Конфигурирование динамической маршрутизации

Router(config)# router protocol [keyword]

Router(config-router)# network network-number

protocol - любой из протоколов RIP, IGRP, OSPF или EIGRP

network-number - номер непосредственно подключенной сети

Протокол rip

Ключевые характеристики протокола RIP:

• это протокол с маршрутизацией на основе вектора расстояния;

• в качестве метрики при выборе пути используется количество переходов;

• максимально допустимое количество переходов — 15;

• по умолчанию пакеты актуализации маршрутной информации посылаются в режиме широковещания каждые 30 секунд.

Router(config)# router rip	выбор протокола RIP в качестве протокола маршрутизации
Router(config-router)# network network-number	назначает адрес сети, с которой маршрутизатор имеет непосредственное соединение

Router# show ip protocol - вывод информации протокола RIP

Эта информация может использоваться для идентификации маршрутизатора, подозреваемого в поставке плохой маршрутной информации.

Router# show ip route - просмотр таблицы маршрутизации

• С указывает сеть, внесенную в конфигурацию с помощью команды network;

• R указывает на запись, полученную через протокол RIP;

• via дает ссылку на маршрутизатор, который сообщил об этом маршруте;

• значение таймера 00:00:09 означает, что RIP-пакеты актуализации маршрутной информации генерируются каждые 9 секунд;

• административное расстояние равно 120;

• количество переходов до маршрутизатора 153.50.0.0 равно 1.

Для использования маршрутизации по умолчанию необходимо применять команду ip classless, поскольку удаленной подсети нет в таблице маршрутизации. В маршрутизаторе применяется версия 12.x операционной системы IOS, поэтому команда ip classless используется по умолчанию. Если указана маршрутизация по умолчанию, но такой команды нет в конфигурации устройства, необходимо добавить ее в конфигурацию маршрутизатора: 250lC(Config)#ip classless

Это команда режима глобального конфигурирования. Интересно, что маршрутизация по умолчанию иногда срабатывает и без команды ip classless. Однако в некоторых случаях требуется явно указать эту команду в конфигурации. Рекомендуем всегда включать команду ip classless, когда используется маршрутизация по умолчанию.

Протокол igrp

Посылает пакеты актуализации маршрутной информации с 90-секундным интервалом. Пакеты содержат сведения о сетях для конкретной автономной системы. Ключевые характеристики протокола IGRP:

• универсальность, позволяющая автоматически справляться с неопределенными сложными топологиями.

• гибкость в работе с сегментами, имеющими различные характеристики по полосе пропускания и величине задержки.

• масштабируемость вплоть до работоспособности в сверхбольших сетях.

Составная метрика IGRP включает следующие составляющие:

• ширина полосы пропускания

• величина задержки

• уровень нагрузки

• надежность канала

• размер максимального блока передачи в канале

Router(config)# router igrp autonomous-system - выбор протокола IGRP в качестве протокла маршрутизации.

autonomous-system - идентифицирует маршрутизаторные IGRP-процессы, которые будут коллективно использовать маршрутную информацию.

Router(config-router)# network network-number - задает все непосредственно подсоединенные сети, подлежащие включению в таблицу маршрутизации.

Router# show ip protocol - вывод данных о параметрах, фильтрах и сетевой информации, относящейся ко всему маршрутизатору.

Router# show interface interface - вывод данных о статусе и глобальные параметры, связанные с интерфейсом.

Модуль 8: Ошибки и управляющие сообщения в стеке протоколов TCP/IP. Протокол передачи сообщений ICMP. Формат ICMP-сообщения. Типы сообщений об ошибках ICMP. Использование команды ping. Форматы сообщений запросов/ответов. Запросы маски адреса. Сообщения о перегруженности сети. Сообщения контроля потока данных.

T his page will explain how ICMP reports errors for IP. When datagram delivery errors occur, ICMP is used to report these errors back to the source of the datagram. Look at the example in Figure . Workstation 1 tries to send a datagram to Workstation 6, but interface Fa0/0 on Router C goes down. Router C uses ICMP to send a message back to Workstation 1. The message indicates that the datagram could not be delivered. ICMP does not correct any network problems that it encounters, it only reports them.

