какой параметр определяет предпочтительность маршрута перед остальными
Основные принципы работы сетевой маршрутизации
Маршрутизация в IP-сетях
Маршрутизация служит для приема пакета от одного устройства и передачи его по сети другому устройству через другие сети. Если в сети нет маршрутизаторов, то не поддерживается маршрутизация. Маршрутизаторы направляют (перенаправляют) трафик во все сети, составляющие объединенную сеть.
Для маршрутизации пакета маршрутизатор должен владеть следующей информацией:
Маршрутизатор узнает об удаленных сетях от соседних маршрутизаторов или от сетевого администратора. Затем маршрутизатор строит таблицу маршрутизации, которая описывает, как найти удаленные сети.
Если сеть подключена непосредственно к маршрутизатору, он уже знает, как направить пакет в эту сеть. Если же сеть не подключена напрямую, маршрутизатор должен узнать (изучить) пути доступа к удаленной сети с помощью статической маршрутизации (ввод администратором вручную местоположения всех сетей в таблицу маршрутизации) или с помощью динамической маршрутизации.
Динамическая маршрутизация — это процесс протокола маршрутизации, определяющий взаимодействие устройства с соседними маршрутизаторами. Маршрутизатор будет обновлять сведения о каждой изученной им сети. Если в сети произойдет изменение, протокол динамической маршрутизации автоматически информирует об изменении все маршрутизаторы. Если же используется статическая маршрутизация, обновить таблицы маршрутизации на всех устройствах придется системному администратору.
Что такое маршрутизатор (шлюз, gateway)?
Маршрутизатором, или шлюзом, называется узел сети с несколькими IP-интерфейсами (содержащими свой MAC-адрес и IP-адрес), подключенными к разным IP-сетям, осуществляющий на основе решения задачи маршрутизации перенаправление дейтаграмм из одной сети в другую для доставки от отправителя к получателю.
Маршрутизаторы представляют собой либо специализированные вычислительные машины, либо компьютеры с несколькими IP-интерфейсами, работа которых управляется специальным программным обеспечением.
Процесс IP-маршрутизации
Кадр, сгенерированный интерфейсом Ethernet 1 маршрутизатора, имеет аппаратный адрес источника от интерфейса Ethernet 1 и аппаратный адрес назначения для сетевого адаптера хоста В. Важно отметить, что, несмотря на изменения аппаратных адресов источника и назначения, в каждом передавшем пакет интерфейсе маршрутизатора, IP-адреса источника и назначения никогда не изменяются. Пакет никоим образом не модифицируется, но меняются кадры.
В крупных сетях процесс происходит аналогично, но пакету придется пройти больше участков по пути к хосту назначения.
Таблицы маршрутизации
В стеке TCP/IP маршрутизаторы и конечные узлы принимают решения о том, кому передавать пакет для его успешной доставки узлу назначения, на основании так называемых таблиц маршрутизации (routing tables).
Таблица представляет собой типичный пример таблицы маршрутов, использующей IP-адреса сетей, для сети, представленной на рисунке.
Таблица маршрутизации для Router 2
В таблице представлена таблица маршрутизации многомаршрутная, так как содержится два маршрута до сети 116.0.0.0. В случае построения одномаршрутной таблицы маршрутизации, необходимо указывать только один путь до сети 116.0.0.0 по наименьшему значению метрики.
Как нетрудно видеть, в таблице определено несколько маршрутов с разными параметрами. Читать каждую такую запись в таблице маршрутизации нужно следующим образом:
Чтобы доставить пакет в сеть с адресом из поля Сетевой адрес и маской из поля Маска сети, нужно с интерфейса с IP-адресом из поля Интерфейс послать пакет по IP-адресу из поля Адрес шлюза, а «стоимость» такой доставки будет равна числу из поля Метрика.
Для отправки пакета следующему маршрутизатору требуется знание его локального адреса, но в стеке TCP/IP в таблицах маршрутизации принято использование только IP-адресов для сохранения их универсального формата, не зависящего от типа сетей, входящих в интерсеть. Для нахождения локального адреса по известному IP-адресу необходимо воспользоваться протоколом ARP.
Специфичный для узла маршрут содержит вместо номера сети полный IP-адрес, то есть адрес, имеющий ненулевую информацию не только в поле номера сети, но и в поле номера узла. Предполагается, что 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 N и ее отдельного узла, имеющего адрес N,D, при поступлении пакета, адресованного узлу N,D, маршрутизатор отдаст предпочтение записи для N,D.
