În acest moment (rețineți) în Moscova folosim adresele 172.16.0.0-172.16.6.255. Să presupunem că rețeaua poate crește și mai mult aici, să presupunem că apare un birou pe Vorobyovy Gory și vom rezerva mai multe subrețele până la 172.16.15.0/24 inclusiv.
Toate aceste adrese: 172.16.0.0-172.16.15.255 - pot fi descrise astfel: 172.16.0.0/20. Această rețea (cu prefixul /20) va fi așa-numita supernet, iar operația de combinare a subrețelelor într-o superrețea este numită însumare subrețele (prin rezumarea rutelor, pentru a fi precis, rezumarea rutelor)

Ne cerem scuze pentru cearșafurile uriașe, și videoclipul devine mai lung și mai insuportabil de fiecare dată. Vom încerca să fim mai compacti data viitoare.

Toți cei interesați, dar neînregistrați, sunt invitați la o conversație în LiveJournal.
Pentru pregătirea articolului, mulțumesc mult coautorului meu și soției mele pentru răbdarea leului lor.

Pentru cei foarte nemulțumiți: acest articol nu este un absolut, nu dezvăluie pe deplin aspectele teoretice și, prin urmare, nu se pretinde a fi o documentare cu drepturi depline. Din punctul de vedere al autorilor, acesta este un ajutor pentru începători, un stimulent magic, dacă vreți. Pe hub ai ocazia să pui un minus, și să nu ne dovedim că greșim. Vă rog să faceți tocmai asta, pentru că nemulțumirea voastră va fi satisfăcută doar de argumentele de mai sus.

Mai întâi, să clarificăm câteva concepte:

• nod de rețea (nod) - orice dispozitiv de rețea cu protocolul TCP/IP;
• gazdă (gazdă) - un nod de rețea care nu are capabilități de rutare a pachetelor;
• router - un nod de rețea cu capabilități de rutare a pachetelor

Rutarea IP este procesul de redirecționare a traficului unicast de la un nod de trimitere la un nod de primire într-o rețea IP cu o topologie arbitrară.

Când un nod dintr-o rețea IP trimite un pachet către un alt nod, antetul pachetului IP conține adresa IP a nodului expeditor și adresa IP a nodului receptor. Pachetul este trimis după cum urmează:

1. Nodul expeditor determină dacă nodul receptor se află pe aceeași rețea IP cu expeditorul (rețea locală) sau pe o altă rețea IP (rețea la distanță). Pentru a face acest lucru, nodul expeditor realizează o multiplicare logică pe biți a adresei sale IP cu masca de subrețea, apoi o multiplicare logică pe biți a adresei IP a nodului destinatar și cu masca sa de subrețea. Dacă rezultatele se potrivesc, atunci ambele noduri sunt pe aceeași subrețea. Dacă rezultatele sunt diferite, atunci nodurile sunt pe subrețele diferite.
2. Dacă ambele noduri de rețea sunt situate pe aceeași rețea IP, atunci nodul expeditor verifică mai întâi memoria cache ARP pentru a vedea dacă adresa MAC a nodului destinatar se află în tabelul ARP. Dacă intrarea necesară este disponibilă în tabel, atunci pachetele sunt apoi trimise direct la nodul destinatar la nivel de legătură. Dacă intrarea necesară nu se află în tabelul ARP, atunci nodul expeditor trimite o cerere ARP pentru adresa IP a nodului destinatar, răspunsul este plasat în tabelul ARP, iar după aceea pachetul este transmis și la nivelul legăturii de date. (între adaptoarele de rețea ale calculatoarelor).
3. Dacă nodul expeditor și nodul receptor sunt situate pe rețele IP diferite, atunci nodul expeditor trimite acest pachet către nodul rețelei, care este specificat în configurația expeditorului ca „gateway implicit”. Gateway-ul implicit este întotdeauna pe aceeași rețea IP ca și nodul de trimitere, astfel încât comunicarea are loc la nivelul de legătură de date (după ce se face o solicitare ARP). Gateway-ul implicit este routerul care este responsabil pentru trimiterea pachetelor către alte subrețele (fie direct, fie prin alte routere).

Să luăm în considerare exemplul prezentat în fig. 4.5.

Orez. 4.5.

În acest exemplu există 2 subrețele: 192.168.0.0/24 și 192.168.1.0/24. Subrețelele sunt combinate într-o singură rețea de către un router. Interfața routerului din prima subrețea are o adresă IP 192.168.0.1, în a doua subrețea - 192.168.1.1. Există 2 noduri în prima subrețea: nodul A (192.168.0.5) și nodul B (192.168.0.7). A doua subrețea are gazda C cu adresa IP 192.168.1.10.

Dacă Gazda A trimite un pachet către Gazda B, va descoperi mai întâi că Gazda B se află pe aceeași subrețea cu Gazda A (adică, subrețeaua locală), apoi Gazda A va face o cerere ARP pentru adresa IP 192.168. După aceasta, conținutul pachetului IP va fi transferat la nivelul de legătură de date, iar informațiile vor fi transferate de la adaptorul de rețea al gazdei A la adaptorul de rețea al gazdei B. Acesta este un exemplu de livrare directă a datelor (sau direct rutare, livrare directă).

