D-link
На даний момент (згадаємо) у нас у Москві використані адреси 172.16.0.0-172.16.6.255. Припустимо, що мережа може ще збільшитись тут, припустимо, з'явиться офіс на Воробйових горах і зарезервуємо ще підмережі до 172.16.15.0/24 включно. Всі ці адреси: 172.16.0.0-172.16.15.255 можна описати так: 172.16.0.0/20. Ця мережа (з префіксом /20) буде так званоюсупермережею , а операція об'єднання підмереж у супермережі називаєтьсяпідсумовуванням

підмереж (підсумовуванням маршрутів, якщо бути точним, route summarization)

Просимо вибачення за гігантські простирадла, відео теж з кожним разом стає все довшим і нестерпнішим. Постараємося наступного разу бути компактнішими.
Усі зацікавлені, але незареєстровані запрошуються на бесіду до ЖЖ .

За підготовку статті велике спасибі моєму співавтору та моїй дружині за левове терпіння.

Додати теги

• Для початку уточнимо деякі поняття:
• мережевий вузол (node) - будь-який мережевий пристрій із протоколом TCP/IP;
• хост (host) - мережевий вузол, що не має можливостей маршрутизації пакетів;

маршрутизатор (router) - мережевий вузол, що має можливості маршрутизації пакетів

IP-маршрутизація - це процес пересилання unicast-трафіку від вузла-відправника до вузла-отримувача в IP-мережі з довільною топологією.

1. Вузол-відправник визначає, чи знаходиться вузол-одержувач у тій же IP-мережі, що і відправник (у локальній мережі), або в іншій IP-мережі (у віддаленій мережі). Для цього вузол-відправник виробляє порозрядне логічне множення IP-адреси на маску підмережі, потім порозрядне логічне множення IP-адреси вузла одержувача також на свою маску підмережі. Якщо результати збігаються, значить обидва вузли знаходяться в одній підмережі. Якщо результати різні, то вузли перебувають у різних підмережах.
2. Якщо обидва мережні вузли розташовані в одній IP-мережі, то вузол-відправник спочатку перевіряє ARP-кеш на наявність в ARP-таблиці MAC-адреси вузла-отримувача. Якщо потрібна запис у таблиці є, далі відправлення пакетів проводиться безпосередньо вузлу-одержувачу на канальному рівні. Якщо ж у ARP-таблиці потрібної записи немає, то вузол-відправник посилає ARP-запит для IP-адреси вузла-одержувача, відповідь поміщає в ARP-таблицю і після цього передача пакета також проводиться на канальному рівні (між мережевими адаптерами комп'ютерів).
3. Якщо вузол-відправник та вузол-одержувач розташовані в різних IP-мережах, то вузол-відправник посилає даний пакет мережному вузлу, який у конфігурації відправника вказаний як "Основний шлюз" (default gateway). Основний шлюз завжди знаходиться в тій же IP-мережі, що і вузол-відправник, тому взаємодія відбувається на канальному рівні (після виконання ARP-запиту). Основний шлюз - це маршрутизатор, який відповідає за відправку пакетів до інших підмереж (або безпосередньо, або через інші маршрутизатори).

Розглянемо приклад, зображений на рис. 4.5.

Мал. 4.5.

У цьому прикладі 2 підмережі: 192.168.0.0/24 та 192.168.1.0/24 . Підмережі об'єднані в мережу маршрутизатором. Інтерфейс маршрутизатора в першій підмережі має IP-адресу 192.168.0.1, у другій підмережі - 192.168.1.1. У першій підмережі є 2 вузли: вузол A (192.168.0.5) і вузол B (192.168.0.7). У другій підмережі є вузол C з IP-адресою 192.168.1.10.

Якщо вузол A відправлятиме пакет вузлу B, то спочатку він обчислить, що вузол B знаходиться в тій же підмережі, що і вузол A (тобто в локальній підмережі), потім вузол A виконає ARP-запит для IP-адреси 192.168. 0.7. Після цього вміст IP-пакета буде передано на канальний рівень, і інформація буде передана мережевим адаптером вузла A мережному адаптеру вузла B. Це приклад прямої доставки даних (або пряма маршрутизація, direct delivery).

Якщо вузол A відправлятиме пакет вузлу C, то спочатку він обчислить, що вузол C знаходиться в іншій підмережі (тобто у віддаленій підмережі). Після цього вузол A відправить пакет вузлу, який у його конфігурації вказаний як основний шлюз (у цьому випадку це інтерфейс маршрутизатора з IP-адресою 192.168.0.1). Потім маршрутизатор з інтерфейсу 192.168.1.1 виконає пряму доставку вузлу C. Це приклад непрямої доставки (або непрямої маршрутизації, indirect delivery) пакета від вузла A вузлу C. У цьому випадку процес непрямої маршрутизації складається з двох операцій прямої маршрутизації.

В цілому процес IP-маршрутизації є серією окремих операцій прямої або непрямої маршрутизації пакетів.

