Internet и маршрутизация TCP/IP

Во всех рассмотренных в этой главе приложениях Internet для установки соединения между различными операционными системами и платформами используются протоколы TCP/IP.

Особенно важное свойство протоколов TCP/IP при работе в межсетевых соединениях и в Internet — пригодность для маршрутизации. Термин маршрутизация означает передачу пакетов из одной сети (или подсети) в другую. Звучит это довольно просто, однако, маршрутизация в протоколе IP — весьма сложная задача. Конфигурированию маршрутизаторов и протоколам маршрутизации посвящено немалое количество толстых книг. Поэтому в данной главе приводятся лишь базовые понятия маршрутизации. В конце главы представлен список источников, содержащих более подробную информацию по данной теме.

Как выполняется маршрутизация IP

Одно из преимуществ состоит в том, что при разделении на подсети уменьшается загрузка линий широковещательными сообщениями: для большинства широковещательных сообщений передающий и принимающий компьютеры находятся недалеко друг от друга, поэтому при разделении сети на подсети такие сообщения загружают только каналы подсети. Эффективность работы остальной части сети, естественно, увеличивается.

Процесс передачи сообщений, адресованных компьютеру в другой подсети, называется продвижением IP.

В протоколе IP выполняется логическая адресация и маршрутизация пакетов, т.е. анализируется адрес источника, адрес получателя, маска подсети и выполняется над ними логическая операция И. Таким образом определяется, находятся ли передающий и принимающий компьютеры в одной и той же подсети. Если да, то пакет направляется на принимающий компьютер. В противном случае процедура IP передает пакет на шлюз по умолчанию.

Шлюз по умолчанию — это IP-адрес маршрутизатора, соединенного с данной локальной сетью и, как минимум, с одной из других сетей. Затем маршрутизатор определяет оптимальный путь передачи пакета адресату с помощью таблицы маршрутизации. На пути к сети, в которой находится принимающий компьютер, пакет может пройти через множество маршрутизаторов. Когда пакет в конце концов достигает этой сети, анализируется та часть IP-адреса, в которой записан адрес принимающего компьютера, и пакет передается ему.

Пример простой маршрутизированной сети

Рассмотрим простую маршрутизированную сеть. Сеть А имеет номер 198.1.1.0. Сеть В — номер 203.13.4.0. Обе сети принадлежат классу С и не содержат подсетей. Сети А и В соединяет компьютер с двумя сетевыми адаптерами, на котором установлена операционная система Windows NT. Свойства TCP/IP этого компьютера сконфигурированы на выполнение продвижения IP, т.е. компьютер работает как маршрутизатор (рис. 9.8).

Маршрутизатор (выделенное устройство или компьютер, выполняющий функции маршрутизации) должен принадлежать, как минимум, двум сетям. Другими словами, IP-адреса его сетевых адаптеров принадлежат разным сетям или подсетям. В нашем примере один сетевой адаптер сконфигурирован с номером сети 198.1.1.1, а другой — с номером 203.13.4.1.

Когда компьютер первой сети с IP-адресом 198.1.1.15 передает пакет по адресу 203.13.4.41, в заголовке пакета рассматривается IP-адрес и маска подсети. Для обоих адресов маска подсети равна 255.255.255.0, потому что они оба принадлежат классу С. Затем над адресом и маской выполняется логическая операция И:

Как видите, результаты отличаются. Следовательно, источник и адресат находятся в разных подсетях. Таким образом, пакет передается по адресу 198.1.1.1 — на шлюз по умолчанию первой подсети.

Затем пакет передается через шлюз во вторую подсеть. После этого адресом источника считается IP-адрес другой стороны маршрутизатора — 203.13.4.1. Выполним еще раз операцию И:

На этот раз результаты совпадают. Следовательно, передающий и принимающий компьютеры находятся в одной и той же подсети и пакет передается непосредственно на принимающий компьютер. Путь прохождения пакета показан на рис. 9.8.