Принцип построения таблицы маршрутизации

Для измерения расстояния до сети стандарты протокола RIP допускают различные виды метрик: хопы, значения пропускной способности, вносимые задержки, надежность сетей (то есть соответствующие признакам D, Т и R в поле качества сервиса IP-пакета), а также любые комбинации этих метрик. Метрика должна обладать свойством аддитивности — метрика составного пути должна быть равна сумме метрик составляющих этого пути. В большинстве реализаций RIP используется простейшая метрика — количество хопов, то есть количество промежуточных маршрутизаторов, которые нужно преодолеть пакету до сети назначения.

Рассмотрим процесс построения таблицы маршрутизации с помощью протокола RIP на примере составной сети, изображенной на рис. Мы разделим этот процесс на 5 этапов.

Сеть, построенная на маршрутизаторах RIP

Этап 1 - создание минимальной таблицы. Данная составная сеть включает восемь IP-сетей, связанных четырьмя маршрутизаторами с идентификаторами: Rl, R2, R3 и R4. Маршрутизаторы, работающие по протоколу RIP, могут иметь идентификаторы, однако для протокола они не являются необходимыми. В RIP-сообщениях эти идентификаторы не передаются.

В исходном состоянии на каждом маршрутизаторе программным обеспечением стека TCP/ IP автоматически создается минимальная таблица маршрутизации, в которой учитываются только непосредственно подсоединенные сети. На рисунке адреса портов маршрутизаторов в отличие от адресов сетей помещены в овалы.

Таблица 1 позволяет оценить примерный вид минимальной таблицы маршрутизации маршрутизатора R1.

Таблица 1. Минимальная таблица маршрутизации маршрутизатора R1

Минимальные таблицы маршрутизации в других маршрутизаторах будут выглядеть соответственно, например, таблица маршрутизатора R2 будет состоять из трех записей (табл. 2).

Таблица 2. Минимальная таблица маршрутизации маршрутизатора R2

Этап 2 — рассылка минимальной таблицы соседям. После инициализации каждый маршрутизатор начинает посылать своим соседям сообщения протокола RIP, в которых содержится его минимальная таблица. RIP-сообщения передаются в дейтаграммах протокола UDP и включают два параметра для каждой сети: ее IP-адрес и расстояние до нее от передающего сообщение маршрутизатора.

По отношению к любому маршрутизатору соседями являются те маршрутизаторы, которым данный маршрутизатор может передать IP-пакет по какой-либо своей сети, не пользуясь услугами промежуточных маршрутизаторов. Например, для маршрутизатора R1 соседями являются маршрутизаторы R2 и R3, а для маршрутизатора R4 — маршрутизаторы R2 и R3.

Таким образом, маршрутизатор R1 передает маршрутизаторам R2 и R3 следующие сообщения:

сеть 201.36.14.0, расстояние 1;

сеть 132.11.0.0, расстояние 1;

сеть 194.27.18.0, расстояние 1.

Этап 3 — получение RIP-сообщений от соседей и обработка полученной информации. После получения аналогичных сообщений от маршрутизаторов R2 и R3 маршрутизатор R1 наращивает каждое полученное поле метрики на единицу и запоминает, через какой порт и от какого маршрутизатора получена новая информация (адрес этого маршрутизатора станет адресом следующего маршрутизатора, если эта запись будет внесена в таблицу маршрутизации). Затем маршрутизатор начинает сравнивать новую информацию с той, которая хранится в его таблице маршрутизации (табл. 3).

Записи с четвертой по девятую получены от соседних маршрутизаторов, и они претендуют на помещение в таблицу. Однако только записи с четвертой по седьмую попадают в таблицу, а записи восьмая и девятая — нет. Это происходит потому, что они содержат данные об уже имеющихся в таблице маршрутизатора R1 сетях, а расстояние до них больше, чем в существующих записях.

Протокол RIP замещает запись о какой-либо сети только в том случае, если новая информация имеет лучшую метрику (с меньшим расстоянием в хопах), чем имеющаяся. В результате в таблице маршрутизации о каждой сети остается только одна запись; если же имеется несколько записей, равнозначных в отношении путей к одной и той же сети, то все равно в таблице остается одна запись, которая пришла в маршрутизатор первая по времени. Для этого правила существует исключение — если худшая информация о какой-либо сети пришла от того же маршрутизатора, на основании сообщения которого была создана данная запись, то худшая информация замещает лучшую.

Аналогичные операции с новой информацией выполняют и остальные маршрутизаторы сети.

Этап 4 — рассылка новой таблицы соседям. Каждый маршрутизатор отсылает новое RIP-сообщение всем своим соседям. В этом сообщении он помещает данные обо всех известных ему сетях: как непосредственно подключенных, так и удаленных, о которых маршрутизатор узнал из RIP-сообщений.
Этап 5 — получение RIP-сообщений от соседей и обработка полученной информации. Этап 5 повторяет этап 3 — маршрутизаторы принимают RIP-сообщения, обрабатывают содержащуюся в них информацию и на ее основании корректируют свои таблицы маршрутизации.

