Какие команды формируют таблицу маршрутизации роутера. Описание команды ROUTE

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.

Таблица маршрутизации представляет собой набор правил, часто просматриваемых в табличном формате, который используется для определения того, куда будут направляться пакеты данных, перемещающиеся по межсетевому протоколу (Internet Protocol или сокращенно IP). Все устройства с поддержкой IP, включая маршрутизаторы и коммутаторы, используют данный инструмент.

Описание

Таблица маршрутизации — это тип файла данных, который действует как карта и часто устанавливается на маршрутизаторе, сетевом компьютере или другом оборудовании. Содержит информацию о различных маршрутах между устройствами, чтобы представить наиболее эффективные пути для пакетов данных.

Одной из задач разработки табличной формы является запись информации на многих устройствах с фиксированной памятью или местом для хранения. Также существует проблема работы с кэшем ARP и правильным ведением списков доступных маршрутов для таблицы маршрутизации. Это часто называют неправильным определением Другие проблемы маршрутизации, такие как черные дыры, которые вызывают неэффективную доставку, также следует учитывать при использовании.

Определение

Таблица маршрутизации содержит информацию, необходимую для пересылки пакета по оптимальному пути к месту назначения. Каждый пакет содержит информацию о его происхождении и назначении. Когда он принимается, сетевое устройство проверяет данные и сопоставляет их с записью в таблице, обеспечивающей наилучшее соответствие для своего адресата. Затем таблица предоставляет устройству инструкции по отправке пакета по следующему маршруту в сети.

Основные понятия

Базовая таблица маршрутизации включает следующую информацию:

• Назначение: IP-адрес конечного пункта назначения пакета.
• Следующий переход: IP-адрес, на который пересылается пакет.
• Интерфейс: исходящий сетевой интерфейс, который устройство должно использовать при пересылке пакета на следующий или конечный пункт назначения.
• Метрика: присваивает стоимость каждому доступному маршруту, чтобы можно было выбрать наиболее экономичный путь.
• Маршруты: включает подключенные напрямую и косвенные подсети, которые не подсоединены к устройству, но могут быть доступны через один или несколько переходов. Маршруты по умолчанию используются для определенных типов трафика или при отсутствии информации.

Команды таблицы маршрутизации могут поддерживаться вручную или динамически. Табличные формы для статических сетевых устройств не изменяются, если администратор сети не изменит их вручную. В динамической маршрутизации устройства автоматически создают и поддерживают свои таблицы с использованием протоколов для обмена информацией о топологии сети. Эти данные позволяют устройствам «слушать» сеть и реагировать на такие случаи, как сбои устройств и сетевые перегрузки.

Таблицы маршрутизации Windows

Служба маршрутизации и удаленного доступа представляет собой набор сетевых услуг в семействе Windows Server, который позволяет серверу выполнять услуги обычного маршрутизатора. RRAS включает в себя интерфейс прикладного программирования (API), который облегчает разработку приложений и процессов для администрирования целого ряда сетевых сервисов.

Windows Server 2000, 2003 и 2008 интегрированы с различными сетевыми службами и конкретными API-интерфейсами, которые позволяют серверу предоставлять функции передачи данных и сетевой маршрутизации. Служба маршрутизации, которая преобразует Windows Server в виртуальный/программный маршрутизатор, входит в число этих программных интерфейсов. Приложения охватывают широкий спектр услуг, которые могут централизованно управляться контроллером домена сервера.

Схема

Построение таблицы маршрутизации предоставляет удаленному пользователю доступ во внутреннюю сеть через соединение с защищенной виртуальной частной сетью (VPN). Эта возможность подключения может быть развернута с использованием типичного VPN на основе IP через Интернет.

Услуги, входящие в комплект службы маршрутизации и удаленного доступа:

• удаленный доступ;
• удаленный сервер удаленного доступа;
• резервуар удаленного доступа VPN;
• IP-маршрутизатор для подключения подсетей сетей;
• услуги перевода сетевых адресов;
• другие услуги, связанные с маршрутизатором;
• Dial-up и VPN-маршрутизатор с набором номера по требованию.