Кожен мережевий вузол приймає рішення про маршрутизацію пакета на основі таблиці маршрутизації, яка зберігається в оперативній пам'яті даного вузла. Таблиці маршрутизації існують у маршрутизаторів з кількома інтерфейсами, а й у робочих станцій, що підключаються до мережі через мережевий адаптер. Таблицю маршрутизації в системі Windows можна переглянути за командою route print. Кожна таблиця маршрутизації містить набір записів. Записи можуть формуватися різними способами:

• записи, створені автоматично системою з урахуванням конфігурації протоколу TCP/IP кожному з мережевих адаптерів;
• статичні записи, створені командою route add або консолі служби Routing and Remote Access Service ;
• динамічні записи, створені різними протоколами маршрутизації (RIP чи OSPF).

Розглянемо два приклади: таблицю маршрутизації типової робочої станції, що у локальної мережі компанії, і таблицю маршрутизації сервера, має кілька мережевих інтерфейсів.

Робоча станція.

У цьому прикладі є робоча станція з системою Windows XP, з одним мережним адаптером і такими налаштуваннями протоколу TCP/IP: IP-адреса - 192.168.1.10, маска підмережі - 255.255.255.0, основний шлюз - 192.168.1.1.

Введемо в командному рядку системи Windows команду route print , результатом роботи команди буде наступний екран (рис. 4.6; у дужках наведено текст для англійської версії системи):

Список інтерфейсів- Список мережних адаптерів, встановлених у комп'ютері. Інтерфейс MS TCP Loopback interfaceє завжди і призначений для звернення вузла до самого себе. Інтерфейс Realtek RTL8139 Family PCI Fast Ethernet NIC- мережева карта.

Мережева адреса- діапазон IP-адрес, які доступні за допомогою даного маршруту.

Маска мережі- маска підмережі, до якої надсилається пакет за допомогою даного маршруту.

Адреса шлюзу- IP-адреса вузла, на яку пересилаються пакети, що відповідають даному маршруту.

Інтерфейс- позначення мережного інтерфейсу даного комп'ютера, який пересилаються пакети, відповідні маршруту.

Метрика- Умовна вартість маршруту. Якщо однієї і тієї ж мережі є кілька маршрутів, то вибирається маршрут із мінімальною вартістю. Як правило, метрика – це кількість маршрутизаторів, які має пройти пакет, щоб потрапити до потрібної мережі.

Проаналізуємо деякі рядки таблиці.

Перший рядок таблиці відповідає значенню основного шлюзу конфігурації TCP/IP цієї станції. Мережа з адресою "0.0.0.0" означає "всі інші мережі, що не відповідають іншим рядкам даної таблиці маршрутизації".

Другий рядок – маршрут для відправлення пакетів від вузла самому собі.

Третій рядок (мережа 192.168.1.0 з маскою 255.255.255.0) - маршрут для відправлення пакетів у локальній IP-мережі (тобто мережі, в якій розташована дана робоча станція).

Останній рядок – широкомовна адреса для всіх вузлів локальної IP-мережі.

Останній рядок на рис. 4.6 – список постійних маршрутів робочої станції. Це статичні маршрути, створені командою route add . У цьому прикладі немає жодного такого статичного маршруту.

Тепер розглянемо сервер із системою Windows 2003 Server, із трьома мережними адаптерами:

• Адаптер 1 - розташований у внутрішній мережі компанії (IP-адреса - 192.168.1.10, маска підмережі - 255.255.255.0);
• Адаптер 2 - розташований у зовнішній мережі Інтернет-провайдера ISP-1 (IP-адреса - 213.10.11.2, маска підмережі - 255.255.255.248, найближчий інтерфейс у мережі провайдера - 213.10.11.1);
• Адаптер 3 - розташований у зовнішній мережі Інтернет-провайдера ISP-2 (IP-адреса - 217.1.1.34, маска підмережі - 255.255.255.248, найближчий інтерфейс у мережі провайдера - 217.1.1.33).

IP-мережі провайдерів - умовні, IP-адреси обрані лише для ілюстрації (хоча цілком можливий випадковий збіг з якоюсь існуючою мережею).

Крім того, на сервері встановлено Службу маршрутизації та віддаленого доступу для

IP-маршрутизація

IP-маршрутизація– процес вибору шляху передачі пакета в мережі. Під шляхом (маршрутом) розуміється послідовність маршрутизаторів, якими проходить пакет на шляху до вузлу-призначенню. IP-маршрутизатор – це спеціальний пристрій, призначений для об'єднання мереж та забезпечує визначення шляху проходження пакетів у складовій мережі. Маршрутизатор повинен мати кілька IP-адрес з номерами мереж, що відповідають номерам мереж, що об'єднуються.

Маршрутизація здійснюється на вузлі-відправнику в момент відправки IP-пакета, а потім на IP-маршрутизатори.

