Логический адрес IB. аппаратный адрес Х2

Логический адрес 1А, аппаратный адрес Х1

Узел В в подсети 1

Узел А в подсети 1

Интерфейс маршрутизатора 3: логический адрес ЭВ

Интерфейс маршрутизатора 1 г логический адрес 1С. аппаратный адрес ХЗ

Интерфейс маршрутизатора 2: логический адрес 2В, аппаратный адаес Х5

-Подсеть 4-

Интерфейс маршрутизатора 1: логический адрес 48, аппаратный адрес Х7

Последовательное Маршрутизатор 1 соединение между маршрутизаторами является отдельной подсетью (3)

В

Логический адрес 2А. аппаратный адоес Х4

Интерфейс маршрутизатора 2: логический адрес 58, аппаратный адрес Х6

Узел А в подсети 2

Рис. 5.2, Сеть, раздепениая иа пять логических подсетей с двумя маршрутизаторами

что маршрутизатор 1 пересылает пакеты в подсети 4 й 5 через один и тот же интерфейс 3. Иными словами, маршрутизатору 1 достаточно отправить эти пакеты маршрутизатору 2: за дальнейшую передачу данных в ту или иную подсеть, подключенную к соответствующему интерфейсу, будет отвечать он.

Таблица 5.2. Расширенная таблица маршрутизации для маршрутизатора 1 Логическое обоэкочекие подсе'Щ^Щ^игерфейс моршрутйзотороЩ

МАРШРУТИЗИРУЕМЫЕ ПРОТОКОЛЫ 81

Похожую таблицу маршрутизации имеет маршрутизатор 2. В ней указывается, что все пакеты, адресованные в подсети 1 и 2, должны переправляться через интерфейс 3 на маршрутизатор 1. Отправкой данных в конечные подсети займется маршрутизатор 1.

Для выработки всех этих решений гфедусмотрено проградшное обеспечение, отвечающее за передачу информашш по сети (это сетевые, или маршрутизируемые, стеки протоколов, в частности TCP/IP, IPX/SPX, AppleTalk) и позволяющее маршрутизатору выбрать наилучший путь для пересылки пакетов. Такое программное обеспечение носит название маршрутизирующего протокола (routing protocol). В следующих двух разделах будут рассмотрены маршрутизируемые и маршрутизирующие протоколы (иначе называемые протоколами маршрутизации).

Таблицы маршрутизации могут создаваться двумя способами. При статической маршрутизации сетевой администратор сам вводит информацию о возможных путях между сегментами сети. С помощью некоторых команд маршрутизатора можно построить таблицу, подобную табл. 5.1. Другой способ формирования таблиц-динамический. В этом случае ими занимаются такие проюкапы маршрутизации, как RIP и IGRP (они описаны ниже). Динамические таблицы маршрутизации в конечном итоге по виду также напоминают табл. 5.1.

Подробнее о маршрутизации IP и таблицах маршрутизации рассказывается в главе 11.

Маршрутизируемые протоколы

Прежде чем приступить к рассмотрению протоколов, определяющих путь для маршрутизируемых пакетов и обслуживающих таблицу маршрутизации, следует сказать несколько слов о маршрутизируемых протоколах (routable, routed protocol). В главе 2 обсуждались раснространезшые сетевые протоколы: TCP/IP, 1PX/SPX. AppleTalk и NetBEUI. Из этих четырех протоколов маршрутизируемы только первые три, поскольку в заголовки сетевого уровня они вносят гагформацию, позволяющую пересылать пакеты данных от отправителя к получателю, даже если пакеты передаются через различные сети.

Протокол NetBEUI также выполняет адресацию кадров. Он применяет имена NetBIOS (данные компьютеру пользователем при настройке), которые затем, после серии широксхешательных запросов системы NetBIOS, преобразуются в hAAC-адреса. К сожалению, система именования NetBIOS не включает в себя систему логической адресации сетевого уровня. Имена NetBIOS не предоставляют достаточной информации (а точнее, вообще не содержат никаких сетевых данных) для передачи кадров из одной сети в другую. К тому же в теке протоколов NetBEUI/NetBIOS нет протокола маршрутизации.

Чтобы вернуться к описанию сетевых протоколов (например. TCP/IP), откройте главу 2, раздел Реальные сетевые протоколы .

Протоколы маршрутизации

Если маршрутизируемые протоколы обеспечивают лопгческуюадресацшо, благодаря которой маршрутизация становится возможной, то протоколы маршрутпзашш обслуживают таблицы маршрутизации. Эти иротоколы позволяют маршрутизаторам устанавливать связь между собой и об,\1ениваться информацией, необходимой для построен 1Ш и обслуживания таких таблиц.

