Для чего нужна таблица маршрутизации. Что такое маршрутизация

Структура таблицы маршрутизации стека TCP/IP, соответствуя общим принципам построения таблиц маршрутизации (см. предыдущий выпуск рубрики), зависит от конкретной реализации стека TCP/IP. В качестве примера рассмотрим несколько вариантов таблицы маршрутизации, с которыми мог бы работать маршрутизатор М1 в сети, представленной на Рисунке 1.

Если в качестве маршрутизатора М1 в данной сети применяется программный маршрутизатор MPR операционной системы Microsoft Windows NT, то его таблица маршрутизации могла бы иметь такой же вид, как в Таблице 1. Если на месте маршрутизатора М1 установить аппаратный маршрутизатор NetBuil-der II компании 3Com, то его таблица маршрутизации для этой же сети может выглядеть так, как показано в Таблице 2. В Таблице 3 помещена таблица маршрутизации для маршрутизатора М1, реализованного в виде программного маршрутизатора одной из версий операционной системы UNIX.

Заметим, что поскольку между структурой сети и таблицей маршрутизации в принципе нет однозначного соответствия, то и для каждого из приведенных вариантов таблицы можно предложить свои «подварианты», отличающиеся выбранным маршрутом к той или иной сети. Поэтому наше внимание будет сосредоточено главным образом на существенных различиях в форме представления маршрутной информации разными реализациями маршрутизаторов.

ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ ТАБЛИЦ МАРШРУТИЗАЦИИ

Несмотря на достаточно заметные внешние различия, во всех трех таблицах присутствуют все ключевые параметры, необходимые для работы маршрутизатора, которые мы рассмотрели ранее при обсуждении концепции маршрутизации. К таким параметрам, безусловно, относятся адрес сети назначения (столбцы Destination в маршрутизаторах NetBuilder и UNIX или Network Address в маршрутизаторе MPR) и адрес следующего маршрутизатора (столбцы Gateway в маршрутизаторах NetBuilder и UNIX или Gateway Address в маршрутизаторе MPR). Третий ключевой параметр - адрес порта, на который нужно направить пакет, в одних таблицах указывается прямо (поле Interface в таблице Windows NT), а в других - косвенно. Так, в таблице UNIX-маршрутизатора вместо адреса порта задается его условное наименование - le0 для порта с адресом 198.21.17.5, le1 для порта с адресом 213.34.12.3 и lo0 для внутреннего порта с адресом 127.0.0.1.

В маршрутизаторе NetBuilder II поле, указывающее выходной порт в какой-либо форме, вообще отсутствует. Это объясняется тем, что адрес выходного порта всегда можно косвенно определить по адресу следующего маршрутизатора. Например, попробуем определить по Таблице 2 адрес выходного порта для сети 56.0.0.0. Из таблицы видно, что следующим маршрутизатором для этой сети будет маршрутизатор с адресом 213.34.12.4. Адрес следующего маршрутизатора должен принадлежать одной из непосредственно присоединенных к маршрутизатору сетей, и в данном случае это сеть 213.34.12.0. Один из портов маршрутизатора подключен к этой сети, а его адрес 213.34.12.3 мы находим в поле Gateway второй строки таблицы маршрутизации, где указывается непосредственно присоединенная сеть 213.34.12.0. Для таких сетей адресом следующего маршрутизатора всегда будет адрес собственного порта маршрутизатора. Таким образом, адрес выходного порта для сети 56.0.0 - это 213.34.12.3.

Остальные параметры, которые можно найти в представленных версиях таблицы маршрутизации, являются необязательными для принятия решения о пути следования пакета.

Наличие или отсутствие поля маски в таблице говорит о том, насколько современен данный маршрутизатор. Стандартным решением сегодня является использование поля маски в каждой записи таблицы, как это сделано в таблицах маршрутизаторов MPR Windows NT (поле Netmask) и NetBuilder (поле Mask). Отсутствие поля маски говорит о том, что либо маршрутизатор рассчитан на работу только с тремя стандартными классами адресов, либо он использует для всех записей одну и ту же маску, а это снижает гибкость маршрутизации.

Как видно из примера таблицы Unix-маршрутизатора, метрика относится к необязательным параметрам. В остальных двух таблицах это поле имеется, однако оно используется только в качестве признака непосредственно подключенной сети. Действительно, если в таблице маршрутизации каждая сеть назначения упомянута только один раз, то поле метрики не будет приниматься во внимание при выборе маршрута, так как выбор отсутствует. А вот признак непосредственно подключенной сети маршрутизатору нужен, потому что пакет для этой сети обрабатывается особым способом - он не передается следующему маршрутизатору, а отправляется узлу назначения. Поэтому метрика 0 для маршрутизатора NetBuilder или 1 для маршрутизатора MPR сообщает, что эта сеть непосредственно подключена к конкретному порту. Другое значение метрики соответствует удаленной сети. Выбор значения метрики для непосредственно подключенной сети является достаточно произвольным, главное, чтобы метрика удаленной сети отсчитывалась с учетом этого выбранного начального значения. В UNIX-маршрутизаторе используется поле признаков, где флаг G отмечает удаленную сеть, а его отсутствие - непосредственно подключенную.