Записи в таблице маршрутизации, относящиеся к сетям, непосредственно подключенным к маршрутизатору, в поле «Метрика» содержат нули («подключено»).
Алгоритмы маршрутизации
Основные требования к алгоритмам маршрутизации:
Существуют различные алгоритмы построения таблиц для одношаговой маршрутизации. Их можно разделить на три класса:
Независимо от алгоритма, используемого для построения таблицы маршрутизации, результат их работы имеет единый формат. За счет этого в одной и той же сети различные узлы могут строить таблицы маршрутизации по своим алгоритмам, а затем обмениваться между собой недостающими данными, так как форматы этих таблиц фиксированы. Поэтому маршрутизатор, работающий по алгоритму адаптивной маршрутизации, может снабдить конечный узел, применяющий алгоритм фиксированной маршрутизации, сведениями о пути к сети, о которой конечный узел ничего не знает.
Простая маршрутизация
Это способ маршрутизации не изменяющийся при изменении топологии и состоянии сети передачи данных (СПД).
Простая маршрутизация обеспечивается различными алгоритмами, типичными из которых являются следующие:
В целом, простая маршрутизация не обеспечивает направленную передачу пакета и имеет низкую эффективности. Основным ее достоинством является обеспечение устойчивой работы сети при выходе из строя различных частей сети.
Фиксированная маршрутизация
Этот алгоритм применяется в сетях с простой топологией связей и основан на ручном составлении таблицы маршрутизации администратором сети. Алгоритм часто эффективно работает также для магистралей крупных сетей, так как сама магистраль может иметь простую структуру с очевидными наилучшими путями следования пакетов в подсети, присоединенные к магистрали, выделяют следующие алгоритмы:
Адаптивная маршрутизация
Это основной вид алгоритмов маршрутизации, применяющихся маршрутизаторами в современных сетях со сложной топологией. Адаптивная маршрутизация основана на том, что маршрутизаторы периодически обмениваются специальной топологической информацией об имеющихся в интерсети сетях, а также о связях между маршрутизаторами. Обычно учитывается не только топология связей, но и их пропускная способность и состояние.
Адаптивные протоколы позволяют всем маршрутизаторам собирать информацию о топологии связей в сети, оперативно отрабатывая все изменения конфигурации связей. Эти протоколы имеют распределенный характер, который выражается в том, что в сети отсутствуют какие-либо выделенные маршрутизаторы, которые бы собирали и обобщали топологическую информацию: эта работа распределена между всеми маршрутизаторами, выделяют следующие алгоритмы:
Показатели алгоритмов (метрики)
Маршрутные таблицы содержат информацию, которую используют программы коммутации для выбора наилучшего маршрута. Чем характеризуется построение маршрутных таблиц? Какова особенность природы информации, которую они содержат? В данном разделе, посвященном показателям алгоритмов, сделана попытка ответить на вопрос о том, каким образом алгоритм определяет предпочтительность одного маршрута по сравнению с другими.
В алгоритмах маршрутизации используется множество различных показателей. Сложные алгоритмы маршрутизации при выборе маршрута могут базироваться на множестве показателей, комбинируя их таким образом, что в результате получается один гибридный показатель. Ниже перечислены показатели, которые используются в алгоритмах маршрутизации:
Длина маршрута
Длина маршрута является наиболее общим показателем маршрутизации. Некоторые протоколы маршрутизации позволяют администраторам сети назначать произвольные цены на каждый канал сети. В этом случае длиной тракта является сумма расходов, связанных с каждым каналом, который был траверсирован. Другие протоколы маршрутизации определяют «количество пересылок» (количество хопов), т. е. показатель, характеризующий число проходов, которые пакет должен совершить на пути от источника до пункта назначения через элементы объединения сетей (такие как маршрутизаторы).
Надежность
Надежность, в контексте алгоритмов маршрутизации, относится к надежности каждого канала сети (обычно описываемой в терминах соотношения бит/ошибка). Некоторые каналы сети могут отказывать чаще, чем другие. Отказы одних каналов сети могут быть устранены легче или быстрее, чем отказы других каналов. При назначении оценок надежности могут быть приняты в расчет любые факторы надежности. Оценки надежности обычно назначаются каналам сети администраторами. Как правило, это произвольные цифровые величины.
