Маршрутизация. Лекция №7

1.

ВОЕННО-КОСМИЧЕСКАЯ АКАДЕМИЯ ИМЕНИ А.Ф. МОЖАЙСКОГО

2.

Контроль готовности обучаемых к занятию
Вариант №1
Что такое IP-адрес v4 и из каких частей он состоит?
Вариант №2
Что такое маска подсети?
Вариант №3
Что такое МАС-адрес сетевого интерфейса?

3.

ВОЕННО-КОСМИЧЕСКАЯ АКАДЕМИЯ ИМЕНИ А.Ф. МОЖАЙСКОГО
24 кафедра
Информационно-вычислительных систем и сетей
Администрирование вычислительных сетей
Тема 3. Сетевые службы ОС
Windows Server
кандидат технических наук, доцент
БАГЛЮК С.И.

4.

Администрирование вычислительных сетей
ЛЕКЦИЯ 7. Маршрутизация
Цель: ознакомление с понятием
маршрутизации в ИВС
Учебный вопрос:
Маршрутизация.

5.

Маршрутизация
Маршрутизация (Routing) – процесс определения
маршрута следования данных в сетях связи.
Особенности маршрутизации в IP-сети:
все устройства IP-сети занимаются маршрутизацией данных;
маршрутизация вып-ся на основе таблицы маршрутизации;
у каждого устройства IP-сети имеется своя уникальная
таблица маршрутизации.
Источники формирования таблицы маршрутизации:
записи,
созданные
автоматически
ОС
на
основе
конфигурации протокола TCP/IP на каждом из сетевых
адаптеров (IP-адрес, маска подсети);
статические
записи
(добавление
новых
маршрутов
администратором сети);
динамические записи: добавление новых маршрутов с
помощью специальных протоколов маршрутизации RIP,
OSPF, пр., (используется только на маршрутизаторах сети).

6.

Пример таблицы маршрутизации
Таблица маршрутизации состоит из строк и столбцов.
Каждая строка таблицы – это отдельный маршрут.
Маршруты в памяти устройства отсортированы по длине
маски подсети (чем больше двоичных единиц в маске, тем
строка
находится
ниже).
Первой строкой является маршрут по-умолчанию (основной
шлюз, пункт назначения: 0.0.0.0, маска сети: 0.0.0.0).

7.

Назначение столбцов таблицы маршрутизации:
Сетевой адрес – IP-адрес пункта назначения. В качестве
пункта назначения может выступать как целая сеть, так и
отдельное сетевое устройство.
Маска подсети – классовая или бесклассовая маска подсети
пункта назначения. Если в качестве пункта назначения сеть,
то маска соответствует этой сети; если отдельное сетевое
устройство, то маска будет: 255.255.255.255.
Адрес шлюза - IP-адрес ближайшего шлюза на пути
следования к пункту назначения. IP-адрес ближайшего
шлюза должен быть из той же подсети, что и IP-адрес
сетевого устройства, которое ссылается на этот шлюз.
Интерфейс - IP-адрес локального сетевого адаптера, с которого необходимо отправить информацию в пункт назначения.
Метрика – условная длина маршрута измеряемая числом
маршрутизаторов, которые необходимо пройти до пункта
назначения.
Чем
метрика
меньше,
тем
маршрут
приоритетнее.
Метрику
при
необходимости
можно
занижать/завышать.

8.

Последовательность осуществления
IP маршрутизации:
1. Из маршрутизируемого
получателя.
пакета
извлекается
IP-адрес
2. Из таблицы маршрутизации извлекается первая строка по
порядку.
3. Выполняется двоичное (поразрядное) умножение «IPадреса получателя» на «маску подсети» и полученное
значение сравнивается с «пунктом назначения».
4. Если результат сравнения положительный, то пакет
отправляется по данному маршруту и процесс
маршрутизации повторяется для следующего пакета.
5. Если результат сравнения отрицательный, то из таблицы
маршрутизации извлекается следующая строка по порядку
и процесс умножения и сравнения повторяется.