Спецификация

Таблица маршрутизации присутствует на всех IP-узлах, хранит информацию о сетях и о том, как они могут быть достигнуты (прямо или косвенно). Поскольку все IP-узлы выполняют некоторую форму маршрутизации, эти данные эксклюзивными для IP-маршрутизаторов не являются. Любой узел, загружающий протокол TCP/IP, имеет свою табличную форму. Существует ряд записей по умолчанию в соответствии с конфигурацией узла, а дополнительные записи могут быть введены вручную через утилиты TCP/IP или динамически через взаимодействие с маршрутизаторами.

Когда IP-пакет должен быть переадресован, таблица используется для определения:

• IP-адреса пересылки или следующего перехода;
• интерфейса, который будет использоваться для пересылки.

Типы ввода

Запись в таблице маршрутизации содержит следующую информацию в представленном порядке:

• Идентификатор сети, или пункт назначения, соответствующий маршруту, может быть идентификатором сети на основе класса, подсети или суперсети, или IP-адресом для маршрута хоста.
• Сетевая маска используется для сопоставления адреса назначения с идентификатором сети.
• IP-адрес следующего перехода.
• Интерфейс — индикация того, какой сетевой интерфейс используется для пересылки IP-пакета.
• Метрика — номер, используемый для указания стоимости маршрута, поэтому можно выбрать оптимальный маршрут между возможными. Общее использование метрики — указать количество переходов (пересекающихся маршрутизаторами) на идентификатор сети.

Элементы таблицы маршрутизации могут использоваться для хранения следующих типов маршрутов:

• Непосредственно прикрепленные сетевые идентификаторы — маршруты для сетевых идентификаторов, которые подключены напрямую.
• Идентификаторы удаленных сетей — маршруты для сетевых идентификаторов, которые не подключены напрямую, но доступны для других маршрутизаторов.
• Хост-маршруты — маршрут к определенному IP-адресу. Маршруты хоста позволяют выполнять маршрутизацию на основе IP-адреса. Для хост-маршрутов идентификатор сети — это IP-адрес указанного хоста, а сетевая маска — 255.255.255.255.
• Маршрут по умолчанию предназначен для использования, когда не найден более конкретный сетевой идентификатор или хост-маршрут. Идентификатор сети маршрутизации по умолчанию — 0.0.0.0 с сетевой маской 0.0.0.0.

Таблица маршрутизации использует статический и динамический интернет-протокол или IP-адреса для идентификации устройств и работает с кешем ARP, который содержит эти адреса. Таблицу обычно называют ресурсом для поиска следующего перехода или последующего маршрута для пакета данных. Статические или динамические маршруты сравнивают, чтобы найти наилучший путь для передачи данных.

· 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.

Просмотр таблиц маршрутизации

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

Проверка таблиц маршрутизации

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.

Дополнительные возможности маршрутизации

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.

Заключение

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

Exchange 2007

Или шлюзом , называется узел сети с несколькими IP-интерфейсами (содержащими свой MAC-адрес и IP-адрес), подключенными к разным IP-сетям, осуществляющий на основе решения задачи маршрутизации перенаправление дейтаграмм из одной сети в другую для доставки от отправителя к получателю.

Представляют собой либо специализированные вычислительные машины, либо компьютеры с несколькими IP-интерфейсами, работа которых управляется специальным программным обеспечением.

Маршрутизация в IP-сетях

Маршрутизация служит для приема пакета от одного устройства и передачи его по сети другому устройству через другие сети. Если в сети нет маршрутизаторов, то не поддерживается маршрутизация. Маршрутизаторы направляют (перенаправляют) трафик во все сети, составляющие объединенную сеть.