Принцип маршрутизації на вузлі відправника виглядає досить легко. Якщо потрібно надіслати пакет вузлу з певною IP-адресою, то вузол-відправник виділяє за допомогою маски підмережі з власної IP-адреси та IP-адреси одержувача номера мереж. Далі номери мереж порівнюються і якщо вони збігаються, то пакет направляється безпосередньо одержувачу, інакше – маршрутизатору, чия адреса вказана в налаштуваннях протоколу IP.

Вибір шляху на маршрутизаторі здійснюється на основі інформації, представленої в таблиці маршрутизації. Таблиця маршрутизації – це спеціальна таблиця, яка зіставляє IP-адрес мереж адреси наступних маршрутизаторів, на які слід відправляти пакети з метою їх доставки в ці мережі. Обов'язковим записом у таблиці маршрутизації є так званий маршрут за замовчуванням, що містить інформацію про те, як направляти пакети в мережі, адреси яких не присутні в таблиці, тому немає необхідності описувати в таблиці маршрути для всіх мереж. Таблиці маршрутизації можуть будуватися «вручну» адміністратором чи динамічно, з урахуванням обміну інформацією, який здійснюють маршрутизатори з допомогою спеціальних протоколів.

Маршрутизація – це процес визначення шляху проходження інформації в мережах зв'язку. Маршрутизація використовується для отримання пакета від одного пристрою та передачі його іншому пристрої через інші мережі. Маршрутизатором або шлюзом називається вузол мережі з кількома інтерфейсами, кожен з яких має свою MAC-адресу та IP адресу.

Іншим важливим поняттям є таблиця маршрутизації. Таблиця маршрутизації – це база даних, що зберігається на маршрутизаторі, яка описує відповідність між адресами призначення та інтерфейсами, якими слід відправити пакет даних до наступного вузла. Таблиця маршрутизації містить: адресу вузла призначення, маску мережі призначення, адресу шлюзу (позначає адресу маршрутизатора в мережі, на яку необхідно відправити пакет, наступний до вказаної адреси призначення), інтерфейс (фізичний порт, через який передається пакет), метрика (числовий показник, що задає пріоритет маршруту).

Розміщення записів у таблиці маршрутизації може здійснюватися трьома різними способами. Перший спосіб передбачає застосування прямого з'єднання, при якому маршрутизатор сам визначає підключену підмережу. Прямий маршрут – це маршрут, який є локальним по відношенню до маршрутизатора. Якщо один з інтерфейсів маршрутизатора з'єднаний з мережею безпосередньо, то при отриманні пакета, адресованого такої підмережі, маршрутизатор відразу відправляє пакет на інтерфейс, до якого вона підключена. Пряме з'єднання є достовірним способом маршрутизації.

Другий спосіб передбачає занесення маршрутів вручну. У разі має місце статична маршрутизація. Статичний маршрут визначає IP адресу наступного сусіднього маршрутизатора або локальний вихідний інтерфейс, який використовується для направлення трафіку до певної підмережі-отримувача. Статичні маршрути повинні бути задані на обох кінцях каналу зв'язку між маршрутизаторами, інакше віддалений маршрутизатор не знатиме маршруту, по якому потрібно відправляти пакети у відповідь і буде організовано лише односторонній зв'язок.

І третій спосіб має на увазі автоматичне розміщення записів за допомогою протоколів маршрутизації. Даним метод називається динамічної маршрутизацією. Протоколи динамічної маршрутизації можуть автоматично відстежувати зміни у топології мережі. Успішне функціонування динамічної маршрутизації залежить від виконання маршрутизатором двох основних функцій:

1. Підтримка своїх таблиць маршрутизації у актуальному стані
2. Своєчасне поширення інформації про відомі їм мережі та маршрути серед інших маршрутизаторів

Як параметри для розрахунок метрик можуть виступати:

1. Ширина смуги пропускання
2. Затримка (час для переміщення пакета від джерела до одержувача)
3. Завантаження (завантаженість каналу в од. часу)
4. Надійність (відносна кількість помилок у каналі)
5. Кількість хопів (переходів між маршрутизаторами)

Якщо маршрутизатору відомо більше однієї маршруту до мережі одержувача, він порівнює метрики цих маршрутів і передає в таблицю маршрутизації маршрут із найменшою метрикою (вартістю).

Існує чимало протоколів маршрутизації – вони діляться за такими признаками:

1. За алгоритмом, що використовується (дистанційно-векторні протоколи, протоколи стану каналів зв'язку)
2. По області застосування (для внутрішньодоменної маршрутизації, для міждоменної маршрутизації)

Протокол стану каналів заснований на алгоритмі Дейкстри, про нього вже . Про дистанційно-векторний алгоритм розповім коротенько.

