Основы маршрутизацииДля передачи информации из одной сети в другую предназначен маршрутизатор. Чтобы выполнить маршрутизацию данных в межсетевом пространстве, следует определить подходящий путь передачи кадров и переслать кадры к пункту назначения. И определение маршрута, и отправка по нему данных (ее еще называют коммутацией, поскольку кадры коммутируются с входного интерфейса маршрутизатора на выходной) осуществляются на сетевом уровне модели OSI. Маршрутизаторы также позволяют разделить большую сеть на логические подсети. Таким образом, локальный трафик каждой подсети остается в ее пределах, и общая пропускная способность всей сети не уменьшается. Передачу данных между подсетями осуществляют маршрутизаторы. Они также служат связующим звеном между вашей и другими сетями, при этом для всех узлов сеть будет представляться единой, или, как говорят, прозрачной, хотя она разделена на части. Лучшим примером объединения различных сетей в единую крупную сеть является Internet.
ПРИНЦИПЫ РАБОТЫ МАРШРУТИЗАТОРА
Определение маршрута.
Рассмотрим гипотетическую сеть с разбиением на подсети, соединенные маршрутизатором и создадим логическую адресную систему. На рисунке изображена сеть, разделенная на две подсети с помощью маршрутизаторов. Не будем пока обращать внимание на архитектуру подсетей (Ethernet, Token Ring и т.д.), приняв, что подсети соединяются с маршрутизатором посредством соответствующих протоколов и интерфейсов.
Каждый узел характеризуется также аппаратным адресом (он жестко задан в любом сетевом адаптере заводом-изготовителем; интерфейсы маршрутизатора тоже имеют аппаратные адреса). Когда несколько сетей объединяются при помощи маршрутизатора, возникает два вида трафика. Информация, передаваемая в пределах одной подсети, составляет локальный трафик. А если связь осуществляется между узлами из разных подсетей, то трафик проходит через маршрутизаторы.
Коммутация пакетов
После того как маршрутизатор получил пакеты данных, происходит их коммутация: маршрутизатор перенаправляет данные с того интерфейса, куда они поступили, на интерфейс, с которого они будут посланы в другую подсеть.
Таблицы маршрутизации
Рассмотрим, как маршрутизатор определяет, на какой порт переключить полученные пакеты. Для создания таблиц маршрутизации предназначено специальное программное обеспечение. Таблицы маршрутизации содержат сведения о том, на каком интерфейсе начинается маршрут, который в конечном счете приведет к пункту назначения. Итак, таблица маршрутизации содержит информацию, на основе которой маршрутизатор принимает решение о дальнейшей пересылке пакетов. Таблица состоит из некоторого числа записей — маршрутов, в каждой из которых содержится адрес сети получателя, адрес интерфейса или следующего узла, которому следует передавать пакеты и некоторый вес записи — метрику. Метрики записей в таблице играют роль в вычислении кратчайших маршрутов к различным получателям. В зависимости от модели маршрутизатора и используемых протоколов маршрутизации, в таблице может содержаться некоторая дополнительная служебная информация. Например: 192.168.64.0/16 [110/49] via 192.168.1.2, 00: 34: 34, FastEthernet0/0/1 где 192.168.64.0/16 — сеть назначения, 110/- административное расстояние /49 — метрика маршрута, 192.168.1.2 — адрес следующего маршрутизатора, которому следует передавать пакеты для сети 192.168.64.0/16, 00: 34: 34 — время, в течение которого был известен этот маршрут, FastEthernet0/0/1 — интерфейс маршрутизатора, через который можно достичь «соседа» 192.168.1.2.