Маршрутизация без использования масок

Рассмотрим на примере IP-сети (рис. 5.14) алгоритм работы средств сетевого уровня по продвижению пакета в составной сети. При этом будем считать, что все узлы сети, рассматриваемой в примере, имеют адреса, основанные на классах, без ис­пользования масок. Особое внимание будет уделено взаимодействию протокола IP с протоколами разрешения адресов ARP и DNS.

Рис. 5.14. Пример взаимодействия компьютеров через сеть

1. Итак, пусть пользователь компьютера cit.dol.ru, находящегося в сети Ethernet и имеющего IP-адрес 194.87.23.17 (адрес класса С), обращается по протоколу FTP к компьютеру sl.msk.su, принадлежащему другой сети Ethernet и имею­щему IP-адрес 142.06.13.14 (адрес класса В):

> ftp sl.msk.su

Модуль FTP упаковывает свое сообщение в сегмент транспортного протокола TCP, который в свою очередь помещает свой сегмент в пакет протокола IP. В за­головке IP-пакета должен быть указан IP-адрес узла назначения. Так как пользо­ватель компьютера cit.dol.ru использует символьное имя компьютера sl.msk.su, то стек TCP/IP должен определить IP-адрес узла назначения самостоятельно.

При конфигурировании стека TCP/IP в компьютере cit.dol.ru был задан его собственный IP-адрес, IP-адрес маршрутизатора по умолчанию и IP-адрес DNS-сервера. Модуль IP может сделать запрос к серверу DNS, но обычно сначала просматривается локальная таблица соответствия символьных имен и IP-ад­ресов. Такая таблица хранится чаще всего в виде текстового файла простой структуры — каждая его строка содержит запись об одном символьном имени и его IP-адресе. В ОС Unix такой файл традиционно носит имя hosts и находится в каталоге /etc.

2. Будем считать, что компьютер cit.dol.ru имеет файл hosts, а в нем есть строка 142.06.13.14 sl.msk.SL

Таким образом, разрешение имени выполняется локально, и протокол IP мо­жет теперь формировать IP-пакеты с адресом назначения 142.06.13.14 для вза­имодействия с компьютером sl.msk.su.

3. Модуль IP компьютера cit.dol.ru проверяет, нужно ли маршрутизировать па­кеты с адресом 142.06.13.14. Так как адрес сети назначения (142.06.0.0) не совпадает с адресом (194.87.23.0) сети, которой принадлежит компыотер-отправитель, то маршрутизация необходима.

4. Компьютер cit.dol.ru начинает формировать кадр Ethernet для отправки IР пакета маршрутизатору по умолчанию, IP-адрес которого известен — 194.87.2341 но неизвестен МАС-адрес, необходимый для перемещения кадра в локальной сети. Для определения MAC-адреса маршрутизатора протокол IP обращается к протоколу ARP, который просматривает ARP-таблицу. Если в последнее время компьютер cit.dol.ru выполнял какие-либо межсетевые обмены, то скорее всего искомая запись, содержащая соответствие между IP- и МАС-адресами маршрутизатора по умолчанию уже находится в кэш-таблице протокола ARP. Пусть в данном случае нужная запись была найдена именно в кэш-таблице:

194.87.23.1 008048ЕВ7Е60

Обозначим найденный МАС-адрес 008048ЕВ7Е60 в соответствии с номером маршрутизатора и его порта через МАС11.

5. В результате компьютер cit.dol.ru отправляет по локальной сети пакет, упакованный в кадр Ethernet, имеющий следующие поля:

6. Кадр принимается портом 1 маршрутизатора 1 в соответствии с протоколм Ethernet, так как МАС-узел этого порта распознает свой адрес МАС11. IIpoтокол Ethernet извлекает из этого кадра IP-пакет и передает его программному обеспечению маршрутизатора, реализующему протокол IP. Протокол IP извлекает из пакета адрес назначения 142.06.13.14 и просматривает записи своей таблицы маршрутизации. Пусть маршрутизатор 1 имеет в своей таблице мapшрутизации запись ^;

142.06.0.0 135.12.0.11 2,

которая говорит о том, что пакеты для сети 142.06.0.0 нужно передавать маршрутизатору 135.12.0.11, находящемуся в сети, подключенной к порту 2 мар­шрутизатора 1.

7. Маршрутизатор 1 просматривает параметры порта 2 и находит, что к нему под­ключена сеть FDDI. Так как сеть FDDI имеет значение MTU большее, чем сеть Ethernet, то фрагментация IP-пакета не требуется. Поэтому маршрутизатор 1 формирует кадр формата FDDI. На этом этапе модуль IP должен определить МАС-адрес следующего маршрутизатора по известному IP-адресу 135.12.0.11. Для этого он обращается к протоколу ARP. Допустим, что нужной записи в кэш-таблице не оказалось, тогда в сеть FDDI отправляется широковещательный ARP-запрос, содержащий наряду с прочей следующую информацию.

Порт 1 маршрутизатора 2 распознает свой IP-адрес и посылает ARP-ответ по адресу запросившего узла:

Теперь, зная МАС-адрес следующего маршрутизатора OOEOF77F51AO, марш­рутизатор 1 отсылает кадр FDDI по направлению к маршрутизатору 2. Заме­тим, что в поле IP-адреса назначения никаких изменений не произошло.

8. Аналогично действует модуль IP на маршрутизаторе 2. Получив кадр FDDI, он отбрасывает его заголовок, а из заголовка IP извлекает IP-адрес сети назна­чения и просматривает свою таблицу маршрутизации. Там он может найти запись о конкретной сети назначения:

142.06.0.0 203.21.4.12 2

или при отсутствии такой записи будет использована запись о маршрутизато­ре по умолчанию:

default 203.21.4.12 2,

Определив IP-адрес следующего маршрутизатора 203.21.4.12, модуль IP фор­мирует кадр Ethernet для передачи пакета маршрутизатору 3 по сети Ethernet. С помощью протокола ARP он находит МАС-адрес этого маршрутизатора и помещает его в заголовок кадра. IP-адрес узла назначения, естественно, остает­ся неизменным.

9. Наконец, после того как пакет поступил в маршрутизатор сети назначения маршрутизатор 3, — появляется возможность передачи этого пакета компьютеру назначения. Маршрутизатор 3 определяет, что пакет нужно передать в сеть 142.06.0.0, которая непосредственно подключена к его первому порту. Поэтому он посылает ARP-запрос по сети Ethernet с IP-адресом компыотера sl.msk.su. ARP-ответ содержит МАС-адрес конечного узла, который модуль II передает канальному протоколу для формирования кадра Ethernet:

10. Сетевой адаптер компьютера sl.msk.su захватывает кадр Ethernet, обнаруживает совпадение МАС-адреса, содержащегося в заголовке, со своим собственным адресом и направляет его модулю IP. После анализа полей IP-заголовка из пакета извлекаются данные, которые в свою очередь содержат сообщена выше лежащего протокола. Поскольку в данном примере рассматривается обмен данными по протоколу FTP, который использует в качестве транспортного протокола TCP, то в поле данных IP-пакета находится ТСР-сегмент. Определив из TCP-заголовка номер порта, модуль IP переправляет сегмент в соответвующую очередь, из которой данный сегмент попадет программному модую FTP-сервера.