Маршрутизация в сетях

Маршрутизация – это определение пути следования пакета данных от компьютера-источника к компьютеру- приемнику, в основе которого лежит логическая адресация.

Управление передачей пакетов на физическом уровне, т.е. на основе физической адресации, может быть организовано следующим образом. Компьютер-источник передает сигнал, в котором указан Ethernet-адрес компьютера-приемника. Сигнал направляется всем компьютерам сети (широковещательный сигнал). Каждый из компьютеров анализирует сигнал, но принимает только тот, которому он адресован. Такой способ взаимодействия имеет естественное ограничение на число компьютеров, объединенных в сеть. Если компьютеров в сети становится слишком много для оптимального взаимодействия, то сеть разделяется на сегменты (подсети), которые объединяются с помощью специального устройства, называемого мостом. Мост строит таблицу сетевых адресов, которая определяет в какой из двух подсетей находится отдельный физический адрес. Если сообщение посылается от одного компьютера к другому и оба они находятся по одну сторону от моста, то оно не передается на другую сторону моста. Такой способ передачи пакетов по сети используют немаршруизирующие протоколы, например, NetBEUI.

IP протокол является маршруизирующим. Маршрутизация реализуется по следующей схеме.

Сетевые адаптеры компьютера 2 снабжены двумя IP-адресами из двух подсетей. Он может быть использован при передаче сообщений из первой подсети во вторую, т.е. выполнять функции маршрутизатора. Таким образом, маршрутизатор можно рассматривать как совокупность нескольких узлов, каждый из которых входит в свою сеть. Как единое устройство маршрутизатор, вообще говоря, не имеет ни отдельного сетевого адреса, ни какого-либо локального адреса (маршрутизаторы с блоком управления имеют).

Маршрут – это последовательность маршрутизаторов, которые должен пройти пакет от отправителя до пункта назначения.

Механизм маршрутизации реализуются по двум сценариям:

1. Если маршрут локальный, т.е. сетевые адреса отправителя и получателя совпадают, то пакет посылается получателю посредством протокола ARP, преобразующего IP-адрес в физический и обратно. Если компьютер-получатель функционирует, то он отправляет обратно пакет-ответ, содержащий адрес получателя, т.е. к пакету добавляются физические адреса источника и приемника и передача реализуется на физическом уровне.

2. Если маршрут удаленный, т.е. сетевые адреса отправителя и получателя разные, то пакет передается на маршрутизатор, где сравниваются сетевые адреса. Если они различны, то маршрутизатор отправляет пакет на другой маршрутизатор и процесс повторяется. В итоге произойдет следующее. Или сетевые адреса совпадут и маршрутизатор обработает пакет так, как если бы он был локальным, или пакет «умирает» в сети. Каждый пакет имеет поле данных, которое называется Time to Live. Каждый раз, когда пакет проходит через маршрутизатор, поле уменьшается на 1. Если оно достигает 0 до попадания пакета адресату, то отправителю посылается сообщение об ошибке, а пакет отбрасывается.

В сложных составных сетях почти всегда существует несколько альтернативных маршрутов для передачи пакетов. Задачу выбора маршрута решают маршрутизаторы, а также конечные узлы. Маршрут выбирается на основании имеющихся у этих устройств информации о текущей конфигурации сети, а также на основании указанного критерия выбора маршрута (обычно это задержка прохождения маршрута отдельным пакетом или средняя пропускная способность маршрута, или количество пройденных в маршруте промежуточных маршрутизаторов).

Чтобы по адресу сети назначения можно было выбрать рациональный маршрут, каждый конечный узел и маршрутизатор анализируют специальную информационную структуру, называемую таблицей маршрутизации (ТМ).

Маршрутизаторы конфигурируют двумя способами: как статические и как динамические.

Статические маршрутизаторы содержат ТМ, где указаны сетевые адреса и другие маршрутизаторы, которые обслуживаются вручную.

Динамические ТМ формируются автоматически, т.е. маршрутизаторы связываются друг с другом и обмениваются информацией о ТМ по специальному протоколу - протоколу маршрутизации. Если узел подключен к нескольким сетям и конфигурирует как маршрутизатор, то он посылает всем узлам сети сообщение о маршрутах, которые он знает. Такие сообщения посылаются, например, каждые 60 сек. Если в течении этого времени, то маршрутизатор считается выключенным и соответствующие записи удаляются. Если указанный сетевой адрес неизвестен ни одному маршрутизатору сети, то пакет отправляется на маршрутизатор заданный по умолчанию (шлюз). Он определен в конфигурации каждого компьютера сети. Обычно это маршрутизатор, соединяющий локальную сеть с Интернет.

ТМ маршрутизатора 4

Замечание.

Поле метрики (расстояние до сети назначения) является необязательным параметром. Если в ТМ для сети только один маршрут, то метрика не принимается во внимание. Больший смысл метрика имеет в качестве признака непосредственно подключенной к маршрутизатору сети. Метрика

обязательна, если записи ТМ формируются на основе адаптивных алгоритмов.

Источники и типы записей в ТМ:

1) Программное обеспечение стека, создающее минимальную ТМ, содержащую записи о непосредственно подключенных сетях, маршрутизаторах по умолчанию, адресах особого назначения. В маршрутизаторе MPR Windows NT запись, соответствующая маршрутизатору по умолчанию имеет значение Network Address = 0.0.0.0 и Netmask = 0.0.0.0, а в UNIX – Destination = default. Примером записей об адресах особого назначения является записи

127.0.0.0 (loopback) и 224.0.0.0 (multicast).

2) Администратор, непосредственно формирующий записи с помощью системных утилит (route). Заданные вручную записи являются статическими и не имеют срока истечения жизни.

3) Протоколы маршрутизации, работающие на основе адаптивных алгоритмом. Такие записи всегда являются динамическими, т.е. имеют ограниченный срок жизни.

Дата добавления: 2014-01-13