Однако иногда маршрутизатор должен обязательно хранить значение метрики для записи о каждой удаленной сети. Эти ситуации возникают, когда записи в таблице маршрутизации являются результатом работы некоторых протоколов маршрутизации, например протокола RIP. Тогда новая информация о какой-либо удаленной сети сравнивается с имеющейся в таблице, и если метрика оказывается лучше, то новая запись вытесняет предыдущую. В таблице UNIX-маршрутизатора поле метрики отсутствует, и это значит, что он не использует протокол RIP.

Флаги записей присутствуют только в таблице UNIX-маршрутизатора. Они описывают характеристики записи:

U показывает, что маршрут активен и работоспособен. Аналогичный смысл имеет поле Status в маршрутизаторе NetBuilder;

H - признак специфического маршрута к определенному хосту. Маршрут ко всей сети, к которой принадлежит данный хост, может отличаться от данного маршрута;

G означает, что маршрут пакета проходит через промежуточный маршрутизатор (gateway). Отсутствие этого флага указывает на непосредственно подключенную сеть;

D означает, что маршрут получен из сообщения Redirect (перенаправление) протокола ICMP. Такой признак может присутствовать только в таблице маршрутизации конечного узла. Он означает, что конечный узел при какой-то предыдущей передаче пакета выбрал не самый рациональный следующий маршрутизатор на пути к данной сети, и этот маршрутизатор с помощью протокола ICMP сообщил, что все последующие пакеты в данную сеть нужно отправлять через другой соседний маршрутизатор. Протокол ICMP может посылать сообщения только узлу-отправителю, поэтому на промежуточном маршрутизаторе этот признак встретиться не может. Признак никак не влияет на процесс маршрутизации, он только указывает администратору источник появления записи.

В таблице UNIX-маршрутизатора используется еще два поля, имеющих справочное значение. Поле Refcnt показывает, сколько раз на данный маршрут ссылались при продвижении пакетов. Поле Use отражает количество пакетов, переданных по данному маршруту.

В таблице маршрутизатора NetBuil-der также имеются два справочных поля. Поле времени жизни TTL (Time To Live) имеет смысл для динамических записей, с ограниченным сроком жизни. Текущее значение поля показывает оставшийся срок жизни записи в секундах. Поле Source отражает источник появления записи в таблице маршрутизации. Хотя это поле присутствует не во всех таблицах маршрутизаторов, но практически для всех маршрутизаторов существует три основных источника появления записи в таблице.

ИСТОЧНИКИ И ТИПЫ ЗАПИСЕЙ В ТАБЛИЦЕ МАРШРУТИЗАЦИИ

Первым источником является программное обеспечение стека TCP/IP. При инициализации маршрутизатора это программное обеспечение автоматически заносит в таблицу несколько записей, в результате чего создается так называемая минимальная таблица маршрутизации.

Во-первых, это записи о непосредственно подключенных сетях и маршрутизаторах по умолчанию, информация о которых появляется в стеке при ручном конфигурировании интерфейсов компьютера или маршрутизатора. В приведенных примерах к ним относятся записи о сетях 213.34.12.0 и 198.21.17.0, а также о маршрутизаторе по умолчанию - default в UNIX-маршрутизаторе и 0.0.0.0 в маршрутизаторе MPR Windows NT. В рассматриваемой таблице для маршрутизатора NetBuilder маршрутизатор по умолчанию не используется, следовательно, при поступлении пакета с адресом назначения, отсутствующим в таблице, этот пакет будет отброшен.

Во-вторых, программное обеспечение автоматически заносит в таблицу маршрутизации записи об адресах особого назначения. В таблице маршрутизатора MPR Windows NT содержится наиболее полный набор записей такого рода. Несколько записей связаны с особым адресом 127.0.0.0 (loopback), который используется для локального тестирования стека TCP/IP. Пакеты, направленные в сеть с номером 127.0.0.0, не передаются протоколом IP на канальный уровень для последующего направления в сеть, а возвращаются в источник - локальный модуль IP. Записи с адресом 224.0.0.0 предназначены для обработки групповых адресов (multicast address). Кроме того, в таблицу могут быть занесены адреса для широковещательных рассылок (например, записи 8 и 11 содержат адрес отправки широковещательного сообщения в соответствующих подсетях, а последняя запись в таблице - адрес ограниченной широковещательной рассылки сообщения). Заметим, что в некоторых таблицах записи об особых адресах вообще отсутствуют.