Отже, у дистанційно-векторних протоколах маршрутизатори:

• Визначають напрямок (вектор) та відстань до потрібного вузла мережі
• Періодично пересилають таблиці маршрутизації одна одній
• У регулярних поновленнях маршрутизатори дізнаються про зміни топології мережі

Якщо не вдаватися до подробиць, то протокол маршрутизації за станом каналу краще з кількох причин:

• Точне розуміння топології мережі. Протоколи маршрутизації стану каналу створюють дерево найкоротших шляхів у мережі. Таким чином, кожен маршрутизатор точно знає, де знаходиться його “побратим”. У дистанційно-векторних протоколах такої топології немає.
• Швидка збіжність. Отримуючи пакет стану каналу LSP, маршрутизатори відразу ж лавинно розсилають цей пакет далі. У дистанційно-векторних протоколах маршрутизатор повинен спочатку оновити свою таблицю маршрутизації, як розіслати його лавинно інші інтерфейси.
• Керовані подіями оновлення. LSP відправляються лише тоді, коли відбуваються зміни у топології і лише інформацію, що стосується цієї зміни.
• Поділ на зони. Протоколи стану каналу використовують поняття зона – область у межах якої поширюється маршрутна інформація. Цей поділ допомагає знизити навантаження на ЦП маршрутизатора та структурувати мережу.

Приклади протоколів стану каналу: OSPF, IS-IS.

Приклади дистанційно-векторних протоколів: RIP, IGRP.

Інший глобальний поділ протоколів по області застосування: для внутрішньодоменної маршрутизації IGP, міждоменної маршрутизації EGP. Пройдемося за визначеннями.

IGP (Interior Gateway Protocol) – протокол внутрішнього шлюзу. До них відносять будь-які протоколи маршрутизації, які використовуються усередині автономної системи (RIP, OSPF, IGRP, EIGRP, IS-IS). Кожен IGP-протокол представляє один домен маршрутизації всередині автономної системи.

EGP (Exterior Gateway Protocol) – протокол внутрішнього шлюзу. Забезпечує маршрутизацію між різними автономними системами. Протоколи EGP забезпечують з'єднання окремих автономних систем і транзит даних між цими автономними системами. Приклад протоколу: BGP.

Пояснимо також поняття автономної системи.

Автономна система (authonomous system, AS) - це набір мереж, які знаходяться під єдиним адміністративним управлінням і в яких використовується єдина стратегія та правила маршрутизації.

Автономна система для зовнішніх мереж постає як єдиний об'єкт.

Домен маршрутизації – це сукупність мереж і маршрутизаторів, використовують один і той самий протокол маршрутизації.

Насамкінець картинка, що пояснює структуру протоколів динамічної маршрутизації.

Ми надаємо послуги з ремонту та налаштування комп'ютерів, смартфонів, планшетів, wi-fi роутерів, модемів, IP-TV, принтерів. Якісно та недорого. Виникла проблема? Заповніть форму нижче та ми Вам передзвонимо.

Маршрутизація (англ. Routing) - процес визначення маршруту проходження інформації в мережах зв'язку.

Маршрути можуть задаватися адміністративно (статичні маршрути), або обчислюватися за допомогою алгоритмів маршрутизації, базуючись на інформації про топологію та стан мережі, отриманої за допомогою протоколів маршрутизації (динамічні маршрути).

Статичними маршрутами можуть бути:

Маршрути, що не змінюються в часі;

Маршрути, що змінюються за розкладом.

Маршрутизація у комп'ютерних мережах типово виконується спеціальними програмно-апаратними засобами – маршрутизаторами; у простих конфігураціях може виконуватися і комп'ютерами загального призначення відповідно налаштованими.

У загальнодоступному значенні слова маршрутизація означає пересування інформації від джерела до пункту призначення через об'єднану мережу. При цьому, як правило, на шляху зустрічається принаймні один вузол. Маршрутизація часто протиставляється об'єднання мереж за допомогою моста, яке, в популярному розумінні цього способу, виконує такі самі функції. Основна відмінність між ними полягає в тому, що об'єднання за допомогою моста має місце на рівні 2 еталонної моделі ISO, в той час як маршрутизація зустрічається на рівні 3. використовують різну інформацію в процесі її переміщення від джерела до місця призначення. Результатом цього є те, що маршрутизація та об'єднання за допомогою моста виконують свої завдання різними способами; фактично, є кілька різних видів маршрутизації та об'єднання за допомогою мостів.

Компоненти маршрутизації

Маршрутизація включає два основних компоненти: визначення оптимальних трактів маршрутизації і транспортування інформаційних груп (зазвичай званих пакетами) через об'єднану мережу. У цій роботі останній з цих двох компонентів називається комутацією. Комутація відносно проста. З іншого боку, визначення маршруту може бути дуже складним процесом.

Визначення маршруту

Визначення маршруту може базуватися на різних показниках (величинах, що результують з алгоритмічних обчислень за окремою змінною – наприклад, довжина маршруту) чи комбінаціях показників. Програмні реалізації алгоритмів маршрутизації вираховують показники маршруту визначення оптимальних маршрутів до пункту призначення.