Существует несколько протоколов маршрутизации: RIP (Routing Information Protocol), OSPF (Open Shortest Path First) n ETGRP (Enhanced Interior Gateway Protocol). Несмотря на то что все oini тгрпменяют различные методы определения наилучшею пути из одной сети в друпю, цель у них одна - накопление информации, относяшеттся к тому и.чи шюму маршру! изируемому протоколу, напртпиер IP (IP - это маршр.>тизируел1ЫЙ комионснт стека протоколов TCP/IP).

В лока;1ЬНЫХ и глобальных сетях се])веры и узлы зачастую работают с несколькими протокшами. Так, сервер NT в домене NT (л мсн NT - это сеть, управляемая NT-сервером, который называется контроллером (iawna) может посредством TCP/IP осуществлять коимупикациго со своими клиентами.

Но ои также способен служить шлюзом для различных файловых серверов и серверов печати, функционирующих в старых системах Novell NetWare, следовательно, сервер NT применяет н стек IPX/SPX. Протоколы этих стеков дейсгву-ют одновременно, не мешая друг другу (рис. 5.3).

Принцип одновременно и независимо исполняемых протоколов распространяется и па протоколы маршрутизации. На одио.ч маршрутизаторе могут независимо работать несколько протоколов маршрутизации, создающих и обновляющих табтицы маршрутизащги для разных маршрути.эируемых протоколов. Т;жим образом, одна ti та же сетевая среда в состоянии поддерживать различные вилы сетевого взаимодействия.

Подробнее о различных протоколах маршрутизации рассказывается в главе 5, раздел Типы протоколов маршрутизации .

Основы протоколов маршрутизации

протоколы маршрутизации должны не только предоставлять информацтпо для т ибли1Д .маршрутизации и обновлять ir\ соответствующим образом прн изменении структуры nyreit, но и опредсчять наилучший путь передачи данных от одного компьютера к другому. Поскольку эти прогоколы создаются для оптимизации маршрутов, необходимо, чтобы они были устойчивыми и гибкими.

Протоколам маршрупиации не требуется больших вычислительных ресурсов для обработки ипформацтгн о маршрутах. Иными словадп!, маршрутизатор не

Клиенты м сервер Novell (до версии Novsll 5.0) используют IPX/SPX в качестве сетевого протокола

Клиенты и сервер NT используют IPX/SPX и TCP/IP в качество сетевых протокопов

Сервер Novell NetWare

Маршрутизатор обрабатывает пакеты TCP/IP и IPVSPX

независимо друг от друга

Сервер NT

Маршрутизатор

Концентратор

Клиент Клиент

NetWare NetWare

Концентратор

Клиент NT

Клиент NT

Рис. 5.3. Сети могут использовать несколько протоколов, о маршрутизаторы -одновременно маршрутизировать несколько сетевых протоколов с помощью розличмых прогоколов маршрутизации

должен быть мощным компьютером с несколькилш процессора%п1. В следующем разделе мы рассмотрим механизм определения иаилучщего пути.

Хотя здесь рассматриваются теоретические аспекты работы маршрутизатора и взаимосвязи между маршрутизируемыми протоколами и протоколами маршрутизации, следует иметь е виду, что именно с этими вопросами вы столкнетесь при конфигурировании маршрутизатора Операционная система Gsco Ю5 предоставляет команды и функции, позволяющие настроить необходимые протоколы на данном маршрутизаторе, Подробнее о Gsca lOS говорится в главе 9.

Алгоритмы маршрутизации

Алгоритм - это магсматическш процедура, позво-чшощая прийти к искомому решению. В случае MapmpyTH-iamiii алгоритм мож1ю представпть как набор праыш, которыми протокол маршрутизации руководствуется при выборе того или иного пути. Такие алгоритмы применяются лля построения таблиц марщрупыацпи.

Иа самом деле маршрутизаторы передают обновлении всем своим соседям Таким образом, маршрутизатор 2 отправит обновленную таблицу не толь-ко маршрутизатору 3, но и обратно моршрутизатору /,

Недостаток описанного способа состоит в том, что маршрутизаторы строят свои таблицы на основе непроверенной информации, ие контролируя реальное состояние соединений. Им приходится полагаться только на сведения, полученные от друпгх маршрутизаторов.

Другим способом обновления таблиц маршрутизации является алгоритм маршрутизации с учетом состояния каналов. Прогоколы, действующие по этому

Существует два ввда алгоритмов марвгрутизации: статические и динамические. Статический алгоритм не является процедуре!!, а содержит информацию соответствия, внесенную в таблицу маршрутизащш сетевым администраторе. Эта таблица указывает, как нужно передавать данные от одного пушсга к другому. Все пути в таком случае будут статическими, то есть неизменныьга.