Посмотрим, как это делает маршрутизатор R1 (табл. 4).

На этом этапе маршрутизатор R1 получает от маршрутизатора R3 информацию о сети 132.15.0.0, которую тот, в свою очередь, на предыдущем цикле работы получил от маршрутизатора R4. Маршрутизатор уже знает о сети 132.15.0.0, причем старая информация имеет лучшую метрику, чем новая, поэтому новая информация об этой сети отбрасывается.

Таблица 4. Таблица маршрутизации маршрутизатора R1

О сети 202.101.16.0 маршрутизатор R1 узнает на этом этапе впервые, причем данные о ней приходят от двух соседей — от R3 и R4. Поскольку метрики в этих сообщениях указаны одинаковые, то в таблицу попадают данные, пришедшие первыми. В нашем примере считается, что маршрутизатор R2 опередил маршрутизатор R3 и первым переслал свое RIP-сообщение маршрутизатору R1.

Если маршрутизаторы периодически повторяют этапы рассылки и обработки RIP-сообщений, то за конечное время в сети установится корректный режим маршрутизации. Под корректным режимом маршрутизации здесь понимается такое состояние таблиц маршрутизации, когда все сети достижимы из любой сети с помощью некоторого рационального маршрута. Пакеты будут доходить до адресатов и не зацикливаться в петлях, подобных той, которая образуется на рис. 1, маршрутизаторами Rl, R2, R3 и R4.

Очевидно, если в сети все маршрутизаторы, их интерфейсы и соединяющие их линии связи остаются работоспособными, то объявления по протоколу RIP можно делать достаточно редко, например один раз в день. Однако в сетях постоянно происходят изменения — меняется работоспособность маршрутизаторов и линий связи, кроме того, маршрутизаторы и линии связи могут добавляться в существующую сеть или же выводиться из ее состава.

Для адаптации к изменениям в сети протокол RIP использует ряд механизмов.

К новым маршрутам маршрутизаторы RIP приспосабливаются просто — они передают новую информацию в очередном сообщении своим соседям и постепенно эта информация становится известна всем маршрутизаторам сети. А вот к изменениям, связанным с потерей акого-либо маршрута, маршрутизаторы RIP адаптируются сложнее. Это связано с тем, что в формате сообщений протокола RIP нет поля, которое бы указывало на то, что путь к данной сети больше не существует.

Для уведомления о том, что некоторый маршрут недействителен, используются два механизма:

• истечение времени жизни маршрута;
• указание специального (бесконечного) расстояния до сети, ставшей недоступной.

Механизм истечения времени жизни маршрута основан на том, что каждая запись таблицы маршрутизации (как и записи таблицы продвижения моста/коммутатора), полученная по протоколу RIP, имеет время жизни (TTL). При поступлении очередного RIP-сообщения, которое подтверждает справедливость данной записи, таймер времени жизни устанавливается в исходное состояние, а затем из него каждую секунду вычитается единица. Если за время тайм-аута не придет новое сообщение об этом маршруте, он помечается как недействительный.

Время тайм-аута связано с периодом рассылки векторов по сети. В протоколе RIP период рассылки выбран равным 30 секундам, а в качестве тайм-аута выбрано шестикратное значение периода рассылки, то есть 180 секунд. Шестикратный запас времени нужен для уверенности в том, что сеть действительно стала недоступной, а не просто произошли потери RIP-сообщений (а это возможно, так как протокол RIP использует транспортный протокол UDP, который не обеспечивает надежной доставки сообщений). Если какой-либо маршрутизатор отказывает, переставая слать своим соседям сообщения о сетях, которые можно достичь через него, то через 180 секунд все записи, порожденные этим маршрутизатором, у его ближайших соседей станут недействительными. После этого процесс повторится уже для ближайших соседей — они вычеркнут подобные записи уже через 360 секунд.

Как видно, сведения о сетях, пути к которым не могут теперь проходить через отказавший маршрутизатор, распространяются по сети не очень быстро. В этом заключается одна из причин выбора в качестве периода рассылки небольшой величины в 30 секунд. Механизм тайм-аута работает в тех случаях, когда маршрутизатор не может послать соседям сообщение об отказавшем маршруте, так как либо он сам неработоспособен, либо неработоспособна линия связи, по которой можно было бы передать сообщение.

