозначения:

• [destination] – укажите адрес сети, подсети или конечного узла маршрута.
• [MASK netmask] – маска подсети.
• [gateway] – укажите адрес шлюза, через который будет идти обращение к другой сети.
• [METRIC metric] – задайте метрику, если устройство является маршрутизатором. Чем меньше число в метрике, тем чаще будет использоваться маршрут.
• [IF interface] – укажите интерфейс(порт), через который пойдет обмен информацией.

Расшифровка некоторых фраз, которые остаются могут показаться непонятными при использовании команды:

• via – читайте как «через», используется для указания шлюза или промежуточного узла.
• dev – используется для обозначения сетевого интерфейса.
• netmask – так называется маска подсети.
• metric – метрика.

При использовании самой команды могут использоваться следующие модификаторы:

• add – добавление записи в таблицу.
• del – удаление записи из таблицы.
• replace – замена одного маршрута другим, а не изменение готового маршрута.
• change – изменение одной из записей.

Приведем несколько примеров использования команды. На их основе можно построить то, что подойдет именно к вашему случаю:

• Ip route add -net 192.16.25.0/24 via 192.168.1.1 — для указанной сети устанавливается шлюз 192.168.1.1
• Ip route del 192.16.25.0/24 via 192.168.1.1 – удаляет записи об установке шлюза для указанной сети.
• ip route replace 172.16.10.0/24 via 192.168.1.3 – удаляет запись о старом шлюзе и заменяет запись о новом шлюзе для подсети.
• ip route replace default via 5.215.98.7 – изменение маршрута по умолчанию. Обычно применяется при смене адреса провайдера или при изменении основного маршрутизатора.

Все эти команды изменяют записи в динамической таблице. Чтобы сами записи сохранялись при перезагрузке, их нужно добавить в файл конфигурации. Информацию о том, где именно они хранятся лучше посмотреть в сети или в руководстве к системе. Например, в Red Hat используются конфигурационные файлы из каталога /etc/sysconfig/network-scripts/route-ethX.

Заключение

В статье разобрали для чего используются таблицы маршрутизации, какие они бывают и как работают. Обычно людям ненужно настраивать таблицы маршрутизации в домашних сетях, потому что динамическое построение таблиц в небольших сетях нисколько не тормозит работу устройств. В организациях с несколькими филиалами или с большим количеством конечных устройств маршрутизация может принести пользу.

Само изменение таблицы требуется в редких случаях, когда какое-то устройство не удается правильно обнаружить при его подключении. В этом случае имеет смысл добавить в таблицу статическую запись, чтобы каждый раз не мучатся с подключением устройства. В остальных случаях заниматься самостоятельной маршрутизацией пакетов по сети не стоит.

Содержание:

• Что такое маршрутизация
• Как посмотреть таблицу маршрутизации
• Построение таблицы маршрутизации
• Примеры статической маршрутизации

Что такое маршрутизация

Вся цифровая информация передаётся по сети в виде пакетов данных. По пути от отправителя к адресату они проходят через цепочку промежуточных устройств – маршрутизаторов (роутеров) и/или соответственно настроенных компьютеров.

Маршрутизация – это процесс определения пути (сетевого маршрута) для установки соединения между хост-устройствами. Этот путь настраивается как внутри локального устройства, так и на маршрутизаторе.

Построение сетевого маршрута происходит на основе информации из таблиц маршрутизации. Для их формирования применяются протоколы маршрутизации или инструкции сетевого администратора.

Каждая таблица содержит ряд параметров, позволяющих правильно идентифицировать и читать сетевой маршрут. Таблица содержит минимум 5 разделов:

• Destination (Target). IP-адрес сети назначения – конечной цели для передаваемых данных.
• Netmask (Genmask). Маска сети.
• Gateway. IP-адрес шлюза, через который можно добраться до цели.
• Interface. Адрес сетевого интерфейса, по которому доступен шлюз.
• Metric. Числовой показатель, задающий предпочтительность маршрута.

Опционально в таблице также может содержаться следующая информация:

• адрес отправителя (source);
• размер TCP-окна (window);
• максимальная величина пакета (MSS) и типы записей.

Как посмотреть таблицу маршрутизации

Таблицу маршрутизации в Linux (например, в популярных серверных ОС типа Ubuntu или CentOS) можно посмотреть с помощью нескольких команд.