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 ста1ювптся недоступным или перестает работать часть сети, маршрутизатор не сумеет обновгггь свою таблицу в соответствии с этими переменами.

Динамические алгоритмы создаются и обслуживаются сообщениями об обновлении маршрутов. Эти сообщения, несуцше информацию об изменениях в сети, обращаются к программе, запрашивая пересчет алгоритма, и соответствующим образом обновляют таблицу маршрутизации.

Алгоритмы маршрутизащп! (и протоколы маршрутизащш, применяющие тот или иной алгоритм), различаются также по способу доставки маршрутизаторам информации об обновлениях. Алгоритм дистанщонио-векторной маршрутизации направляет сообщения об обновлегши через определенные промежутки вре-меш1 (например, через каждые 30 с, как это делает протокол RIP). Маршрутизатор, основанный на данном алгоритме, передает всю таблицу ближайи1ему соседу, соединенному с ним напрямую. Такпм образом, реагирование на изменения в сети

происходит по принципу ДОМ1ИЮ.

Допустим, маршрутизатор 1 полу!ает информацию, что связь с сетью А обо-рвачась (рис. 5.4). В своем сообщении об обновлениях, отправляемом каждые 30 с, он передает исправленную таблицу маршрутизатору 2, извещая его о том, что путь к сети А более недоступен. Маршрутизатор 2 соответственно посылает маршрутизатору 3 обновленную табл1щу, где указывается, что маршрутизатор 2 уже не обслуживает путь к сетн А, Процедт.ра обновления продолжается до тех пор, иока все маршрутизаторьгне будут проинформированы, что пути к сети А на этом участке теперь не существует.

Связь с сетью А нарушена

f Маршрутизатор 2 ( посылает обновление ч^аршрутиэатору 3

Маршрутизатор 4

Рис. 5.4.17рн дисгшционно-векторной маршр/тизации обновленная таблица направляется ближайшему маршрутизатору

алгорттну, не только определяют ближайшпн маршрутизатор, но и обменнпаются информашгей о состоял mi капалов со всеми маршрутизаторами. Таким иб разом, Б отличие от дистаЕЩИОШЮ-векторного метода, передается не вся таблица, а только данные о непосредственных соединениях маршрутизатора.

Следовательно, маршрутизаторы, на которых работают протоколы с алгоритмом маршрутизации по состоянию каналов, способны со.эдавать псчерпьшаюи;ую картину всей сети п принимать более правильные решения при выборе путей.

Когда в сети обрывается связь или возникают jrne 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 нефуикционирующим 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 маршруутизации. 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

Некоторые протоколы маршрутизации, например протокол с выбором кратчайшего маршрута, считаются гибридными, поскольку используют как дистанционно-векторный алгоритм, ток и алгоритм маршрутизации с учетом состояния каналов

Кроме того, эти алгортггмы учитывают состояние каналов и обеспечивают более быструю сходимость, чем апгортггмы дистаицпонио-векториой маршрутизации.

Метрика маршрутизации

Мы рассказали о разлтгаых видах anroptrrMOB маршрутизагпга (статических и динамических) и о способах обновления та6л1Щ маршрутизащш (дистанционно-векторном и с учетом состояния канатов), обсуд1ш теперь, каким образом протоколы маршрутизации выбирают наилучший путь доставки данных из нескольких возможных.

Алгоритмы маршрутизации определяют преимущества одного маршрута перед другим с помощью метрики. Метрикой может служить длина пути, стоимость передачи данных по нему, надежность того или иного маршрута между отправляющим и получающим компьютерами.

Например, протокол RIP, основз1шый на дисташшонно-векторном ажоритме, применяет в качестве метрики счетчик переходов. Переход - это передача данных от одного маршрутизатора к другому. Если сущеегвует несколько вероятных путей, протокол выберет тот, где наименьшее число пе11еходов. На рис. 5.5 изображена сеть, в которой возможны два нут и пересылки данных от отправляющего компьютера к принимающему. Поскольку маршрут А содержит только одни переход, он и будет считаться оптимальным.

Протоколы, работающие только с одной метрикой (например, счетчик переходов), рассматривают проблему выбора наилучшего маршрута лишь с одной стороны. В частности, протокол RIP не учгггывает cKopoti ь передачи и надежность линий. Из рис. 5-5 видно, что путь Л, наилучший но количеству переходов, содержит медленную 56-килобитнуго выделенную линию, за пользование которой к тому же приходится платить. Путь В проходит по магистраля.ч, принадлежащим компании, и является более быстры.м (100 Мбпт/с). Однако, поскольку учитывается только количество переходов, будет выбран марнгрут А.