Dacă gazda A trimite un pachet către gazda C, mai întâi va da seama că gazda C se află pe o subrețea diferită (adică, o subrețea la distanță). Gazda A va trimite apoi pachetul către gazda care este specificată în configurația sa ca gateway implicit (în acest caz, interfața routerului cu adresa IP 192.168.0.1). Routerul de pe interfața 192.168.1.1 va efectua apoi o livrare directă către gazda C. Acesta este un exemplu de livrare indirectă (sau livrare indirectă) a unui pachet de la gazda A la gazda C. În acest caz, procesul de rutare indirectă constă din două operațiuni directe de rutare.

În general, procesul de rutare IP este o serie de operațiuni individuale care direcționează direct sau indirect pachetele.

Fiecare nod de rețea ia o decizie cu privire la rutarea pachetelor pe baza tabelului de rutare, care este stocat în memoria RAM a acestui nod. Tabelele de rutare există nu numai pentru routerele cu interfețe multiple, ci și pentru stațiile de lucru conectate la rețea printr-un adaptor de rețea. Tabelul de rutare în Windows poate fi vizualizat utilizând comanda route print. Fiecare tabel de rutare conține un set de intrări. Înregistrările pot fi generate în diferite moduri:

• intrări create automat de sistem pe baza configurației protocolului TCP/IP pe fiecare adaptor de rețea;
• intrări statice create de comanda route add sau în consola de servicii Serviciu de rutare și acces la distanță ;
• intrări dinamice create de diferite protocoale de rutare (RIP sau OSPF).

Să luăm în considerare două exemple: tabelul de rutare a unei stații de lucru tipice situate în rețeaua locală a unei companii și tabelul de rutare a unui server care are mai multe interfețe de rețea.

Stație de lucru.

În acest exemplu, există o stație de lucru care rulează Windows XP, cu un adaptor de rețea și următoarele setări de protocol TCP/IP: adresa IP - 192.168.1.10, masca de subrețea - 255.255.255.0, gateway implicit - 192.168.1.1.

Să introducem comanda route print pe linia de comandă Windows, rezultatul comenzii va fi următorul ecran (Fig. 4.6; textul pentru versiunea în limba engleză a sistemului este dat între paranteze):

Lista interfețelor- o listă de adaptoare de rețea instalate pe computer. Interfață Interfață MS TCP Loopback este întotdeauna prezent și are scopul de a trimite nodul la sine. Interfață NIC Fast Ethernet PCI din familia Realtek RTL8139- Card LAN.

Adresă de rețea- gama de adrese IP la care se poate ajunge folosind această rută.

Mască de rețea- masca de subrețea către care este trimis pachetul folosind această rută.

Adresa gateway-ului- adresa IP a nodului către care sunt transmise pachetele corespunzătoare acestei rute.

Interfață- desemnarea interfeței de rețea a acestui computer către care sunt trimise pachetele corespunzătoare rutei.

Metrici- costul condiționat al traseului. Dacă există mai multe rute pentru aceeași rețea, atunci este selectată ruta cu costul minim. De obicei, metrica este numărul de routere prin care trebuie să treacă un pachet pentru a ajunge la rețeaua dorită.

Să analizăm câteva rânduri ale tabelului.

Primul rând al tabelului corespunde valorii implicite a gateway-ului din configurația TCP/IP a acestei stații. Rețeaua cu adresa „0.0.0.0” reprezintă „toate celelalte rețele care nu se potrivesc cu alte rânduri din acest tabel de rutare”.

A doua linie este ruta pentru trimiterea pachetelor de la nod la sine.

A treia linie (rețea 192.168.1.0 cu masca 255.255.255.0) este ruta de trimitere a pachetelor în rețeaua IP locală (adică rețeaua în care se află această stație de lucru).

Ultima linie este adresa de difuzare pentru toate gazdele din rețeaua IP locală.

Ultima linie din fig. 4.6 - lista rutelor stațiilor de lucru permanente. Acestea sunt rute statice care sunt create cu comanda route add. În acest exemplu nu există o astfel de rută statică.

Acum luați în considerare un server care rulează Windows 2003 Server, cu trei adaptoare de rețea:

• Adaptor 1 - situat în rețeaua internă a companiei (adresă IP - 192.168.1.10, masca de subrețea - 255.255.255.0);
• Adaptor 2 - situat în rețeaua externă a furnizorului de internet ISP-1 (adresă IP - 213.10.11.2, masca de subrețea - 255.255.255.248, cea mai apropiată interfață din rețeaua furnizorului - 213.10.11.1);
• Adaptor 3 - situat în rețeaua externă a furnizorului de internet ISP-2 (adresă IP - 217.1.1.34, masca de subrețea - 255.255.255.248, cea mai apropiată interfață din rețeaua furnizorului - 217.1.1.33).