When Router C receives the datagram from Workstation 1, it knows only the source and destination IP addresses of the datagram. It does not know the exact path that the datagram took. Therefore, Router C can only notify Workstation 1 of the failure and no ICMP messages are sent to Router A and Router B. ICMP reports on the status of the delivered packet only to the source device. It does not send information about network changes to other routers.

Протокол ICMP

Протокол ICMP (Internet Control Message Protocol — протокол управляющих сообщений Интернета) является управляющим протоколом, предоставляющим сообщения для протокола IP. Эти сообщения пересылаются в IP-датаграммах. Приложением к протоколу ICMP является RFC 1256 (ICMP Router Discovery Messages — сообщения ICMP об обнаружении маршрутизаторов), обеспечивающее хосты дополнительными средствами для обнаружения путей к шлюзам. Маршрутизатор периодически рассылает оповещения о своем присутствии в сети, сообщая IP-адреса своих сетевых интерфейсов. Хосты прослушивают эти сообщения, чтобы получить информацию о маршрутизаторах. Требование маршрутизатора представляет собой запрос о немедленном оповещении, которое хосты могут рассылать сразу же после загрузки. Ниже перечислены некоторые общие ситуации и сообщения протокола ICMP: Получатель недостижим Если маршрутизатор не может послать 1Р-датаграмму дальше, он возвращает отправителю сообщение о недоступности получателя. Например, если маршрутизатор получил пакет, предназначенный сети, о которой маршрутизатор ничего не знает, он посылает ICMP-сообщение о недостижимости получателя на станцию-источник.

Буфер заполнен Это ICMP-сообщение маршрутизатор рассылает, если его буферная память, предназначенная для приема датаграмм, заполнилась.

Число переходов Для каждой IP-датаграммы определено число маршрутизаторов, которые она может пройти, или число переходов. Если лимит числа переходов исчерпан, но датаграмма еще не достигла получателя,

последний маршрутизатор, принявший датаграмму, уничтожает ее. Затем этот маршрутизатор посылает отправителю ICMP-сообщение об уничтожении датаграммы.

П акет ping

Программа тестирования сети Packet Internet Groper использует эхо-сообщения протокола ICMP для проверки связи компьютеров в объединенной сети.

Программа Traceroute

Использует тайм-аут сообщений ICMP для отслеживания путей пакетов в объединенной сети. Следующие данные получены при расшифровке эхо-запроса ICMP, перехваченного сетевым анализатором. Заметьте, что хотя протокол ICMP работает на уровне Интернета, он использует IP для передачи запроса ping. Поле типа в IP-заголовке содержит OxOlh, указывая на протокол ICMP.

При посылке сегментов данных транспортный уровень может обеспечить их целостность. Одним из методов добиться этого является контроль потока (flow control). Контроль потока позволяет избежать ситуации, когда хост на одной из сторон соединения переполняет буферы хоста на другой стороне. Такое переполнение вызывает серьезные проблемы, поскольку оно может привести к потере данных.

Услуги транспортного уровня также позволяют пользователям запросить надежную транспортировку данных между хостом и пунктом назначения. Для обеспечения надежной транспортировки используется ориентированная на соединение связь между системами, которые обмениваются информацией. Применение надежной транспортировки позволяет следующее.

• Выполнить сегментацию приложений верхнего уровня.

• Установить соединение.

• Передать данные.

• Обеспечить надежность транспортировки путем применения окон.

• Использовать механизмы подтверждения.

Модуль 9: Просмотр содержимого таблицы маршрутизации. Настройка шлюза last resort. Использование адресов второго и третьего уровня OSI в процессе маршрутизации. Понятие административного расстояния маршрута. Общая пошаговая схема устранения проблем сетевых соединений. Устранение проблем на физическом, сетевом уровнях и уровне приложений. Устранение неполадок на уровне Data link. Применение команды debug для диагностики.