Для маршрутизации пакета маршрутизатор должен владеть следующей информацией:

• Адрес назначения
• Соседний маршрутизатор, от которого он может узнать об удаленных сетях
• Доступные пути ко всем удаленным сетям
• Наилучший путь к каждой удаленной сети
• Методы обслуживания и проверки информации о маршрутизации

Маршрутизатор узнает об удаленных сетях от соседних маршрутизаторов или от сетевого администратора. Затем маршрутизатор строит таблицу маршрутизации, которая описывает, как найти удаленные сети.

Если сеть подключена непосредственно к маршрутизатору, он уже знает, как направить пакет в эту сеть. Если же сеть не подключена напрямую, маршрутизатор должен узнать (изучить) пути доступа к удаленной сети с помощью статической маршрутизации (ввод администратором вручную местоположения всех сетей в таблицу маршрутизации) или с помощью динамической маршрутизации.

Динамическая маршрутизация - это процесс протокола маршрутизации, определяющий взаимодействие устройства с соседними маршрутизаторами. Маршрутизатор будет обновлять сведения о каждой изученной им сети. Если в сети произойдет изменение, протокол динамической маршрутизации автоматически информирует об изменении все маршрутизаторы. Если же используется статическая маршрутизация, обновить таблицы маршрутизации на всех устройствах придется системному администратору.

IP-маршрутизация - простой процесс, который одинаков в сетях любого размера. Например, на рисунке показан процесс пошагового взаимодействия хоста А с хостом В в другой сети. В примере пользователь хоста А запрашивает по ping IP-адрес хоста В. Дальнейшие операции не так просты, поэтому рассмотрим их подробнее:

• В командной строке пользователь вводит ping 172.16.20.2. На хосте А генерируется пакет с помощью протоколов сетевого уровня и ICMP .

• IP обращается к протоколу ARP для выяснения сети назначения для пакета, просматривая IP-адрес и маску подсети хоста А. Это запрос к удаленному хосту, т.е. пакет не предназначен хосту локальной сети, поэтому пакет должен быть направлен маршрутизатору для перенаправления в нужную удаленную сеть.
• Чтобы хост А смог послать пакет маршрутизатору, хост должен знать аппаратный адрес интерфейса маршрутизатора, подключенный к локальной сети. Сетевой уровень передает пакет и аппаратный адрес назначения канальному уровню для деления на кадры и пересылки локальному хосту. Для получения аппаратного адреса хост ищет местоположение точки назначения в собственной памяти, называемой кэшем ARP.
• Если IP-адрес еще не был доступен и не присутствует в кэше ARP, хост посылает широковещательную рассылку ARP для поиска аппаратного адреса по IP-адресу 172.16.10.1. Именно поэтому первый запрос Ping обычно заканчивается тайм-аутом, но четыре остальные запроса будут успешны. После кэширования адреса тайм-аута обычно не возникает.
• Маршрутизатор отвечает и сообщает аппаратный адрес интерфейса Ethernet, подключенного к локальной сети. Теперь хост имеет всю информацию для пересылки пакета маршрутизатору по локальной сети. Сетевой уровень спускает пакет вниз для генерации эхо-запроса ICMP (Ping) на канальном уровне, дополняя пакет аппаратным адресом, по которому хост должен послать пакет. Пакет имеет IP-адреса источника и назначения вместе с указанием на тип пакета (ICMP) в поле протокола сетевого уровня.
• Канальный уровень формирует кадр, в котором инкапсулируется пакет вместе с управляющей информацией, необходимой для пересылки по локальной сети. К такой информации относятся аппаратные адреса источника и назначения, а также значение в поле типа, установленное протоколом сетевого уровня (это будет поле типа, поскольку IP по умолчанию пользуется кадрами Ethernet_II). Рисунок 3 показывает кадр, генерируемый на канальном уровне и пересылаемый по локальному носителю. На рисунке 3 показана вся информация, необходимая для взаимодействия с маршрутизатором: аппаратные адреса источника и назначения, IP-адреса источника и назначения, данные, а также контрольная сумма CRC кадра, находящаяся в поле FCS (Frame Check Sequence).
• Канальный уровень хоста А передает кадр физическому уровню. Там выполняется кодирование нулей и единиц в цифровой сигнал с последующей передачей этого сигнала по локальной физической сети.

