Под одноадресной маршрутизацией понимается процесс передачи сообщений между подсетями, в котором сообщение адресовано только одному заданному получателю. Вся задача маршрутизации в этом случае сводится к доставке пакета получателю и выбору оптимального маршрута из множества возможных.
Отправителя и получателя может разделять произвольное количество маршрутизаторов. При этом процесс передачи сообщения от одного маршрутизатора другому называется "прыжком" (hop ). Каждый маршрутизатор обладает информацией о структуре сети на расстоянии одного прыжка. Другими словами, маршрутизатор не обладает информацией о точном местоположении требуемого хоста.
В большой сети, да еще и с интенсивно меняющейся структурой (как, например, Интернет), это было бы невозможно. Вместо этого, маршрутизатор обладает информацией о соседних маршрутизаторах и о том, кому из них необходимо передать сообщение для последующей доставки в той или иной ситуации. Эта информация хранится в специальной таблице, которая носит название таблицы маршрутизации (routing table ).
Таблицы маршрутизации используются для принятия решения о том, как именно будет доставлено то или иное сообщение. Наличие этих таблиц не является исключительным свойством маршрутизатора. В сети TCP/IP любой хост (даже не являющийся маршрутизатором) может также располагать таблицей маршрутизации, которая используется с целью определения оптимального маршрута передачи сообщений. Так, скажем, если в подсети имеется три маршрутизатора, хост использует таблицу маршрутизации для того, чтобы выбрать из них наиболее оптимальный для доставки сообщения.
Записи в таблице маршрутизации называются маршрутами. При этом существует три типа маршрутов.
Таблица маршрутизации - электронная таблица (файл) или база данных, хранящаяся на маршрутизаторе или сетевом компьютере, описывающая соответствие между адресами назначения и интерфейсами, через которые следует отправить пакет данных до следующего маршрутизатора. Является простейшей формой правил маршрутизации.
Таблица маршрутизации обычно содержит:
· адрес сети или узла назначения, либо указание, что маршрут является маршрутом по умолчанию;
· маску сети назначения (для IPv4-сетей маска /32 (255.255.255.255) позволяет указать единичный узел сети);
· шлюз, обозначающий адрес маршрутизатора в сети, на который необходимо отправить пакет, следующий до указанного адреса назначения;
· интерфейс (в зависимости от системы это может быть порядковый номер, GUID или символьное имя устройства);
· метрику - числовой показатель, задающий предпочтительность маршрута. Чем меньше число, тем более предпочтителен маршрут (интуитивно представляется как расстояние);
Сеть предприятия N приведена на рис.1.1.
Рис.1.1
В таблице 1.9 нет стандартного столбца "Маска" так в сети используется одна и та же маска. Таблица 1.9 упрощена, в ней нет признаков состояния маршрута, временем, в течение которого действительны записи данной таблицы. Вместо номера сети назначения может быть указан полный сетевой адрес отдельного узла назначения. Здесь указаны адреса сетей условного формата, не соответствующие какому-либо определенному сетевому протоколу.
Таблица 1.9 Таблица маршрутизации сети предприятия N для маршрутизатора M1.
Первый столбец таблицы содержит адреса назначения пакетов.
В каждой строке таблицы следом за адресом назначения указывается сетевой адрес следующего маршрутизатора (точнее, сетевой адрес интерфейса следующего маршрутизатора), на который надо направить пакет, чтобы тот передвигался по направлению к заданному адресу по рациональному маршруту.
Перед тем как передать пакет следующему маршрутизатору, текущий маршрутизатор должен определить, на какой из нескольких собственных портов он должен поместить данный пакет. Для этого служит третий столбец таблицы маршрутизации, содержащий сетевые адреса выходных интерфейсов.
Некоторые реализации сетевых протоколов допускают наличие в таблице маршрутизации сразу нескольких строк, соответствующих одному и тому же адресу назначения. В этом случае при выборе маршрута принимается во внимание столбец "расстояние до сети назначения ". При этом расстояние измеряется в любой метрике, используемой в соответствии с заданным в сетевом пакете критерием. Расстояние может измеряться временем прохождения пакета по линиям связи, различными характеристиками надежности линий связи на данном маршруте, пропускной способностью или другой величиной, отражающей качество данного маршрута по отношению к заданному критерию. Расстояние для сетей, непосредственно подключенных к портам маршрутизатора, здесь принимается равным 1.
Когда пакет поступает на маршрутизатор, модуль IP извлекает из поступившего заголовка кадра номер сети назначения и последовательно сравнивает его с номерами сетей из каждой строки таблицы. Строка с совпавшим номером сети указывает ближайший маршрутизатор, на который следует направить пакет.
