Во-первых, как клиентская машина отправляет пакеты маршрутизатору и как тот понимает что пакет предназначен для маршрутизации? Для этого пакеты отправляются с физическим адресом маршрутизатора (точнее говоря, на втором уровне они предназначены для маршрутизатора), но сетевым адресом получателя. Таким образом сетевой кадр предназначается маршрутизатору, потому он принимается и декапсулируется до пакета. Но на сетевом уровне, пакет не предназначается ему. На этом этапе и начинается маршрутизация. Она проходит на сетевом уровне и не выходит за его рамки.
Следующее действие - это процесс сравнения адреса сети. Итак, имея таблицу маршрутизации, нам нужно выбрать наилучший маршрут. Для этого существует от двух до трех этапов. Сначала сравнивается адрес сети на наибольшее сходство. Если таких маршрутов несколько, то выбираются маршруты с наименьшей административной дистанцией. И наконец, среди оставшихся выбирается маршрут с наименьшей метрикой. Административная дистанция - это степень доверия источнику. Маршрутизаторы, имеющие один источник динамических маршрутов или производящие лишь статическую маршрутизацию, сравнивают только адреса сетей и метрики. К слову, на каждом компьютере тоже имеется таблица маршрутизации, и когда вы хотите запросить страницу из Internet, компьютер совершает аналогичные действия по выбору маршрута.
Может случиться такая ситуация, что лучших маршрутов оказалось несколько в таблице маршрутизации. В таком случае, нет четких указаний что делать. Аппаратные маршрутизаторы Cisco производят распределение нагрузки между этими маршрутами, чередуя пакеты.
Довольно часто можно встретить отсутствие сети назначения в таблице, но зато присутствует сеть, покрывающая ее (другими словами, является надсетью). Но если сеть содержит в себе диапазон адресов нужной нам сети, то там же находится и получатель. По этому принципу можно заменить несколько подсетей одной их надсетью, но лишь в том случае, когда у них одинаковые маршруты. При этом сравнение адреса сети на наибольшее сходство означает, что лучшим будет считаться тот маршрут, адрес сети которого имеет большее совпадение бит с адресом сети назначения. Как пользоваться этим, можно рассмотреть на примере:
Пусть у нас имеется три маршрута на сети 10.0.1.0/24, 10.0.2.0/24 и 10.0.3.0/24. Причем маршруты на первую и третью сети одинаковы. В этом случае можно уменьшить количество записей таблицы маршрутизации, ускорив этим процесс поиска наилучшего маршрута. Для этого мы объединим первый и третий маршруты, после чего остаются только два маршрута. Причем объединить мы можем любой покрывающей сетью, например, 10.0.0.0/8. Маршрутизация будет продолжать правильно работать, так как для сети 10.0.2.0/24 будет выбран маршрут с наибольшим совпадением (точнее полным) адреса сети, а для остальных адресов из 10.0.0.0/8 будет выбран обобщенный маршрут. Как вы уже заметили, маршрутизатор начинает отправлять пакеты на несуществующие сети (из-за сети 10.0.0.0/8), и, хотя такие пакеты выбросятся дальше, это займет ресурсы маршрутизатора, поэтому может являться плохим подходом. Объединение маршрутов называется префиксной агрегацией или суммаризацией маршрутов.
Различается всего два вида маршрутизации: статическая и динамическая.
Статическая маршрутизация
При статической маршрутизации маршруты вводятся администратором вручную на каждом маршрутизаторе и не изменяются во время работы. Также иногда к статической маршрутизации относят маршруты, изменение которых можно предугадать. Например, изменение маршрутов по расписанию или дню недели.
Также следует упомянуть об выходных интерфейсах. При поднятии сетевого интерфейса и настройке на нем протокола сетевого уровня, в таблицу маршрутизации автоматически заносится маршрут на сеть, в которой находится этот интерфейс. Такие сети, в которых находится маршрутизатор, называются напрямую соединенными. А маршруты на них задаются только выходным интерфейсом и являются наиболее приоритетными. Ведь зачем искать обходные пути, если мы и так в этой сети и можем напрямую отправить пакет получателю?
Остальные маршруты задаются адресом следующего маршрутизатора. Таким образом пакет будет проходить маршрутизаторы, пока не дойдет до того, у которого есть напрямую соединенная сеть назначения.
Динамическая маршрутизация
Динамическая маршрутизация совершается за счет динамических протоколов маршрутизации. При их помощи маршрутизатор строит и обновляет свою таблицу маршрутизации.
Говорят, что сеть сошлась, когда с любого маршрутизатора можно попасть в любую сеть. Иначе могут возникнуть неполадки в работе сети, такие как потеря пакетов и циклы маршрутизации. Асимметричной же маршрутизацией называют такую, в которой существует маршрут только в одну сторону.