Команда route

Программа используется для настройки параметров статической маршрутизации. Просмотр таблицы можно осуществить с помощью команды:

route -n

Команда netstat

Утилита используется для сбора информации о состоянии сетевых соединений. Вывести таблицу можно с помощью команды:

netstat -r

Построение таблицы маршрутизации

Существует несколько основных утилит для настройки таблицы маршрутизации (добавления, обновления, удаления старых и новых маршрутов):

• Route. Устаревшая утилита, входящая в состав пакета net-tools. Служит для отображения таблицы маршрутизации и построения статических маршрутов.
• IP Route. Обновленный инструмент, призванный заменить Route. Имеет большую функциональность, по сравнению со своим предшественником.

Оба инструмента могут использоваться для выполнения аналогичных задач. Далее будет рассмотрен синтаксис каждого в пределе основных возможностей.

Route

Команда имеет следующий вид:

route [-f] [-p] command -net [destination] netmask [MASK netmask] gw [gateway] metric [METRIC metric] dev [IF interface]

Ключи

• -f – очистка таблиц от записей всех шлюзов.
• -p – сохранение маршрута в качестве постоянного при использовании ADD. По умолчанию все маршруты временные и после перезагрузки системы сбрасываются.

Основные опции (command)

• add – добавление маршрута.
• del – удаление маршрута.
• replace – замена маршрута.
• change – изменение или настройка параметров маршрута.

Обозначения

• [destination] – адрес сети назначения.
• [MASK netmask] – маска подсети.
• [gateway] – адрес шлюза.
• [METRIC metric] – числовой показатель, задающий предпочтительность маршрута (используется в том случае, если устройство является маршрутизатором).
• [IF interface] – сетевой интерфейс.

Опции для указания вводных данных

• -net – целевая сеть.
• -host – целевой хост.
• gw – шлюз (Gateway).
• dev – сетевой интерфейс.
• netmask – маска подсети.
• metric – метрика.

IP Route

Команда имеет следующий вид:

ip route command [destination] netmask [MASK netmask] via [gateway] metric [METRIC metric] dev [IF interface]

Основные опции (command)

• add – добавление маршрута.
• del – удаление маршрута.
• replace – замена маршрута.
• change – изменение или настройка параметров маршрута.

Обозначения

• [destination] – адрес сети назначения.
• [MASK netmask] – маска подсети.
• [gateway] – адрес шлюза.
• [METRIC metric] – числовой показатель, задающий предпочтительность маршрута (используется в том случае, если устройство является маршрутизатором).
• [IF interface] – сетевой интерфейс.

Опции для указания вводных данных

• via – используется в значении «через» для указания шлюза.
• dev – сетевой интерфейс.
• netmask – маска подсети.
• metric – метрика.

Примеры статической маршрутизации

Составление нового маршрута

Можно представить два офиса: A и B. В каждом стоят маршрутизаторы на Linux, которые соединены между собой IP-IP туннелем.

Маршрутизатор A имеет IP-адрес — 192.168.1.1, а маршрутизатор B — 192.168.1.2.

Чтобы подключение к локальной сеть маршрутизатора A стало возможным из локальной сети маршрутизатора B и наоборот, нужно прописать на маршрутизаторе B:

route add -net 172.16.10.0/24 gw 192.168.1.1

Будет произведена установка шлюза «192.168.1.1» для сети «172.16.10.0/24».

Также необходимо прописать на маршрутизаторе A обратный маршрут в локальную сеть маршрутизатора B:

route add -net 172.20.0.0/24 gw 192.168.1.2

Изменение локальной сети

В случае изменения локальной сети маршрутизатора B, необходимо удалить старую запись:

route del -net 172.20.0.0/24 gw 192.168.1.2

А после добавить новый маршрут на маршрутизаторе А:

route add -net 172.20.0.0/24 gw 192.168.1.2

Изменение адреса тоннеля

Если на маршрутизаторе B изменится IP-адрес туннеля, то следует также актуализировать адрес шлюза на маршрутизаторе А:

ip route replace 172.16.10.0/24 via 192.168.1.3

После выполнения команды адрес шлюза для подсети «172.16.10.0/24» будет изменён.

