123иава. Концепция маршрутизации КОНСПЕКТ (2). Концепция маршрутизации Маршрутизация и маршрутизатор

Название	Концепция маршрутизации Маршрутизация и маршрутизатор
Анкор	123иава
Дата	21.04.2022
Размер	5.72 Mb.
Формат файла
Имя файла	Концепция маршрутизации КОНСПЕКТ (2).pptx
Тип	Документы #489019

Концепция маршрутизации

Маршрутизация и маршрутизатор

Однако когда IP-адреса источника и назначения находятся в разных сетях, кадр Ethernet необходимо отправить на маршрутизатор.

Маршрутизатор используется для подключения одной сети к другой.

Маршрутизатор отвечает за доставку пакетов в разные сети. Пунктом назначения для IP-пакета может быть веб-сервер, расположенный в другой стране, или сервер электронной почты в локальной сети.

Благодаря тому, что маршрутизатор способен направлять пакеты между сетями, устройства в разных сетях могут обмениваться данными.

Маршрутизатор использует свою таблицу маршрутизации, чтобы найти оптимальный путь для пересылки пакетов. Именно маршрутизаторы обеспечивают своевременную доставку этих пакетов. Эффективность передачи данных между сетями в значительной степени зависит от возможности маршрутизаторов пересылать пакеты по наиболее оптимальному пути.

Когда узел отправляет пакет устройству в другой IP-сети, этот пакет пересылается на шлюз по умолчанию, поскольку узел не может напрямую взаимодействовать с устройствами, расположенными вне локальной сети. Пунктом назначения в маршрутах трафика из локальной сети к устройствам в удалённых сетях является шлюз по умолчанию. Этот шлюз часто используется для подключения локальной сети к Интернету.

Что маршрутизатор делает с пакетом, полученным из одной сети и адресованным в другую сеть?

Эти характеристики и свойства обеспечивают способы для сравнения различных сетевых решений.

Каким образом, щёлкнув на ссылку в веб-браузере, мы получаем желаемую информацию в считанные секунды? Несмотря на то, что происходит это благодаря слаженной работе множества устройств и технологий, главным устройством является маршрутизатор. Говоря простым языком, маршрутизатор соединяет две сети вместе.

Начальная установка маршрутизатора

Компоненты маршрутизатора

Компоненты:

центральный процессор (ЦП);
операционная система (OS);
память и хранилище данных (ОЗУ, ПЗУ, энергонезависимое ОЗУ, флеш-память, жесткий диск).

работы необходимы ЦП и память

операционной системы

Примечание

Топологическая схема сети состоит из двух узлов, двух коммутаторов и маршрутизатора с интегрированными сервисами Cisco 1841 (ISR). При получении пакета на интерфейсе маршрутизатор использует свою таблицу маршрутизации для определения оптимального пути до пункта назначения.

Типы памяти маршрутизаторов

Оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) — обеспечивает временное хранение данных для различных приложений и процессов, включая текущую IOS, файл текущей конфигурации, различные таблицы (например таблицу IP-маршрутизации, таблицу ARP Ethernet) и буферы для обработки пакета. ОЗУ называют энергозависимым, поскольку при выключении питания оно теряет своё содержимое.
Постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) — обеспечивает постоянное хранение инструкций загрузки, базового диагностического программного обеспечения и IOS с ограниченными возможностями, используемой в случае, если маршрутизатор не сможет загрузить полнофункциональную IOS. ПЗУ является встроенной памятью, которую называют энергонезависимой, поскольку при выключении питания она не теряет своё содержимое.
Энергонезависимое ОЗУ (NVRAM) — обеспечивает постоянное хранение файла загрузочной конфигурации (startup-config). NVRAM — это энергонезависимая память, которая не теряет своё содержимое при выключении питания.
Флеш-память обеспечивает постоянное хранение данных для IOS и других системных файлов. Во время процесса загрузки файлы IOS копируются из флеш-памяти в ОЗУ. Флеш-память является энергонезависимой и не теряет своё содержимое при отключении питания.

отличие от компьютера

Большинство пользователей не знают о наличии множества маршрутизаторов в собственной сети или в Интернете.

Как правило, каждая сеть, к которой подключается маршрутизатор, требует отдельного интерфейса.