• Сигнал достигает интерфейса Ethernet 0 маршрутизатора, который синхронизируется по преамбуле цифрового сигнала для извлечения кадра. Интерфейс маршрутизатора после построения кадра проверяет CRC, а в конце приема кадра сравнивает полученное значение с содержимым поля FCS. Кроме того, он проверяет процесс передачи на отсутствие фрагментации и конфликтов носителя.
• Проверяется аппаратный адрес назначения. Поскольку он совпадает с адресом маршрутизатора, анализируется поле типа кадра для определения дальнейших действий с этим пакетом данных. В поле типа указан протокол IP, поэтому маршрутизатор передает пакет процессу протокола IP, исполняемому маршрутизатором. Кадр удаляется. Исходный пакет (сгенерированный хостом А) помещается в буфер маршрутизатора.
• Протокол IP смотрит на IP-адрес назначения в пакете, чтобы определить, не направлен ли пакет самому маршрутизатору. Поскольку IP-адрес назначения равен 172.16.20.2, маршрутизатор определяет по своей таблице маршрутизации, что сеть 172.16.20.0 непосредственно подключена к интерфейсу Ethernet 1.
• Маршрутизатор передает пакет из буфера в интерфейс Ethernet 1. Маршрутизатору необходимо сформировать кадр для пересылки пакета хосту назначения. Сначала маршрутизатор проверяет свой кэш ARP, чтобы определить, был ли уже разрешен аппаратный адрес во время предыдущих взаимодействий с данной сетью. Если адреса нет в кэше ARP, маршрутизатор посылает широковещательный запрос ARP в интерфейс Ethernet 1 для поиска аппаратного адреса для IP-адреса 172.16.20.2.
• Хост В откликается аппаратным адресом своего сетевого адаптера на запрос ARP. Интерфейс Ethernet 1 маршрутизатора теперь имеет все необходимое для пересылки пакета в точку окончательного приема. На рисунке показывает кадр, сгенерированный маршрутизатором и переданный по локальной физической сети.

Кадр, сгенерированный интерфейсом Ethernet 1 маршрутизатора, имеет аппаратный адрес источника от интерфейса Ethernet 1 и аппаратный адрес назначения для сетевого адаптера хоста В. Важно отметить, что, несмотря на изменения аппаратных адресов источника и назначения, в каждом передавшем пакет интерфейсе маршрутизатора, IP-адреса источника и назначения никогда не изменяются. Пакет никоим образом не модифицируется, но меняются кадры.

• Хост В принимает кадр и проверяет CRC. Если проверка будет успешной, кадр удаляется, а пакет передается протоколу IP. Он анализирует IP-адрес назначения. Поскольку IP-адрес назначения совпадает с установленным в хосте В адресом, протокол IP исследует поле протокола для определения цели пакета.
• В нашем пакете содержится эхо-запрос ICMP, поэтому хост В генерирует новый эхо-ответ ICMP с IP-адресом источника, равным адресу хоста В, и IP-адресом назначения, равным адресу хоста А. Процесс запускается заново, но в противоположном направлении. Однако аппаратные адреса всех устройств по пути следования пакета уже известны, поэтому все устройства смогут получить аппаратные адреса интерфейсов из собственных кэшей ARP.

В крупных сетях процесс происходит аналогично, но пакету придется пройти больше участков по пути к хосту назначения.

Таблицы маршрутизации

В стеке TCP/IP маршрутизаторы и конечные узлы принимают решения о том, кому передавать пакет для его успешной доставки узлу назначения, на основании так называемых таблиц маршрутизации (routing tables).

