Маршрутизация

Маршрутизация - это способ направления сообщений по различным сетям, посредством которого устройства доставляют сообщения получателям.
Все маршрутизаторы должны принимать решения о маршрутизации. В принятии решения маршрутизатор руководствуется заложенными в него таблицами маршрутизации. Каждый маршрутизатор содержит таблицу сетей, подключенных локально, и интерфейсов, через которые осуществляется подключение. В таблицах маршрутизации также содержатся сведения о маршрутах или путях, по которым маршрутизатор связывается с удаленными сетями, не подключенными локально.
Эти маршруты могут назначаться администратором статически или выделяться маршрутизатору динамически: посредством другого маршрутизатора или программного протокола маршрутизации.
Каждый маршрутизатор принимает решения о направлении пересылки пакетов на основании таблицы маршрутизации. Таблица маршрутизации содержит набор правил. Каждое правило в наборе описывает шлюз или интерфейс, используемый маршрутизатором для доступа к определенной сети.

Маршрут состоит из четырех основных компонентов:

• значение получателя;
• маска;
• адрес шлюза или интерфейса;
• стоимость маршрута или метрика маршрута.

Чтобы переслать сообщение получателю, маршрутизатор извлекает IP-адрес получателя из пакета и находит соответствующее правило в таблице маршрутизации.

Значения получателей в таблице маршрутизации соответствуют адресам сетей получателей.
Чтобы определить наличие маршрута к IP-адресу получателя в таблице, маршрутизатор сначала определяет число битов, задающих адрес сети получателя.
Затем маршрутизатор ищет в таблице маску подсети, присвоенную каждому из потенциальных маршрутов. Маршрутизатор применяет каждую из масок подсети к IP-адресу получателя в пакете и сравнивает полученный адрес сети с адресами отдельных маршрутов в таблице:

• при обнаружении совпадающего адреса пакет пересылается на соответствующий интерфейс или к соответствующему шлюзу;
• если адрес сети соответствует нескольким маршрутам в таблице маршрутизации, маршрутизатор использует маршрут с наиболее точным или наиболее длинным совпадающим фрагментом адреса сети;
• иногда для одной сети адресата существует несколько маршрутов с равной стоимостью: маршрут, используемый маршрутизатором, выбирается на основе правил протокола маршрутизации;
• в отсутствие совпадающих маршрутов маршрутизатор направляет сообщение на шлюз, указанный в маршруте по умолчанию, если он настроен.

В маршрутизаторах Cisco содержимое таблицы маршрутизации можно просмотреть по команде IOS show ip route. В таблице маршрутизации могут содержаться маршруты нескольких типов:

Прямые маршруты
При включении питания маршрутизатора активируются настроенные интерфейсы. После выхода этих интерфейсов в рабочий режим маршрутизатор будет хранить адреса непосредственно подключенных локальных сетей в виде прямых маршрутов в таблице маршрутизации. В маршрутизаторах Cisco такие маршруты обозначаются в таблице маршрутизации префиксом C. Они автоматически обновляются при перенастройке или отключении маршрута.

Статические маршруты
Сетевой администратор может вручную настроить статический маршрут в конкретную сеть. Статические маршруты не изменяются до тех пор, пока администратор не перенастроит их вручную. В таблице маршрутизации эти маршруты обозначаются буквой S.

Динамические (динамически обновляемые) маршруты
Динамические маршруты автоматически создаются и обновляются протоколами маршрутизации. Протоколы маршрутизации реализуются в программах, которые выполняются на маршрутизаторах и осуществляют обмен сведениями о маршрутизации с другими маршрутизаторами в сети. Динамически обновляемые маршруты обозначаются в таблице маршрутизации приставкой, характеризующей тип протокола, создавшего маршрут. Например, R обозначает информационный протокол маршрутизации (RIP).

Маршрут по умолчанию
Для сетей, путь к которым отсутствует в таблице маршрутизации, используется шлюз, указанный в маршруте по умолчанию. Маршрут по умолчанию является статическим маршрутом. Обычно маршруты по умолчанию указывают на следующий маршрутизатор на пути к Интернет-провайдеру. Если в подсети присутствует только один маршрутизатор, он автоматически выбирается для маршрута по умолчанию, поскольку обмен трафиком с локальной сетью в обоих направлениях может осуществляться только через него.

Настройка статических маршрутов
Настройка статического маршрута в маршрутизаторах Cisco состоит из следующих операций:

• Подключитесь к маршрутизатору по консольному кабелю.
• Откройте окно "HyperTerminal", чтобы подключиться к первому из маршрутизаторов, которые требуется настроить.
• Войдите в привилегированный режим, набрав enable в приглашении Router1>. Обратите внимание, что символ ">" на время нахождения в привилегированном режиме изменится на "#".