Таблицы маршрутизации

Команда: show ip route

Примитивная таблица маршрутизации для приведенного примера может иметь вид (для маршрутизатора g2):

Сеть-адресат	Маршрут к этой сети
193.0.0.0	Прямая доставка
193.148.0.0	Прямая доставка
192.0.0.0	Через адрес 193.0.0.1
192.166.0.0	Через адрес 193.148.0.7

Таблица маршрутизации содержит записи обо всех известных сетях и подсетях и хранит код, указывающий на способ получения этой информации.

Настройка шлюза Last Resort

It is not feasible, or even desirable, for a router to maintain routes to every possible destination. Instead, routers keep a default route, or a gateway of last resort. Default routes are used when the router is unable to match a destination network with a more specific entry in the routing table. The router uses this default route to reach the gateway of last resort in an effort to forward the packet.

A key scalability feature is that default routes keep routing tables as lean as possible. They make it possible for routers to forward packets destined to any Internet host without having to maintain a table entry for every Internet network. Default routes can be statically entered by an administrator or dynamically learned using a routing protocol.

Default routing begins with the administrator. Before routers can dynamically exchange information, an administrator must configure at least one router with a default route. Depending on the desired results, an administrator can use either of the following commands to statically configure a default route:

ip default-network

or

ip route 0.0.0.0 0.0.0.0

The ip default-network command is used to establish a default route in networks that use dynamic routing protocols. The ip default-network command is classful, which means if the router has a route to the subnet indicated by this command, it installs the route to the major net. The ip default-network command must be issued using the major net, in order to flag the candidate default route.

The global command ip default-network 192.168.17.0 defines the Class C network 192.168.17.0 as the destination path for packets that have no routing table entries. Any routes to a network configured with ip default-network will be flagged as a candidate for the default route.

The ip route 0.0.0.0/0 command can also be used to configure a default route.

Router(config)#ip route prefix mask {address 1 interface } [distance ]

After configuring a default route or default network, the command show ip route will show the following:

Gateway of last resort is 172.16.1.2 to network 0.0.0.0

Использование адресов второго и третьего уровня OSI в процессе маршрутизации

F or a packet to get from the source to the destination, both Layer 2 and Layer 3 addresses are used. Figure explains the process that occurs as a packet moves through a network.

The Layer 3 address is used to route the packet from the source network to the destination network. The source and destination IP addresses remain the same. The MAC address changes at each hop or router. A data link layer address is necessary because delivery within the network is determined by the address in the Layer 2 frame header.

The Interactive Media Activity will help students recognize physical and logical addresses.

Административное расстояние маршрута (administrative distance, административная дистанция) - степень доверия администратора мера доверия к источнику информации о маршрутизации, задаваемая администратором маршрутизатора. Для маршрутизаторов Cisco это число в диапазоне от 0 до 255 (чем больше значение, тем меньше доверия источнику)

Общая пошаговая схема устранения проблем сетевых соединений

Устранение проблем на разных уровнях

Layer 1 errors can include the following:

• Broken cables

• Disconnected cables

• Cables connected to the wrong ports

• Intermittent cable connection

• Rollover, crossover, or straight-through cables used incorrectly

• Transceiver problems

• DCE cable problems

• DTE cable problems

• Devices turned off

Layer 2 errors can include the following:

• Improperly configured serial interfaces

• Improperly configured Ethernet interfaces

• Improper encapsulation set

• Improper clockrate settings on serial interfaces

• Network interface card (NIC) problems

Layer 3 errors can include the following:

• Routing protocol not enabled

• Wrong routing protocol enabled

• Incorrect IP addresses

• Incorrect subnet masks

Применение команды DEBUG для диагностики

The following command configures a timestamp that will show the hour:minute:second of the output, the amount of time since the router was last powered up, or when a reload command was executed:

GAD(config)#service timestamps debug uptime

The output from this is useful to determine the time between events. To determine how long since the last occurrence of the debug event, the time since the last reload has to be used as a reference. This time can be found with the show version command.