Таблица представляет собой типичный пример таблицы маршрутов, использующей IP-адреса сетей, для сети, представленной на рисунке.

Таблица маршрутизации для Router 2

В таблице представлена таблица маршрутизации многомаршрутная, так как содержится два маршрута до сети 116.0.0.0. В случае построения одномаршрутной таблицы маршрутизации, необходимо указывать только один путь до сети 116.0.0.0 по наименьшему значению метрики.

Как нетрудно видеть, в таблице определено несколько маршрутов с разными параметрами. Читать каждую такую запись в таблице маршрутизации нужно следующим образом:

Чтобы доставить пакет в сеть с адресом из поля Сетевой адрес и маской из поля Маска сети, нужно с интерфейса с IP-адресом из поля Интерфейс послать пакет по IP-адресу из поля Адрес шлюза, а «стоимость» такой доставки будет равна числу из поля Метрика.

В этой таблице в столбце "Адрес сети назначения" указываются адреса всех сетей, которым данный маршрутизатор может передавать пакеты. В стеке TCP/IP принят так называемый одношаговый подход к оптимизации маршрута продвижения пакета (next-hop routing) – каждый маршрутизатор и конечный узел принимает участие в выборе только одного шага передачи пакета. Поэтому в каждой строке таблицы маршрутизации указывается не весь маршрут в виде последовательности IP-адресов маршрутизаторов, через которые должен пройти пакет, а только один IP-адрес - адрес следующего маршрутизатора, которому нужно передать пакет. Вместе с пакетом следующему маршрутизатору передается ответственность за выбор следующего шага маршрутизации. Одношаговый подход к маршрутизации означает распределенное решение задачи выбора маршрута. Это снимает ограничение на максимальное количество транзитных маршрутизаторов на пути пакета.

Для отправки пакета следующему маршрутизатору требуется знание его локального адреса, но в стеке TCP/IP в таблицах маршрутизации принято использование только IP-адресов для сохранения их универсального формата, не зависящего от типа сетей, входящих в интерсеть. Для нахождения локального адреса по известному IP-адресу необходимо воспользоваться протоколом ARP.

Одношаговая маршрутизация обладает еще одним преимуществом - она позволяет сократить объем таблиц маршрутизации в конечных узлах и маршрутизаторах за счет использования в качестве номера сети назначения так называемого маршрута по умолчанию – default (0.0.0.0), который обычно занимает в таблице маршрутизации последнюю строку. Если в таблице маршрутизации есть такая запись, то все пакеты с номерами сетей, которые отсутствуют в таблице маршрутизации, передаются маршрутизатору, указанному в строке default. Поэтому маршрутизаторы часто хранят в своих таблицах ограниченную информацию о сетях интерсети, пересылая пакеты для остальных сетей в порт и маршрутизатор, используемые по умолчанию. Подразумевается, что маршрутизатор, используемый по умолчанию, передаст пакет на магистральную сеть, а маршрутизаторы, подключенные к магистрали, имеют полную информацию о составе интерсети.

Кроме маршрута default, в таблице маршрутизации могут встретиться два типа специальных записей - запись о специфичном для узла маршруте и запись об адресах сетей, непосредственно подключенных к портам маршрутизатора.

Специфичный для узла маршрут содержит вместо номера сети полный IP-адрес, то есть адрес, имеющий ненулевую информацию не только в поле номера сети, но и в поле номера узла. Предполагается, что для такого конечного узла маршрут должен выбираться не так, как для всех остальных узлов сети, к которой он относится. В случае, когда в таблице есть разные записи о продвижении пакетов для всей сети N и ее отдельного узла, имеющего адрес N,D, при поступлении пакета, адресованного узлу N,D, маршрутизатор отдаст предпочтение записи для N,D.

Записи в таблице маршрутизации, относящиеся к сетям, непосредственно подключенным к маршрутизатору, в поле "Метрика" содержат нули («подключено»).

