Учебник для вузов в. Олифер Н. Олифер Компьютерные Принципы, технологии, протоколы
 Скачать 22.28 Mb.
|
|
Таблица 16.1 значительно упрощена по сравнению с реальными таблицами, например, здесь от сутствуют столбцы с масками, признаками состояния маршрута, временем, в течение которого дей ствительны записи данной таблицы (их применение будет рассмотрено позже). Вместо номера сети назначения может быть указан полный сетевой адрес отдельного узла назначения. Кроме того, как уже отмечалось, здесь указаны адреса сетей условного формата, не соответствующие какому-либо определенному сетевому протоколу. Тем не менее эта таблица содержит основные поля, имеющиеся в реальных таблицах. 520 Глава 16. Протокол межсетевого взаимодействия Первый столбец таблицы содержит адреса назначения пакетов. В каждой строке таблицы следом за адресом назначения указывается сетевой адрес следу ющего 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 (IP 41 или IP 42 ) он должен поместить данный пакет. Для этого служит третий столбец таблицы маршрутизации, со держащий 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, представляющий расстоя ние 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 надеж ности линий связи на данном маршруте, пропускной способностью или другой величиной отражающей качество данного маршрута по отношению к заданному критерию. В табл. 16.1 расстояние между сетями измеряется хопами. Расстояние для сетей, непосредственно под ключенных к портам маршрутизатора, здесь принимается равным 0, однако в некоторы: реализациях отсчет расстояний начинается с 1. Когда пакет поступает на маршрутизатор, модуль IP извлекает из его заголовка номе сети назначения и последовательно сравнивает его с номерами сетей из каждой строк таблицы. Строка с совпавшим номером сети показывает ближайший маршрутизатор, н который следует направить пакет. Например, если на какой-либо порт маршрутизатора поступает пакет, адресованный в сеть N6, то из таблицы маршрутизации следует, что адрс следующего маршрутизатора — IP 21 , то есть очередным этапом движения данного паке' будет движение к порту 1 маршрутизатора 2. Чаще всего в качестве адреса назначения в таблице указывается не весь IP -адрес, а толы номер сети назначения. Таким образом, для всех пакетов, направляемых в одну и ту > сеть, протокол IP будет предлагать один и тот же маршрут (мы пока не принимаем і внимание возможные изменения состояния сети, такие как отказы маршрутизаторов и. обрывы кабелей). Однако в некоторых случаях возникает необходимость для одного узлов сети определить специфический маршрут, отличающийся от маршрута, заданно для всех остальных узлов сети. Для этого в таблицу маршрутизации помещают для даннс узла отдельную строку, содержащую его полный IP -адрес и соответствующую маршр? ную информацию. Такого рода запись имеется в табл. 16.1 для узла В. Пусть, наприм администратор маршрутизатора 4, руководствуясь соображениями безопасности, реші что пакеты, следующие в узел В (полный адрес IP в), должны идти через маршрутизато (интерфейс IP 21 ), а не маршрутизатор 1 (интерфейс IP 12 ), через который передаются па ты всем остальным узлам сети N3. Если в таблице имеются записи о маршрутах как к с< в целом, так и к ее отдельному узлу, то при поступлении пакета, адресованного даннс узлу, маршрутизатор отдаст предпочтение специфическому маршруту. Поскольку пакет может быть адресован в любую сеть составной сети, может показаті что каждая таблица маршрутизации должна иметь записи обо всех сетях, входящих в ставную сеть. Однако при таком подходе в случае крупной сети объем таблиц маршру ОО.П.,1 „ЛМ.ЛТ Л.„ПП-Г, Л„Л.М „г ------------------- ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- ------- „„«.