Вторым источником появления записи в таблице является администратор, непосредственно формирующий ее с помощью некоторой системной утилиты, например программы route, имеющейся в операционных системах UNIX и Windows NT. В аппаратных маршрутизаторах также всегда поддерживается команда для ручного задания записей таблицы маршрутизации. Заданные вручную записи всегда являются статическими, т. е. не имеют срока истечения жизни. Они могут быть как постоянными, т. е. сохраняющимися при перезагрузке маршрутизатора, так и временными, хранящимися в таблице только до выключения устройства. Часто администратор вручную заносит запись default о маршрутизаторе по умолчанию. Таким же образом в таблицу маршрутизации может быть внесена запись о специфичном для узла маршруте, где вместо номера сети содержится полный IP-адрес, т. е. адрес, имеющий ненулевую информацию не только в поле номера сети, но и в поле номера узла. 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 и ее отдельного узла, при поступлении пакета, адресованного узлу, маршрутизатор отдаст предпочтение записи с полным адресом узла.

И, наконец, третьим источником записей могут быть протоколы маршрутизации, такие, как RIP или OSPF. Данные записи всегда являются динамическими, т. е. имеют ограниченный срок жизни. Программные маршрутизаторы Windows NT и UNIX не показывают источник появления той или иной записи в таблице, а маршрутизатор NetBuilder использует для этой цели поле Source. В приведенном в Таблице 2 примере первые две записи созданы программным обеспечением стека на основании данных о конфигурации портов маршрутизатора - это показывает признак Connected. Следующие две записи обозначены как Static, что указывает на то, что их ввел вручную администратор. Последняя запись появилась в результате работы протокола RIP, поэтому в ее поле TTL имеется значение 160.

Наталья Олифер - ответственный редактор LAN. С ней можно связаться по адресу:

Для измерения расстояния до сети стандарты протокола RIP допускают различные виды метрик: хопы, значения пропускной способности, вносимые задержки, надежность сетей (то есть соответствующие признакам D, Т и R в поле качества сервиса IP-пакета), а также любые комбинации этих метрик. Метрика должна обладать свойством аддитивности - метрика составного пути должна быть равна сумме метрик составляющих этого пути. В большинстве реализаций RIP используется простейшая метрика - количество хопов, то есть количество промежуточных маршрутизаторов, которые нужно преодолеть пакету до сети назначения.

Рассмотрим процесс построения таблицы маршрутизации с помощью протокола RIP на примере составной сети, изображенной на рис. 1. Мы разделим этот процесс на 5 этапов.

Рис. 1. Сеть, построенная на маршрутизаторах RIP

Этап 1 - создание минимальной таблицы. Данная составная сеть включает восемь IP-сетей, связанных четырьмя маршрутизаторами с идентификаторами: Rl, R2, R3 и R4. Маршрутизаторы, работающие по протоколу RIP, могут иметь идентификаторы, однако для протокола они не являются необходимыми. В RIP-сообщениях эти идентификаторы не передаются.

В исходном состоянии на каждом маршрутизаторе программным обеспечением стека TCP/ IP автоматически создается минимальная таблица маршрутизации, в которой учитываются только непосредственно подсоединенные сети. На рисунке адреса портов маршрутизаторов в отличие от адресов сетей помещены в овалы.

Таблица 1 позволяет оценить примерный вид минимальной таблицы маршрутизации маршрутизатора R1.

Таблица 1. Минимальная таблица маршрутизации маршрутизатора R1

Минимальные таблицы маршрутизации в других маршрутизаторах будут выглядеть соответственно, например, таблица маршрутизатора R2 будет состоять из трех записей (табл. 2).

Таблица 2. Минимальная таблица маршрутизации маршрутизатора R2

Этап 2 - рассылка минимальной таблицы соседям. После инициализации каждый маршрутизатор начинает посылать своим соседям сообщения протокола RIP, в которых содержится его минимальная таблица. RIP-сообщения передаются в дейтаграммах протокола UDP и включают два параметра для каждой сети: ее IP-адрес и расстояние до нее от передающего сообщение маршрутизатора.

По отношению к любому маршрутизатору соседями являются те маршрутизаторы, которым данный маршрутизатор может передать IP-пакет по какой-либо своей сети, не пользуясь услугами промежуточных маршрутизаторов. Например, для маршрутизатора R1 соседями являются маршрутизаторы R2 и R3, а для маршрутизатора R4 - маршрутизаторы R2 и R3.