Динамические протоколы маршрутизации делятся на внешние и внутренние. А внутренние в свою очередь на дистанционно-векторные протоколы и протоколы link state (состояния канала).
Внутренние протоколы используются в сетях разного объема для автоматизации и надежности процесса маршрутизации. Внешние протоколы используются для работы между автономными системами, т.е. в очень больших сетях, таких как Internet.
Разница между дистанционно-векторными протоколами и протоколами состояния канала довольно существенна. Link state протоколы появились позже, когда классовые сети отошли в прошлое. Их основным принципом является хранение состояния всех каналов сети. Они строят некую карту сети и самостоятельно определяют наилучшие маршруты. Отличительной чертой также есть отправка обновлений лишь при изменении топологии и лишь тем маршрутизаторам, которым будет актуальна информация.
Дистанционно-векторные протоколы требуют правильной и совместной работы всех маршрутизаторов, так как они оперируют с направлением и метрикой, которую получают от соседних маршрутизаторов. Таким образом, получив маршрут, маршрутизатор увеличивает его метрику и отправляет его другим соседям. Из этого и следует название протоколов - дистанция (метрика) и вектор (направление). Среди представителей можно выделить протокол EIGRP, который имеет ряд преимуществ и некоторые сходства с протоколами состояния канала.
На одном маршрутизаторе могут одновременно работать множество протоколов маршрутизации. Они также могут анонсировать одинаковые сети. Представим, что есть сеть, в которой каждый маршрутизатор соединен со всеми остальными (такая топология называется full mesh). Таким образом в одну сеть мы можем попасть разными способами. Но давайте запустим в такой сети разные протоколы маршрутизации, например RIP и EIGRP. Выберем для рассмотрения маршрутизатор, на котором работают оба эти протокола. Проблема состоит в том, что метрика в протоколе RIP может принимать значение от 1 до 15, в то время как в EIGRP она принимает довольно таки внушительные значения. Если сверять метрику, то сети анонсированные протоколом RIP, будут считаться более приоритетными. Выходит, что метрики разных протоколов нельзя сравнивать. И как известно, EIGRP строит более качественные маршруты, поэтому нужен какой-то промежуточный шаг в сравнении маршрутов. Компания Cisco использует для этого понятие административной дистанции. Каждому протоколу присвоено уникальное значение, которое задает степень доверия, и чем оно ниже, тем протокол считается предпочтительней. Поэтому перед сравнением метрики, мы выбираем только один протокол для каждой сети. Но значение административной дистанции для протокола можно и менять на маршрутизаторах Cisco, но это изменение остается в силах только в пределах маршрутизатора.
DHCP (англ. Dynamic Host Configuration Protocol — протокол динамической конфигурации узла) – это сетевой протокол, позволяющий компьютерам автоматически получать IP-адрес и другие параметры, необходимые для работы в сети TCP/IP. Данный протокол работает по модели «клиент-сервер». Для автоматической конфигурации компьютер-клиент на этапе конфигурации сетевого устройства обращается к т. н. серверу DHCP, и получает от него нужные параметры. Сетевой администратор может задать диапазон адресов, распределяемых сервером среди компьютеров. Это позволяет избежать ручной настройки компьютеров сети и уменьшает количество ошибок. Протокол DHCP используется в большинстве крупных (и не очень) сетей TCP/IP.
DHCP является расширением протокола BOOTP, использовавшегося ранее для обеспечения бездисковых рабочих станций IP-адресами при их загрузке. DHCP сохраняет обратную совместимость с BOOTP.
Стандарт протокола DHCP был принят в октябре 1993 года. Действующая версия протокола (март 1997 года) описана в RFC 2131. Новая версия DHCP, предназначенная для использования в среде IPv6, носит название DHCPv6.
Протокол DHCP предоставляет три способа распределения IP-адресов:
· Ручное распределение. При этом способе сетевой администратор сопоставляет аппаратному адресу (обычно MAC-адресу) каждого клиентского компьютера определённый IP-адрес. Фактически, данный способ распределения адресов отличается от ручной настройки каждого компьютера лишь тем, что сведения об адресах хранятся централизованно (на сервере DHCP), и потому их проще изменять при необходимости.
· Автоматическое распределение. При данном способе каждому компьютеру на постоянное использование выделяется произвольный свободный IP-адрес из определённого администратором диапазона.
· Динамическое распределение. Этот способ аналогичен автоматическому распределению, за исключением того, что адрес выдаётся компьютеру не на постоянное пользование, а на определённый срок. Это называется арендой адреса. По истечении срока аренды IP-адрес вновь считается свободным, и клиент обязан запросить новый (он, впрочем, может оказаться тем же самым).
Некоторые реализации службы DHCP способны автоматически обновлять записи DNS, соответствующие клиентским компьютерам, при выделении им новых адресов. Это производится при помощи протокола обновления DNS.