Для полегшення процесу визначення маршруту алгоритми маршрутизації ініціалізують і підтримують таблиці маршрутизації, в яких міститься маршрутна інформація. Маршрутна інформація змінюється залежно від алгоритму маршрутизації, що використовується.

Алгоритми маршрутизації заповнюють маршрутні таблиці деяким безліччю інформації. Асоціації "Пункт призначення/наступне пересилання" повідомляють роутеру, що певний пункт призначення може бути оптимально досягнутий шляхом відправлення пакета в певний роутер, що представляє "наступне пересилання" на шляху до кінцевого пункту призначення. При прийомі пакета, що надходить, роутер перевіряє адресу пункту призначення і намагається асоціювати цю адресу з наступним пересиланням.

У маршрутних таблицях може бути також інша інформація. "Показники" забезпечують інформацію про бажаність будь-якого каналу чи тракту. Роутери порівнюють показники, щоби визначити оптимальні маршрути. Показники відрізняються один від одного залежно від використаної схеми алгоритму маршрутизації. Далі в цьому розділі буде представлено та описано ряд загальних показників.

Роутери повідомляються один з одним (і підтримують свої маршрутні таблиці) шляхом надсилання різних повідомлень. Одним із видів таких повідомлень є повідомлення про "оновлення маршрутизації". Оновлення маршрутизації зазвичай включають всю маршрутну таблицю або її частину. Аналізуючи інформацію про оновлення маршрутизації, що надходить від усіх роутерів, будь-хто з них може побудувати детальну картину топології мережі. Іншим прикладом повідомлень, якими обмінюються роутери, є "оголошення про стан каналу". Оголошення про стан каналу інформує інші роутери про стан кааналів відправника. Канальна інформація може бути використана для побудови повної картини топології мережі. Після того як топологія мережі стає зрозумілою, роутери можуть визначити оптимальні маршрути до пунктів призначення.

Комутація

Алгоритми комутації порівняно прості і переважно однакові більшість протоколів маршрутизації. Найчастіше головна обчислювальна машина визначає необхідність відправлення пакета на іншу головну обчислювальну машину. Отримавши у певний спосіб адресу роутера, головна обчислювальна машина-джерело відправляє пакет, адресований спеціально на фізичну адресу роутера (рівень МАС), проте з адресою протоколу (мережевий рівень) головної обчислювальної машини пункту призначення.

Після перевірки адреси протоколу пункту призначення пакета роутер визначає, знає він чи ні, як передати цей пакет до наступного роутера. У другий випадок (коли роутер не знає, як переслати пакет) пакет, зазвичай, ігнорується. У першому випадку роутер відсилає пакет до наступного роутера шляхом заміни фізичної адреси пункту призначення на фізичну адресу наступного роутера і передачі пакета.

Наступне пересилання може бути чи не бути головною обчислювальною машиною кінцевого пункту призначення. Якщо ні, то наступним пересиланням, як правило, є інший роутер, який виконує такий самий процес прийняття рішення про комутацію. У міру того, як пакет просувається через об'єднану мережу, його фізична адреса змінюється, проте адреса протоколу залишається незмінною. Цей процес ілюструється на малюнку.

У описаному вище описі розглянута комутація між джерелом і системою кінцевого пункту призначення. Міжнародна Організація стандартизації (ISO) розробила ієрархічну термінологію, яка може бути корисною при описі цього процесу. Якщо користуватися цією термінологією, то пристрої мережі, які не мають здатності пересилати пакети між підмережами, називаються кінцевими системами (ES), тоді як пристрої мережі, що мають таку здатність, називаються проміжними системами (IS). Проміжні системи далі поділяються на системи, які можуть повідомлятись у межах "доменів мааршрутизації" ("внутрішньодоменні" IS), та системи, які можуть повідомлятися як у межах домену маршрутизації, так і з іншими доменами маршрутизації ("міждоменні IS"). Зазвичай вважається, що "домен маршрутизації" - це частина об'єднаної мережі, яка перебуває під загальним адміністративним управлінням і регульована межовим набором адміністративних керівних принципів. Домени маршрутизації називаються також "автономними системами" (AS). на "дільниці маршрутизації", проте для комутації як усередині ділянок, так і між ними також використовуються внутрішньодоменні протоколи маршрутизації.

Алгоритми маршрутизації

Алгоритми маршрутизації можна диференціювати, виходячи з кількох ключових характеристиках. По-перше, роботу результуючого протоколу маршрутизації впливають конкретні завдання, які вирішує розробник алгоритму. По-друге, існують різні типи алгоритмів маршрутизації, і кожен із них по-різному впливає на мережу та ресурси маршрутизації. І, нарешті, алгоритми маршрутизації використовують різноманітні показники, які впливають на розрахунок оптимальних маршрутів. У таких розділах аналізуються ці атрибути алгоритмів маршрутизації.