Таким образом, маршрутизатор R1 передает маршрутизаторам R2 и R3 следующие сообщения:

сеть 201.36.14.0, расстояние 1;

сеть 132.11.0.0, расстояние 1;

сеть 194.27.18.0, расстояние 1.

Этап 3 - получение RIP-сообщений от соседей и обработка полученной информации. После получения аналогичных сообщений от маршрутизаторов R2 и R3 маршрутизатор R1 наращивает каждое полученное поле метрики на единицу и запоминает, через какой порт и от какого маршрутизатора получена новая информация (адрес этого маршрутизатора станет адресом следующего маршрутизатора, если эта запись будет внесена в таблицу маршрутизации). Затем маршрутизатор начинает сравнивать новую информацию с той, которая хранится в его таблице маршрутизации (табл. 3).

Записи с четвертой по девятую получены от соседних маршрутизаторов, и они претендуют на помещение в таблицу. Однако только записи с четвертой по седьмую попадают в таблицу, а записи восьмая и девятая - нет. Это происходит потому, что они содержат данные об уже имеющихся в таблице маршрутизатора R1 сетях, а расстояние до них больше, чем в существующих записях.

Протокол RIP замещает запись о какой-либо сети только в том случае, если новая информация имеет лучшую метрику (с меньшим расстоянием в хопах), чем имеющаяся. В результате в таблице маршрутизации о каждой сети остается только одна запись; если же имеется несколько записей, равнозначных в отношении путей к одной и той же сети, то все равно в таблице остается одна запись, которая пришла в маршрутизатор первая по времени. Для этого правила существует исключение - если худшая информация о какой-либо сети пришла от того же маршрутизатора, на основании сообщения которого была создана данная запись, то худшая информация замещает лучшую.

Аналогичные операции с новой информацией выполняют и остальные маршрутизаторы сети.

Этап 4 - рассылка новой таблицы соседям. Каждый маршрутизатор отсылает новое RIP-сообщение всем своим соседям. В этом сообщении он помещает данные обо всех известных ему сетях: как непосредственно подключенных, так и удаленных, о которых маршрутизатор узнал из RIP-сообщений.
Этап 5 - получение RIP-сообщений от соседей и обработка полученной информации. Этап 5 повторяет этап 3 - маршрутизаторы принимают RIP-сообщения, обрабатывают содержащуюся в них информацию и на ее основании корректируют свои таблицы маршрутизации.

Посмотрим, как это делает маршрутизатор R1 (табл. 4).

На этом этапе маршрутизатор R1 получает от маршрутизатора R3 информацию о сети 132.15.0.0, которую тот, в свою очередь, на предыдущем цикле работы получил от маршрутизатора R4. Маршрутизатор уже знает о сети 132.15.0.0, причем старая информация имеет лучшую метрику, чем новая, поэтому новая информация об этой сети отбрасывается.

Таблица 4. Таблица маршрутизации маршрутизатора R1

О сети 202.101.16.0 маршрутизатор R1 узнает на этом этапе впервые, причем данные о ней приходят от двух соседей - от R3 и R4. Поскольку метрики в этих сообщениях указаны одинаковые, то в таблицу попадают данные, пришедшие первыми. В нашем примере считается, что маршрутизатор R2 опередил маршрутизатор R3 и первым переслал свое RIP-сообщение маршрутизатору R1.

Если маршрутизаторы периодически повторяют этапы рассылки и обработки RIP-сообщений, то за конечное время в сети установится корректный режим маршрутизации. Под корректным режимом маршрутизации здесь понимается такое состояние таблиц маршрутизации, когда все сети достижимы из любой сети с помощью некоторого рационального маршрута. Пакеты будут доходить до адресатов и не зацикливаться в петлях, подобных той, которая образуется на рис. 1, маршрутизаторами Rl, R2, R3 и R4.

Очевидно, если в сети все маршрутизаторы, их интерфейсы и соединяющие их линии связи остаются работоспособными, то объявления по протоколу RIP можно делать достаточно редко, например один раз в день. Однако в сетях постоянно происходят изменения - меняется работоспособность маршрутизаторов и линий связи, кроме того, маршрутизаторы и линии связи могут добавляться в существующую сеть или же выводиться из ее состава.

Для адаптации к изменениям в сети протокол RIP использует ряд механизмов.

Маршрутизация – это процесс определения пути следования информации в сетях связи. Маршрутизация служит для приема пакета от одного устройства и передаче его другому устройству через другие сети. Маршрутизатором или шлюзом называется узел сети с несколькими интерфейсами, каждый из которых имеет свой MAC-адрес и IP адрес.