Метрика = счетчик переходов

Передающи^компьютер Принимающий компьютер

Путь А = один переход

Пакеты идут по маршруту А

Маршрутизатор 1 Выделенная Маршрутизатор 3 ЛИНИЙ56К

Путь В = два перехода

Рис. 5.5. Алгоритмы маршрутизаипи пользуются метрикоИ для определений оптимального пути

Типы протоколов маршрутизации

в реальных крупных сетях, в особенности корпоративных, устанавливается несколько маршрутизаторов. Для эффективной передачи flainibix марпгрутизаторы нередко собирают в группу, называемую областью (area), Ра.1личные o6itaciH,

Большую габкость при выборе оптимального марп1рута обеспечивают протоколы маршрутизации, располагающие более развитой системой метрик. Например, протокол IGRP применяет от 1 до 255 метрик в зависимости от уста1Ювок сетевого администратора. Этими метриками могут быть пропускная способность (емкость залействованпых линий), нагрузка (количество трафика, управляемого тем или иным маршрутизатором), стоимость передачи. Когда несколько метрик учитываются одновременно, выбор пути не так очевиден. В npimepe, представленном на рис, 5.5, протокол маршрутизации, применяющий в качестве метрики стоимость передачи, выберет путь более дешевый, хотя и с большим количеством переходов.

Маршрутизатор Маршрутизатор

Маршрутизатор Маршрутизатор

Область В

Маршрутиэатор\

Маршрутизатор Маршрутизатор Область А ,

Рис. 5.6. Граничные маршрутизаторы соединяют различные автономные системы

объели иенпые в группу более высокого уровня, образуют домеи маршрутизации (routing domain), который именуется также автономной системой.

На рпс. 5.6 изображена сеть, ргвделенная па области. Каждая область эа1саич1шает-ся маршрутизатором высокого класса - граничным. Два граничных маршрутизатора, соединенные между собой, обеспечивают связь между доменами (или автономными системами в сети IP).

Посколтзку интерсети можно разделять на логические группы (домены или автономные системы), сушествует два типа протоколов маршрутизации; одни обеспечивают маршрутизацию в пределах домена, другие - между доменами.

Протоколы внутренней маршрутизации (interior gateway protocols - IGP) относятся к первому типу. Такие протоколы, как RIP или протокол внутренней маршрутизации между шлюзами (interior gateway routing protocol - IGRP), конфигурируются на каждом маршрутизаторе в домене.

Протоколы внешней маршрутизации (exterior gateway protocols - EGP) отвечают за передачу данных между доменами, в качестве примера можно назвать протокол граничной маршрутизации (border gateway protocol - BGP).

Протоколы внутренней маршрутизации

Протоколы внутренней маршрутизацил работают с днпаищюнно-веюорными ал1 о-рнтмамн и алгоритмалн! маршрутизации с учетом состояния каналов. Существует несколько протоколов IGP, р<1зли чающихся количеством метрик, с помощью которых определяется оптимальный путь. Самым первым протоколом внутренней маршрутизации был протокол RIP - он рассмотрен в следующем разделе наряду с другими распространенными протоколами IGP.

При использовании алгоритмов, учитывающих состояние канапов и требующих больших вычислительных затрат, сети нередко разбивают на домены маршрутизации, которые связываются между собой через граничные маршрутизаторы. В сетях IP такие домены называют автономными системами.

Сеть небольшой компании можно рассматривать как один домен, где применяются протоколы внутренней маршрутизации. Связь такой сети с Internet осуществляется посредством протокола внешней маршрутизации. Протоколам внутренней и внешней маршрутизации (1СР и ECPj посвящена оставшаяся часть данной главы.

Информационный протокол маршрутизации

В ипформаи;ионно.м протоколе маршрутизации (RIP), основанном на дистанционно-векторном алгоритме и предназначенном для маршрутизгщи! IP, в качестве метрики используется счетчик переходов. Будучи самым старым протоколом IGP, он все еще находит применение.

RIP - зто протокол маршрутизации IP Сети IP логически подраздепяются на подсети. Правильное разбиение и согласованное применение масок подсетей очень важно для работы RIP.

Протокол RIP передает обновления каждые 30 с (по удюлчатпо). Эти сообщения содержат полную таблицу маршрутизации. R1P функционирует с протоколом пользовательских датаграмм (user datagram protocol - UDP), входящим в стек TCP/IP, для инкапсуляции извещений об о6]ювле1Н1и Одна((о RIP ограничен максимально возможным количеством переходов: оно не должно превышать 15. Таким образом, этот протокол удобен для небольших однородных сетей, по не в со-стоянпн обеспечть гибкий выбор оптимального маршрута в крупных сетях.