Алгоритмы маршрутизации

Основные требования к алгоритмам маршрутизации:

• точность;
• простота;
• надёжность;
• стабильность;
• справедливость;
• оптимальность.

Существуют различные алгоритмы построения таблиц для одношаговой маршрутизации. Их можно разделить на три класса:

• алгоритмы простой маршрутизации;
• алгоритмы фиксированной маршрутизации;
• алгоритмы адаптивной маршрутизации.

Независимо от алгоритма, используемого для построения таблицы маршрутизации, результат их работы имеет единый формат. За счет этого в одной и той же сети различные узлы могут строить таблицы маршрутизации по своим алгоритмам, а затем обмениваться между собой недостающими данными, так как форматы этих таблиц фиксированы. Поэтому маршрутизатор, работающий по алгоритму адаптивной маршрутизации, может снабдить конечный узел, применяющий алгоритм фиксированной маршрутизации, сведениями о пути к сети, о которой конечный узел ничего не знает.

Проста маршрутизация

Это способ маршрутизации не изменяющийся при изменении топологии и состоянии сети передачи данных (СПД).

Простая маршрутизация обеспечивается различными алгоритмами, типичными из которых являются следующие:

• Случайная маршрутизация – это передача сообщения из узла в любом случайно выбранном направлении, за исключением направлений по которым сообщение поступило узел.
• Лавинная маршрутизация – это передача сообщения из узла во всех направлениях, кроме направления по которому сообщение поступило в узел. Такая маршрутизация гарантирует малое время доставки пакета, засчет ухудшения пропускной способности.
• Маршрутизация по предыдущему опыту – каждый пакет имеет счетчик числа пройденных узлов, в каждом узле связи анализируется счетчик и запоминается тот маршрут, который соответствует минимальному значению счетчика. Такой алгоритм позволяет приспосабливаться к изменению топологии сети, но процесс адаптации протекает медленно и неэффективно.

В целом, простая маршрутизация не обеспечивает направленную передачу пакета и имеет низкую эффективности. Основным ее достоинством является обеспечение устойчивой работы сети при выходе из строя различных частей сети.

Фиксированная маршрутизация

Этот алгоритм применяется в сетях с простой топологией связей и основан на ручном составлении таблицы маршрутизации администратором сети. Алгоритм часто эффективно работает также для магистралей крупных сетей, так как сама магистраль может иметь простую структуру с очевидными наилучшими путями следования пакетов в подсети, присоединенные к магистрали, выделяют следующие алгоритмы:

• Однопутевая фиксированная маршрутизация – это когда между двумя абонентами устанавливается единственный путь. Сеть с такой маршрутизацией неустойчива к отказам и перегрузкам.
• Многопутевая фиксированная маршрутизация – может быть установлено несколько возможных путей и вводится правило выбора пути. Эффективность такой маршрутизации падает при увеличении нагрузки. При отказе какой-либо линии связи необходимо менять таблицу маршрутизации, для этого в каждом узле связи храниться несколько таблиц.

Адаптивная маршрутизация

Это основной вид алгоритмов маршрутизации, применяющихся маршрутизаторами в современных сетях со сложной топологией. Адаптивная маршрутизация основана на том, что маршрутизаторы периодически обмениваются специальной топологической информацией об имеющихся в интерсети сетях, а также о связях между маршрутизаторами. Обычно учитывается не только топология связей, но и их пропускная способность и состояние.