Цілі розробки алгоритмів маршрутизації

При розробці алгоритмів маршрутизації часто переслідують одну або кілька з наведених нижче цілей:

1. Оптимальність

2. Простота та низькі непродуктивні витрати

3. Живучість та стабільність

4. Швидка збіжність

5. Гнучкість

Оптимальність

Оптимальність, мабуть, є найзагальнішою метою розробки. Вона характеризує здатність алгоритму маршрутизації вибирати "найкращий" маршрут. Найкращий маршрут залежить від показників та від "ваги" цих показників, що використовуються при проведенні розрахунку. Наприклад, алгоритм маршрутизації міг би використовувати кілька пересилок з певною затримкою, але при розрахунку "вага" затримки може бути ним оцінена як дуже значна. Природно, що протоколи маршрутизації повинні суворо визначати свої алгоритми розрахунку показників.

Простота та низькі непродуктивні витрати

Алгоритми маршрутизації розробляються якнайпростіше. Іншими словами, алгоритм маршрутизації повинен ефективно забезпечувати свої функціональні можливості, з мімімальними витратами програмного забезпечення та коефіцієнтом використання. Особливо важливою є ефективність у тому випадку, коли програма, що реалізує алгоритм маршрутизації, повинна працювати в комп'ютері з обмеженими фізичними ресурсами.

Живучість та стабільність

Алгоритми маршрутизації повинні мати живучість. Іншими словами, вони повинні чітко функціонувати у разі неординарних чи непередбачених обставин, таких як відмови апаратури, умови високого навантаження та некоректні реалізації. Т.к. роутери розташовані у вузлових точках мережі, їх відмова може спричинити значні проблеми.

Часто найкращими алгоритмами маршрутизації виявляються ті, які витримали випробування часом та довели свою надійність у різних умовах роботи мережі.

Швидка збіжність

Алгоритми маршрутизації мають швидко сходитися. Східність - це процес угоди між усіма роутерами оптимальними маршрутами. Коли якась подія в мережі призводить до того, що маршрути або відкидаються, або ставляться доступними, роутери розсилають повідомлення про оновлення маршрутизації. Повідомлення про оновлення маршрутизації пронизують мережі, стимулюючи перерахунок оптимальних маршрутів і, зрештою, змушуючи всі роутери дійти згоди цими маршрутами. Алгоритми мааршрутизації, які сходяться повільно, можуть призвести до утворення петель маршрутизації або виходу з ладу мережі.

Гнучкість

Алгоритми маршрутизації мають бути також гнучкими. Іншими словами, алгоритми маршрутизації повинні швидко та точно адаптуватися до різноманітних обставин у мережі. Наприклад, припустимо, що сегмент мережі відкинутий. Багато алгоритмів маршрутизації, після того, як вони дізнаються про цю проблему, швидко обирають наступний найкращий шлях для всіх маршрутів, які зазвичай використовують цей сегмент. Алгоритми маршрутизації можуть бути запрограмовані таким чином, щоб вони могли адаптуватися до змін смуги пропускання мережі, розмірів черги до роутера, величини затримки мережі та інших змінних.

Типи алгоритмів

Алгоритми маршрутизації можна класифікувати за типами. Наприклад, алгоритми можуть бути:

1. Статичними чи динамічними

2. Одномаршрутними чи багатомаршрутними

3. Однорівневими чи ієрархічними

4. З інтелектом у головній обчислювальній машині або у роутері

5. Внутрішньодоменними та міждоменними

6. Алгоритмами стану каналу чи вектора відстаней

Статичні чи динамічні алгоритми

Статичні алгоритми маршрутизації навряд чи є алгоритмами. Розподіл статичних таблиць маршрутизації встановлюється адміністратором мережі на початок маршрутизації. Воно не змінюється, якщо адміністратор мережі не змінить його. Алгоритми, які використовують статичні маршрути, прості розробки і добре працюють у оточеннях, де трафік мережі щодо передбачуваний, а схема мережі щодо проста.

Т.к. статичні системи маршрутизації не можуть реагувати на зміни в мережі, вони, як правило, вважаються непридатними для сучасних великих мереж, що постійно змінюються. Більшість домінуючих алгоритмів маршрутизації 1990р. - динамічні.

Динамічні алгоритми маршрутизації підлаштовуються до обставин мережі, що змінюються, в масштабі реального часу. Вони виконують це шляхом аналізу повідомлень про оновлення маршрутизації. Якщо в повідомленні вказується, що змінилася мережа, програми маршрутизації перераховують маршрути і розсилають нові повідомлення про коригування маршрутизації. Такі повідомлення пронизують мережу, стимулюючи роутери наново проганяти свої алгоритми та відповідним чином змінювати таблиці маршрутизації. Динамічні алгоритми маршрутизації можуть доповнювати статичні маршрути там, де це доречно. Наприклад, можна розробити "роутер останнього звернення" (тобто роутер, до якого надсилаються всі невідправлені за певним маршрутом пакети). Такий роутер виконує роль сховища ненаправлених пакетів, гарантуючи, що всі повідомлення будуть хоча б певним чином оброблені.