A more practical use of the timestamps is to have it display the time and date that the event occurred. This will simplify the process of determining the last occurrence of the debug event. This is done using the datetime option:

GAD(config)#service timestamps debug datetime localtime

It should be noted that this command is only useful if the clock is set on the router. Otherwise, the timestamp shown in the debug output is not an accurate time. To ensure that the timestamps are correct, the router clock should be set to the correct time from privileged EXEC mode with the following command:

GAD#clock set 15:46:00 3 May 2004

Модуль 10: Работа протокола TCP. Синхронизация, трехстороннее подтверждение, механизм скользящего окна, нумерация последовательностей. Работа протокола UDP. Порты для служб. Порты для клиентов. Категории портов и общепринятые номера портов.

Протокол TCP (transmission control protocol) в отличии от UDP осуществляет доставку дейтаграмм, называемых сегментами, в виде байтовых потоков с установлением соединения. Протокол TCP применяется в тех случаях, когда требуется гарантированная доставка сообщений. Он использует контрольные суммы пакетов для проверки их целостности и освобождает прикладные процессы от необходимости таймаутов и повторных передач для обеспечения надежности. Для отслеживания подтверждения доставки в TCP реализуется алгоритм "скользящего" окна. Наиболее типичными прикладными процессами, использующими TCP, являются FTP (file transfer protocol - протокол передачи файлов) и telnet. Кроме того, TCP используют системы SMTP, HTTP, X-window, RCP (remote copy), а также "r"-команды. Внутренняя структура модуля TCP гораздо сложнее структуры UDP. Подобно UDP прикладные процессы взаимодействуют с модулем TCP через порты. Под байтовыми потоками здесь подразумевается то, что один примитив, например, read или write (см. раздел "Программирование для сетей") может вызвать посылку адресату последовательности сегментов, которые образуют некоторый блок данных (сообщение). Использование портов открывает возможность осуществлять несколько соединений между двумя сетевыми объектами (работать с разными процессами).

Если IP-протокол работает с адресами, то TCP, также как и UDP, с портами. Именно с номеров портов отправителя и получателя начинается заголовок TCP-сегмента. 32-битовое поле код позиции в сообщении определяет порядковый номер первого октета в поле данных пользователя. В приложениях передатчика и приемника этому полю соответствуют 32-разрядные счетчики числа байт, которые при переполнении обнуляются. При значении флага syn=1 в этом поле лежит код ISN (Initial Sequence Number; смотри ниже описание процедуры установления связи), выбираемый для конкретного соединения. Первому байту, передаваемому через созданное соединение, присваивается номер ISN+1. Значение ISN может задаваться случайным образом. Но в UNIX 4.4BSD при загрузке ОС ISN делается равнм 1 (это нарушает требования RFC), а далее увеличивается на 640000 каждые полсекунды. Аналогичная инкрементация осуществляется при установлении нового соединения. В RFC рекомендуется увеличивать счетчик ISN на 1 каждые 4 микросекунды.

Открытое TCP-соединение с трехсторонним квитированием

Порядковые номера используются для того, чтобы отслеживать последовательность обмена и гарантировать отсутствие потерянных фрагментов данных, которые требуют для пересылки нескольких пакетов. Начальный порядковый номер представляет собой стартовый номер, используемый при установлении TCP-соединения. Обмен начальными порядковыми номерами в процессе выполнения последовательности установления соединения гарантирует возможность восстановления потерянных данных, если в будущем возникнут проблемы.

Синхронизация выполняется путем обмена сегментами, несущими номера ISN и управляющий бит, называемый SYN. Для успешного соединения требуется наличие подходящего механизма выбора начального порядкового номера и слегка запуганный процесс квитирования, который обеспечивает обмен значениями ISN. Процесс синхронизации требует, чтобы каждая сторона послала свой номер ISN и получила потверждение и ISN от другой стороны соединения. Каждая сторона должна принимать ISN от другой стороны и посылать положительное подтверждение (АСК) в определенном порядке, который описан в следующей последовательности шагов.