9.

Типы маршрутизации
ПРЯМАЯ: при прямой маршрутизации отправитель
способен напрямую передавать информацию любому
получателю в той же IP-сети.
• отправитель инкапсулирует дейтаграмму в кадр канального
уровня;
• определяет с помощью протокола ARP физический адрес
получателя по известному IP-адресу;
• используя сетевое аппаратное обеспечение, доставляет
дейтаграмму.
КОСВЕННАЯ:
маршрутизация
выполняется
через
маршрутизатор и только в том случае, когда отправитель и
получатель находятся в разных IP-сетях.
• отправитель должен определить маршрутизатор, которому
необходимо адресовать передаваемую информацию для
доставки получателю;
• маршрутизатор должен уметь доставлять передаваемую
информацию к целевой сети получателя.

10.

Процесс IP-маршрутизации
Пакет
1. Вычислить: узел
«В» находится в
той же подсети.
2. ARP-запрос для
192.168.0.7.
Пакет
Две подсети,
объединенные в
одну сеть
маршрутизатором
3. Передача пакета
Косвенная
на канальном
маршрутизация
уровне между
узлами «А» и
Прямая
«В».
маршрутизация
1. Вычислить: узел
«С» находится в
другой подсети.
2. Передача пакета
шлюзу –
интерфейс
маршрутизатора.
3. Передача пакета
маршрутизатором
узлу «С».

11.

Маршрутизатор (router, ро́утер) – специализированный
сетевой компьютер, имеющий два или более сетевых
интерфейсов и пересылающий пакеты данных между
различными сегментами сети.
Маршрутизатор функционирует на сетевом уровне
модели OSI и отвечает за выбор маршрута передачи данных
между узлами, находящихся в разных сегментах сети.
Процесс IP-маршрутизации представляет собой серии
отдельных операций прямой или косвенной маршрутизации
передаваемой информации.
Косвенная маршрутизация разделяется на статическую и
динамическую.
При статической маршрутизации таблица настраивается и
изменяется вручную. Маршрутизация применяется тогда,
когда сеть взаимодействует с несколькими (три-четыре)
другими сетями.

12.

13.

Динамическая маршрутизация (ДМ), также называемая
адаптивной маршрутизацией, - процесс, при котором
маршрутизатор может пересылать данные по любому из
альтернативных маршруту для данного пункта назначения в
зависимости от текущих условий коммуникационных цепей
внутри системы. В сетях передачи данных ДМ сети позволяет
"обходить" повреждения, такие как потеря узла или соединения
между узлами, снижение пропускной способности маршрута, при
условии, что доступны и активны альтернативные маршруты.
ДМ выполняется маршрутизаторами на основе протоколов
динамической маршрутизации: они предназначены для
автоматизации процесса построения маршрутных таблиц
маршрутизаторов.
Принцип
работы
маршрутизатора
при
ДМ:
маршрутизатор на основе устанавливаемого протоколом
порядка рассылают определенную информацию из своей
таблицы маршрутизации другим маршрутизаторам и
корректируют свою таблицу на основе полученных от других
маршрутизаторов данных.

14.

Виды протоколов динамической маршрутизации
В зависимости от типов алгоритмов, на которых они основаны,
протоколы маршрутизации делятся на два вида:
• дистанционно-векторные протоколы (например - RIP),
основаны на Distance Vector Algorithm (DVA);
• протоколы состояния каналов связи (пример - OSPF),
основаны на Link State Algorithm (LSA).
Представителем
DVA-алгоритма
является
алгоритм
Беллмана - Форда, - алгоритм поиска кратчайшего пути в сети
(во взвешенном графе), допускающий ребра с отрицательным
весом.
Сеть - граф со взвешенными рёбрами. Длина пути - сумма весов рёбер, входящих в путь. Требуется
найти кратчайшие пути от выделенной вершины s до всех вершин графа. В графе, содержащем цикл с
отрицательным суммарным весом
кратчайших путей может не быть.

15.