Эти интерфейсы используются для соединения как локальных (LAN), так и глобальных сетей (WAN). В большинстве случаев, LAN — это сети Ethernet, содержащие такие устройства, как ПК, принтеры и серверы. WAN используются для соединения сетей на больших территориях. Например, подключение к WAN обычно используется для подключения LAN к сети интернет-провайдера (ISP).

Основные функции маршрутизаторов:

определение оптимального пути для передачи пакетов;
пересылка пакетов к пункту назначения.

Маршрутизатор использует свою таблицу маршрутизации

Когда маршрутизатор получает пакет, он проверяет адрес назначения пакета и использует таблицу маршрутизации для поиска оптимального пути к нужной сети. Кроме того, в таблице маршрутизации учитывается, какой интерфейс следует использовать для пересылки пакетов в каждую известную сеть. Если оптимальный маршрут найден, маршрутизатор инкапсулирует пакет в кадр канала передачи данных исходящего или выходного интерфейса и пересылает пакет до пункта назначения.

Важно!

Маршрутизатор может получать пакет, который инкапсулирован в кадр канала передачи данных одного типа, и отправить пакет из интерфейса, который использует другой тип кадра канала передачи данных.

Например, маршрутизатор может получить пакет на интерфейсе Ethernet, но должен переслать пакет из интерфейса, настроенного с помощью протокола «точка-точка» (1PPP). Инкапсуляция канала передачи данных зависит от типа интерфейса маршрутизатора и типа передающей среды, к которой он подключён. Различные технологии канала передачи данных, к которым может подключиться маршрутизатор, включают Ethernet, PPP, Frame Relay, DSL, кабельные и беспроводные сети (802.11, Bluetooth).

Маршрутизаторы поддерживают три механизма пересылки пакетов:

Программная коммутация — это устаревший механизм пересылки пакетов, который по-прежнему доступен на маршрутизаторах Cisco. Когда пакет прибывает на интерфейс, он пересылается на уровень управления, где ЦП сопоставляет адрес назначения с записью в таблице маршрутизации, а затем определяет выходной интерфейс и пересылает пакет. Важно понимать, что маршрутизатор совершает это с каждым пакетом, даже если целый поток пакетов предназначен для одного адреса назначения. Механизм программной коммутации работает очень медленно и редко реализуется в современных сетях.
Быстрая коммутация — это распространённый механизм пересылки пакетов, который использует кэш быстрой коммутации для хранения информации о следующих переходах. Когда пакет прибывает на интерфейс, он пересылается на уровень управления, где ЦП ищет совпадение в кэше быстрой коммутации. Если совпадение не найдено, пакет проходит программную коммутацию и пересылается на выходной интерфейс. Информация о трафике для пакетов также хранится в кэше быстрой коммутации. Если на интерфейс прибывает другой пакет, адресованный тому же назначению, то из кэш-памяти повторно используется информация о следующем переходе без вмешательства ЦП.
Cisco Express Forwarding (CEF) — это новейший и наиболее предпочтительный для Cisco IOS способ пересылки пакетов. Как и быстрая коммутация, CEF создаёт 24-портовую базу данных переадресации (FIB) и таблицу смежности (adjacency table). Однако записи таблицы инициированы не пакетами, как при быстрой коммутации, а изменениями — например изменениями в сетевой топологии. Таким образом, по завершении сходимости сети в базе данных FIB и таблице смежности содержится вся информация, необходимая маршрутизатору при пересылке пакета. FIB содержит предварительно вычисленные обратные просмотры, информацию о следующих переходах для маршрутизаторов, в том числе информацию об интерфейсе и 2-м уровне. Коммутация CEF — это самый быстрый механизм пересылки, наиболее предпочтительный для использования на маршрутизаторах Cisco.

Три механизма пересылки пакетов можно описать, проведя следующую аналогию:

Программная коммутация делает все расчёты каждый раз, даже в случае решения идентичных проблем.

Быстрая коммутация делает расчёты один раз, запоминая ответ для последующих идентичных случаев.

Механизм CEF решает каждую из возможных проблем заранее, внося её в электронную таблицу.

Подключение к сети

Подключение к сети

Как правило, сетевые устройства и конечные пользователи подключаются к сети с помощью проводного соединения Ethernet или беспроводного соединения.