Одномаршрутні або багатомаршрутні алгоритми

Деякі складні протоколи маршрутизації забезпечують безліч маршрутів до одного і того ж пункту призначення. Такі багатомаршрутні алгоритми уможливлюють мультиплексну передачу трафіку по численних лініях; Одномаршрутні алгоритми не можуть робити цього. Переваги багатомаршрутних алгоритмів очевидні - вони можуть забезпечити значно більшу пропускну здатність та надійність.

Однорівневі чи ієрархічні алгоритми

Деякі алгоритми маршрутизації оперують у плоскому просторі, тоді як інші використовують ієрархію маршрутизації. В однорівневій системі маршрутизації всі роутери рівні один до одного. В ієрархічній системі маршрутизації деякі роутери формують те, що становить основу ( backbone- Основу) маршрутизації. Пакети з небазових роутерів переміщуються до базових роутерів і пропускаються через них доти, доки не досягнуть загальної області пункту призначення. Починаючи з цього моменту, вони переміщаються від останнього базового роутера через один або кілька небазових роутерів до пункту призначення.

Системи маршрутизації часто встановлюють логічні групи вузлів, які називаються доменами, або автономними системами (AS), або областями. В ієрархічних системах одні роутери будь-якого домену можуть спілкуватися з роутерами інших доменів, тоді як інші роутери цього домену можуть підтримувати зв'язок з роутерами лише в межах свого домену. У великих мережах можуть існувати додаткові ієрархічні рівні. Роутери найвищого ієрархічного рівня утворюють основу маршрутизації.

Основною перевагою ієрархічної маршрутизації є те, що вона імітує організацію більшості компаній і, отже, дуже добре підтримує їхні схеми трафіку. Більшість мережевий зв'язок має місце у межах груп невеликих підприємств (доменів). Внутрішньодоменним роутерам необхідно знати лише про інші роутери в межах свого домену, тому їх алгоритми маршрутизації можуть бути спрощеними. Відповідно може бути зменшений і трафік оновлення маршрутизації, що залежить від алгоритму маршрутизації, що використовується.

Алгоритми з ігнелектом у головній обчислювальній машині або в роутері

Деякі алгоритми маршрутизації припускають, що кінцевий вузл джерела визначає весь маршрут. Зазвичай це називають маршрутизацією джерела. У системах маршрутизації від джерела роутери діють просто як стійкість зберігання і пересилання пакета, без роздумів відсилаючи його до наступної зупинки.

Інші алгоритми припускають, що основні обчислювальні машини нічого не знають про маршрути. При використанні цих алгоритмів роутери визначають маршрут через об'єднану мережу, базуючись на своїх власних розрахунках. У першій системі, розглянутій вище, інтелект маршрутизації знаходиться в головній обчислювальній машині.

Компроміс між маршрутизацією з інтелектом у головній обчислювальній машині та маршрутизацією з інтелектом у роутері досягається шляхом зіставлення оптимальності маршруту з непродуктивними витратами трафіку. Системи з інтелектом у головній обчислювальній машині найчастіше вибирають найкращі маршрути, т.к. вони зазвичай знаходять всі можливі маршрути до пункту призначення, перш ніж пакет буде дійсно відісланий. Потім вони вибирають найкращий мааршрут, виходячи з визначення оптимальності даної конкретної системи. Проте акт визначення всіх маршрутів часто вимагає значного трафіку пошуку та великого об'єму часу.

Внутрішньодоменні або міждоменні алгоритми

Деякі алгоритми маршрутизації діють лише у межах доменів; інші - як у межах доменів, і між ними. Природа цих двох типів алгоритмів є різною. Тому зрозуміло, що оптимальний алгоритм внутрішньодоменної маршрутизації не обов'язково буде оптимальним алгоритмом міждоменної маршрутизації.

Алгоритми стану каналу чи вектора відстані

Алгоритми стану каналу (відомі також як алгоритми "першочерговості найкоротшого маршруту") направляють потоки маршрутної інформації у всі вузли об'єднаної мережі. Однак кожен роутер посилає тільки ту частину маршрутної таблиці, яка описує стан його власних каналів. Алгоритми вектора відстані (відомі також як алгоритми Белмана-Форда) вимагають від кожного роутера посилки всієї чи частини своєї маршрутної таблиці, але тільки своїм сусідам.

Відрізняючись швидшою збіжністю, алгоритми стану каналів дещо менше схильні до утворення петель маршрутизації, ніж алгоритми вектора відстані. З іншого боку, алгоритми стану каналу характеризуються складнішими розрахунками в порівнянні з алгоритмами вектора відстаней, вимагаючи більшої процесорної потужності та пам'яті, ніж алгоритми вектора відстаней. Внаслідок цього, реалізація та підтримка алгоритмів стану каналу може бути дорожчою. Незважаючи на їх відмінності, обидва типи алгоритмів добре функціонують за різних обставин.