Чаще всего в качестве адреса назначения в таблице указывается не весь IP-адрес, а только номер сети назначения. Таким образом, для всех пакетов, направляемых в одну и ту же сеть, протокол IP будет предлагать один и тот же маршрут. Однако в некоторых случаях возникает необходимость для одного из узлов сети определить специфический маршрут, отличающийся от маршрута, заданного для всех остальных узлов сети. Для этого в таблицу маршрутизации помещают для данного узла отдельную строку, содержащую его полный IP-адрес и соответствующую маршрутную информацию. Если в таблице имеются записи о маршрутах как к сети в целом, так и к ее отдельному узлу, то при поступлении пакета, адресованного данному узлу, маршрутизатор отдаст предпочтение специфическому маршруту.
Поскольку пакет может быть адресован в любую сеть составной сети, может показаться, что каждая таблица маршрутизации должна иметь записи обо всех сетях, входящих в составную сеть. Но при таком подходе в случае крупной сети объем таблиц маршрутизации может оказаться очень большим, что повлияет на время ее просмотра, потребует много места для хранения и т.п. Поэтому на практике широко известен прием уменьшения количества записей в таблице маршрутизации, основанный на введении маршрута по умолчанию (default route). В этом приеме используются особенности топологии сети. Рассмотрим, например, маршрутизаторы, находящиеся на периферии составной сети. В их таблицах достаточно записать номера только тех сетей, которые непосредственно подсоединены к данному маршрутизатору или расположены поблизости, на тупиковых маршрутах. Обо всех же остальных сетях можно сделать в таблице единственную запись, указывающую на маршрутизатор, через который пролегает путь ко всем этим сетям. Такой маршрутизатор называется маршрутизатором по умолчанию (default router).
Задачу маршрутизации решают не только промежуточные (маршрутизаторы), но и конечные узлы - компьютеры. Решение этой задачи начинается с того, что протокол IP, установленный на конечном узле, определяет, направляется ли пакет в другую сеть или адресован какому-нибудь узлу данной сети. Если номер сети назначения совпадает с номером данной сети, это означает, что пакет маршрутизировать не требуется. В противном случае маршрутизация нужна.
Структуры таблиц маршрутизации конечных узлов и транзитных маршрутизаторов аналогичны.
Конечные узлы в еще большей степени, чем маршрутизаторы, пользуются приемом маршрутизации по умолчанию. Хотя они также в общем случае имеют в своем распоряжении таблицу маршрутизации, ее объем обычно незначителен, что объясняется периферийным расположением всех конечных узлов. Конечный узел часто вообще работает без таблицы маршрутизации, имея только сведения об адресе маршрутизатора по умолчанию. При наличии одного маршрутизатора в локальной сети этот вариант - единственно возможный для всех конечных узлов. Но даже при наличии нескольких маршрутизаторов в локальной сети, когда перед конечным узлом стоит проблема их выбора, часто в компьютерах для повышения производительности прибегают к заданию маршрута по умолчанию.
Еще одним отличием работы маршрутизатора и конечного узла является способ построения таблицы маршрутизации. Если маршрутизаторы, как правило, автоматически создают таблицы маршрутизации, обмениваясь служебной информацией, то для конечных узлов таблицы маршрутизации часто создаются вручную администраторами и хранятся в виде постоянных файлов на дисках.
· Комментариев нет
Поразительно, как быстро бежит время. Люди думаю, что настоящие компьютеры очень высокотехнологичны, но протокол TCP/IP существует в той или иной форме уже более трех десятилетий. У него было достаточно времени, чтобы созреть и стать стабильным и надежным. Но если дело касается компьютеров, то ничего не может быть надежным. При указании маршрутов для пакетов в сети иногда случаются неприятности. В таких ситуациях следует быть знакомым с таблицами маршрутизации Windows. Они определяют поток пакетов из необходимой машины. В статье я расскажу о том, как просматривать таблицы и как их понять.
Таблицы маршрутизации – важная часть протокола TCP/IP в Windows, но операционная система не показывает их обычному пользователю. Если хочется их увидеть, то необходимо открыть командную строку и ввести команду ROUTE PRINT. После этого можно будет увидеть окно, похожее на представленное на рисунке А.
Рисунок A: Так выглядят таблицы маршрутизации.
Прежде чем я подробнее остановлюсь на таблицах, я советую ввести в командную строку другую команду:
Это показывает установку протокола TCP/IP на компьютере. Вы также можете посмотреть раздел TCP/IP в свойствах сетевого адаптера, но первый способ предпочтительнее. Я часто сталкивался с ситуацией, когда команда IPCONFIG выводила совершенно иные данные, нежели данные, введенные в свойства TCP/IP. Это случается нечасто, но ошибки происходят из-за этого разногласия. Другими словами, данные, введенные в свойства TCP/IP, определяют установку протокола для выбранной сети. А команда IPCONFIG показывает, как Windows в действительности настроил протокол.