Rețelele IP ale furnizorilor sunt condiționate, adresele IP sunt alese doar în scop ilustrativ (deși o coincidență cu orice rețea existentă este foarte posibilă).

În plus, serverul are instalat Serviciul de rutare și acces la distanță

rutare IP

Rutare IP– procesul de selectare a unei căi pentru transmiterea unui pachet într-o rețea. O cale (rută) este o secvență de routere prin care trece un pachet în drumul său către nodul destinație. Un router IP este un dispozitiv special conceput pentru a conecta rețele și a determina calea pachetelor într-o rețea compusă. Routerul trebuie să aibă mai multe adrese IP cu numere de rețea corespunzătoare numerelor rețelelor conectate.

Rutarea este efectuată la nodul de trimitere în momentul trimiterii pachetului IP și apoi la routerele IP.

Principiul de rutare la nodul de trimitere pare destul de simplu. Când trebuie să trimiteți un pachet către un nod cu o anumită adresă IP, nodul expeditor folosește o mască de subrețea pentru a selecta numerele de rețea din propria sa adresă IP și adresa IP a destinatarului. În continuare, numerele de rețea sunt comparate și dacă se potrivesc, pachetul este trimis direct destinatarului, în caz contrar - ruterului a cărui adresă este specificată în setările protocolului IP.

Selectarea căii pe router se bazează pe informațiile furnizate în tabel de rutare. Un tabel de rutare este un tabel special care mapează adresele IP ale rețelelor cu adresele următoarelor routere către care ar trebui să fie trimise pachete pentru a le livra acestor rețele. O intrare necesară în tabelul de rutare este așa-numita ruta implicită, care conține informații despre cum să direcționați pachetele către rețelele ale căror adrese nu sunt prezente în tabel, deci nu este nevoie să descrieți rutele pentru toate rețelele din tabel. Tabelele de rutare pot fi construite „manual” de către administrator sau dinamic, pe baza schimbului de informații efectuat de routere folosind protocoale speciale.

Rutarea este procesul de determinare a căii informațiilor în rețelele de comunicații. Rutarea este folosită pentru a primi un pachet de la un dispozitiv și a-l transmite către un alt dispozitiv prin alte rețele. Un router sau gateway este un nod de rețea cu mai multe interfețe, fiecare având propria sa adresă MAC și adresa IP.

Un alt concept important este tabelul de rutare. Un tabel de rutare este o bază de date stocată pe un router care descrie maparea dintre adresele de destinație și interfețele prin care un pachet de date ar trebui să fie trimis la următorul hop. Tabelul de rutare conține: adresa gazdei de destinație, masca de rețea de destinație, adresa gateway-ului (indicând adresa routerului din rețea către care trebuie trimis pachetul la adresa de destinație specificată), interfața (portul fizic prin care pachetul este transmis), metrica (un indicator numeric care specifică ruta prioritară).

Intrările din tabelul de rutare pot fi plasate în trei moduri diferite. Prima metodă presupune utilizarea unei conexiuni directe în care routerul însuși determină subrețeaua conectată. O rută directă este o rută care este locală ruterului. Dacă una dintre interfețele routerului este conectată direct la o rețea, atunci când primește un pachet adresat unei astfel de subrețea, routerul trimite imediat pachetul către interfața la care este conectat. Conexiunea directă este cea mai fiabilă metodă de rutare.

A doua metodă presupune introducerea manuală a rutelor. În acest caz, are loc rutarea statică. O rută statică specifică adresa IP a următorului router vecin sau a interfeței de ieșire locală care este utilizată pentru a direcționa traficul către o anumită subrețea de destinație. Rutele statice trebuie setate la ambele capete ale canalului de comunicație între routere, altfel routerul de la distanță nu va cunoaște ruta pe care să trimită pachetele de răspuns și va fi organizată doar comunicația unidirecțională.

Și a treia metodă implică plasarea automată a înregistrărilor folosind protocoale de rutare. Această metodă se numește rutare dinamică. Protocoalele de rutare dinamică pot urmări automat modificările în topologia rețelei. Funcționarea cu succes a rutare dinamică depinde de faptul că routerul îndeplinește două funcții principale:

1. Menținerea tabelelor de rutare la zi
2. Diseminarea în timp util a informațiilor despre rețelele și rutele cunoscute de aceștia printre alte routere

Parametrii pentru calcularea valorilor pot fi:

1. Lățimea de bandă
2. Latență (timp pentru un pachet pentru a călători de la sursă la destinație)
3. Încărcare (încărcarea canalului pe unitatea de timp)
4. Fiabilitate (număr relativ de erori în canal)
5. Numărul de hopuri (tranziții între routere)

Dacă routerul cunoaște mai multe rute către rețeaua de destinație, atunci compară valorile acestor rute și transmite ruta cu cea mai mică metrică (cost) către tabelul de rutare.

Există destul de multe protocoale de rutare - toate sunt împărțite în funcție de următoarele criterii:

1. În funcție de algoritmul utilizat (protocoale vector de distanță, protocoale de stare a canalului de comunicație)
2. După domeniul de aplicare (pentru rutare intra-domeniu, pentru rutare inter-domeniu)

Protocolul de stare a canalului se bazează pe algoritmul lui Dijkstra, am vorbit deja despre el. Vă voi spune pe scurt despre algoritmul vectorului distanță.