Представителем DVA-алгоритма поиска кратчайшего пути в
сети является алгоритм Дейкстры, - находит кратчайшие пути
от одной из вершин графа до всех остальных; работает только
для графов без рёбер отрицательного веса.
В зависимости от сферы применения протоколы
маршрутизации делятся на два вида:
• междоменной маршрутизации (внешнего шлюза, Interior
Gateway Protocol, IGP) - для маршрутизации между
автономными системами (BGP - протокол ДМ в Интернете);
• внутридоменной маршрутизации (внутреннего шлюза,
Exterior Gateway Protocol, EGP) - для маршрутизации
внутри автономных систем (RIP, OSPF).

16.

Вопросы для самостоятельной подготовки
1. Что такое IP-адрес, подсеть, маска подсети, префикс подсети?
2. Какие существуют типы IP-адресов v4?
3. На какие части разбивается IP-адрес v4 и как их определить?
4. Что такое CIDR и какие задачи позволяет решить?
5. Как отображаются IPv6 и как можно сократить их запись?
6. Какие существуют типы IP-адресов v6?
7. Что такое маршрутизация и какие у неё особенности?
8. Какие источники формирования таблицы маршрутизации?
9. Какое назначение столбцов таблицы маршрутизации?
10.Последовательность осуществления IP маршрутизации?
11.Какие существуют типы маршрутизации и чем отличаются?
12.Что такое статическая маршрутизация?
13.Что такое динамическая маршрутизация?
14.Что такое внутридоменная маршрутизация?
15.Что такое междоменная маршрутизация?

17.

Задание на самостоятельную подготовку
1. Дополнить материал лекции информацией из литературы.
2. Повторить материал лекции по конспекту.
3. Подготовить ответы на вопросы.
Рекомендуемая литература:
1.Антонов В.Н., Терехов В.А., Тюкин И.Ю. Адаптивное управление в технических системах.
– СПб.: Издательство СПб университета, 2001. – 244 с.
2.Бигелоу С. Сети: поиск неисправностей, поддержка и восстановление. – СПб.: БХВПетербург, 2005. – 1200 с.
3.Ватаманюк А.И. Создание, обслуживание и администрирование сетей. – СПб: Питер, 2010.
– 288 с.
4.Гончаренко В.А. Методы и средства защиты компьютерной информации. – СПб.:ВКА
им.А.Ф.Можайского, 2012. – 132 с.
5.Додонов А.Г., Кузнецова М.Г., Горбачик Е.С. Введение в теорию живучести
вычислительных систем. – Киев: Наук. думка, 1990. – 184 с.
6.Залещанский Б.Д., Чернихов Д.Я. Кластерная технология и живучесть глобальных
автоматизированных систем. – М.: Финансы и статистика, 2005.– 384 с.
7.Кенин А.М. Самоучитель системного администратора. – СПб.: БХВ-Петербург, 2009. –560 с.
8.Кучерявый Е.А. Управление трафиком и качество обслуживания в сети Интернет. – СПб.:
Наука и Техника, 2004. – 336 с.
9.Лимончелли Т., Чейлап С., Хоган К. Системное и сетевое администрирование.
Практическое руководство. – М.:Символ-Плюс, 2009. – 944 с.
10.Палмер М., Синклер Р.Б. Проектирование и внедрение компьютерных сетей. – СПб.: БХВПетербург, 2004. – 752 с.
11.Половко А.М., Гуров С.В. Основы теории надежности. – СПб: БХВ, 2006.-704с.
12.Поляк-Брагинский А.В. Администрирование сети на примерах. – СПб.: БХВ-Петербург,
2005. – 320 с.
13.Столлингс В. Современные компьютерные сети. – СПб.: Питер, 2003. – 783 с.
14.Фрадков А.Л. Адаптивное управление в сложных системах: Беспоисковые методы. –
М.:Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1990. – 296 с.
15.Хант К. TCP/IP. Сетевое администрирование. – М.: Символ-Плюс, 2006. – 816 с.