Даже при отсутствии ошибок, будет полезно проверить настройку через команду IPCONFIG. Если на компьютере стоят несколько сетевых адаптеров, то сложно запомнить, какие настройки относятся к какому адаптеру. Команда IPCONFIG показывает список разных настроек в легко читаемом формате на основе сетевого адаптера, как показано на рисунке В:
Рисунок B: Команда IPCONFIG /ALL показывает все настройки TCP/IP на основе сетевого адаптера
Вас, наверное, заинтересовало, почему я попросил ввести команду TCP/IP, если статья касается таблиц маршрутизации? Да потому что, никто не смотрит таблицы, если не возникла проблема с компьютером. А если проблема есть, то лучше всего начать процесс диагностики со сравнения информации, предоставленной командой IPCONFIG, с информацией в таблицах маршрутизации.
Как видно из рисунка В, команда IPCONFIG /ALL показывает основную информацию по протоколу TCP/IP: IP адрес, шлюз по умолчанию и т. д. А вот таблицы маршрутизации прочитать не так легко. Именно поэтому я хотел бы обсудить вопрос считывания данных из таблиц.
Для понимания информации, содержащейся в таблицах, необходимо понять принцип работы маршрутизатора. Работа маршрутизатора состоит в том, чтобы направлять трафик из одной сети в другую. Поэтому маршрутизатор может состоять из нескольких сетевых адаптеров, каждый из которых подключен к различным сетевым сегментам.
Когда пользователь отправляет пакет в другой сетевой сегмент, чем тот, к которому подключен компьютер, то пакет направляется в маршрутизатор. Тогда маршрутизатор определяет сегмент, в который необходимо направить данный пакет. Не имеет значения, подключен ли маршрутизатор к двум сетевым сегментам или десятку. Процесс принятия маршрутизатором решения одинаков, и основывается он на таблицах маршрутизации.
Взглянув на экран, появившийся после введения команды Route Print, можно увидеть, что таблицы разделены на 5 колонок. Первой идет колонка сетей. В ней представлены все сетевые сегменты, к которым подключен маршрутизатор. Колонка Netmask показывает маску подсети, но не сетевого интерфейса, к которому подключен сегмент, а самого сегмента. Это позволяет маршрутизатору определить класс адреса для сети места назначения.
Третьей является колонка шлюза. После того как маршрутизатор определил сеть назначения, в которую необходимо отправить пакет, он сверяется со списком шлюза. Данный список «говорит» маршрутизатору, через какой IP адрес необходимо отправлять пакет в сеть назначения.
Колонка интерфейса предоставляет информацию о сетевом адаптере, подключенном к сети назначения. Точнее будет сказать, что данная колонка предоставляет информацию о IP адресе сетевого адаптера, который соединяет маршрутизатор с сетью назначения. Но маршрутизатор достаточно «умен», чтобы понять, чему присвоен адрес.
Последней идет метрическая колонка. Метрики – это довольно сложная тема, тем не менее, я попытаюсь объяснить, что они из себя представляют. Лучше всего это можно сделать на примере аэропорта. Представьте, что необходимо перелететь из Шарлоты, штат Северная Каролина, в Майами, штат Флорида. Аэропорт в Шарлоте очень большой, и существует несколько способов попасть на пляж в Майами. Можно воспользоваться рейсом компании Северо-западные авиалинии. Он доставит меня в Детройт, штат Мичиган, а затем в Майами (Детройт находится несколько в стороне). Можно воспользоваться рейсом Континентальный авиалиний через Хьюстон, штат Техас, а затем в Майами. А можно просто воспользоваться Американскими авиалиниями и попасть в Майами без промежуточных приземлений. Так каким же рейсом воспользоваться?
В действительности на выбор могут повлиять несколько факторов: цена билета, время вылета и т. д. Но предположим, что все одинаково. Если нет разницы кроме маршрута, то, конечно же, лучше воспользоваться рейсом без промежуточных приземлений. Этот маршрут самый быстрый, кроме того, он позволит избежать проблем со связью, потерянным багажом и т. д.
Маршрутизация работает по такому же принципу. Существует несколько маршрутов отправки пакетов. В этом случае имеет смысл отправить его по самому короткому пути. Вот когда вступают в игру метрики. Windows не задействует метрики, пока есть только один маршрут достижения места назначения. В противном случае Windows проверяет метрики для определения кратчайшего пути. Это упрощенное объяснение, но оно позволяет понять принцип работы.