Deci, în protocoalele vector de distanță, routerele:

• Determinați direcția (vectorul) și distanța până la nodul de rețea dorit
• Trimiteți periodic tabelele de rutare unul către celălalt
• În actualizările regulate, routerele învață despre modificările în topologia rețelei

Fără a intra în prea multe detalii, protocolul de rutare a stării legăturii este mai bun din mai multe motive:

• Înțelegerea exactă a topologiei rețelei. Protocoalele de rutare în stare de legătură creează un arbore cu cele mai scurte căi dintr-o rețea. Astfel, fiecare router știe exact unde se află „fratele” său. Nu există o astfel de topologie în protocoalele vector de distanță.
• Convergență rapidă. Când routerele primesc un pachet de stare de legătură LSP, ei înaintează imediat pachetul mai departe într-o manieră de avalanșă. În protocoalele vector de distanță, un router trebuie mai întâi să-și actualizeze tabelul de rutare înainte de a-l inunda pe alte interfețe.
• Actualizări bazate pe evenimente. LSP-urile sunt trimise numai atunci când are loc o modificare în topologie și numai informații legate de acea modificare.
• Împărțirea în zone. Protocoalele de stare de legătură folosesc conceptul de zonă - zona în care sunt distribuite informațiile de rutare. Această separare ajută la reducerea încărcării CPU a routerului și la structurarea rețelei.

Exemple de protocoale de stare a legăturii: OSPF, IS-IS.

Exemple de protocoale vector de distanță: RIP, IGRP.

O altă diviziune globală a protocoalelor după sfera de aplicare: pentru rutarea IGP intra-domeniu, pentru rutarea EGP inter-domeniu. Să trecem prin definiții.

IGP (Interior Gateway Protocol) – protocol intern de gateway. Acestea includ orice protocoale de rutare utilizate în cadrul unui sistem autonom (RIP, OSPF, IGRP, EIGRP, IS-IS). Fiecare protocol IGP reprezintă un domeniu de rutare în cadrul unui sistem autonom.

EGP (Exterior Gateway Protocol) – protocol intern de gateway. Oferă rutare între diferite sisteme autonome. Protocoalele EGP asigură conectarea sistemelor autonome individuale și tranzitul datelor transmise între aceste sisteme autonome. Exemplu de protocol: BGP.

Să explicăm și conceptul de sistem autonom.

Un sistem autonom (AS) este un set de rețele care se află sub un singur control administrativ și care utilizează o singură strategie și reguli de rutare.

Sistemul autonom pentru rețele externe acționează ca un singur obiect.

Un domeniu de rutare este o colecție de rețele și routere care utilizează același protocol de rutare.

În cele din urmă, o imagine care explică structura protocoalelor de rutare dinamică.

Oferim servicii de reparare si configurare calculatoare, smartphone-uri, tablete, routere wi-fi, modemuri, IP-TV, imprimante. De înaltă calitate și ieftin. Ai o problemă? Completați formularul de mai jos și vă vom suna înapoi.

Rutarea este procesul de determinare a rutei pentru informații în rețelele de comunicații.

Rutele pot fi specificate administrativ (rute statice) sau calculate folosind algoritmi de rutare bazati pe informatii despre topologia si starea retelei obtinute cu ajutorul protocoalelor de rutare (rute dinamice).

Rutele statice pot fi:

Trasee care nu se modifică în timp;

Rute care se schimbă în funcție de program.

Rutarea în rețelele de calculatoare este de obicei efectuată de software și hardware special - routere; în configurații simple pot fi realizate și de computere de uz general configurate corespunzător.

În sensul public al cuvântului, rutare înseamnă mișcarea informațiilor de la o sursă la o destinație printr-o rețea interconectată. În acest caz, de regulă, cel puțin un nod este deseori în contrast cu interconectarea de rețele care utilizează o punte, care, în înțelegerea populară, această metodă îndeplinește exact aceleași funcții. Principala diferență dintre cele două este că bridging-ul are loc la Layer 2 al modelului de referință ISO, în timp ce rutarea are loc la Layer 3. Această diferență explică de ce rutarea și bridgingul folosesc informații diferite pe măsură ce se deplasează de la sursă la destinație punțile își îndeplinesc sarcinile în moduri diferite; de fapt, există mai multe tipuri diferite de rutare și de legătură.

Componente de rutare

Rutarea implică două componente majore: determinarea căilor de rutare optime și transportul de grupuri de informații (denumite în mod obișnuit pachete) pe o rețea de internet, ultima dintre aceste două componente este numită comutare, pe de altă parte, determinarea rutei poate fi un proces foarte complex.

Definirea unui traseu

Determinarea rutei se poate baza pe diverși indicatori (valori rezultate din calculele algoritmice pe o singură variabilă - de exemplu, lungimea rutei) sau combinații de indicatori. Implementările software ale algoritmilor de rutare calculează valorile rutei pentru a determina rutele optime către o destinație.