Задержка
Под задержкой маршрутизации обычно понимают отрезок времени, необходимый для передвижения пакета от источника до пункта назначения через объединенную сеть. Задержка зависит от многих факторов, включая полосу пропускания промежуточных каналов сети, очереди в порт каждого маршрутизатора на пути передвижения пакета, перегруженность сети на всех промежуточных каналах сети и физическое расстояние, на которое необходимо переместить пакет. Т. к. здесь имеет место конгломерация нескольких важных переменных, задержка является наиболее общим и полезным показателем.
Полоса пропускания
Полоса пропускания относится к имеющейся мощности трафика какого-либо канала. При прочих равных показателях, канал Ethernet 10 Mbps предпочтителен любой арендованной линии с полосой пропускания 64 Кбайт/с. Хотя полоса пропускания является оценкой максимально достижимой пропускной способности канала, маршруты, проходящие через каналы с большей полосой пропускания, не обязательно будут лучше маршрутов, проходящих через менее быстродействующие каналы.
Какой параметр определяет предпочтительность маршрута перед остальными
Маршрутизация в Windows
Маршрутизация – это процесс передачи IP-трафика адресатам в сети, то есть процесс передачи пакетов от хоста-источника к хосту-адресату через промежуточные маршрутизаторы. Изучая эту статью предполагается что вы изучили материал основы компьютерных сетей.
Изучим как работает маршрутизация в Windows, что бы понять как она работает, а не просто прочитать и забыть, вам необходимо несколько виртуальных машин, а именно:
Учтите, что при настройке виртуальных машин, в настройках сети нужно указать «Внутренняя сеть» и задать одинаковое имя сети для всех машин.
Если вы не поленитесь и установите три виртуальные машины, а так же изучите этот материал до конца, то у вас будет практическое понимание работы сети в операционных системах семейства Windows.
Для простоты передачи данных хост-источник и маршрутизатор принимают решения о передаче пакетов на основе своих таблиц IP-маршрутизации. Записи таблицы создаются при помощи:
По сути, таблица маршрутизации – это база данных, которая хранится в памяти всех IP-узлов. Цель таблицы IP-маршрутизации это предоставление IP-адреса назначения для каждого передаваемого пакета для следующего перехода в сети.
Пример маршрутизации в Windows
Допустим, у нас есть три узла:
Хост XP имеет один сетевой адаптер (интерфейс) с IP-адресом 192.168.0.2 и маской подсети 255.255.255.0. Маршрутизатор Server1 имеет два интерфейса с IP-адресами 192.168.0.1 и 192.168.1.1 и масками подсети 255.255.255.0. Маршрутизатор Server2 также имеет 2 сетевых адаптера с IPадресами 192.168.1.2 и 192.168.2.1 и масками подсети 255.255.255.0. Таким образом, мы имеем 3 сети: сеть с IP-адресом 192.168.0.0 (Net 1), сеть с IP-адресом 192.168.1.0 (Net 2), сеть с IP-адресом 192.168.2.0 (Net 3).
Таблица маршрутизации
Таблица маршрутизации по умолчанию создается на узле автоматически с помощью программного обеспечения стека TCP/IP.
При настройке сетевого подключения на хосте XP были статически заданы IP-адрес 192.168.0.2 и маска подсети 255.255.255.0, основной шлюз задан не был. Программное обеспечение стека TCP/IP автоматически создало таблицу маршрутизации по умолчанию.
Таблица маршрутизации содержит для каждой записи следующие поля: Сетевой адрес (Network Destination), Маска сети (Netmask), Адрес шлюза (Gateway), Интерфейс (Interface) и Метрика (Metric). Разберем каждое поле подробнее.
Сетевой адрес. Поле определяет диапазон IP-адресов достижимых с использованием данной таблицы.
Маска сети. Битовая маска, которая служит для определения значащих разрядов в поле Сетевой адрес. Маска состоит из непрерывных единиц и нулей, отображается в десятичном коде. Поля Сетевой адрес и Маска определяют один или несколько IP-адрес.
Адрес шлюза. В этом поле содержаться IP-адрес, по которому должен быть направлен пакет, если он соответствует данной записи таблицы маршрутизации.
Интерфейс. Данное поле содержит адрес логического или физического интерфейса, используемого для продвижения пакетов, соответствующих данной записи таблицы маршрутизации.
