2.5 Понятие маршрутизации в сети. Классификация способов маршрутизации. Способы адресации. Протоколы. Сравнительные характеристики современных гвс.

Маршрутизация - это процесс выбора маршрута следования пакета. Устройство, совершающее этот выбор, называется маршрутизатором. Маршрутизаторы работают на третьем уровне модели OSI. Используя для выбора маршрута лишь адрес сети, а адрес хоста отбрасывает. Чтобы выделить из IP адреса адрес сети, применяется маска сети.

Маршрут - это направление. Каждый маршрутизатор может указать на какой интерфейс или какому следующему маршрутизатору отправить пакет, таким образом задав направление движение. Собрав последовательно эти направления, получается весь путь следования. Решение о выборе маршрута маршрутизаторы принимают согласно их таблице маршрутизации. Это таблица, содержащая соответствие адреса сети к маршруту.

 Пакеты отправляются с физическим адресом маршрутизатора, но сетевым адресом получателя. Таким образом сетевой кадр предназначается маршрутизатору, потому он принимается и декапсулируется до пакета. Но на сетевом уровне, пакет не предназначается ему. На этом этапе и начинается маршрутизация. Она проходит на сетевом уровне и не выходит за его рамки.

 Для выбора наилучшего маршрута сначала сравнивается адрес сети на наибольшее сходство. Если таких маршрутов несколько, то выбираются маршруты с наименьшей административной дистанцией. И среди оставшихся выбирается маршрут с наименьшей метрикой.   

Существует несколько способов классификации алгоритмов маршрутизации. Один из них состоит в разделении всех алгоритмов на централизованные и распределенные. В централизованных алгоритмах выбор всех маршрутов осуществляется в центральном узле, а в распределенных - в узлах сети. При этом узлы обмениваются информацией, если это необходимо. Хотя часто такая классификация относится только к реализации, а не к математическому описанию алгоритма.

Другая классификация алгоритмов маршрутизации основана на том, изменяются маршруты в зависимости от интенсивностей входных потоков. В статических алгоритмах маршрутизации путь, используемый каждой парой отправитель-адресат, фиксирован и не зависит от колебаний трафика. Он может меняться только в случае выхода из строя какого-либо узла или линии. При использовании алгоритмов этого типа не может достигаться большая пропускная способность при значительной вариации входного трафика. Такой способ маршрутизации рекомендуется применять либо для очень простых сетей, либо когда эффективность работы не существенна. Для большинства основных сетей с коммутацией пакетов используются разновидности адаптивной маршрутизации, при которой пути от отправителей к адресатам для нового трафика изменяются в ответ на перегрузки. В результате изменения статистики входного трафика на отдельных участках сети могут возникать перегрузки. В этом случае алгоритм маршрутизации должен пытаться изменить маршруты и направить поток в обход мест скопления пакетов.

Адресация в IP-сетях

Типы адресов: 

• физический (MAC-адрес),

• сетевой (IP-адрес) и 

• символьный (DNS-имя)

Каждый компьютер в сети TCP/IP имеет адреса трех уровней:

►Локальный адрес узла, определяемый технологией, с помощью которой построена отдельная сеть, в которую входит данный узел. Для узлов, входящих в локальные сети - это МАС-адрес сетевого адаптера или порта маршрутизатора, например, 11-А0-17-3D-BC-01. Эти адреса назначаются производителями оборудования и являются уникальными адресами, так как управляются централизовано. Для всех существующих технологий локальных сетей МАС-адрес имеет формат 6 байтов: старшие 3 байта - идентификатор фирмы производителя, а младшие 3 байта назначаются уникальным образом самим производителем. Для узлов, входящих в глобальные сети, такие как Х.25 или frame relay, локальный адрес назначается администратором глобальной сети.

►IP-адрес, состоящий из 4 байт, например, 109.26.17.100. Этот адрес используется на сетевом уровне. Он назначается администратором во время конфигурирования компьютеров и маршрутизаторов. IP-адрес состоит из двух частей: номера сети и номера узла. Номер сети может быть выбран администратором произвольно, либо назначен по рекомендации специального подразделения Internet (Network Information Center, NIC), если сеть должна работать как составная часть Internet. Обычно провайдеры услуг Internet получают диапазоны адресов у подразделений NIC, а затем распределяют их между своими абонентами. Номер узла в протоколе IP назначается независимо от локального адреса узла. Деление IP-адреса на поле номера сети и номера узла - гибкое, и граница между этими полями может устанавливаться весьма произвольно. Узел может входить в несколько IP-сетей. В этом случае узел должен иметь несколько IP-адресов, по числу сетевых связей.

►Отображение символьных адресов на IP-адреса: служба DNS (Domain Name System) - это распределенная база данных, поддерживающая иерархическую систему имен для идентификации узлов в сети Internet. Служба DNS предназначена для автоматического поиска IP-адреса по известному символьному имени узла.

Протокол маршрутизации  —  сетевой протокол, используемый маршрутизаторами для определения возможных маршрутов следования данных в составной компьютерной сети. Применение протокола маршрутизации позволяет избежать ручного ввода всех допустимых маршрутов, что, в свою очередь, снижает количество ошибок, обеспечивает согласованность действий всех маршрутизаторов в сети и облегчает труд администраторов.

Протоколы маршрутизации делятся на два вида, зависящие от типов алгоритмов:

►Дистанционно-векторные протоколы, основаны на Distance Vector Algorithm (DVA);

►Протоколы состояния каналов связи, основаны на Link State Algorithm (LSA).

Так же протоколы маршрутизации делятся на два вида в зависимости от сферы применения:

►Междоменной маршрутизации;

►Внутридоменной маршрутизации.

Дистанционно-векторные протоколы

RIP — Routing Information Protocol;

IGRP — Interior Gateway Routing Protocol (лицензированный протокол Cisco Systems);

BGP — Border GateWay Protocol;

EIGRP — Enhanced Interior Gateway Routing Protocol (на самом деле он гибридный — объединяет свойства дистанционно-векторных протоколов и протоколов по состоянию канала; лицензированный протокол Cisco Systems); AODV.

Протоколы состояния каналов связи

IS-IS — Intermediate System to Intermediate System (стек OSI);

OSPF — Open Shortest Path First;

NLSP — NetWare Link-Services Protocol (стек Novell);

HSRP и CARP — протоколы резервирования шлюза в Ethernet-сетях.

OLSR; TBRPF.

Протоколы междоменной маршрутизации

EGP; BGP; IDRP; IS-IS level 3;

Протоколы внутридоменной маршрутизации

RIP; IS-IS level 1-2; OSPF; IGRP, EIGRP.