Pentru a facilita procesul de determinare a rutei, algoritmii de rutare inițializează și mențin tabelele de rutare care conțin informații de rutare. Informațiile de rutare se modifică în funcție de algoritmul de rutare utilizat.

Algoritmii de rutare completează tabelele de rutare cu o anumită cantitate de informații. Asociațiile Destinație/Next Hop îi spun routerului că o anumită destinație poate fi atinsă în mod optim prin trimiterea unui pachet către un anumit router reprezentând „următorul hop” pe drumul către destinația finală. Când primește un pachet de intrare, routerul verifică adresa de destinație și încearcă să asocieze această adresă cu următoarea redirecționare

Tabelele de rutare pot conține și alte informații. „Indicatorii” oferă informații despre dezirabilitatea unui anumit canal sau cale. Routerele compară valorile pentru a determina rutele optime. Indicatorii diferă între ei în funcție de algoritmul de rutare utilizat. O serie de indicatori comuni vor fi prezentați și descriși mai târziu în acest capitol.

Routerele comunică între ele (și își mențin tabelele de rutare) prin transmiterea diferitelor mesaje. Un tip de astfel de mesaj este un mesaj „actualizare rutare”. Actualizările de rutare includ, de obicei, tot sau o parte din tabelul de rutare. Analizând informațiile de actualizare de rutare de la toate routerele, oricare dintre ele poate construi o imagine detaliată a topologiei rețelei. Un alt exemplu de mesaje schimbate între routere este un „anunț de stare a legăturii”. Informațiile de legătură pot fi, de asemenea, utilizate pentru a construi o imagine completă a topologiei rețelei. Odată ce topologia rețelei este înțeleasă, routerele pot determina rute optime către destinații.

Comutare

Algoritmii de comutare sunt relativ simpli și sunt practic aceiași pentru majoritatea protocoalelor de rutare. În cele mai multe cazuri, gazda va determina că pachetul trebuie trimis către o altă gazdă. După ce a primit într-un anumit fel adresa routerului, gazda sursă trimite un pachet adresat specific adresei fizice a routerului (nivelul MAC), dar cu adresa de protocol (nivelul de rețea) a gazdei de destinație.

După verificarea adresei de protocol de destinație a pachetului, routerul stabilește dacă știe sau nu cum să redirecționeze pachetul către următorul router. În al doilea caz (când routerul nu știe cum să redirecționeze pachetul), pachetul este de obicei ignorat. În primul caz, routerul redirecționează pachetul către următorul router prin înlocuirea adresei fizice a destinației cu adresa fizică a următorului router și apoi redirecționând pachetul.

Următorul transfer poate fi sau nu gazda destinației finale. Dacă nu, atunci următorul hop este de obicei un alt router care trece prin același proces de decizie de comutare. Pe măsură ce un pachet se deplasează prin Internet, adresa sa fizică se schimbă, dar adresa sa de protocol rămâne aceeași. Acest proces este ilustrat în figură.

Descrierea de mai sus discută comutarea între sistemul sursă și destinația finală. Organizația Internațională pentru Standardizare (ISO) a dezvoltat o terminologie ierarhică care poate fi utilă în descrierea acestui proces. Folosind această terminologie, dispozitivele de rețea care nu au capacitatea de a redirecționa pachete între subrețele sunt numite sisteme finale (ES), în timp ce dispozitivele de rețea care au această capacitate sunt numite sisteme intermediare (IS). Sistemele intermediare sunt mai departe subdivizate în sisteme care pot comunica în „domenii de rutare” (IS-uri „intra-domeniu”) și sisteme care pot comunica atât în ​​cadrul unui domeniu de rutare, cât și cu alte domenii de rutare („IS-uri inter-domeniu”). Un „domeniu de rutare” este, în general, considerat parte a unei rețele integrate sub control administrativ general și guvernat de un set definit de linii directoare administrative. Domeniile de rutare sunt, de asemenea, numite „sisteme autonome” (AS). mai departe subdivizate în „secțiuni de rutare”, totuși, protocoalele de rutare intradomeniu sunt, de asemenea, utilizate pentru comutarea atât în ​​interiorul secțiunilor, cât și între secțiuni.

Algoritmi de rutare

Algoritmii de rutare pot fi diferențiați pe baza mai multor caracteristici cheie. În primul rând, performanța protocolului de rutare rezultat este influențată de problemele specifice pe care le rezolvă proiectantul de algoritm. În al doilea rând, există diferite tipuri de algoritmi de rutare și fiecare dintre ei are un impact diferit asupra rețelei și resurselor de rutare. În cele din urmă, algoritmii de rutare folosesc o varietate de metrici care influențează calculul rutelor optime. Următoarele secțiuni analizează aceste atribute ale algoritmilor de rutare.