Метрика. Используется для выбора маршрута, в случае если имеется несколько записей, которые соответствуют одному адресу назначения с одной и той же маской, то есть в случае если одного адресата можно достичь разными путями, через разные маршруты. При этом, чем меньше значение метрики тем короче маршрут.
На начальном этапе работы (т.е. с таблицами маршрутизации по умолчанию) маршрутизатор (хост) знает только, как достичь сетей, с которыми он соединен непосредственно. Пути в другие сети могут быть «выяснены» следующими способами:
Рассмотрим каждый из способов по порядку.
Статическая маршрутизация
Статические маршруты задаются вручную. Плюс статических маршрутов в том, что они не требуют рассылки широковещательных пакетов с маршрутной информацией, которые занимают полосу пропускания сети.
Минус статических маршрутов состоит в том, что при изменении топологии сети администратор должен вручную изменить все статические маршруты, что довольно трудоемко, в случае если сеть имеет сложную структуру с большим количеством узлов.
Второй минус заключается в том, что при отказе какого-либо канала статический маршрут перестанет работать, даже если будут доступны другие каналы передачи данных, так как для них не задан статический маршрут.
Но вернемся к нашему примеру. Наша задача, имя исходные данные, установить соединения между хостом XP и Server2 который находится в сети Net3, то есть нужно что бы проходил пинг на 192.168.2.1.
Начнем выполнять на хосте XP команды ping постепенно удаляясь от самого хоста. Выполните в Командной строке команды ping для адресов 192.168.0.2, 192.168.0.1, 192.168.1.1.
Мы видим, что команды ping по адресу собственного интерфейса хоста XP и по адресу ближайшего интерфейса соседнего маршрутизатора Server1 выполняются успешно.
Однако при попытке получить ответ от второго интерфейса маршрутизатора Server1 выводится сообщение «Заданный узел недоступен» или «Превышен интервал ожидания для запроса».
Это связано с тем, что в таблице маршрутизации по умолчанию хоста XP имеются записи о маршруте к хосту 192.168.0.2 и о маршруте к сети 192.168.0.0, к которой относится интерфейс маршрутизатора Server1 с адресом 192.168.0.1. Но в ней нет записей ни о маршруте к узлу 192.168.1.1, ни о маршруте к сети 192.168.1.0.
Добавим в таблицу маршрутизации XP запись о маршруте к сети 192.168.1.0. Для этого введем команду route add с необходимыми параметрами:
route add [адресат] [mask маска] [шлюз] [metric метрика] [if интерфейс]
Параметры команды имеют следующие значения:
Индекс интерфейса можно определить из секции Список интерфейсов (Interface List) выходных данных команды route print.
Теперь, зная индекс физического интерфейса, на хосте добавьте нужный маршрут, выполнив следующую команду:
route add 192.168.1.0 mask 255.255.255.0 192.168.0.1 metric 2 if 0x2
Данная команда сообщает хосту XP о том, что для того, чтобы достичь сети 192.168.1.0 с маской 255.255.255.0, необходимо использовать шлюз 192.168.0.1 и интерфейс с индексом 0x2, причем сеть 192.168.1.0 находится на расстоянии двух транзитных участка от хоста XP.
Выполним пинг на 192.168.1.1 и убедимся, что связь есть.
Продолжим пинговать серверы, теперь проверьте отклик от второго маршрутизатора, присоединенного к сети Net2 (Server2). Он имеет IP-адрес 192.168.1.2.
Получаем сообщение «Превышен интервал ожидания запроса». В данном случае это означает что наш хост XP знает как отправлять данные адресату, но он не получает ответа.
Это происходит по тому, что хост Server2 не имеет информации о маршруте до хоста 192.168.0.1 и до сети 192.168.0.0 соответственно, поэтому он не может отправить ответ.
Для этого необходимо выполнить команду route add с соответствующими параметрами, однако сначала необходимо узнать индекс интерфейса с адресом 192.168.1.2.
На Server2 выполним команду route print и посмотрим индекс первого физического интерфейса. Далее, с помощью команды route add добавьте на Server2 маршрут до сети Net1, аналогично тому, как мы добавляли маршрут хосту XP.
В моем случае это команда:
route add 192.168.0.0 mask 255.255.255.0 192.168.1.1 metric 2 if 0x10003
0x10003 — это индекс физического интерфейса сервера 2.
Индекс физического интерфейса может быть разным, обязательно обращайте на него внимание.