Адаптивные протоколы позволяют всем маршрутизаторам собирать информацию о топологии связей в сети, оперативно отрабатывая все изменения конфигурации связей. Эти протоколы имеют распределенный характер, который выражается в том, что в сети отсутствуют какие-либо выделенные маршрутизаторы, которые бы собирали и обобщали топологическую информацию: эта работа распределена между всеми маршрутизаторами, выделяют следующие алгоритмы:

• Локальная адаптивная маршрутизация – каждый узел содержит информацию о состоянии линии связи, длины очереди и таблицу маршрутизации.
• Глобальная адаптивная маршрутизация – основана на использовании информации получаемой от соседних узлов. Для этого каждый узел содержит таблицу маршрутизации, в которой указано время прохождения сообщений. На основе информации, получаемой из соседних узлов, значение таблицы пересчитывается с учетом длины очереди в самом узле.
• Централизованная адаптивная маршрутизация – существует некоторый центральный узел, который занимается сбором информации о состоянии сети. Этот центр формирует управляющие пакеты, содержащие таблицы маршрутизации и рассылает их в узлы связи.
• Гибридная адаптивная маршрутизация – основана на использовании таблицы периодически рассылаемой центром и на анализе длины очереди с самом узле.

Показатели алгоритмов (метрики)

Маршрутные таблицы содержат информацию, которую используют программы коммутации для выбора наилучшего маршрута. Чем характеризуется построение маршрутных таблиц? Какова особенность природы информации, которую они содержат? В данном разделе, посвященном показателям алгоритмов, сделана попытка ответить на вопрос о том, каким образом алгоритм определяет предпочтительность одного маршрута по сравнению с другими.

В алгоритмах маршрутизации используется множество различных показателей. Сложные алгоритмы маршрутизации при выборе маршрута могут базироваться на множестве показателей, комбинируя их таким образом, что в результате получается один гибридный показатель. Ниже перечислены показатели, которые используются в алгоритмах маршрутизации:

• Длина маршрута.
• Надежность.
• Задержка.
• Ширина полосы пропускания.

Длина маршрута.

Длина маршрута является наиболее общим показателем маршрутизации. Некоторые протоколы маршрутизации позволяют администраторам сети назначать произвольные цены на каждый канал сети. В этом случае длиной тракта является сумма расходов, связанных с каждым каналом, который был траверсирован. Другие протоколы маршрутизации определяют "количество пересылок" (количество хопов), т. е. показатель, характеризующий число проходов, которые пакет должен совершить на пути от источника до пункта назначения через элементы объединения сетей (такие как маршрутизаторы).

Надежность.

Надежность, в контексте алгоритмов маршрутизации, относится к надежности каждого канала сети (обычно описываемой в терминах соотношения бит/ошибка). Некоторые каналы сети могут отказывать чаще, чем другие. Отказы одних каналов сети могут быть устранены легче или быстрее, чем отказы других каналов. При назначении оценок надежности могут быть приняты в расчет любые факторы надежности. Оценки надежности обычно назначаются каналам сети администраторами. Как правило, это произвольные цифровые величины.

Задержка.

Под задержкой маршрутизации обычно понимают отрезок времени, необходимый для передвижения пакета от источника до пункта назначения через объединенную сеть. Задержка зависит от многих факторов, включая полосу пропускания промежуточных каналов сети, очереди в порт каждого маршрутизатора на пути передвижения пакета, перегруженность сети на всех промежуточных каналах сети и физическое расстояние, на которое необходимо переместить пакет. Т. к. здесь имеет место конгломерация нескольких важных переменных, задержка является наиболее общим и полезным показателем.

Полоса пропускания.

Полоса пропускания относится к имеющейся мощности трафика какого-либо канала. При прочих равных показателях, канал Ethernet 10 Mbps предпочтителен любой арендованной линии с полосой пропускания 64 Кбайт/с. Хотя полоса пропускания является оценкой максимально достижимой пропускной способности канала, маршруты, проходящие через каналы с большей полосой пропускания, не обязательно будут лучше маршрутов, проходящих через менее быстродействующие каналы.

Команда Route выводит на экран все содержимое таблицы IP-маршрутизации и изменяет записи. Запущенная без параметров, команда route выводит справку.