Obiectivele dezvoltării algoritmului de rutare

Algoritmii de rutare sunt adesea proiectați având în vedere unul sau mai multe dintre următoarele obiective:

1. Optimitatea

2. Simplitate și costuri reduse

3. Vitalitate și stabilitate

4. Convergență rapidă

5. Flexibilitate

Optimalitate

Optimitatea este probabil cel mai comun obiectiv de design. Caracterizează capacitatea unui algoritm de rutare de a selecta „cea mai bună” rută. Cel mai bun traseu depinde de indicatorii și „greutatea” acestor indicatori utilizați în calcul. De exemplu, un algoritm de rutare poate folosi mai multe hop-uri cu o anumită întârziere, dar atunci când calculează „greutatea” întârzierii, poate estima că este foarte semnificativă. Desigur, protocoalele de rutare trebuie să-și definească cu strictețe algoritmii pentru calcularea indicatorilor.

Simplitate și costuri reduse

Algoritmii de rutare sunt proiectați să fie cât mai simpli posibil. Cu alte cuvinte, algoritmul de rutare trebuie să-și asigure funcționalitatea în mod eficient, cu o suprasolicitare și utilizare minimă a software-ului. Eficiența este deosebit de importantă atunci când programul care implementează algoritmul de rutare trebuie să ruleze pe un computer cu resurse fizice limitate.

Vitalitate și stabilitate

Algoritmii de rutare trebuie să aibă capacitatea de supraviețuire. Cu alte cuvinte, trebuie să funcționeze bine în cazul unor circumstanțe neobișnuite sau neprevăzute, cum ar fi defecțiuni hardware, condiții de încărcare ridicată și implementări incorecte. Deoarece Routerele sunt amplasate la hub-uri de rețea, iar eșecul lor poate cauza probleme semnificative.

Adesea, cei mai buni algoritmi de rutare sunt cei care au trecut testul timpului și s-au dovedit a fi fiabili într-o varietate de condiții de rețea.

Convergență rapidă

Algoritmii de rutare trebuie să convergă rapid. Convergența este procesul de acord între toate routerele pe rute optime. Când un eveniment din rețea determină fie respingerea rutelor, fie să devină disponibile, routerele trimit mesaje de actualizare a rutare. Mesajele de actualizare a rutării pătrund în rețele, determinând recalculări ale rutelor optime și, în cele din urmă, forțând toate ruterele să cadă de acord asupra acelor rute. Algoritmii de rutare care converg lent pot duce la bucle de rutare sau defecțiuni ale rețelei.

Flexibilitate

Algoritmii de rutare trebuie să fie, de asemenea, flexibili. Cu alte cuvinte, algoritmii de rutare trebuie să se adapteze rapid și precis la o varietate de circumstanțe ale rețelei. De exemplu, să presupunem că un segment de rețea este respins. Mulți algoritmi de rutare, odată conștienți de această problemă, selectează rapid următoarea cale cea mai bună pentru toate rutele care folosesc de obicei acel segment. Algoritmii de rutare pot fi programați pentru a se adapta la schimbările în lățimea de bandă a rețelei, dimensiunile cozii de router, latența rețelei și alte variabile.

Tipuri de algoritmi

Algoritmii de rutare pot fi clasificați după tip. De exemplu, algoritmii ar putea fi:

1. Static sau dinamic

2. Cu o singură rută sau cu mai multe rute

3. Un singur nivel sau ierarhic

4. Cu inteligență în gazdă sau router

5. Intra-domeniu și inter-domeniu

6. Algoritmi pentru starea canalului sau vectorul de distanță

Algoritmi statici sau dinamici

Algoritmii de rutare statică nu sunt deloc algoritmi. Distribuția tabelelor statice de rutare este setată de administratorul de rețea înainte de începerea rutării. Nu se schimbă decât dacă administratorul de rețea îl schimbă. Algoritmii care folosesc rute statice sunt ușor de dezvoltat și funcționează bine în medii în care traficul de rețea este relativ previzibil și designul rețelei este relativ simplu.

Deoarece Sistemele de rutare statică nu pot răspunde la schimbările din rețea și sunt, în general, considerate nepotrivite pentru rețelele mari de astăzi, în continuă schimbare. Majoritatea algoritmilor de rutare dominanti din anii 1990. - dinamică.

Algoritmii de rutare dinamică se adaptează la schimbarea condițiilor rețelei în timp real. Ei fac acest lucru analizând mesajele de actualizare de rutare primite. Dacă mesajul indică faptul că a avut loc o schimbare în rețea, programele de rutare recalculează rutele și trimit noi mesaje de ajustare a rutare. Asemenea mesaje pătrund în rețea, determinând routerelor să-și ruleze din nou algoritmii și să schimbe tabelele de rutare în consecință. Algoritmii de rutare dinamică pot completa rutele statice acolo unde este cazul. De exemplu, puteți dezvolta un „ruter cu ultimul acces” (adică un router către care sunt trimise toate pachetele care nu sunt trimise de-a lungul unei anumite rute). Un astfel de router acționează ca un depozit pentru pachetele netrimise, asigurându-se că toate mesajele sunt cel puțin procesate într-un anumit mod.