Я уже упоминал команду Route Print, но существует множество вариантов использования команды ROUTE. Ее синтаксис следующий:
ROUTE [-f] [-p]
Переключатель –f является необязательным. Он указывает Windows на необходимость очистить таблицы маршрутизации от пунктов шлюза. Если данный переключатель используется совместно с другими командами, то пункты шлюза будут удалены перед выполнением других инструкций, содержащихся в команде.
Переключатель –р делает определенный маршрут постоянным. Обычно при перезагрузке сервера, любые определенные через команду ROUTE маршруты удаляются. Переключатель –р указывает на необходимость сохранять данный маршрут даже при перезагрузке системы.
Командная часть в синтаксисе ROUTE проста. Она может состоять из 4 вариантов: PRINT, ADD, DELETE, и CHANGE. Я уже говорил о команде ROUTE PRINT, но и у нее могут быть варианты. Например можно использовать специальные символы в команде. Если нужно напечатать маршруты для подсети 192.x.x.x, можно воспользоваться командой ROUTE PRINT 192*.
Команда ROUTE DELETE работает также как и ROUTE Print. Просто введите ROUTE DELETE, а следом место назначения или шлюз, который необходимо удалить из таблицы маршрутизации. Например, при желании удалить шлюз 192.0.0.0 введите ROUTE DELETE 192.0.0.0.
Все выше сказанное касается и команд ROUTE CHANGE и ROUTE ADD. При введении данной команды следует определить место назначения, маску подсети и шлюз. Также можно указать метрики и интерфейс. Например, добавить место назначения с простым синтаксисом можно следующим образом:
ROUTE ADD 147.0.0.0 255.0.0.0 148.100.100.100
В данной команде 147.0.0.0 является местом назначения, 255.0.0.0 – маской подсети для места назначения, а 148.100.100.100 – адресом шлюза. Можно расширить команду с помощью параметров METRIC и IF:
ROUTE ADD 147.0.0.0 255.0.0.0 148.100.100.100 METRIC 1 IF 1
Параметр metric необязателен, но он определяет метрику и количество отрезков для маршрута. Параметр IF указывает Windows, какой адаптер использовать. В нашем случае Windows использует сетевой адаптер, который связан с ним в качестве интерфейса 1. При отсутствии данного параметра используется лучший интерфейс.
В статье я рассказал о том, как использовать команду ROUTE для вывода таблиц маршрутизации и внесения в них изменений. Если нужна дополнительная помощь, можно получить дополнительные примеры, введя команду ROUTE /? Command.
www.windowsnetworking.com
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. 1. Мы разделим этот процесс на 5 этапов.
Рис. 1. 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).
| Номер сети | Порт | Расстояние | |
| 201.36.14.0 | 201.36.14.3 | 1 | 1 |
| 132.11.0.0 | 132.11.0.7 | 2 | 1 |
| 194.27.18.0 | 194.27.18.1 | 3 | 1 |
| 132.17.0.0 | 132.11.0.101 | 2 | 2 |
| 132.15.0.0 | 132.11.0.101 | 2 | 2 |
| 194.27.19.0 | 194.27.18.51 | 3 | 2 |
| 202.101.15.0 | 194.27.18.51 | 3 | 2 |
| 132.11.0.0 | 132.11.0.101 | 2 | 2 |
| 194.27.18.0 | 194.27.18.51 | 3 | 2 |
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
| Номер сети | Адрес следующего маршрутизатора | Порт | Расстояние |
| 201.36.14.0 | 201.36.14.3 | 1 | 1 |
| 132.11.0.0 | 132.11.0.7 | 2 | 1 |
| 194.27.18.0 | 194.27.18.1 | 3 | 1 |
| 132.17.0.0 | 132.11.0.101 | 2 | 2 |
| 132.15.0.0 | 132.11.0.101 | 2 | 2 |
| 132.15.0.0 | 194.27.18.51 | 3 | 3 |
| 194.27.19.0 | 194.27.18.51 | 3 | 2 |
| 104.27.10.0 | 132.11.0.101 | 2 | 3 |
| 202.101.15.0 | 194.27.18.51 | 3 | 2 |
| 202.101.16.0 | 132.11.0.101 | 2 | 3 |
| 202.101.16.0 | 104.27.18.51 | 3 | 3 |
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.
Команда Route выводит на экран все содержимое таблицы IP-маршрутизации и изменяет записи. Запущенная без параметров, команда route выводит справку.
route [-f] [-p] [команда [конечная_точка] [шлюз] ] ]