Изменение провайдера

Чтобы перенаправить трафик через другого провайдера («ISP2»), следует изменить маршрут «по умолчанию» («default»):

ip route replace default via 5.215.98.7

Концентратор (HUB)

Концентратор работает на физическом уровне сетевой модели OSI, повторяет приходящий на один порт сигнал на все активные порты. (сигнал, приходящий на вход воспринимается концентраторм как неструктурированный поток “0” и “1”). В случае поступления сигнала на два и более порта одновременно возникает коллизия, и передаваемые кадры данных теряются. Таким образом, все подключенные к концентратору устройства находятся в одном домене коллизий.

Локальная сеть:

Один домен коллизий

Мост (bridge), коммутатор(switch)

     

Мост работает на канальном уровне модели OSI – использует для локализации трафика МАС-адреса компьютеров.

Во время работы мост строит таблицу маршрутизации. В начале работы эта таблица пуста. При работе сети мост извлекает из поступивших кадров МАС-адреса отправителей и помещает их таблицу маршрутизации, где фиксирует номер своего порта и поступивший адрес

В дальнейшем мост передает кадр только в тот порт, где находится получатель

Все компьютеры подключенные к мосту (коммутатору) образуют один широковещательный домен. Мост передает широковещательные сообщения (например, запросы ARP) во все свои порты. Именно принадлежность к одному широковещательному домену позволяет сегментам сети, подключенным к разным портам оставаться одной и той же ЛВС. При этом каждый сегмент сети представляет собой отдельный домен коллизий.

Локальная сеть:

Один широковещательный домен

Четыре домена коллизий

Маршрутизатор (router)

Маршрутизация – процесс выбора пути для передачи пакетов

Маршрутизатор (router) – это устройство, подключенное к двум или нескольким сетям.  Обеспечивает маршрутизацию. Работает на сетевом уровне модели OSI.

Например, Ethernet и TokenRing.

В большой составной сети к одному маршрутизатору может подключаться несколько ЛВС, а к одной ЛВС может подключаться несколько маршрутизаторов. Поэтому к одной и той же цели пакеты могут доставляться различными путями. Если один маршрутизатор выйдет из строя, пакеты в обход его дойдут до места назначения.

В сложных сетях перед маршрутизатором стоит важная задача – выбор наиболее эффективного пути для доставки пакетов.

Если пакету на пути к конечному пункту приходится проходить через множество сетей, каждый обрабатывающий его маршрутизатор называют транзитом (hop). Маршрутизатор часто оценивает эффективность маршрута  по числу транзитов от исходной до целевой системы.

Таблица маршрутизации

Таблица маршрутизации – это сердце маршрутизатора. Без нее маршрутизатор не узнает, куда пересылать получаемые пакеты. В отличие от коммутаторов маршрутизаторы не умеют составлять таблицы на основе информации из получаемых пакетов – ее там нет.

 Два способа создания таблиц маршрутизации: Статическая маршрутизация – создание таблицы вручную Динамическая маршрутизация – маршрутизаторы с помощью специальных протоколов обмениваются информацией друг о друге и сетях, к которым они подключены. По сути таблица маршрутизации представляет собой список сетей и адресов маршрутизаторов, к которым система должна обращаться для передачи данных в эти сети.

Пример таблицы маршрутизации на локальном хосте в ОС Windows

Столбцы:

– Сетевой адрес(network address) – адрес пункта назначения (адрес сети или хоста, информация о маршруте к которым записана в других столбцах

– Маска сети (network mask) – маска подсети для адреса в первом столбце

– Адрес шлюза (gateway address) – адрес маршрутизатора, которому необходимо посылать пакет, чтобы доставить  его хосту с адресом из первого столбца

– Интерфейс (interface) – адрес сетевого адаптера, через который необходимо передавать пакеты маршрутизатору, адрес которого указан в столбце «адрес шлюза».

– Метрика (metric) – число, позволяющее сравнить относительную эффективность различных путей к одной цели (фактически показывает сколько маршрутизаторов надо пройти, чтобы добраться до цели).