Algoritmi cu o singură cale sau cu mai multe căi

Unele protocoale complexe de rutare oferă mai multe rute către aceeași destinație. Astfel de algoritmi multi-rute fac posibilă multiplexarea traficului pe mai multe linii; algoritmii cu o singură cale nu pot face acest lucru. Avantajele algoritmilor cu mai multe căi sunt evidente - pot oferi un randament și o fiabilitate semnificativ mai mari.

Algoritmi cu un singur nivel sau ierarhici

Unii algoritmi de rutare funcționează în spațiu plat, în timp ce alții folosesc ierarhii de rutare. Într-un sistem de rutare cu un singur strat, toate routerele sunt egale între ele. Într-un sistem de rutare ierarhic, unele routere formează ceea ce constituie coloana vertebrală ( coloana vertebrală- baza de rutare. Pachetele de la routerele non-core călătoresc către și prin routerele de bază până când ajung în zona generală a destinației. Din acest moment, ei călătoresc de la ultimul router de bază prin unul sau mai multe routere non-core până la destinația lor finală.

Sistemele de rutare stabilesc adesea grupuri logice de noduri numite domenii sau sisteme autonome (AS) sau zone. În sistemele ierarhice, unele routere dintr-un domeniu pot comunica cu routere din alte domenii, în timp ce alte routere din acel domeniu pot comunica cu routere numai din propriul domeniu. În rețelele foarte mari, pot exista niveluri ierarhice suplimentare. Routerele de la cel mai înalt nivel ierarhic formează baza de rutare.

Principalul avantaj al rutare ierarhică este că imită organizarea majorității companiilor și, prin urmare, le susține foarte bine tiparele de trafic. Majoritatea comunicării în rețea au loc în cadrul unor grupuri de companii mici (domenii). Routerele intra-domeniu trebuie să știe doar despre alte routere din domeniul lor, astfel încât algoritmii lor de rutare pot fi simplificați. Traficul de actualizare de rutare poate fi redus în consecință, în funcție de algoritmul de rutare utilizat.

Algoritmi cu inteligență în computerul sau routerul principal

Unii algoritmi de rutare presupun că nodul sursă final determină întreaga rută. Aceasta se numește de obicei rutare sursă. În sistemele de rutare sursă, routerele acționează pur și simplu ca dispozitive de stocare și redirecționare pentru pachet, redirecționându-l la următoarea oprire fără a sta pe gânduri.

Alți algoritmi presupun că computerele principale nu știu nimic despre rute. Atunci când folosesc acești algoritmi, routerele determină ruta prin rețeaua interconectată pe baza propriilor calcule. În primul sistem discutat mai sus, inteligența de rutare este situată în computerul principal rutarea inteligenței.

Compartimentul dintre rutarea cu inteligență în gazdă și rutarea cu inteligență în router se realizează prin cântărirea optimității rutei în raport cu supraîncărcarea traficului. Sistemele cu inteligență în computerul principal aleg adesea cele mai bune rute, deoarece de obicei, ei găsesc toate rutele posibile către destinație înainte ca pachetul să fie efectiv trimis. Apoi selectează cea mai bună rută pe baza determinării optimității acelui sistem special. Cu toate acestea, acțiunea de a determina toate rutele necesită adesea un trafic de căutare semnificativ și o perioadă mare de timp.

Algoritmi intra-domeniu sau între domenii

Unii algoritmi de rutare operează numai în cadrul domeniilor; altele - atât în ​​cadrul domeniilor, cât și între ele. Natura acestor două tipuri de algoritmi este diferită. Prin urmare, este clar că algoritmul optim de rutare intra-domeniu nu va fi neapărat algoritmul optim de rutare inter-domeniu.

Algoritmi de vector de stare sau distanță de canal

Algoritmii de stare a legăturii (cunoscuți și ca algoritmi de prima cale a celei mai scurte) trimit informații de rutare către toate nodurile dintr-o rețea interconectată ca algoritmii Bellman-Ford) necesită ca fiecare router să trimită în întregime sau parțial tabelul său de rutare, dar numai către vecinii săi, algoritmii de stare de legătură trimit de fapt ajustări mici în toate direcțiile, în timp ce algoritmii de vectori de distanță trimit ajustări mai mari doar routerelor vecine.

Cu o convergență mai rapidă, algoritmii de stare a legăturii sunt oarecum mai puțin predispuși la bucle de rutare decât algoritmii vectoriali de distanță. Pe de altă parte, algoritmii de stare de legătură au calcule mai complexe decât algoritmii de vector de distanță, necesitând mai multă putere de procesare și memorie decât algoritmii de vector de distanță. Ca rezultat, algoritmii de stare de legătură pot fi mai scumpi de implementat și întreținut. În ciuda diferențelor lor, ambele tipuri de algoritmi funcționează bine într-o mare varietate de circumstanțe.

Indicatori de algoritm (metrici)

Tabelele de rutare conțin informații pe care programele de comutare le folosesc pentru a selecta cea mai bună rută. Ce caracterizează construcția tabelelor de rutare? Care este natura informațiilor pe care le conțin? Această secțiune despre valorile algoritmilor încearcă să răspundă la întrebarea cum un algoritm determină dacă o rută este preferabilă altuia.