«„Л Схема ІР-маршрутизации 521 много места для хранения и т. п. Поэтому на практике широко известен прием уменьше ния количества записей в таблице маршрутизации, основанный на введении маршрута по умолчанию (default route), учитывающего 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). В нашем примере на марш рутизаторе 4 имеются специфические маршруты только для пакетов, следующих в сети N1-N6. Для всех остальных пакетов, адресованных в сети N7-N18, маршрутизатор пред лагает продолжить путь через один и тот же порт IP 51 маршрутизатора 5, который в данном случае и является маршрутизатором по умолчанию. Таблицы маршрутизации конечных узлов Задачу маршрутизации решают не только промежуточные узлы (маршрутизаторы), но и конечные узлы — компьютеры. Решение этой задачи начинается с того, что средствами протокола IP на конечном узле определяется, направлен ли пакет в другую сеть или адре сован 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 ана логичны. Обратимся снова к сети, изображенной на рис. 16.2. Таблица маршрутизации конечного узла В} принадлежащего сети N3, могла бы выглядеть так, как табл. 16.2. Здесь IP в - сетевой адрес интерфейса компьютера В. На основании этой таблицы конечный узел В выбирает, на какой из двух имеющихся в локальной сети N3 маршрутизаторов (R1 или R3) следует посылать тот или иной пакет. Таблица 16.2. Таблица маршрутизации конечного узла В Номер сети назначения Сетевой адрес следующего маршрутизатора Сетевой адрес выходного порта Расстояние до сети назначения N1 l P i 3 ( R l ) 1Рв 1 N2 ІР із ( R l ) 1Рв 1 N3 - 1Рв 0 N4 IP 31 (R 3 ) 1Рв 1 N5 ІР із ( R l ) 1Рв 2 N6 IP 31 (R 3 ) 1Рв 2 Маршрут по умолчанию IP 31 (R 3 ) 1Рв - Конечные узлы в еще большей степени, чем маршрутизаторы, пользуются приемом марш рутизации 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 522 Глава 16. Протокол межсетевого взаимодействия маршрутизации, имея только сведения об адресе маршрутизатора по умолчанию. При на личии 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 по вышения производительности прибегают к заданию маршрута по умолчанию. Рассмотрим таблицу маршрутизации другого конечного узла составной сети — узла А (табл. 16.3). Компактный вид таблицы маршрутизации узла Л отражает тот факт, что все пакеты, направляемые из узла Л, либо не выходят за пределы сети N12, либо непременно проходят через порт 1 маршрутизатора 17. Этот маршрутизатор и определен в таблице маршрутизации в качестве маршрутизатора по умолчанию. Таблица 16.3. Таблица маршрутизации конечного узла А Номер сети назначения Сетевой адрес следующего маршрутизатора Сетевой адрес выходного порта Расстояние до сети назначения N12 - IP a 0 Маршрут по умолчанию 1Рш (R17) IP a - Еще одним отличием работы маршрутизатора и конечного узла является способ построе ния 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. Просмотр таблиц маршрутизации без масок Рассмотрим алгоритм просмотра таблицы маршрутизации, реализуемый на маршрутиза торе протоколом IP. При его описании мы будем использовать табл. 16.1 и рис. 16.2. 1. Пусть на один из интерфейсов маршрутизатора поступает пакет. Протокол IP извлекает из пакета ІР-адрес назначения (предположим, адрес назначения 1Рв). 2. Выполняется первая фаза просмотра таблицы — поиск конкретного маршрута к узлу. ІР-адрес (целиком) последовательно строка за строкой сравнивается с содержимым поля адреса назначения таблицы маршрутизации. Если произошло совпадение (как в табл. 16.1), то из соответствующей строки извлекаются адрес следующего маршрути затора (IP 21 ) и идентификатор выходного интерфейса (IP 41 ). На этом просмотр таблицы заканчивается. 3. Предположим теперь, что в таблице нет строки с адресом назначения 1Рв, а значит, совпадения не произошло. В этом случае протокол IP переходит ко второй фазе про смотра поиску маршрута к сети назначения. Из IP-адреса выделяется нбмер сети (в нашем примере и? адреса 1Рв выделяется номер сети N3), и таблица снова просма тривается на предмет совпадения номера сети в какой-либо строке с номером сети из пакета. При совпадении (в нашем примере оно произошло) из соответствующей строки таблицы извлекаются адрес следующего маршрутизатора (IP 12 ) и идентификатор вы ходного интерфейса (IP41). Просмотр таблицы на этом завершается. 4. Наконец, предположим, что адрес назначения в пакете был таков, что совпадения не произошло ни в первой, ни во второй фазах просмотра. В таком случае средствами про- Схема ІР-маршрутизации 523 токола IP либо выбирается маршрут по умолчанию (и пакет направляется по адресу ІР 51 ), либо, если маршрут по умолчанию отсутствует, пакет отбрасывается1. Просмотр таблицы на этом заканчивается. ВНИМАНИЕ------------------------------------------------------------------------------------------------------ Последовательность фаз в данном алгоритме строго определена, в то время как последовательность просмотра или, что одно и то же, порядок расположения строк в таблице, включая запись о маршруте по