Другим важным понятием является таблица маршрутизации. Таблица маршрутизации – это база данных, хранящаяся на маршрутизаторе, которая описывает соответствие между адресами назначения и интерфейсами, через которые следует отправить пакет данных до следующего узла. Таблица маршрутизации содержит: адрес узла назначения, маску сети назначения, адрес шлюза (обозначающий адрес маршрутизатора в сети на который необходимо отправить пакет, следующий до указанного адреса назначения), интерфейс (физический порт через который передается пакет), метрика (числовой показатель, задающий приоритет маршрута).

Размещение записей в таблице маршрутизации может производиться тремя различными способами. Первый способ предполагает применение прямого соединения при котором маршрутизатор сам определяет подключенную подсеть. Прямой маршрут – это маршрут, который является локальным по отношению к маршрутизатору. Если один из интерфейсов маршрутизатора соединен с какой-либо сетью напрямую, то при получении пакета, адресованного такой подсети, маршрутизатор сразу отправляет пакет на интерфейс, к которому она подключена. Прямое соединение является наиболее достоверным способом маршрутизации.

Второй способ предполагает занесение маршрутов вручную. В данном случае имеет место статическая маршрутизация. Статический маршрут определяет Ip-адрес следующего соседнего маршрутизатора или локальный выходной интерфейс, который используется для направления трафика к определенной подсети-получателю. Статические маршруты должны быть заданы на обеих концах канала связи между маршрутизаторами, иначе удаленный маршрутизатор не будет знать маршрута, по которому нужно отправлять ответные пакеты и будет организована лишь односторонняя связь.

И третий способ подразумевает автоматическое размещение записей с помощью протоколов маршрутизации. Данным способ называется динамической маршрутизацией. Протоколы динамической маршрутизации могут автоматически отслеживать изменения в топологии сети. Успешное функционирование динамической маршрутизации зависит от выполнения маршрутизатором двух основных функций:

1. Поддержка своих таблиц маршрутизации в актуальном состоянии
2. Своевременное распространение информации об известных им сетях и маршрутах среди остальных маршрутизаторов

В качестве параметров для расчет метрик могут выступать:

1. Ширина полосы пропускания
2. Задержка (время для перемещения пакета от источника к получателю)
3. Загрузка (загруженность канала в ед. времени)
4. Надежность (относительное количество ошибок в канале)
5. Количество хопов (переходов между маршрутизаторами)

Если маршрутизатору известно более одного маршрута до сети получателя, то он сравнивает метрики этих маршрутов и передает в таблицу маршрутизации маршрут с наименьшей метрикой (стоимостью).

Существует достаточно много протоколов маршрутизации – все они делятся по следующим признакам:

1. По используемому алгоритму (дистанционно-векторные протоколы, протоколы состояния каналов связи)
2. По области применения (для внутридоменной маршрутизации, для междоменной маршрутизации)

Протокол состояния каналов основан на алгоритме Дейкстры, про него я уже . Про дистанционно-векторный алгоритм расскажу вкратце.

Итак, в дистанционно-векторных протоколах маршрутизаторы:

• Определяют направление (вектор) и расстояние до нужного узла сети
• Периодически пересылают таблицы маршрутизации друг другу
• В регулярных обновлениях маршрутизаторы узнают об изменениях топологии сети

Если не вдаваться в подробности, то протокол маршрутизации по состоянию каналу лучше по нескольким причинам:

• Точное понимание топологии сети. Протоколы маршрутизации состояния канала создают дерево кратчайших путей в сети. Таким образом, каждый маршрутизатор точно знает, где находится его “собрат”. В дистанционно-векторных протоколах такой топологии нет.
• Быстрая сходимость. Получая пакет состояния канала LSP, маршрутизаторы сразу же лавиннообразно рассылают этот паке дальше. В дистанционно-векторных протоколах маршрутизатор должен сначала обновить свою таблицу маршрутизации, прежде чем разослать его лавинно на другие интерфейсы.
• Управляемые событиями обновления. LSP отправляются только тогда, когда происходят изменения в топологии и только информацию, касающуюся этого изменения.
• Разделение на зоны. Протоколы состояния канала используют понятие зона – область в пределах который распространяется маршрутная информация. Это разделение помогает снизить нагрузку на ЦП маршрутизатора и структурировать сеть.

Примеры протоколов состояния канала: OSPF , IS-IS .

Примеры дистанционно-векторных протоколов: RIP , IGRP .

Другое глобальное разделение протоколов по области применения: для внутредоменной маршрутизации IGP, для междоменной маршрутизации EGP. Пройдемся по определениям.

IGP (Interior Gateway Protocol) – протокол внутреннего шлюза. К ним относят любые протоколы маршрутизации, используемые внутри автономной системы (RIP, OSPF, IGRP, EIGRP, IS-IS). Каждый IGP-протокол представляет один домен маршрутизации внутри автономной системы.