Algoritmii de rutare folosesc multe valori diferite. Algoritmii de rutare complecși se pot baza pe mai mulți indicatori atunci când se selectează o rută, combinându-i astfel încât rezultatul să fie un indicator separat (hibrid). Următoarele sunt valorile utilizate în algoritmii de rutare:

Lungimea traseului

Fiabilitate

Întârziere

Lățimea de bandă

Costul comunicarii

Lungimea traseului

Lungimea rutei este cea mai comună măsură de rutare. Unele protocoale de rutare permit administratorilor de rețea să atribuie prețuri arbitrare fiecărei legături de rețea. În acest caz, lungimea căii este suma costurilor asociate fiecărui canal care a fost parcurs. Alte protocoale de rutare definesc „numărul de hopuri”, adică o metrică care caracterizează numărul de treceri pe care trebuie să le facă un pachet în drumul său de la sursă la destinație prin produse de rețea (cum ar fi routere).

Fiabilitate

Fiabilitatea, în contextul algoritmilor de rutare, se referă la fiabilitatea fiecărei legături din rețea (descrisă de obicei în termeni de raport bit-eroare). Unele legături de rețea pot eșua mai des decât altele. Eșecurile unor legături de rețea pot fi rezolvate mai ușor sau mai rapid decât eșecurile altor legături. La atribuirea evaluărilor de fiabilitate, pot fi luați în considerare orice factor de fiabilitate. Evaluările de fiabilitate sunt de obicei atribuite legăturilor de rețea de către administratorii de rețea. De regulă, acestea sunt valori digitale arbitrare.

Întârziere

Întârzierea de rutare este de obicei înțeleasă ca durata de timp necesară pentru ca un pachet să călătorească de la sursă la destinație printr-o rețea interconectată. Întârzierea depinde de mulți factori, inclusiv lățimea de bandă a canalelor intermediare de rețea, cozile de la portul fiecărui router de-a lungul. calea pachetului, congestionarea rețelei la toate canalele intermediare ale rețelei și distanța fizică pe care trebuie mutat pachetul Deoarece există un conglomerat de mai multe variabile importante, latența este cel mai comun și util indicator.

Lățimea de bandă

Lățimea de bandă se referă la capacitatea de trafic disponibilă a oricărei legături. Toate celelalte lucruri fiind egale, un canal Ethernet de 10 Mbps este de preferat oricărei linii închiriate cu o lățime de bandă de 64 KB/sec. Deși lățimea de bandă este o estimare a capacității maxime realizabile a unei legături, rutele care trec prin legături cu lățime de bandă mai mare nu sunt neapărat mai bune decât rutele care trec prin legături mai lente.

Mmeniul„Setări interfețe IP”

Segmentarea traficului

Segmentarea traficului servește la diferențierea domeniilor la nivelul 2. Această caracteristică vă permite să configurați porturile astfel încât să fie izolate unul de celălalt, dar, în același timp, să aveți acces la porturile partajate utilizate pentru conectarea serverelor și a rețelei vertebrale a furnizorului. Această funcție poate fi utilizată la construirea rețelelor de furnizori.

Un exemplu de utilizare a funcției de segmentare a traficului.

Toate computerele (PC2 - PC24) au acces la portul uplink, dar nu au acces unul la celălalt la nivelul link-ului. Această soluție poate fi folosită:

1.În proiectele ETTH pentru a izola porturile utilizatorului final.

2. Pentru a oferi acces la un server partajat

Exercițiu

1. Asamblați topologia rețelei prezentată în figură

2. Studiați secțiunile „Adresare în rețele IP”, „Rutare IP” și meniul „Setări interfață IP”

3. Creați subrețele IP. Atribuiți fiecărui PC o adresă IP din propria subrețea

4. Studiați secțiunea „Segmentare trafic” și meniul „Segmentare trafic”

5. Organizați principiul „pieptene” pe fiecare dintre comutatoarele DES-3010G - fiecare computer conectat la comutator poate face schimb de informații numai cu lumea exterioară, dar nu și cu alte computere conectate la acest comutator.

6. Confirmați că setările pe care le-ați făcut sunt corecte.

Întrebări pentru autocontrol.

1. Tipuri de adrese.

2. Niveluri de adrese IP.

3. Clase de adrese IP. Dă exemple.

4. Caracteristici ale protocoalelor ARP și RARP.

5. Serviciu DNS

6. Funcții server DHCP.

7. Tipuri de rutare.

8. Componente de rutare

9. Determinarea rutei

10. Comutare

11. Algoritmi de rutare

12. Obiectivele dezvoltării algoritmilor de rutare

13. Tipuri de algoritmi

14. Indicatori de algoritm (metrici)

15. Ce setări pot fi configurate utilizând meniul „Setări interfață IP”?

16. Pentru ce este folosită segmentarea traficului? Permiteți-mi să vă arăt cu un exemplu.

16. Ce setări pot fi organizate folosind meniul „Segmentare trafic”?