1. А > В SYN — мой порядковый номер X.

2. А < В АСК — твой порядковый номер X.

3. А < В SYN — мой порядковый номер Y.

4. А > В АСК — твой порядковый номер Y.

Так как второй и третий шаги могут объединяться в одном сообщении, то такой обмен называется открытым с трехсторонним квитированием (трехшаговая установка связи).

Трехстороннее квитирование необходимо, поскольку порядковые номера не привязываются к глобальным часам сети и протоколы TCP могут использовать различные механизмы для выбора номера ISN. У приемника первого сегмента SYN нет способа узнать, не был ли этот сегмент старым задержавшимся, если он не помнит последний порядковый номер, использованный в соединении, что не всегда возможно, и поэтому он должен попросить отправителя верифицировать этот сегмент SYN.

В этот момент времени любая из сторон либо может начать обмен данными, либо разорвать связь, поскольку протокол TCP является методом одноранговой (равноправной) связи.

П ростое подтверждение и работа с окнами в протоколе TCP

Размером окна называют количество сегментов, которое может быть передано в процессе ожидания подтверждения.

Размер окна определяет объем данных, который может принять принимающая станция за один раз. Если размер окна равен 1, подтверждаться должен каждый сегмент, и только после этого передается следующий. Это приводит к неэффективному использованию хост-машиной полосы пропускания.

Цель введения механизма окон - улучшение управления потоком и надежности.

Скользящие окна в протоколе TCP

Для регулирования потока данных между устройствами в протоколе TCP используется механизм управления потоком. Принимающий протокол TCP сообщает посылающему протоколу TCP размер окна. Этот размер задает количество байтов, начиная с номера подтверждения, которое принимающий TCP готов принять на текущий момент (рис. 10.9).

В протоколе TCP используются ожидательные подтверждения, означающие, что номер подтверждения соответствует октету, ожидаемому следующим. Слово "скользящее" в термине скользящее окно отражает тот факт, что размер окна согласуется динамически во время TCP-сеанса. Использование скользящего окна приводит к более эффективному использованию хост-машиной полосы пропускания, поскольку больший размер окна позволяет передавать больший объем данных, откладывая момент получения подтверждения.

Протокол UDP (User Datagram Protocol, RFC-768) является одним из основных протоколов, расположенных непосредственно над IP. Он предоставляет прикладным процессам транспортные услуги, немногим отличающиеся от услуг протокола IP. Протокол UDP обеспечивает доставку дейтограмм, но не требует подтверждения их получения. Протокол UDP не требует соединения с удаленным модулем UDP ("бессвязный" протокол). К заголовку IP-пакета udp добавляет поля порт отправителя и порт получателя, которые обеспечивают мультиплексирование информации между различными прикладными процессами, а также поля длина udp-дейтограммы и контрольная сумма, позволяющие поддерживать целостность данных. Таким образом, если на уровне ip для определения места доставки пакета используется адрес, на уровне UDP - номер порта.

Примерами сетевых приложений, использующих UDP, являются NFS (Network File System), TFTP (Trivial File Transfer protocol, RFC-1350), RPC (Remote Procedure Call, RFC-1057) и SNMP (Simple Network Management Protocol, RFC-1157). Малые накладные расходы, связанные с форматом UDP, а также отсутствие необходимости подтверждения получения пакета, делают этот протокол наиболее популярным при реализации приложений мультимедиа, но главное его место работы - локальные сети и мультимедиа.

Прикладные процессы и модули UDP взаимодействуют через UDP-порты. Эти порты нумеруются, начиная с нуля. Прикладной процесс, предоставляющий некоторые услуги (сервер), ожидает сообщений, направленных в порт, специально выделенный для этих услуг. Программа-сервер ждет, когда какая-нибудь программа-клиент запросит услугу.