EGP (Exterior Gateway Protocol) – протокол внутреннего шлюза. Обеспечивает маршрутизацию между различными автономными системами. Протоколы EGP обеспечивают соединение отдельных автономных систем и транзит передаваемых данных между этими автономными системами. Пример протокола: BGP .

Поясним также понятие автономной системы.

Автономная система (authonomous system, AS) – это набор сетей, которые находятся под единым административным управлением и в которых используется единая стратегия и правила маршрутизации.

Автономная система для внешних сетей выступает как единый объект.

Домен маршрутизации – это совокупность сетей и маршрутизаторов, использующих один и тот же протокол маршрутизации.

Напоследок картинка, поясняющая структуру протоколов динамической маршрутизации.

Подписывайтесь на нашу

Чтобы найти маршрут, по которому следует передавать данные, протоколы маршрутизации создают и поддерживают таблицы маршрутизации Информация о маршруте может отличаться в зависимости от используемого протокола маршрутизации. Таблица маршрутизации заполняется соответствующим протоколом различной информацией. Маршрутизаторы хранят и обновляют следующую важную информацию в таблицах маршрутизации:

• тип протокола - информацию о протоколе маршрутизации, создавшем запись в таблице маршрутизации;
• связка получатель/следующий узел сообщает маршрутизатору о том, что определенный получатель либо подключен непосредственно, либо может быть достигнут через другой маршрутизатор, называемый следующим транзитным узлом (next hop), находящийся на пути к пункту назначения. Маршрутизатор анализирует адрес получателя во входящих пакетах и сравнивает его на соответствие с записями в таблице маршрутизации;
• метрики маршрутизации. Различные протоколы маршрутизации используют разные метрики, которые помогают определить предпочтительность маршрута. Например, протокол RIP использует счетчик транзитных узлов (hop count) в качестве метрики маршрутизации. Протокол IGRP использует пропускную способность, загрузку канала, суммарную задержку передачи и надежность для формирования комплексного значения метрики;
• выходной интерфейс - интерфейс, через который должны быть отправлены данные, чтобы достичь пункта назначения.

Маршрутизаторы взаимодействуют друг с другом посредством передачи сообщений-анонсов для поддержки таблиц маршрутизации. В зависимости от протокола маршрутизации такие обновления маршрутных таблиц могут отправляться либо периодически, либо при изменении топологии сети. Протокол также определяет, нужно ли в анонсе отправить полную таблицу маршрутизации или только информацию об изменившемся маршруте. Используя анонсы, получаемые от соседей, маршрутизатор создает и поддерживает свою таблицу маршрутизации в актуальном состоянии.

Таблица маршрутизации представляет собой ряд записей, каждая из которых задает адрес назначения и следующий участок маршрута для его достижения. Ниже показано содержимое таблицы маршрутизации одного из трех маршрутизаторов, которые служат для создания одной небольшой объединенной сети на основе четырех сетей. Первые две сети имеют префикс класса А, третья сеть имеет префикс класса В, а четвертая сеть имеет префикс класса С. Каждому маршрутизатору присвоено два IP- адреса, по одному для каждого интерфейса.

Упрощенная таблица маршрутизации

1. адрес получателя берется непосредственно из заголовка пакета;
2. сетевая маска первой записи в таблице маршрутизации применяется к адресу получателя в пакете;
3. после того как маска умножается на адрес получателя (логическая операция ‘‘И’’), полученная величина сравнивается с записью в таблице маршрутизации;
4. если оба значения совпали, пакет пересылается на интерфейс (порт) маршрутизатора, с которым связана данная запись в таблице маршрутизации;
5. если же совпадений значений нет, описанным выше образом проверяется следующая запись в таблице маршрутизации;
6. если адрес пакета не соответствует ни одной из записей в таблице маршрутизации, маршрутизатор проверяет, есть ли у него стандартный маршрут;
7. если в маршрутизаторе сконфигурирован стандартный маршрут, пакет передается на соответствующий ему порт маршрутизатора.

Например:

Предположим, что дейтаграмма с адресом назначения 192.4.10.3 поступила в маршрутизатор, который содержит таблицу маршрутизации, показанную выше. Предположим также, что программное обеспечение выполняет поиск записи в таблице по порядку. Первая запись не подходит, поскольку 255.0.0.0&192.4.10.3 не равно 30.0.0.0. После исключения второй и третьей записи в таблице маршрутизации выбирается следующий участок маршрута с адресом 128.1.0.9, поскольку 255.255.255.0&192.4.10.3 = 192.4.10.0

Источники и типы записей в таблице маршрутизации

Почти для всех маршрутизаторов существует три основных источника появления записи в таблице