Устройства домашнего офиса подключаются следующим образом:
Ноутбуки и планшетные ПК подключаются к домашнему маршрутизатору по беспроводному соединению.
Сетевой принтер подключается к порту коммутатора на домашнем маршрутизаторе через кабель Ethernet.
Домашний маршрутизатор подключается к кабельному модему оператора связи через кабель Ethernet.
Кабельный модем подключается к сети интернет-провайдера.

Устройства филиала подключаются следующим образом:
Корпоративные ресурсы (например файловые серверы и принтеры) подключаются к коммутаторам 2-го уровня с помощью кабелей Ethernet.
Настольные ПК и устройства IP-телефонии (VoIP) подключаются к коммутаторам 2-го уровня с помощью кабелей Ethernet.
Ноутбуки и смартфоны подключаются к точкам беспроводного доступа (WAP).
Точки беспроводного доступа подключаются к коммутаторам с помощью кабелей Ethernet.
Коммутаторы 2-го уровня подключаются к интерфейсу Ethernet на пограничном маршрутизаторе с помощью кабелей Ethernet. Пограничный маршрутизатор — это устройство, которое находится на границе или по периметру сети и осуществляет маршрутизацию между разными сетями, например между LAN и WAN.
Пограничный маршрутизатор подключается к глобальной сети оператора связи.
Пограничный маршрутизатор также подключается к ISP для резервного копирования.

Устройства центрального офиса подключаются следующим образом:
Настольные ПК и устройства IP-телефонии (VoIP) подключаются к коммутаторам 2-го уровня с помощью кабелей Ethernet.
Коммутаторы 2-го уровня подключаются дублированными соединениями к многоуровневым коммутаторам 3-го уровня с помощью оптоволоконных кабелей Ethernet (оранжевые соединения).
Многоуровневые коммутаторы 3-го уровня подключаются к интерфейсу Ethernet на пограничном маршрутизаторе с помощью кабелей Ethernet.
Корпоративный сервер подключается к интерфейсу пограничного маршрутизатора с помощью кабеля Ethernet.
Пограничный маршрутизатор подключается к WAN оператора связи.
Пограничный маршрутизатор также подключается к ISP для резервного копирования.
В локальных сетях филиала и центрального офиса узлы подключаются к сетевой инфраструктуре либо напрямую, либо через точки беспроводного доступа с помощью коммутатора 2-го уровня.

Шлюзы по умолчанию

Для обеспечения сетевого доступа на устройствах должны быть настроены следующие параметры IP:

IP-адрес — определяет уникальный узел в локальной сети.
Маска подсети — определяет, с какой подсетью сети узел может обмениваться данными.
Шлюз по умолчанию — определяет, на какой маршрутизатор следует отправлять пакет, когда устройство назначения находится в другой подсети локальной сети.

Примечание

При проектировании новой сети или сопоставлении существующей сети необходимо документирование сети. Как минимум, документация должна определять:
имена устройств;
интерфейсы, используемые в проекте;
IP-адреса и маски подсетей;
адреса шлюзов по умолчанию.
Как показано на рисунке, эту информацию можно собрать путём создания двух полезных сетевых документов:
Схема топологии обеспечивает визуальную информацию, которая указывает на физические соединения и логическую адресацию 3-го уровня. Часто создаётся с помощью такого программного обеспечения, как Microsoft Visio.
Таблица адресации, в которой собраны имена устройств, интерфейсы, IPv4-адреса, маски подсети и адреса шлюзов по умолчанию.

Параметры IP узла можно настроить следующими способами:
Статически: узлу вручную назначаются верные IP-адрес, маска подсети и шлюз по умолчанию. Кроме того, можно настроить IP-адрес DNS-сервера.
Динамически: параметры IP предоставляются сервером с помощью протокола динамической конфигурации сетевого узла (DHCP). Сервер DHCP предоставляет правильный IP-адрес, маску подсети и шлюз по умолчанию для конечных устройств. Дополнительная информация может быть предоставлена сервером.
На рис. 1 и рис. 2 представлены примеры статической и динамической конфигурации IPv4-адресов.
Статически назначенные адреса обычно используются для определения конкретных сетевых ресурсов, например сетевых серверов и принтеров. Их также можно использовать в меньших сетях с небольшим количеством узлов. Однако большинство узловых устройств получают настройки параметров IPv4 путём доступа к серверу DHCP. В крупных корпорациях реализованы выделенные серверы DHCP, предоставляющие сервисы для множества локальных сетей. В малых филиалах или офисах в качестве сервера DHCP могут использоваться коммутаторы Cisco Catalyst или Cisco ISR.