Router1>enable
Router1#

• Войдите в режим глобальной настройки. Router1#config terminal Router1(config)#
• Настройте статический маршрут, выполнив команду IOS ip route в следующем формате: ip route [сеть_назначения] [маска_подсети] [адрес_шлюза]

Например, чтобы указать маршрутизатору Router1 путь к узлу в сети 192.168.16.0, администратор создает статический маршрут в маршрутизаторе Router1 при помощи следующей команды IOS в режиме глобальной настройки:

Routerl(config) #ip route 192.168.16.0 255.255.255.0 192.168.15.1

Для установления двусторонней связи с сетью 192.168.16.0 администратор также настраивает статический маршрут на втором маршрутизаторе.
Поскольку статические маршруты настраиваются вручную, сетевые администраторы должны добавлять и удалять статические маршруты с учетом изменений в сетевой топологии. В небольших, редко перенастраиваемых сетях трудоемкость обслуживания статических маршрутов невелика. В крупной сети ручное ведение таблиц маршрутизации существенно повышает трудоемкость администрирования, поэтому динамические маршруты для них более целесообразны по сравнению со статическими.

Маршруты могут меняться весьма резко. Проблемы с кабелями и оборудованием могут привести к недоступности получателей через установленные интерфейсы. Маршрутизаторам необходим способ быстрого обновления маршрутов без участия администратора.
Для динамического управления информацией, поступающей с собственных интерфейсов и других маршрутизаторов, маршрутизаторы используют протоколы маршрутизации. Можно также настроить протоколы маршрутизации для управления маршрутами, заданными вручную.

Динамическая маршрутизация позволяет исключить трудоемкую и ответственную процедуру настройки статических маршрутов. Динамическая маршрутизация позволяет маршрутизаторам реагировать на изменения в сети и корректировать таблицы маршрутизации без вмешательства сетевого администратора.
Протокол динамической маршрутизации определяет все доступные маршруты, помещает наилучшие маршруты в таблицу маршрутизации и удаляет маршруты, ставшие недействительными.
Способ, которым протокол маршрутизации определяет наилучший маршрут к сети назначения, называется алгоритмом маршрутизации.

Алгоритмы маршрутизации подразделяются на два класса: вектор расстояния и состояние соединения. Каждый из них предполагает использование различных методов для определения оптимального маршрута в сеть назначения.
Выбор алгоритма маршрутизации крайне важен при динамической маршрутизации. При каждом изменении топологии сети в результате изменения конфигурации или сбоя также требуется перестройка таблиц маршрутизации в точном соответствии с новой топологией. Состояние обновления всех маршрутизаторов в сети с учетом нового маршрута называется схождением маршрутизаторов.

Для обмена маршрутами между двумя маршрутизаторами необходимо, чтобы они оба использовали один протокол и, следовательно, один алгоритм маршрутизации.
Алгоритм маршрутизации на основе вектора состояния предусматривает периодическую пересылку копий таблицы маршрутизации между маршрутизаторами для отражения изменений топологии.
Алгоритм маршрутизации на основе вектора расстояния анализирует информацию, поступающую от других маршрутизаторов, в свете двух основных критериев:

• расстояние - насколько удалена сеть от данного маршрутизатора;
• вектор - в каком направлении следует пересылать пакеты для данной сети?

Расстояние в маршруте представляется стоимостью или метрикой, которая может характеризовать один из следующих параметров:

• число участков маршрута;
• административные накладные расходы;
• полоса пропускания;
• скорость передачи;
• вероятность задержек;
• надежность.

Компонент вектора или направления в маршруте представляет собой адрес следующего участка
пути к сети, указанной в маршруте.

Аналогией для векторов расстояния могут быть дорожные знаки с указанием направлений на
развязках автострад. Знак указывает направление к месту назначения и сообщает расстояние до
него. По мере движения по автостраде появляется следующий знак, указывающий на то же место
назначения, но расстояние становится короче. Если расстояния сокращаются, трафик следует по оптимальному маршруту.

Каждый маршрутизатор, использующий векторы расстояний, сообщает сведения о маршрутизации своим соседям. Соседние маршрутизаторы являются участниками сети с прямым подключением. Интерфейс, ведущий в каждую сеть с прямым подключением, имеет расстояние, равное 0.

Каждый маршрутизатор получает таблицу маршрутизации с непосредственно подключенных соседних маршрутизаторов. Для примера, маршрутизатор R2 получает информацию с маршрутизатора R1.
Маршрутизатор R2 увеличивает значение метрики (в данном случае - число участков маршрута), отражая тот факт, что теперь путь к сети назначения стал на один участок длиннее. Затем маршрутизатор R2 рассылает новую таблицу маршрутизации своим соседям, включая маршрутизатор R3. Этот поэтапный процесс продолжается во всех направлениях между соседними маршрутизаторами.
В конечном итоге каждый маршрутизатор получит от соседних маршрутизаторов информацию о других, более удаленных, сетях. Каждой записи сети в таблице маршрутизатора соответствует вектор накопленного расстояния, указывающий удаленность сети в данном направлении.

Продолжая процесс определения в сети векторов расстояния, маршрутизаторы находят оптимальный путь к сетям, подключенным не напрямую, на основе накопленных метрик от каждого из соседей. Оптимальный путь - это путь с кратчайшим расстоянием или наименьшей метрикой.
Обновление таблиц маршрутизации также происходит при изменении топологии, например, при добавлении новой сети или выходе из строя маршрутизатора, в результате которого сеть становится недостижима. Как и при обнаружении сетей, обновление топологии происходит поэтапно и состоит в обмене копиями таблиц маршрутизации между маршрутизаторами.

Предыдущая - Следующая >>