1. Программное обеспечение стека TCP/IP. При инициализации маршрутизатора оно автоматически заносит в таблицу несколько записей, в результате чего создается так называемая минимальная таблица маршрутизации. Программное обеспечение формирует записи о непосредственно подключенных сетях и маршрутах по умолчанию, информация о которых появляется в стеке при ручном конфигурировании интерфейсов компьютера или маршрутизатора. Также оно заносит в таблицу маршрутизации записи об адресах особого назначения.
2. Еще один источник записей - администратор , непосредственно формирующий записи с помощью некоторой системной утилиты, например программы router, имеющейся в операционных системах Unix Windows 2000. В аппаратных маршрутизаторах также всегда имеется команда для ручного задания запсей таблицы маршруизации. Заданные вручную записи всегда являются статическими, то есть они не имеют срока жизни. Эти записи могут быть как постоянными, то есть сохраняющимися при перезагрузке маршрутизатора, так и и временными, хранящимися в таблице только до выключения устройства.
3. Третий источник записей - протоколы маршрутизации . Такие записи всегда являются динамическими и имеют ограниченный срок жизни.

Таблица маршрутизации аппаратного маршрутизатора

Программные маршрутизаторы Unix Windows 2000 не показывают источник появления той или иной записи в таблице, а аппаратный маршрутизатор использует для этой цели поле поле сточника. На рисунке первые две записи созданы программным обеспечением стека на основании данных о конфигурации портов маршрутзатора - это показывает признак "подключена". Следующие две записи обозначены как статические - это означает, что их ввел вручную администратор. Последняя запись является следствием работы протокола RIP.

Программные модули протокола IP устанавливаются на всех конечных станциях и маршрутизаторах сети. Для продвижения пакетов они используют таблицы маршрутизации.

Примеры таблиц различных типов маршрутизаторов

Структура таблицы маршрутизации стека TCP/IP соответствует общим принципам построения таблиц маршрутизации. Однако важно отметить, что вид таблицы IP-маршрутизации зависит от конкретной реализации стека TCP/IP. Приведем пример трех вариантов таблицы маршрутизации, с которыми мог бы работать маршрутизатор M1 в сети, представленной на рис. 14.2.

Если представить, что в качестве маршрутизатора M1 в данной сети работает штатный программный маршрутизатор MPR операционной системы Microsoft Windows NT, то его таблица маршрутизации могла бы иметь следующий вид (табл. 14.2).

Таблица 14.1. Таблица программного маршрутизатора MPR Windows NT

Рис. 14.2. Пример маршутизируемой сети

Если на месте маршрутизатора M1 установить аппаратный маршрутизатор NetBuilder II компании 3Com, то его таблица маршрутизации для этой же сети может выглядеть так, как показано в табл 14.2.

Таблица 14.2. Таблица маршрутизации аппаратного маршрутизатора NetBuilder II компании 3Com

Таблица 14.3 представляет собой таблицу маршрутизации для маршрутизатора M1, реализованного в виде программного маршрутизатора одной из версий операционной системы Unix.

Таблица 14.3. Таблица маршрутизации Unix-маршрутизатора

Назначение полей таблицы маршрутизации

Несмотря на достаточно заметные внешние различия, во всех трех таблицах есть все те ключевые параметры, необходимые для работы маршрутизатора, которые были рассмотрены ранее при обсуждении концепции маршрутизации.

К таким параметрам, безусловно, относятся адрес сети назначения (столбщ "Destination" в маршрутизаторах NetBuilder и Unix или "Network Address" в маршрутизаторе MPR) и адрес следующего маршрутизатора (столбцы "Gateway" маршрутизаторах NetBuilder и Unix или "Gateway Address" в маршрутизаторе MPR).

Третий ключевой параметр - адрес порта, на который нужно направить пакет, в некоторых таблицах указывается прямо (поле "Interface" в таблице Windows NT), а в некоторых - косвенно. Так, в таблице Unix-маршрутизатора вместо адреса порта задается его условное наименование - le0 для порта с адресом 198.21.17.5, le1 для порта с адресом 213.34.12.3 и lo0 для внутреннего порта с адресом 127.0.0.1.

В маршрутизаторе NetBuilder II поле, обозначающее выходной порт в какой-либо форме, вообще отсутствует. Это объясняется тем, что адрес выходного порта всегда можно косвенно определить по адресу следующего маршрутизатора. Например, попробуем определить по табл. 14.2 адрес выходного порта для сети 56.0.0.0. Из таблицы следует, что следующим маршрутизатором для этой сети будет маршрутизатор с адресом 213.34.12.4. Адрес следующего маршрутизатора должен принадлежать одной из непосредственно присоединенных к маршрутизатору сетей, и в данном случае это сеть 213.34.12.0. Маршрутизатор имеет порт, присоединенный к этой сети, и адрес этого порта 213.34.12.3 мы находим в поле "Gateway" второй строки таблицы маршрутизации, которая описывает непосредственно присоединенную сеть 213.34.12.0. Для непосредственно присоединенных сетей адресом следующего маршрутизатора всегда является адрес собственного порта маршрутизатора. Таким образом, адрес выходного порта для сети 56.0.0 - это адрес 213.34.12.3.