Узловые компьютеры подключаются к проводной сети через сетевой интерфейс и кабель RJ-45 Ethernet. Большинство сетевых интерфейсов используют один или два светодиодных индикатора канала, расположенных рядом с интерфейсом. Как правило, зелёный индикатор обозначает рабочее подключение, а мигающий зелёным индикатор указывает на сетевую активность.
Если индикатор активности канала не включён, то в кабеле или самой сети, вероятно, возникла проблема. Порт коммутатора, где заканчивается соединение, тоже должен быть оснащён индикатором, свидетельствующим о его работе. Если индикатор на одном или обоих концах соединения не горит, попробуйте подсоединить другой сетевой кабель.
Примечание. Значения индикаторов могут отличаться в зависимости от производителя компьютеров.
Схожим образом, для быстрой проверки состояния в устройствах сетевой инфраструктуры используются светодиодные индикаторы. Например, коммутатор Cisco Catalyst 2960 оснащён несколькими светодиодными индикаторами состояния для отслеживания системной активности и производительности. Обычно, если коммутатор функционирует нормально, индикаторы горят зелёным цветом, в то время как жёлтый цвет индикатора свидетельствует о возникновении неполадки.
В коммутаторах Cisco ISR используются различные индикаторы, предоставляющие информацию о состоянии устройства. На рисунке показан маршрутизатор Cisco 1941. Индикаторы на маршрутизаторе позволяют сетевому администратору проводить первоначальный поиск и устранение неполадок. Каждое устройство оснащено уникальным набором светодиодных индикаторов. Для ознакомления с описанием и функциями индикаторов обратитесь к руководству пользователя.

Консольный доступ

В производственной среде доступ к устройствам сетевой инфраструктуры обычно осуществляется удалённо с использованием протоколов SSH или HTTPS. В основном консольный доступ требуется только при первоначальной настройке устройства или в случае неудавшейся попытки получения удалённого доступа.
Для выполнения консольного доступа требуются:
Консольный кабель: кабель RJ-45 – DB-9.
Программное обеспечение эмуляции терминала: Tera Term, PuTTY, HyperTerminal.
Кабель соединяет последовательный порт узла с консольным портом устройства. Большинство современных компьютеров и ноутбуков не оснащены встроенными последовательными портами. Если узел не оснащён последовательным портом, то для установления консольного подключения можно использовать порт USB. При использовании порта USB требуется специальный адаптер для подключения USB в последовательный порт RS-232 (USB – RS-232).
Коммутатор второго поколения Cisco ISR поддерживает консольное подключение через USB-кабель. Для установления соединения нужен адаптер USB тип A - USB тип B (mini-B USB), а также драйвер устройства операционной системы. Этот драйвер устройства доступен по адресу www.cisco.com. Несмотря на то, что маршрутизаторы оснащены двумя портами консоли, они не могут быть задействованы единовременно. Если кабель подключён к консольному порту USB, порт RJ-45 становится неактивным. Если кабель USB отсоединён от порта USB, порт RJ-45 становится активным.
В таблице на рис. 1 представлены требования к подключению консоли. На рис. 2 показаны используемые типы кабелей и портов.

Активация IP-адресации на коммутаторе

Для удалённого управления устройствами сетевой инфраструктуры необходимо присвоение им IP-адресов. Используя IP-адрес устройства, сетевой администратор может удалённо подключиться к устройству через Telnet, SSH, HTTP или HTTPS.
Коммутатор не оснащён выделенным интерфейсом, которому можно назначать IP-адрес. Вместо этого IP-адрес настраивается на виртуальном интерфейсе, который называется коммутируемым виртуальным интерфейсом (SVI).
Например, на рис. 1 интерфейсу SVI на коммутаторе S1 2-го уровня присвоен IP-адрес 192.168.10.2/24, а шлюз по умолчанию маршрутизатора расположен по адресу 192.168.10.1.
Для настройки коммутатора S2 2-го уровня используйте инструмент проверки синтаксиса на рис. 2.

Спасибо за внимание!

Благодаря тому, что маршрутизатор способен направлять пакеты между сетями, устройства в разных сетях могут обмениваться данными.