Строки:

(1) 0.0.0.0 0.0.0.0 192.168.0.1 192.168.0.175 20 – шлюз по умолчанию (default gateway) – маршрут к любой сети, не описанной в таблице маршрутизации. Любой IP-адрес объединенный с маской 0.0.0.0 дает 0.0.0.0 . На компьютере, не являющимся маршрутизатором в столбце «Адрес шлюза» указывается его IP-адрес, а столбец «Интерфейс» указан IP-адрес сетевого интерфейса (адаптера), соединяющего систему с сетью.

(2) 127.0.0.0 255.0.0.0 127.0.0.1 127.0.0.1 1 – адрес обратной связи (локальной заглушки). Протокол IP автоматически направляет все пакеты, адресованные на любой адрес сети 127.0.0.0, обратно в очередь входящих пакетов. В качестве маршрутизатора используется свой собственный обратный адрес 127.0.0.1

(3) 192.168.0.0 255.255.255.0 192.168.0.175 192.168.0.175 20 – маршрут к  ЛВС, в которую включен локальный компьютер. В столбцах «Адрес шлюза» и «Интерфейс» указывается  IP-адрес локального компьютера, указывающий что в качестве маршрутизатора он должен использовать самого себя.

(4) 192.168.0.175 255.255.255.255 127.0.0.1 127.0.0.1 20 – маршрут к локальному компьютеру (ссылка на этот компьютер). Управление пакетом направленным к локальному компьютеру должно выполнятся внутри него (127.0.0.1), в обход сетевого адаптера.

(5) 192.168.0.255 255.255.255.255 192.168.0.175 192.168.0.175 20 – адрес отправки широковещательных сообщений в локальной сети (192.168.0.255).  Пакеты перелаются компьютерам локальной сети, поэтому система использует в качестве маршрутизатора саму себя (192.168.0.175).

(6) 224.0.0.0 240.0.0.0 192.168.0.175 192.168.0.175 20 – адрес групповой рассылки. Система использует в качестве маршрутизатора саму себя.

(7) 255.255.255.255   255.255.255.255 192.168.0.175 192.168.0.175 1 – адрес широковещательных сообщений по все сети

Команда “route”  

Просмотр и изменение таблицы маршрутизации

ROUTE [-f] [-p] [команда [узел]

                  [MASK маска] [шлюз] [METRIC метрика] [IF-интерфейс]

  -f           Очистка таблиц маршрутов от записей для всех шлюзов.  При

               указании одной из команд, таблицы очищаются до выполнения

               команды.

  -p           При использовании с командой ADD задает сохранение маршрута

               при перезагрузке системы. По умолчанию маршруты не

               сохраняются при перезагрузке. Игнорируется для остальных команд,

               изменяющих соответствующие постоянные маршруты.

               Этот параметр не поддерживается в Windows 95.

  команда      Одна из четырех команд

                 PRINT     Печать маршрута

                 ADD       Добавление маршрута

                 DELETE    Удаление маршрута

                 CHANGE    Изменение существующего маршрута

  узел         Адресуемый узел.

  MASK         Если вводится ключевое слово MASK, то следующий параметр

               интерпретируется как параметр “маска”.

  маска        Значение маски подсети, связываемое с записью для данного

               маршрута.  Если этот параметр не задан, по умолчанию

               подразумевается 255.255.255.255.

  шлюз         Шлюз.

  METRIC       Определение параметра метрика/цена для адресуемого узла.

интерфейс    адрес  сетевого адаптера, который система должна использовать для передачи данных маршрутизатору, адрес которого указан в поле шлюз

Команда “ping”

Проверка связи с хостом.

Использование: ping [-t] [-a] [-n число] [-l размер] [-f] [-i TTL] [-v TOS]

               [-r число] [-s число] [[-j списокУзлов] | [-k списокУзлов]]

               [-w таймаут] конечноеИмя

Параметры:

    -t               Отправка пакетов на указанный узел до команды прерывания.

                     Для вывода статистики и продолжения нажмите

                     <Ctrl>+<Break>, для прекращения – <Ctrl>+<C>.

    -a               Определение адресов по именам узлов.

    -n число         Число отправляемых запросов.

    -l размер        Размер буфера отправки.

    -f               Установка флага, запрещающего фрагментацию пакета.

    -i TTL           Задание срока жизни пакета (поле “Time To Live”).

    -v TOS           Задание типа службы (поле “Type Of Service”).

    -r число         Запись маршрута для указанного числа переходов.