Синтаксис параметры утилиты ROUTE

route [-f] [-p] [команда [конечная_точка] [шлюз] ] ]

• -f - Очищает таблицу маршрутизации от всех записей, которые не являются узловыми маршрутами (маршруты с маской подсети 255.255.255.255), сетевым маршрутом замыкания на себя (маршруты с конечной точкой 127.0.0.0 и маской подсети 255.0.0.0) или маршрутом многоадресной рассылки (маршруты с конечной точкой 224.0.0.0 и маской подсети 240.0.0.0). При использовании данного параметра совместно с одной из команд (таких, как add, change или delete) таблица очищается перед выполнением команды.

• -p - При использовании данного параметра с командой add указанный маршрут добавляется в реестр и используется для инициализации таблицы IP-маршрутизации каждый раз при запуске протокола TCP/IP.

• команда - Указывает команду, которая будет запущена на удаленной системе. Возжожна одна из следующих команд: PRINT - Печать маршрута, ADD - Добавление маршрута, DELETE - Удаление маршрута, CHANGE - Изменение существующего маршрута.

• конечная_точка - Определяет конечную точку маршрута. Конечной точкой может быть сетевой IP-адрес (где разряды узла в сетевом адресе имеют значение 0), IP-адрес маршрута к узлу, или значение 0.0.0.0 для маршрута по умолчанию.

• mask маска_сети - Указывает маску сети (также известной как маска подсети) в соответствии с точкой назначения. Маска сети может быть маской подсети соответствующей сетевому IP-адресу, например 255.255.255.255 для маршрута к узлу или 0.0.0.0. для маршрута по умолчанию. Если данный параметр пропущен, используется маска подсети 255.255.255.255. Конечная точка не может быть более точной, чем соответствующая маска подсети. Другими словами, значение разряда 1 в адресе конечной точки невозможно, если значение соответствующего разряда в маске подсети равно 0.

• шлюз - Указывает IP-адрес пересылки или следующего перехода, по которому доступен набор адресов, определенный конечной точкой и маской подсети. Для локально подключенных маршрутов подсети, адрес шлюза - это IP-адрес, назначенный интерфейсу, который подключен к подсети. Для удаленных маршрутов, которые доступны через один или несколько маршрутизаторов, адрес шлюза - непосредственно доступный IP-адрес ближайшего маршрутизатора.

• metric метрика - Задает целочисленную метрику стоимости маршрута (в пределах от 1 до 9999) для маршрута, которая используется при выборе в таблице маршрутизации одного из нескольких маршрутов, наиболее близко соответствующего адресу назначения пересылаемого пакета. Выбирается маршрут с наименьшей метрикой. Метрика отражает количество переходов, скорость прохождения пути, надежность пути, пропускную способность пути и средства администрирования.

• if интерфейс - Указывает индекс интерфейса, через который доступна точка назначения. Для вывода списка интерфейсов и их соответствующих индексов используйте команду route print. Значения индексов интерфейсов могут быть как десятичные, так и шестнадцатеричные. Перед шестнадцатеричными номерами вводится 0х. В случае, когда параметр if пропущен, интерфейс определяется из адреса шлюза.

Примеры команды Route

• Чтобы вывести на экран все содержимое таблицы IP-маршрутизации, введите команду: route print ;
• Чтобы вывести на экран маршруты из таблицы IP-маршрутизации, которые начинаются с 10., введите команду: route print 10.*;
• Чтобы добавить маршрут по умолчанию с адресом стандартного шлюза 192.168.12.1, введите команду: route add 0.0.0.0 mask 0.0.0.0 192.168.12.1;
• Чтобы добавить маршрут к конечной точке 10.41.0.0 с маской подсети 255.255.0.0 и следующим адресом перехода 10.27.0.1, введите команду: route add 10.41.0.0 mask 255.255.0.0 10.27.0.1 ;
• Чтобы добавить постоянный маршрут к конечной точке 10.41.0.0 с маской подсети 255.255.0.0 и следующим адресом перехода 10.27.0.1, введите команду: route -p add 10.41.0.0 mask 255.255.0.0 10.27.0.1.

Видео - Работа с утилитой ROUTE