Лекция 11. ФУНКЦИИ МАРШРУТИЗАТОРОВ Учебные вопросы: Маршрутизаторы в сетевых

маршрутизации

маршрутизаторы. Они представляют собой специализированные компьютеры для выполнения специфических функций

сетевых устройств.

Терминальное (оконечное) оборудование (Data Terminal Equipment - DTE), к которому относится и маршрутизатор, подсоединяется к глобальной сети (или к сети провайдера) через канальное телекоммуникационное оборудование (Data Communications Equipment или Data Circuit-terminating Equipment - DCE).

двух последовательно соединенных серийных интерфейсов маршрутизаторов один должен выполнять роль

устройства DCE, а второй - устройства DTE

адресату назначения.
2. Продвижение (коммутация) принятого пакета с входного интерфейса на соответствующий

выходной интерфейс.

Таким образом, маршрутизаторы обеспечивают связь между сетями и определяют наилучший путь пакета данных к сети адресата, причем, технологии объединяемых локальных сетей могут быть различными.

link control (HDLC),
Point-to-Point Protocol (PPP),
Synchronous Data Link Control

(SDLC),
Serial Line Internet Protocol (SLIP),
X.25,
Frame Relay,
ATM.

Основными протоколами и стандартами физического уровня являются: EIA/TIA-232, EIA/TIA-449, V.24, V.35, X.21, G.703, EIA-530, xDSL, PDH, SDH, OTN и др.

на сетевых логических адресах (IP-адресах). Для определения наилучшего пути передачи

данных через связываемые сети, маршрутизаторы строят таблицы маршрутизации и обмениваются сетевой маршрутной информацией с другими маршрутизаторами.

Администратор может конфигурировать статические маршруты и поддерживать таблицы маршрутизации вручную. Однако большинство таблиц маршрутизации создается и поддерживается динамически, за счет использования протоколов маршрутизации (routing protocol), которые позволяют маршрутизаторам автоматически обмениваться друг с другом информацией о сетевой топологии.

“нарезается” на сегменты, которые на сетевом уровне снабжаются заголовками и

образуют пакеты. Заголовок пакета содержит сетевые IP-адреса узла назначения и узла источника. На основе этой информации устройства сетевого уровня (маршрутизаторы) осуществляют передачу пакетов между узлами составной сети по определенному маршруту.

рациональный маршрут на основе некоторого критерия – метрики. При оценке

возможных путей маршрутизаторы используют информацию о топологии сети. Эта информация может быть сконфигурирована сетевым администратором или собрана в ходе динамического процесса обмена информацией между маршрутизаторами, который выполняется в сети протоколами маршрутизации.

на другой (выходной) интерфейс (порт), который соответствует наилучшему пути к

адресату. Чтобы передать пакеты от исходной сети (от источника) до сети адресата (назначения), на сетевом Уровне 3 маршрутизаторы используют таблицы маршрутизации для определения наиболее рационального пути.
Процесс прокладывания маршрута происходит последовательно от маршрутизатора к маршрутизатору. При прокладывании пути каждый маршрутизатор анализирует сетевую часть адреса узла назначения, заданного в заголовке поступившего пакета, т.е. вычленяет адрес сети назначения из адреса узла.

доступных сетей, и определяет свой выходной интерфейс, на который необходимо

передать (продвинуть) пакет.
Выходной интерфейс связан с наиболее рациональным маршрутом к адресату. Конечный маршрутизатор на пути пакета непосредственно (прямо) связан с сетью назначения. Он использует логический (IP) и физический (MAC) адрес узла назначения, чтобы доставить пакет получателю данных.

Маршрутизаторы в целом сетевого адреса не имеют, но поскольку они связывают между собой несколько сетей, то каждый интерфейс (порт) маршрутизатора имеет уникальный адрес, сетевая часть которого совпадает с номером сети, соединенной с данным интерфейсом.

адреса (IP-адреса), так и физические адреса устройств (MAC- адреса в

сетях Ethernet).

Y из другой Сети 2, ему известен сетевой IP-адрес получателя,

который записывается в заголовке пакета, т.е. известен адрес 3-го уровня. При инкапсуляции пакета в кадр источник информации Host Х должен задать в заголовке кадра адреса назначения и источника канального уровня, т.е. адрес 2-го уровня

Host Х Сети 1 сравнивает IP-адрес назначения со своим IP-адресом и определяет, находятся ли эти адреса в одном сегменте сети или в разных сегментах. Если они находятся в разных сегментах, то данные будут переданы только при условии, что установлен шлюз по умолчанию.

будут передаваться в удаленные сети.
Поэтому Host Х в заголовке

кадра задаст MAC-адрес входного интерфейса 1а маршрутизатора A в качестве адреса получателя.
Однако и этот адрес источнику информации Host Х не известен. Процесс нахождения МАС-адреса по известному сетевому адресу реализуется с помощью протокола разрешения адресов (Address Resolution Protocol - ARP), который входит в стек протоколов TCP/IP.

Каждое устройство в сети поддерживает таблицу ARP, которая содержит соответствующие

пары MAC и IP адреса других устройств той же локальной сети. Таблица ARP любого узла может быть просмотрена по команде arp -a. Записи таблицы хранятся в памяти RAM, где динамически поддерживаются.

Если узлы долго не передают данные, то соответствующие записи из таблицы удаляются.

Все станции локальной сети Ethernet анализируют трафик, чтобы определить, предназначены

ли данные для них. При этом IP и MAC-адреса источников дейтаграмм записываются в таблице ARP.

ли в ARP-таблице соответствующий МАС-адрес назначения.
Если соответствующая запись имеется,

то она используется при инкапсуляции пакета в кадр данных. Данные передаются по сетевой среде, устройство назначения принимает их.
Если узел не находит соответствующей записи в таблице ARP, то он для получения MAC-адреса назначения посылает в локальную сеть широковещательный ARP-запрос, в котором задается сетевой логический IP- адрес устройства назначения.

локальных устройств IP-адрес совпадает с запрашиваемым, то устройство посылает ARP-ответ,

который содержит пару IP и MAC адресов. Эта пара IP и MAC адресов записывается в ARP-таблице. Если в локальной сети нет запрашиваемого IP-адреса, то устройство источник сообщает об ошибке.

заголовок поступившего пакета, чтобы определить сеть адресата, затем использует таблицу

маршрутизации и продвигает пакет на выходной интерфейс.
Пакет вновь инкапсулируется в новый кадр данных и направляется следующему маршрутизатору B, при этом в заголовке кадра указывается новый МАС-адрес входного интерфейса этого маршрутизатора. Этот процесс происходит каждый раз, когда пакет проходит через очередной маршрутизатор.
В конечном маршрутизаторе (в данном примере - маршрутизатор C), который связан с сетью узла назначения Сеть 2, пакет инкапсулируется в кадр локальной сети адресата с МАС-адресом устройства назначения и доставляется адресату Host Y.

основными параметрами которой являются номер (адрес) сети назначения и сетевой

адрес входного интерфейса следующего маршрутизатора на пути к адресату назначения. Этот адрес интерфейса получил название следующего перехода (next hop address).

которые различаются для разных протоколов маршрутизации и маршрутизаторов разных фирм,

производящих оборудование.

Из дополнительных параметров в таблицы маршрутизации включается информация:
- о маршрутизации (статической или динамической),
- об используемых протоколах маршрутизации,
- о метрике, используемой при выборе возможного пути.