Передача данных в сетях с маршрутизаторами

Процесс функционирования протоколов рассмотрен на примере передачи данных по сети (рис.8.4) от узла Host X до узла Host Y через маршрутизаторы A, B, C. Маршрутизаторы соединены между собой через последовательные порты FastEthernet, номера которых также приведены на рисунке. Интерфейсы FastEthernet характеризуются физическими МАС-адресами и логическими IP-адресами. Адреса узлов и интерфейсов маршрутизаторов, задействованных в процессе передачи, приведены в табл.8.1. Предположим, что сетевая маска во всех сетях одинакова и равна 255.255.255.0.

Рис.8.4. Передача данных по сети

Таблица 8.1

Адреса узлов и интерфейсов маршрутизаторов

Устройство	Интерфейс	IP-адрес	МАС-адрес
Host X	F0/0	172.16.10.11	011ABC123456
Router_A	F0/1	172.16.10.1	0001AAAA1111
F0/2	198.20.20.5	0002AAAA2222
Router_B	F0/1	198.20.20.6	0001BBBB1111
F0/2	199.30.30.9	0002BBBB2222
Router_C	F0/1	199.30.30.10	0001CCCC1111
F0/2	200.40.40.1	0002CCCC2222
Host Y	F0/0	200.40.40.7	022DEF123456

Сообщение, сформированное протоколами верхних уровней компьютера Host X, поступает на сетевой уровень, где IP-протокол формирует пакет данных. Поскольку адрес назначения 200.40.40.7 не относится к сети 172.16.10.0, в которой находится Host X, то необходима маршрутизация.

Заголовок пакета	Поле данных
Первые поля заголовка пакета	IP адрес узла источника 172.16.10.11	IP адрес узла назначения 200.40.40.7	Data
Пакет данных

На канальном уровне узел Host X инкапсулирует сформированный пакет в кадр соответствующей технологии, например, FastEthernet. В заголовке кадра, наряду с другой информацией, указываются МАС-адреса источника и назначения. МАС-адрес источника в данном примере будет 011ABC123456. Поскольку МАС-адрес узла-получателя Host Y компьютеру Host X неизвестен, то узел Host X обращается к таблице ARP. Узел не находит соответствующей записи в таблице ARP, поэтому он посылает в локальную сеть широковещательный ARP-запрос, в котором задает сетевой логический IP-адрес устройства назначения – 200.40.40.7. Адресат назначения находится за пределами локальной сети 172.16.10.0. Поскольку маршрутизаторы не транслируют широковещательные запросы в другие сегменты сети, то в этом случае маршрутизатор в ответ на запрос посылает ARP-ответ с MAC-адресом своего входного интерфейса, на который поступил запрос. Входной интерфейс играет роль основного шлюза по умолчанию. ARP-протокол обращается к соответствующей строке таблицы

IP адрес	МАС адрес
172.16.10.1	0001AAAA1111

и отвечает МАС-адресом 0001AAAA1111.

В соответствие с полученным МАС-адресом 0001AAAA1111 формируется кадр, который по физической среде передается в маршрутизатор Router_A:

Заголовок кадра	Заголовок пакета	Поле данных
МАС-адрес узла источника 011ABC123456	МАС-адрес узла назначения 0001AAAA1111	IP- адрес узла источника 172.16.10.11	IP- адрес узла назначения 200.40.40.7	Data
Кадр данных

В маршрутизаторе Router_A из кадра извлекается (декапсулируется) пакет данных. Производится логическое умножение адреса назначения на маску и определяется сеть назначения. Затем происходит обращение к таблице маршрутизации, в соответствие с которой определяется адрес входного порта следующего маршрутизатора Router_В (адрес следующего перехода) и выходной интерфейс маршрутизатора Router_A. При этом формируется новый пакет, который продвигается к выходному FastEthernet порту F0/2 маршрутизатора Router_A. В новом пакете изменяются некоторые поля заголовка, но IP-адреса источника и узла назначения остаются неизменными:

Заголовок пакета	Поле данных
Первые поля заголовка пакета	IP-адрес узла источника 172.16.10.11	IP-адрес узла назначения 200.40.40.7	Data
Пакет данных

Затем пакет инкапсулируется в новый кадр, в качестве МАС-адреса узла источника будет использоваться физический адрес выходного интерфейса F0/2 – 0002AAAA2222. МАС-адрес узла назначения определяется с помощью ARP-протокола аналогично описанному выше. МАС-адресом узла назначения будет физический адрес входного интерфейса маршрутизатора Router_В – 0001BBBB1111.

Новый кадр передается на входной порт маршрутизатора Router_В:

Заголовок кадра	Заголовок пакета	Данные
МАС-адрес узла источника 0002AAAA2222	МАС-адрес узла назначения 0001BBBB1111	IP- адрес узла источника 172.16.10.11	IP- адрес узла назначения 200.40.40.7	Data
Кадр данных

Приняв кадр, маршрутизатор Router_В извлекает из него пакет данных и с использованием маски и таблицы маршрутизации определяет выходной интерфейс. Пакет инкапсулируется в новый кадр, который передается с новыми МАС-адресами источника и назначения в маршрутизатор Router_С:

Заголовок кадра	Заголовок пакета	Данные
МАС-адрес узла источника 0002BBBB2222	МАС-адрес узла назначения 0001CCCC1111	IP- адрес узла источника 172.16.10.11	IP-адрес узла назначения 200.40.40.7	Data
Кадр данных

В маршрутизаторе Router_С, также как в Router_А и Router_В формируются новый пакет и кадр. Поскольку адресат назначения находится в сети непосредственно присоединенной к интерфейсу F0/2 маршрутизатора Router_С, то кадр передается узлу назначения Host Y:

Заголовок кадра	Заголовок пакета	Данные
МАС-адрес узла источника 0002CCCC2222	МАС-адрес узла назначения 022DEF123456	IP- адрес узла источника 172.16.10.11	IP-адрес узла назначения 200.40.40.7	Data
Кадр данных

Протокол сетевого уровня узла Host Y извлекает из кадра пакет данных. Если пакет при передаче был фрагментирован, то из фрагментов формируется целый пакет и через соответствующий интерфейс направляется на транспортный уровень, где из пакетов извлекаются сегменты данных, а из сегментов формируется сообщение.

Всякий раз при формировании кадра вычисляется контрольная сумма, которая записывается в поле FCS трейлера кадра. При приеме кадра на каждом входном интерфейсе всех устройств на пути к адресату назначения вновь вычисляется контрольная сумма, которая сравнивается с принятой в трейлера. Это позволяет выявлять ошибки и исправлять некоторые из них.

При передаче данных через соединения «точка-точка» (см. например, схемы рис. 6.5, 6.11) заголовок кадра может быть существенно упрощен, т.к. интерфейсы непосредственно связаны между собой, поэтому отпадает необходимость задания МАС-адресов узла источника и узла назначения. Примером может служить протокол Point-to-Point Protocol.

Дата добавления: 2014-01-07