Принципы маршрутизации.
В сложных составных сетях почти всегда существует несколько альтернативных маршрутов для передачи пакетов между двумя конечными узлами.
Маршрут – это последовательность маршрутизаторов, которые должен пройти пакет от отправителя до пункта назначения.
Задачу выбора маршрута решают маршрутизаторы и конечные узлы на основе имеющейся у них информации о текущей конфигурации сети, а также критерия выбора маршрута. В качестве критерия может выступать задержка прохождения маршрута отдельным пакетом, средняя пропускная способность маршрута или количество пройденных промежуточных маршрутизаторов (хопов).
Чтобы по адресу назначения выбрать рациональный маршрут следования пакета, каждый конечный узел и маршрутизатор анализирует специальную информационную структуру, называющуюся таблица маршрутизации.
Упрощенный вид таблицы маршрутизации.
Номер сети назначения |
Сетевой адрес следующего маршрутизатора |
Сетевой адрес выходного порта |
Расстояние до сети назначения |
Примеры таблиц маршрутизации.
Когда на маршрутизатор поступает новый пакет, номер сети назначения, извлеченный из заголовка пакета, последовательно сравнивается с номерами сетей из каждой строки таблицы. Строка с совпавшим номером сети указывает, с какого порта и на какой ближайший маршрутизатор следует направить пакет.
В больших составных сетях количество подсетей может быть очень велико. Если в таблице маршрутизации будут записи обо всех сетях входящих в составную сеть, то размер таблицы может оказаться очень большим, что повлияет на время ее просмотра, потребует много места для ее хранения и т.д. Поэтому на практике число записей в таблице стараются уменьшить за счет использования специальной записи – «маршрутизатора по умолчанию» (default).
Конечные узлы часто вообще работают без таблицы маршрутизации, имея сведения только об адресе маршрутизатора по умолчанию.
Некоторые реализации сетевых протоколов допускают наличие в таблице маршрутизации нескольких строк, соответствующих одному и тому же адресу сети. В этом случае учитывается критерий выбора маршрута. При использовании нескольких критериев (если маршрутизатор поддерживает несколько классов сервиса пакетов), таблица маршрутов составляется и применяется отдельно для каждого вида критерия.
Наличие нескольких маршрутов к одному узлу делают возможным передачу трафика к этому узлу параллельно по нескольким каналам связи, это повышает пропускную способность и надежность сети.
С маршрутизаторами работают не все протоколы. Протоколы, работающие с маршрутизаторами, называются маршрутизируемыми. К ним относятся протоколы: IP, IPX, OSI, DDR (Apple Talk) и др. К немаршрутизируемым протоколам относятся NetBEUI, LAT и др.
Мост-маршрутизатор (brouter) – соединяет в себе свойства моста и маршрутизатора. Мост-маршрутизатор для одних протоколов (маршрутизируемых) может действовать как маршрутизатор, а для других (немаршрутизируемых) как мост.
Функции маршрутизатора.
Функции маршрутизатора могут быть разбиты на три уровня:
Уровень интерфейсов – обеспечивает физический интерфейс со средой передачи. Часто предусматривают наборы из различных физических интерфейсов с соответствующими протоколами канального уровня. Протоколы физического и канального уровня принимают кадры, извлекают из поля данных кадра пакеты и передают их модулю сетевого протокола.
Уровень сетевого протокола – извлекает из пакета заголовок сетевого уровня и анализирует его содержимое. Сетевой уровень осуществляет фильтрацию трафика и определение маршрута пакета. После определения сетевого адреса следующего маршрутизатора производится преобразование его в локальный адрес технологии сети, в которой находится этот маршрутизатор, и пакет передается вниз канальному уровню того порта, через который нужно отправить пакет. Канальный уровень упаковывает пакет в кадр соответствующего формата и отправляет в сеть.
Уровень протоколов маршрутизации – занимается построением и поддержкой таблицы маршрутизации.
Кроме основной функции – маршрутизации пакетов, маршрутизатор может реализовывать дополнительные функции:
Фрагментация пакетов – большие пакеты могут разбиваться на несколько меньших, если максимальный размер кадра в сети не позволяет поместить в него пакет целиком.
Барьер безопасности между сетями – маршрутизаторы могут фильтровать и изолировать трафик на основе информации сетевого уровня.
Защита от широковещательного шторма – широковещательные сообщения передаются только в ту подсеть, в которою они адресованы, и не передаются в остальные подсети.
Поддержка избыточных связей – сети, соединенные маршрутизаторами, могут иметь любую физическую структуру с петлями и резервными связями. Наличие избыточных связей повышает надежность сети.