    -s число         Штамп времени для указанного числа переходов.

    -j списокУзлов   Свободный выбор маршрута по списку узлов.

    -k списокУзлов   Жесткий выбор маршрута по списку узлов.

    -w таймаут       Таймаут каждого ответа в миллисекундах.

TTL – Time To Live – время жизни пакета –предельный срок, в течении которого пакет может перемещаться по сети. Задается в секундах. Часто интерпретируется как максимальное количество маршрутизаторов, через которые может пройти пакет. Каждый маршрутизатор вычитает из TTL единицу. Когда TTL=0 – уничтожается

[практика: пар. IP без шлюза по умолчанию_ping_route_ping]

Команда “tracert” (traceroute в UNIX)

Отображает список маршрутизаторов, которые в настоящий момент пересылают пакеты к целевому хосту.

Использование: tracert [-d] [-h максЧисло] [-j списокУзлов] [-w интервал] имя

Параметры:

    -d                 Без разрешения в имена узлов.

    -h максЧисло       Максимальное число прыжков при поиске узла.

    -j списокУзлов     Свободный выбор маршрута по списку узлов.

    -w интервал        Интервал ожидания каждого ответа в миллисекундах.

Пример:

C:Documents and Settingsuser>tracert www.ya.ru

Трассировка маршрута к ya.ru [213.180.204.8]

с максимальным числом прыжков 30:

  1    <1 мс    <1 мс    <1 мс  192.168.0.1

  2     1 ms     1 ms     1 ms  192.168.32.2

  3     1 ms     1 ms     1 ms  195.234.109.12

  4     1 ms     2 ms     1 ms  172.31.77.10

  5     2 ms     2 ms     2 ms  89.19.160.97

  6     2 ms     2 ms     2 ms  89.19.160.74

  7     2 ms     3 ms     2 ms  213.79.69.217

  8     4 ms     4 ms     4 ms  ix1-m10.yandex.net [193.232.246.93]

  9     4 ms     4 ms     4 ms  ya.ru [213.180.204.8]

Трассировка завершена.

Для каждого перехода приводятся интервалы, прошедшие между передачей и приемом трех сообщений

Команда “hostname”

Отображает имя локального компьютера и не предусматривает никаких действий.

C:Documents and Settingsuser>hostname

TRAINER-I945G

Команда “ipconfig”

Просмотр  параметров сетевых интерфейсов, а также настройка продления или прекращения DHCP-аренды.

 ipconfig [/? | /all | /release [адаптер] | /renew [адаптер] |

            /flushdns | /displaydns /registerdns |

            /showclassid адаптер |

            /setclassid адаптер [устанавливаемый_код_класса_dhcp] ]

Где

   адаптер    Полное имя или имя, содержащие подстановочные знаки “*” и “?”

              (* – любое количество знаков, ? – один любой знак).

              См. примеры

   ключи:

       /?           Отобразить это справочное сообщение.

       /all         Отобразить полную информацию о настройке параметров.

       /release     Освободить IP-адрес, полученный от DHCP, для указанного адаптера.

       /renew       Обновить аренду IP-адреса от DHCP, для указанного адаптера.

       /flushdns    Очистить кэш разрешений DNS.

       /registerdns Обновить все DHCP-аренды и перерегистрировать DNS-имена

       /displaydns  Отобразить содержимое кэша разрешений DNS.

       /showclassid Отобразить все допустимые для этого адаптера коды (IDs)

                    DHCP-классов.

       /setclassid  Изменить код (ID) DHCP-класса.

По умолчанию отображается только IP-адрес, маска подсети и стандартный шлюз

для каждого подключенного адаптера, для которого выполнена привязка с

TCP/IP.

Для ключей /Release и /Renew, если не указано имя адаптера, то будет

освобожден или обновлен IP-адрес, выданный для всех адаптеров,

для которых существуют привязки с TCP/IP.

Для ключа SetClassID, если не указан код класса (ID),

то существующий код класса будет удален.

Примеры:

   > ipconfig                      – Отображает краткую информацию.

   > ipconfig /all                 – Отображает полную информацию.

   > ipconfig /renew               – Обновляет сведения для всех адаптеров.

 14 Разрешение NetBIOS-имен |

Описание курса

| Тесты (0)