Остальные параметры, которые можно найти в представленных версиях таблицы маршрутизации, являются необязательными для принятия решения о пути следования пакета.

Наличие или отсутствие поля маски в таблице говорит о том, насколько современен данный маршрутизатор. Стандартным решением сегодня является использование поля маски в каждой записи таблицы, как это сделано в таблицах маршрутизаторов MPR Windows NT (поле "Netmask") и NetBuilder (поле "Mask"). Обработка масок при принятии решения маршрутизаторами будет рассмотрена ниже. Отсутствие поля маски говорит о том, что либо маршрутизатор рассчитан на работу только с тремя стандартными классами адресов, либо он использует для всех записей одну и ту же маску, что снижает гибкость маршрутизации.

Метрика, как видно из примера таблицы Unix-маршрутизатора, является необязательным параметром. В остальных двух таблицах это поле имеется, однако оно используется только в качестве признака непосредственно подключенной сети. Действительно, если в таблице маршрутизации каждая сеть назначения упомянута только один раз, то поле метрики не будет приниматься во внимание при выборе маршрута, так как выбор отсутствует. А вот признак непосредственно подключенной сети маршрутизатору нужен, поскольку пакет для этой сети обрабатывается особым способом - он не передается следующему маршрутизатору, а отправляется узлу назначения. Поэтому метрика 0 для маршрутизатора NetBuilder или 1 для маршрутизатора MPR просто говорит маршрутизатору, что эта сеть непосредственно подключена к его порту, а другое значение метрики соответствует удаленной сети. Выбор значения метрики для непосредственно подключенной сети является достаточно произвольным, главное, чтобы метрика удаленной сети отсчитывалась с учетом этого выбранного начального значения. В Unix-маршрутизаторе используется поле признаков, где флаг G отмечает удаленную сеть, а его отсутствие - непосредственно подключенную.

Однако существуют ситуации, когда маршрутизатор должен обязательно хранить значение метрики для записи о каждой удаленной сети. Эти ситуации возникают, когда записи в таблице маршрутизации являются результатом работы некоторых протоколов маршрутизации, например протокола RIP. В таких протоколах новая информация о какой-либо удаленной сети сравнивается с имеющейся в таблице, и если метрика новой информации лучше имеющейся, то новая запись вытесняет имеющуюся. В таблице Unix-маршрутизатора поле метрики отсутствует, и это значит, что он не использует протокол RIP.

Флаги записей присутствуют только в таблице Unix-маршрутизатора. Они описывают характеристики записи.

U - показывает, что маршрут активен и работоспособен. Аналогичный смысл имеет поле "Status" в маршрутизаторе NetBuilder.

Н - признак специфического маршрута к определенному хосту. Маршрут ко всей сети, к которой принадлежит данный хост, может отличаться от данного маршрута.

G - означает, что маршрут пакета проходит через промежуточный маршрутизатор (gateway). Отсутствие этого флага отмечает непосредственно подключенную сеть.

D - означает, что маршрут получен из сообщения Redirect (перенаправление) протокола ICMP. Этот признак может присутствовать только в таблице маршрутизации конечного узла. Признак означает, что конечный узел в какой-то предыдущей передаче пакета выбрал не самый рациональный следующий маршрутизатор на пути к данной сети, и этот маршрутизатор с помощью протокола ICMP сообщил, что все последующие пакеты к данной сети нужно отправлять через другой следующий маршрутизатор. Протокол ICMP может посылать сообщения только узлу-отправителю, поэтому у промежуточного маршрутизатора этот признак встретиться не может. Признак никак не влияет на процесс маршрутизации, он только указывает администратору источник появления записи.

В таблице Unix-маршрутизатора используются еще два поля, имеющих справочное значение. Поле "Refcnt" показывает, сколько раз на данный маршрут ссылались при продвижении пакетов. Поле "Use" отражает количество пакетов, переданных по данному маршруту.

В таблице маршрутизатора NetBuilder также имеются два справочных поля. Поле времени жизни "TTL" (Time To Live) имеет смысл для динамических записей, которые имеют ограниченный срок жизни. Текущее значение поля показывает оставшийся срок жизни записи в секундах. Поле "Source" отражает источник появления записи в таблице маршрутизации. Хотя это поле имеется не во всех маршрутизаторах, но практически для всех маршрутизаторов существуют три основных источника появления записи в таблице.