После того, как удостоверитесь в наличии связи между узлами XP и Server2, выполните команду ping 192.168.2.1, т.е. проверьте наличие маршрута узла XP до сети Net3 (192.168.2.1 – IP-адрес маршрутизатора Server2 в сети Net3).
Вместо ответа вы получите сообщение «Заданный узел недоступен». С этой проблемой мы сталкивались еще в самом начале лабораторной работы, машина XP не знает путей до сети 192.168.2.0.
Добавьте в таблицу маршрутизации хоста XP запись о маршруте к сети 192.168.2.0. Это можно сделать путем ввода в командной строке хоста XP команды route add с соответствующими параметрами:
route add 192.168.2.0 mask 255.255.255.0 192.168.0.1 metric 3 if 0x2
Я не буду подробно описывать как полностью настроить статическую маршрутизацию между узлами, думаю что суть ясна. Если у вас появились вопросы — задавайте их в комментариях.
Маршрутизация по умолчанию
Второй способ настройки маршрутизации в Windows — то маршрутизация по умолчанию.
Для маршрутизации по умолчанию необходимо задать на всех узлах сети маршруты по умолчанию.
Для добавления такого маршрута на хосте XP выполните следующую команду:
route add 0.0.0.0 mask 0.0.0.0 192.168.0.1 metric 2 if 0x10003
Это так называемый маршрут по умолчанию.
Проверьте работоспособность с помощью команды ping.
Динамическая маршрутизация, протокол RIP
Протокол RIP (Routing Information Protocol или Протокол передачи маршрутной информации) является одним из самых распространенных протоколов динамической маршрутизации.
Его суть заключается в том, что маршрутизатор использующий RIP передает во все подключенные к нему сети содержимое своей таблицы маршрутизации и получает от соседних маршрутизаторов их таблицы.
Есть две версии протокола RIP. Версия 1 не поддерживает маски, поэтому между сетями распространяется только информация о сетях и расстояниях до них. При этом для корректной работы RIP на всех интерфейсах всех маршрутизаторов составной сети должна быть задана одна и та же маска.
Протокол RIP полностью поддерживается только серверной операционной системой, тогда как клиентская операционная система (например, Windows XP) поддерживает только прием маршрутной информации от других маршрутизаторов сети, а сама передавать маршрутную информацию не может.
Настраивать RIP можно двумя способами:
Рассмотрим настройку в режиме командной строки с помощью утилиты netsh.
Netsh – это утилита командной строки и средство выполнения сценариев для сетевых компонентов операционных систем семейства Windows (начиная с Windows 2000).
Введите в командной строке команду netsh, после появления netsh> введите знак вопроса и нажмите Enter, появиться справка по команде.
Введите последовательно команды:
Вы увидите, что среди доступных команд этого контекста есть команда add interface, позволяющая настроить RIP на заданном интерфейсе. Простейший вариант этой команды – add interface «Имя интерфейса».
Настроим RIP на Server1. Но сначала нужно выключит брандмауэр.
Теперь в оснастке «Маршрутизация и удаленный доступ» в контекстном меню пункта SERVER1 (локально) выберите пункт «Настроить и включить Маршрутизация ЛВС
маршрутизацию и удаленный доступ».
В появившемся окне мастера нажмите «Далее». 
На следующем этапе выберите «Особая конфигурация» и нажмите «Далее». 
После чего нужно выбрать «Маршрутизация ЛВС» и завершить работу мастера. 
То же самое нужно выполнить на Server2.
Настройка через оснастку
В контекстном меню вкладки «Общие» (SERVER1 –> IP-маршрутизация –> Общие) нужно выбрать пункт «Новый протокол маршрутизации».
Затем выделяем строку «RIP версии 2 для IP». 
В контекстном меню появившейся вкладки «RIP» выберите «Новый интерфейс». Выделите строку «Подключение по локальной сети» и нажмите ОК. 
Перед вами появиться окно. 
В появившемся окне необходимо задать следующие настройки:
Оставьте оставшиеся настройки по умолчанию и нажмите ОК.
Далее необходимо выполнить эти действия для второго сетевого интерфейса.
После выполните те же действия для Sever2.
Проверьте, с помощью команды ping, работу сети.
Поздравляю! Маршрутизация в Windows изучена.
Обучаю HTML, CSS, PHP. Создаю и продвигаю сайты, скрипты и программы. Занимаюсь информационной безопасностью. Рассмотрю различные виды сотрудничества.