Когда же сообщение послать можно, маршрутизаторы RIP используют прием, заключающийся в указании бесконечного расстояния до сети, ставшей недоступной. В протоколе RIP бесконечным условно считается расстояние в 16 хопов. Получив сообщение, в котором расстояние до некоторой сети равно 16 (или 15, что приводит к тому же результату, так как маршрутизатор наращивает полученное значение на 1), маршрутизатор должен проверить, исходит ли эта «плохая» информация о сети от того же маршрутизатора, сообщение которого послужило в свое время основанием для записи о данной сети в таблице маршрутизации. Если это тот же маршрутизатор, то информация считается достоверной и маршрут помечается как недоступный.

Причиной выбора в качестве «бесконечного» расстояния столь небольшого числа является то, что в некоторых случаях отказы связей в сети вызывают длительные периоды некорректной работы маршрутизаторов RIP, выражающейся в зацикливании пакетов в петлях сети. И чем меньше расстояние, используемое в качестве «бесконечного», тем такие периоды короче.[6]

Чтобы передать данные по сети Ethernet типа 10 BASE-T, нужно знать MAC-адрес шлюза (маршрутизатора), через который нужно передавать данные, если адресат расположен в другой подсети.MAC-адрес (от англ. Media Access Control — управление доступом к среде или Hardware Address) — это уникальный идентификатор, присваиваемый каждой единице активного оборудования компьютерных сетей.

При проектировании стандарта Ethernet было предусмотрено, что каждая сетевая карта (равно как и встроенный сетевой интерфейс) должна иметь уникальный шестибайтный номер (MAC-адрес), прошитый в ней при изготовлении. Этот номер используется для идентификации отправителя и получателя кадра, и предполагается, что при появлении в сети нового компьютера (или другого устройства, способного работать в сети) сетевому администратору не придётся настраивать MAC-адрес.

Пример Mac-адреса локальной сети: 04-7D-7B-97-0C-9F. Пример MAC-адреса беспроводной сети Wi-fi: 08-ED-B9-49-B2-E5

ARP – протокол.

Протокол преобразования адресов ARP(Address Resolution Protocol) позволяет узлу сети узнать фи­зический адрес узла-получателя, подключенного к той же физической се­ти, используя при этом, только IP-адрес получателя.

Рисунок 1 – Формат ARP- пакета.

Чтобы передать данные по сети Ethernet типа 10BASE-T,[2] нужно знать МАС-адрес компьютера назначения, если он находится в локальной сети. Или МАС-адрес шлюза (маршрутизатора), через который нужно передать данные, если адресат расположен в другой сети.

ARP-пакет содержит следующие поля:

Адрес назначения и адрес источника - это МАС-адреса получателя и отправителя кадра. В ARP-сообщении значение поля тип протокола в шестнадцатеричной форме – 0806(Например для протокола типа RARP – это значение будет 0835).[ 1 ] Это значение идентифицирует протокол ARP, который вкладывает свой пакет в поле данных кадра Ethernet.

Рисунок 1 – Формат ARP- пакета.

Первые четыре поля ARP-пакета служат для определения двух адресных структур, между которыми устанавливается соответствие, и длин используемых в них адресов. Протокол ARP может применяться для разных пар соотносимых им адресов сетевого и канального уровней.

Для Ethernet в поле тип аппаратного адреса указывается 1, что означает использование адресов Ethernet, т.е. МАС-адресов, а поле длина аппаратного адреса содержит значение 6, т.к. длина МАС-адреса - 6 байт. При использовании IP-адресов в поле тип протокольного адреса указывается шестнадцатеричное значение 0800 (IPv.4), т.е. то же значение, что и в поле тип протокола заголовка кадра Ethernet, когда в поле данных кадра Ethernet вложен пакет IP. При этом поле длина протокольного адреса содержит значение 4, т.к. длина IP-адреса - 4 байта.

Поле код операции определяет тип ARP-пакета - запрос на определение МАС- адреса по известному IP-адресу или ответ с результатом запроса. Для ARP-запроса в поле код операции указывается 1, а для ARP-ответа - 2.

В поле аппаратный адрес отправителя указывается МАС-адрес отправителя данного запроса или ответа, причем в ARP-ответе это поле содержит затребованный в ARP-запросе МАС-адрес компьютера назначения, если он находится в локальной сети, либо МАС-адрес шлюза (маршрутизатора), через который нужно передать данные, если компьютер назначения расположен в другой сети.

В поле сетевой адрес отправителя указывается IP-адрес отправителя данного запроса или ответа.

Поле аппаратный адрес получателя в ARP-запросах содержит одни нули, что означает, что эта информация неизвестна, а в ARP-ответах - МАС-адрес компьютера, пославшего ARP-запрос.

В поле сетевой адрес получателя указывается IP-адрес получателя данного запроса или ответа.

При использовании протокола ARP возможны две ситуации:

а)получатель находится в той же сети, что и отправитель;

б)получатель находится в другой по отношению к отправителю сети.

Однако в любом случае протокол ARP служит для выяснения МАС-адреса только локального узла - локального получателя (компьютера) или локального маршрутизатора.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: