Маршрутизатор (router) – сетевое устройство, предназначенное для объединения сетей (в т.ч. различных) в составные сети

Маршрутизатор – это компьютер, выполняющий следующие функции:

1. передача сетевых пакетов между сетями
2. выбор наилучшего маршрута для пакета

Маршрутизация — процесс определения маршрута следования информации в

сетях связи.

виды маршрутизации:

-статическая

-динамическая

Статическая маршрутизация

Статическая маршрутизация - вид маршрутизации, при котором маршруты

указываются в явном виде при конфигурации маршрутизатора. Вся маршрутизация при

этом происходит без участия каких-либо протоколов маршрутизации.

При задании статического маршрута указывается:

Адрес сети (на которую маршрутизируется трафик), маска сети

Адрес шлюза (узла), который отвечает за дальнейшую маршрутизацию (или

подключен к маршрутизируемой сети напрямую)

(опционально) метрика (иногда именуется также "ценой") маршрута. При

наличии нескольких маршрутов на одну и ту же сеть некоторые

маршрутизаторы выбирают маршрут с минимальной метрикой (однако,

например, ядро Linux просто игнорирует параметр metric в таблице

маршрутизации, и предназначается он только для протоколов маршрутизации,

наподобие RIP).

Достоинства

Лёгкость отладки и конфигурирования в малых сетях.

Отсутствие дополнительных накладных расходов (из-за отсутствия протоколов

маршрутизации)

Мгновенная готовность (не интервал для

конфигурирования/подстройки)

Низкая нагрузка на процессор маршрутизатора

Предсказуемость в каждый момент времени

Недостатки

Очень плохое масштабирование (добавление (N+1)-ой сети потребует сделать

2*(N+1) записей о маршрутах, причём на большинстве маршрутизаторов

таблица маршрутов будет различной, при N>3-4 процесс конфигурирования

становится весьма трудоёмким).

Низкая устойчивость к повреждениям линий связи (особенно, в ситуациях, когда

обрыв происходит между устройствами второго уровня и порт маршрутизатора

не получает статус down).

Отсутствие динамического балансирования нагрузки

Необходимость в ведении отдельной документации к маршрутам, проблема

синхронизации документации и реальных маршрутов.

В реальных условиях статическая маршрутизация используется в условиях

наличия шлюза по умолчанию (узла, обладающего связностью с остальными узлами) и

1-2 сетями. Помимо этого статическая маршрутизация используется для

"выравнивания" работы маршрутизирующих протоколов в условиях наличия туннеля

(для того, чтобы маршрутизация трафика, создаваемого туннелем, не производилась

через сам туннель).

Шлюз по умолчанию

Шлюз по умолчанию (англ. Default gateway), шлюз последней надежды (англ.

Last hope gateway) — в маршрутизируемых протоколах — адрес маршрутизатора, на

который отправляется трафик, для которого невозможно определить маршрут исходя

из таблиц маршрутизации. Применяется в сетях с хорошо выраженными центральными

маршрутизаторами, в малых сетях, в клиентских сегментах сетей. Шлюз по умолчанию

задаётся записью в таблице маршрутизации вида "сеть 0.0.0.0 с маской сети 0.0.0.0".

Таблица маршрутизации

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).

Метрика

Метрика — числовое значение, влияющее на выбор маршрута в компьютерных

сетях. В случае статической маршрутизации это значение обычно не изменяется в

пределах сессии.

Протокол маршрутизации

Протокол маршрутизации — сетевой протокол, используемый

маршрутизаторами для определения возможных маршрутов следования данных в

составной компьютерной сети. Применение протокола маршрутизации позволяет

избежать ручного ввода всех допустимых маршрутов, что, в свою очередь, снижает

количество ошибок, обеспечивает согласованность действий всех маршрутизаторов в

сети и облегчает труд администраторов.

Протоколы маршрутизации делятся на два вида, зависящие от типов алгоритмов,

на которых они основаны:

Дистанционно-векторные протоколы, основаны на Distance Vector Algorithm

(DVA);

Протоколы состояния каналов связи, основаны на Link State Algorithm (LSA).

Так же протоколы маршрутизации делятся на два вида в зависимости от сферы

применения:

Междоменной маршрутизации;

Внутридоменной маршрутизации.