умолчанию, никак не сказывается на результате. Примеры таблиц маршрутизации разных форматов Структура реальных таблиц маршрутизации стека T C P/IP в целом соответствует упро щенной структуре рассмотренных ранее таблиц. Отметим, однако, что вид таблицы ІР-маршрутизации зависит от конкретной реализации стека TCP/IP. Приведем пример нескольких вариантов таблицы маршрутизации, с которыми мог бы работать маршрути затор R1 в сети, представленной на рис. 16.3. Начнем с «придуманного» предельно упрощенного варианта таблицы маршрутизации (табл. 16.4). Здесь имеются три маршрута к сетям (записи 56.0.0.0,116.0.0.0 и 129.13.0.0), две записи о непосредственно подсоединенных сетях (198.21.17.0 и 213.34.12.0), а также запись о маршруте по умолчанию. Таблица 16.4. Упрощенная таблица маршрутизации маршрутизатора R1 Адрес сети назначения Адрес следующего маршрутизатора Адрес выходного интерфейса Расстояние до сети назначения 56.0.0.0 213.34.12.4 213.34.12.3 15 116.0.0.0 213.34.12.4 213.34.12.3 13 129.13.0.0 198.21.17.6 198.21.17.5 2 198.21.17.0 198.21.17.5 198.21.17.5 1 (подсоединена) 213.34.12.0 213.34.12.3 213.34.12.3 1 (подсоединена) Маршрут по умол ча ни ю 198.21.17.7 198.21.17.5 - Более сложный вид имеют таблицы, которые генерируются в промышленно выпускаемом сетевом оборудовании. Если представить, что в качестве маршрутизатора R1 в данной сети работает штатный про граммный маршрутизатор операционной системы Microsoft Windows ХР, то его таблица маршрутизации могла бы выглядеть так, как табл. 16.5. 1 Стандарты технологии TC P/IP не требуют, чтобы в таблице маршрутизации непременно содержа лись маршруты для всех пакетов, которые могут прийти на его интерфейсы, более того, в таблице может отсутствовать маршрут по умолчанию. 524 Глава 16. Протокол межсетевого взаимодействия Маршрутизаторы Рис. 16.3. Пример маршрутизируемой сети Таблица 16.5. Таблица программного маршрутизатора ОС Windows ХР Сетевой адрес Маска Адрес шлюза Интерфейс Метрика 127.0.0.0 255.0.0.0 127.0.0.1 127.0.0.1 1 0.0.0.0 0.0.0.0 198.21.17.7 198.21.17.5 1 56.0.0.0 255.0.0.0 213.34.12.4 213.34.12.3 15 116.0.0.0 255.0.0.0 213.34.12.4 213.34.12.3 13 129.13.0.0 255.255.0.0 198.21.17.6 198.21.17.5 2 198.21.17.0 255.255.255.0 198.21.17.5 198.21.17.5 1 198.21.17.5 255.255.255.255 127.0.0.1 127.0.0.1 1 198.21.17.255 255.255.255.255 198.21.17.5 198.21.17.5 1 Схема IP-маршрутизации 525 Сетевой адрес Маска Адрес шлюза Интерфейс Метрика 213.34.12.0 255.255.255.0 213.34.12.3 213.34.12.3 1 213.34.12.3 255.255.255.255 127.0.0.1 127.0.0.1 1 213.34.12.255 255.255.255.255 213.34.12.3 213.34.12.3 1 224.0.0.0 224.0.0.0 198.21.17.6 198.21.17.6 1 224.0.0.0 224.0.0.0 213.34.12.3 213.34.12.3 1 255.255.255.255 255.255.255.255 198.21.17.6 198.21.17.6 1 Если на месте маршрутизатора R1 установить один из популярных аппаратных маршру тизаторов, то его таблица маршрутизации для этой же сети может выглядеть совсем иначе (табл. 16.6). Таблица 16.6. Таблица маршрутизации аппаратного маршрутизатора Адрес назначения Маска і Шлюз і Метрика Статус TTL Источник 198.21.17.0 255.255.255.0 198.21.17.5 0 Up - Подключена 213.34.12.0 255.255.255.0 213.34.12.3 0 Up - Подключена 56.0.0.0 255.0.0.0 213.34.12.4 14 Up - Статическая 116.0.0.0 255.0.0.0 213.34.12.4 12 Up - Статическая 129.13.0.0 255.255.0.0 198.21.17.6 1 Up 160 RIP И наконец табл. 16.7 представляет собой таблицу маршрутизации для того же маршрути затора R1, реализованного в виде программного маршрутизатора одной из версий опера ционной системы Unix. Таблица 16.7. Таблица маршрутизации Unix-маршрутизатора Адрес назначения Шлюз Флаги Число ссылок Загрузка Интерфейс 127.0.0.0 127.0.0.1 UH 1 154 1о0 Маршрут по умолчанию 198.21.17.7 UG 5 43270 1е0 198.21.17.0 198.21.17.5 и 35 246876 1е0 213.34.12.0 213.34.12.3 и 44 132435 lei 129.13.0.0 198.21.1.7.6 UG 6 16450 1е0 56.0.0.0 213.34.12.4 UG 12 5764 lei 116.0.0.0 213.34.12.4 UG 21 23544 lei ПРИМЕЧАНИЕ -------------------------------------------------------------------------------------------------- Заметим, что поскольку между структурой сети и таблицей маршрутизации нет однозначного соот ветствия, для каждого из приведенных вариантов таблицы можно предложить свои «подварианты», отличающиеся выбранным маршрутом к той или иной сети. В данном случае внимание концен трируется на существенных различиях в форме представления маршрутной информации разными |