3. Мережі ip.

_______________________________________________________________________________________

9. Раутінг в ip-мережах

   1. Раутінг (маршрутування) – основні поняття

В системах пакетної комутації термін раутінг (маршрутування - routing) стосується до процесу вибору шляху (маршруту), вздовж якого передають пакети, та організації процесу пересилання пакетів вздовж визначеного шляху. Термін раутер (раутер- router) стосується до комп’ютера, який здійснює пошук такого шляху. Станції в мережі ідентифікуються іменами, адресами та маршрутами. Ім’я визначає, чим є об’єкт, адреса - де він розташований, маршрут - як його осягнути.

Раутінг (маршрутування):

• Процес визначення і призначення маршруту (шляху) або методу, який повинен бути використаний для встановлення сполучення або пересилання повідомлень.

Маршрут:

• В операціях комунікаційних систем – це географічний шлях, який є наслідком виклику або повідомлення, і прокладений через кола (канали), використані для встановлення послідовності сполучень.

• Визначає шлях, який перебувають виклики або повідомлення в комунікаційній мережі.

Примітка: В мережах, які використовують протокол TCP/IP, кожна IP-данограма маршрутується окремо. Маршрут слідування данограми може містити багато раутерів і багато фізичних мереж.

Раутер:

• У комунікації даних – це функціональний пристрій, який вживається для взаємосполучення двох або більше мереж.

Примітка 1. Раутери діють на Мережевому рівні еталонної моделі OSI.

Примітка 2. Раутери читають Мережеві адреси всіх пакетів, які танспортуються через мережу, і висилають тільки ті пакети, які адресовані до інших мереж.

Примітка 3. В офіційних документах (RFC), які описують TCP/IP, раутер називають шлюзом (gateway).

Раутінг необхідний , виходячи з таких міркувань:

• Сполучення різнорідних мереж. Оскільки IP діє на Мережевому рівні еталонної моделі OSI, то при сполученні різнорідних (як за топологією, так і за IP-адресами) IP-мереж необхідний раутінг замість операцій мостів (останні здійснюються на Канальному рівні).

• Стратегія проектування. Раутінг необхідний як частина стратегії проектування, оскільки мережа повиння будуватися за модульним принципом. При цьому існує збірка мереж, які необхідно об’єднати разом, і раутінг є тим засобом, який може забезпечити таке об’єднання.

• Безпека. Виходячи з потреб організації, необхідно встановити певні правила безпеки для мережі. Ці правила є нічим іншим, як запобіганням доступу певних користувачів до певних даних. Контроль за доступом звичайно здійснюється на Мережевому рівні і називається фільтрацією. Раутер здійснює функцію фільтрації за допомогою впровадження певних правил, сформованих мережевим адміністратором.

• Сполучення з віддаленими об’єктами. Технології WAN, які використовуються для сполучення з віддаленими об’єктами (наприклад, з філіями організації), у більшості випадків впроваджуються через раутери. Раутер діє через придатний інтерфейс WAN, залежно від типу мережі, вибраної для транспортування інформації на Канальному та Фізичному рівнях (X.25, Frame Relay, ISDN тощо), та через інтерфейс LAN (yаприклад, Ethernet), так що віддалений об’єкт може бути сполучений з центром.

Таким чином, об’єднання мереж (internet) складається із фізичних мереж, з’єднаних між собою через раутери. Кожен раутер з’єднаний безпосередньо з двома або більше мережами. Відзначимо, що вузол-станція звичайно під’єднаний до однієї фізичної мережі. Однак можливі вузли-станції, під’єднані до декількох мереж (multi-homed host). Стандарт TCP/IP проводить чітку різницю між функціями вузла-станції (host) і функціями раутера. Основна різниця між раутером і станцією (навіть коли вона приєднана до декількох мереж одночасно - multihomed), з точки зору маршрутизації є те, що станція ніколи не пересилає пакети між своїми мережевими інтерфейсами, тоді як для раутера це (IP forwarding) основна його функція. Мережа, яка пробує одночасно сумістити функції вузла і раутера в одному комп’ютері, виявляє, що цей комп’ютер здійснює несподівані взаємодії з іншими вузлами в мережі. Тому слід відділяти функції вузла-станції та раутера і прийняти, що вузол-станція не здійснює функції раутера з пересилання пакетів від однієї мережі до іншої.

Раутінг забезпечує можливість переміщення інформації через об’єднання мереж від джерела до призначення. Доки повідомлення пересилається в межах однієї фізичної мережі або підмережі, то будь-які проблеми раутінгу вирішуються за допомогою технологій, властивих даному типу мережі. Наприклад, стандарт Ethetnet визначає спосіб, у який довільна станція-джерело може комунікуватися із станцією-призначенням всередині цієї ж мережі. IP-раутінг впроваджується передовсім тоді, коли повідомлення необхідно пересилати від станції джерела, розташованої в одній мережі, до призначення, розміщеного в іншій мережі, можливо, з іншою мережевою технологією на Фізичному та Канальному рівнях. Тоді повідомлення пересилається через шлюз (раутер), який об’єднує ці дві мережі, коли вони суміжні, або через ряд проміжних вузлів-раутерів, якщо мережі несуміжні. Тільки коли повідомлення поступає до раутера, який міститься у тій самій мережі, що й призначення, то застосовується власна мережева технологія для доручення цього повідомлення до станції-призначення.

Раутінг в об’єднанні мереж, як правило, спричиняє потребу застосування протоколів Рівня 3 (Мережевого рівня) еталонної моделі OSI. Мережевий рівень використання як мережевих адрес, так і фізичних, точніше, MAC-адрес індивідуальних станцій (вузлів). Адреса станції Мережевого рівня та MAC-адреса мережевого адаптера є принципово різними типами адрес, тому перед передаванням вони повинні бути “розв’язані”, тобто між ними повинна бути встановлена взаємно однозначна відповідність.

Раутінг часто протиставляється бріджінгу (операціям мостів), який виконує подібні завдання. Основна різниця між ними полягає в тому, що бріджінг діє на Рівні 2 (Канальний рівень), тоді як раутінг працює на Рівні 3 (Мережевий рівень) еталонної моделі OSI. Ця відмінність забезпечує раутінг і бріджінг різною інформацією для використання при переміщенні інформації від джерела до призначення. В результаті бріджінг і раутінг виконують свої завдання різним чином і у дійсності існують окремі відмінні види раутінгу і бріджінгу.

Отже, ми зосереджуємося на міжмережевій маршрутизації або IP-раутінгу (internet routing, IP routing). Це називають ще IP-пересиланням (IP-forwarding) або IP-комутацією (IP-switching), а необхідну інформацію називають раутінговою інформацією IP (IP routing information).

Раутінг включає два основні види дій (компоненти раутінгу):

• встановлення шляху (маршруту) пересилання пакетів, оптимального згідно з вибраним критерієм (метрикою);

• транспорт пакетів через об’єднання мереж. Це ж саме також називають комутацією (switching) на Рівні 3.

Комутація відносно проста, з іншого боку, визначення маршруту може бути дуже складне.