Маршрутизация пакета (по шагам)

1. Из кадра, поступившего на входной интерфейс маршрутизатора, извлекается IP-пакет, анализируется IP-адрес назначения
2. Если сеть назначения не достигнута, для этого адреса по таблице маршрутизации определяется маршрут: выходной интерфейс, IP-адрес следующего маршрутизатора и т.д.
3. Исходный пакет (при необходимости) упаковывается в кадр нижележащей технологии и отправляется через выходной интерфейс на следующий маршрутизатор (или узел назначения, если сеть назначения достигнута)
4. Шаги 1-3 повторяются на всех промежуточных маршрутизаторах, пока пакет не достигнет узла назначения

¤ MAC-адреса отправителя и получателя меняются каждый круг

¤ IP-адреса отправителя и получателя не меняются никогда

Принципы маршрутизации

¤ Каждый маршрутизатор принимает решение о продвижении пакета независимо от других, на основе своей таблицы маршрутов

¤ Наличие записи в таблице одного маршрутизатора не гарантирует её наличие в таблицах других узлов

¤ Наличие в таблице маршута из сети A в сеть B не означает наличие обратного маршрута (асимметричная маршрутизация)

Адаптивная маршрутизация (adaptive routing) – это совокупность методов маршрутизации, при которых маршрутизаторы могут в процессе работы изменять таблицы маршрутов, подстраиваясь под изменения в сети

18. Дистанционно-векторные протоколы

В качестве характеристики маршрута используется вектор расстояний (DV) – маршрутизаторы не знают полной топологии сети

Маршрутизаторы периодически рассылают друг другу обновления маршрутной информации

1. адрес рассылки обновлений: 255.255.255.255
2. обновления содержат таблицы маршрутизации целиком

Вектор расстояния – характеристика маршрута, включающая направление, т.е. номер интерфейса и/или адрес следующего маршрутизатора (вектор), и расстояние (метрику маршрута) до удалённой сети

Хоп (hop – англ. скачок) – переход пакета между двумя соседними маршрутизаторами на маршруте

Протокол RIP

¤ Внутренний протокол маршрутизации дистанционно-векторного типа

¤ Основан на математическом алгоритме Беллмана-Форда

¤ Использует количество хопов (hop count) в качестве метрики

Протокол RIP (англ. Routing Information Protocol) — один из наиболее

распространенных протоколов маршрутизации в небольших компьютерных сетях,

который позволяет маршрутизаторам динамически обновлять маршрутную

информацию (направление и дальность в хопах), получая ее от соседних

маршрутизаторов.

RIP — так называемый протокол дистанционно-векторной маршрутизации,

который оперирует хопами (ретрансляционными скачками) в качестве метрики

маршрутизации. Максимальное количество хопов, разрешенное в RIP — 15 (метрика 16

означает «бесконечно большую метрику»). Каждый RIP-маршрутизатор по умолчанию

вещает в сеть свою полную таблицу маршрутизации раз в 30 секунд, генерируя

довольно много трафика на низкоскоростных линиях связи. RIP работает на

прикладном уровне стека TCP/IP, используя UDP порт 520.

В современных сетевых средах RIP — не самое лучшее решение для выбора в

качестве протокола маршрутизации, так как его возможности уступают более

современным протоколам, таким как EIGRP, OSPF. Ограничение на 15 хопов не дает

применять его в больших сетях. Преимущество этого протокола — простота

конфигурирования.

Маршрутные петли

¤ Механизмы возникновения:

§ Неверно настроенные статические маршруты

§ Неверно настроенное взаимодействие нескольких протоколов маршрутизации

§ Недостаточно частые обновления маршрутных таблиц в быстро меняющейся сети

§ Неверно сконфигурированный протокол маршрутизации

¤ Способы предотвращения (протокол RIP):

§ Максимальная метрика (16)

§ Holddown timer (таймер заморозки)

Он связан с введением тайм-аута на принятие новых данных о сети, которая только что стала недоступной. Этот тайм-аут предотвращает принятие устаревших сведений о некотором маршруте от тех маршрутизаторов, которые находятся на некотором расстоянии от отказавшей связи и передают устаревшие сведения о ее работоспособности. Предполагается, что в течение тайм-аута «замораживания изменений» эти маршрутизаторы вычеркнут данный маршрут из своих таблиц, так как не получат о нем новых записей и не будут распространять устаревшие сведения по сети.

§ Split horizon («расщепление горизонта»)