Показники алгоритмів (метрики)

Маршрутні таблиці містять інформацію, яку використовують програми комутації для вибору найкращого маршруту. Чим характеризується побудова маршрутних таблиць? Яка особливість природи інформації, яку вони містять? У цьому розділі, присвяченому показникам алгоритмів, зроблено спробу відповісти питанням, яким чином алгоритм визначає перевагу одного маршруту проти іншими.

У алгоритмах маршрутизації використовують багато різних показників. Складні алгоритми маршрутизації при виборі маршруту можуть базуватися на багатьох показниках, комбінуючи їх таким чином, що в результаті виходить один окремий (гібридний) показник. Нижче наведено показники, які використовуються в алгоритмах маршрутизації:

Довжина маршруту

Надійність

Затримка

Ширина смуги пропускання

Вартість зв'язку

Довжина маршруту

Довжина маршруту є найзагальнішим показником маршрутизації. Деякі протоколи маршрутизації дозволяють адміністраторам мережі призначати будь-які ціни на кожен канал мережі. У цьому випадку довжиною тракту є сума витрат, пов'язаних з кожним каналом, що був траверсований. Інші протоколи маршрутизації визначають " кількість пересилок " , тобто. показник, що характеризує кількість проходів, які пакет повинен здійснити на шляху від джерела до пункту призначення через вироби об'єднання мереж (такі як роутери).

Надійність

Надійність, у контексті алгоритмів маршрутизації, відноситься до надійності кожного каналу мережі (як правило, що описується в термінах співвідношення біт/помилка). Деякі мережі можуть відмовляти частіше, ніж інші. Відмова одних каналів мережі може бути усунена легше чи швидше, ніж відмови інших каналів. При призначенні оцінок надійності можуть бути прийняті до уваги будь-які фактори надійності. Оцінки надійності зазвичай призначаються каналами мережі адміністраторами мережі. Як правило, це довільні цифрові величини.

Затримка

Під затримкою маршрутизації зазвичай розуміють відрізок часу, необхідний для пересування пакета від джерела до пункту призначення через об'єднану мережу. Затримка залежить від багатьох факторів, включаючи смугу пропускання проміжних каналів мережі, черги в порт кожного роутера на шляху пересування пакета, перевантаженість мережі на всіх проміжних каналах мережі та фізична відстань, на яку необхідно перемістити пакет.

Смуга пропуску

Смуга пропускання відноситься до наявної потужності трафіку будь-якого каналу. За інших рівних показників, канал Ethernet 10 Mbps кращий за будь-яку орендовану лінію зі смугою пропускання 64 Кбайт/сек. Хоча смуга пропускання є оцінкою максимально досяжної пропускної спроможності каналу, маршрути, що проходять через канали з більшою смугою пропускання, не обов'язково будуть кращими за маршрути, що проходять через менш швидкодіючі канали.

Mеню"IP Interfase Settings"

Сегментація трафіку

Сегментація трафіку служить для розмежування доменів на рівні 2. Дана функція дозволяє налаштовувати порти таким чином, щоб вони були ізольовані один від одного, але в той же час мали доступ до портів, що використовуються для підключення серверів і магістралі мережі провайдера. Ця функція може бути використана при побудові мереж провайдерів.

Приклад використання функції Traffic Segmentation.

Всі комп'ютери (PC2 - PC24) мають доступ до порту uplink, але не мають доступу один до одного на канальному рівні. Це рішення можна використати:

1.У проектах ETTH для ізоляції портів кінцевих користувачів.

2.Для надання доступу до спільного сервера

Завдання

1. Зберіть топологію мережі, представлену на малюнку

2. Вивчіть розділи "Адресація в IP-мережах", "IP маршрутизація" та меню "IP Interfase Settings"

3. Створити IP-мережі. Призначити кожному ПКIPадресу з власної підмережі

4. Вивчити розділ «Сегментація трафіку» та меню «Traffic Segmentation»

5. Організувати кожному з комутаторів DES-3010Gпринцип «гребінця» - кожен комп'ютер, підключений до комутатору, може обмінюватися інформацією лише із зовнішнім світом, але з іншими комп'ютерами, підключеними до цього комутатору.

6. Підтвердіть правильність налаштувань.

Запитання для самоконтролю.

1. Типи адрес.

2. Рівні IP-адреси.

3. Класи IP-адрес. Навести приклади.

4. Особливості протоколів ARP та RARP.

5. Служба DNS

6. Функції DHCP-сервера.

7. Види маршрутизації.

8. Компоненти маршрутизації

9. Визначення маршруту

10. Комутація

11. Алгоритми маршрутизації

12. Цілі розробки алгоритмів маршрутизації

13. Типи алгоритмів

14. Показники алгоритмів (метрики)

15. Які налаштування можна організувати за допомогою меню IP Interfase Settings?

16. Навіщо служить сегментація трафіку? Покажіть на прикладі.

16. Які налаштування можна організувати за допомогою меню Traffic Segmentation?