Таблица маршрутизации может составляться двумя способами: · статическая маршрутизация — когда записи в таблице вводятся и изменяются вручную. Такой способ требует вмешательства администратора каждый раз, когда происходят изменения в топологии сети. С другой стороны, он является наиболее стабильным и требующим минимума аппаратных ресурсов маршрутизатора для обслуживания таблицы. · динамическая маршрутизация — когда записи в таблице обновляются автоматически при помощи одного или нескольких протоколов маршрутизации — RIP, OSPF, EIGRP, IS-IS, BGP, и др. Кроме того, маршрутизатор строит таблицу оптимальных путей к сетям назначения на основе различных критериев — количества промежуточных узлов, пропускной способности каналов, задержки передачи данных и т. п. Критерии вычисления оптимальных маршрутов чаще всего зависят от протокола маршрутизации, а также задаются конфигурацией маршрутизатора. Такой способ построения таблицы позволяет автоматически держать таблицу маршрутизации в актуальном состоянии и вычислять оптимальные маршруты на основе текущей топологии сети. Однако динамическая маршрутизация оказывает дополнительную нагрузку на устройства, а высокая нестабильность сети может приводить к ситуациям, когда маршрутизаторы не успевают синхронизировать свои таблицы, что приводит к противоречивым сведениям о топологии сети в различных её частях и потере передаваемых данных. Маршрутизаторы также помогают уменьшить загрузку сети, благодаря её разделению на домены коллизий и широковещательные домены, и фильтрации пакетов. В основном их применяют для объединения сетей разных типов, зачастую несовместимых по архитектуре и протоколам, например для объединения локальных сетей Ethernet и WAN-соединений, использующих протоколы xDSL, PPP, ATM, Frame relay и т. д. Нередко маршрутизатор используется для обеспечения доступа из локальной сети в глобальную сеть Интернет, осуществляя функции трансляции адресов и межсетевого экрана.
Алгоритмы работы маршрутизатора.
Существует два вида алгоритмов маршрутизации: статические и динамические. Статический алгоритм не является процедурой, а содержит информацию соответствия, внесенную в таблицу маршрутизации сетевым администратором. Эта таблица указывает, как нужно передавать данные от одного пункта к другому. Все пути в таком случае будут статическими, то есть неизменными. Проблема со статическими алгоритмами (помимо того, что приходится вручную вводить информацию в несколько маршрутизаторов) заключается в том, что маршрутизатор не может сам приспосабливаться к изменениям топологии сети. Если какой-нибудь маршрут становится недоступным или перестает работать часть сети, маршрутизатор не сумеет обновить свою таблицу в соответствии с этими переменами. Динамические алгоритмы создаются и обслуживаются сообщениями об обновлении маршрутов. Эти сообщения, несущие информацию об изменениях в сети, обращаются к программе, запрашивая пересчет алгоритма, и соответствующим образом обновляют таблицу маршрутизации. Алгоритмы маршрутизации (и протоколы маршрутизации, применяющие тот или иной алгоритм), различаются также по способу доставки маршрутизаторам информации об обновлениях. Алгоритм дистанционно-векторной маршрутизации направляет сообщения об обновлении через определенные промежутки времени (например, через каждые 30 с, как это делает протокол RIP). Маршрутизатор, основанный на данном алгоритме, передает всю таблицу ближайшему соседу, соединенному с ним напрямую. Таким образом, реагирование на изменения в сети происходит по принципу домино. Когда в сети обрывается связь или возникают другие неполадки, очень важно, чтобы таблицы маршрутизации были должным образом обновлены. Время, необходимое для обновления таблиц на всех маршрутизаторах, называется сходимостью. Чем дольше маршрутизаторы обновляют свои таблицы, тем выше вероятность, что пакеты данных будут направлены по нефункционирующим путям. Та же проблема имеет место и в Internet; именно поэтому электронные письма иногда попадают на тупиковый путь и не доходят до адресата. Может показаться, что динамические алгоритмы гораздо лучше справляются с задачами маршрутизации. Однако динамическая маршрутизация требует дополнительных вычислительных затрат и пропускной способности для широковещательных сообщений и редактирования таблиц. Так что в некоторых случаях применение статических таблиц маршрутизации обеспечивает более быструю передачу данных.
|