Например, сервер snmp всегда ожидает сообщения, адресованного в порт 161. Если клиент snmp желает получить услугу, он посылает запрос в UDP-порт 161 на машину, где работает сервер. На каждой машине может быть только один агент SNMP, т.к. существует только один порт 161. Данный номер порта является общеизвестным, т.е. фиксированным номером, официально выделенным в сети Internet для услуг SNMP. Общеизвестные номера портов определяются стандартами Internet (см. табл. 4.4.2.1).

Данные, отправляемые прикладным процессом через модуль UDP, достигают места назначения как единое целое. Например, если процесс-отправитель производит 5 записей в порт, то процесс-получатель должен будет сделать 5 чтений. Размер каждого записанного сообщения будет совпадать с размером каждого прочитанного. Протокол UDP сохраняет границы сообщений, определяемые прикладным процессом. Он никогда не объединяет несколько сообщений в одно и не делит одно сообщение на части.

Д лина сообщения равна числу байт в UDP-дейтограмме, включая заголовок. Поле UDP контрольная сумма содержит код, полученный в результате контрольного суммирования UDP-заголовка и поля данные. Не трудно видеть, что этот протокол использует заголовок минимального размера (8 байт). Таблица номеров UDP-портов приведена ниже (4.4.2.1). Номера портов от 0 до 255 стандартизованы и использовать их в прикладных задачах не рекомендуется. Но и в интервале 255-1023 многие номера портов заняты, поэтому прежде чем использовать какой-то порт в своей программе, следует заглянуть в RFC-1700. Во второй колонке содержится стандартное имя, принятое в Internet, а в третей - записаны имена, принятые в unix.

Номера UDP-портов (более полный перечень в RFC-1700; Если какой-то номер порта в перечне отсутствует, это не означает, что он не зарезервирован и его можно использовать, просто я сэкономил место) :

Десятич. номер порта	Обозначение порта		Описание
	в Интернет	в Unix
0	-	-	Зарезервировано
1	TCPmux	-	tcp Мультиплексор
2	Compressnet	-	Программа управления
3	Compressnet	-	Процесс сжатия
5	RJE	-	Вход в удаленную задачу
7	Echo	echo	Эхо
9	Discard	discard	Сброс
11	Users	systat	Активные пользователи
13	Daytime	daytime	Время дня
15	-	Netstat	Кто работает или netstat
19	Chargen	chargen	Генератор символов
20	FTP-data	ftp-data	FTP (данные)
21	FTP	ftp	Протокол пересылки файлов (управление)
23	telnet	telnet	Подключение терминала
25	SMTP	smtp	Протокол передачи почтовых сообщений
31	MSG-auth		Распознавание сообщения (аутентификация)
37	Time	time	Время
39	RLP	-	Протокол поиска ресурсов
41	Graphics		Графика
42	nameserver	name	Сервер имен
43	Nicname	whois	Кто это? (whois-сервис)
53	Domain	nameserver	Сервер имен доменов (dns)
67	Bootps	Bootps	Протокол загрузки сервера
68	Bootpc	bootpc	Протокол загрузки клиента
69	TFTP	tftp	Упрощенная пересылка файлов
109	POP2	-	Почтовый протокол pop2
110	POP3	-	Почтовый протокол POP3
111	SUNRPC	sunrpc	SUN microsystem RPC
113	Auth	auth	Служба распознавания
147	ISO-IP		ISO-IP
150	SQL-net		SQL net
152	BFTP		Протокол фоновой пересылки файлов
156	SQLsrv		SQL-сервер
158	PCmail-srv		PC почтовый сервер

Модуль 11: Списки контроля доступа (Access Control Lists). Принцип работы ACL. Создание и проверка ACL. Стандартные и расширенные ACL. Именованные ACL. Правильное размещение ACL. Использование ACL в firewall.

Список управления доступом (access control list, ACL). Список, находящийся на маршрутизаторе Cisco и используемый для управления доступом к ряду услуг, предоставляемых маршрутизатором (например, для запрещения пакетам с определенными IP-адресами, покидать определенный порт маршрутизатора).

Сейчас они выполняют инкапсуляцию, туннелирование, преобразование протоколов, действия по обеспечению некоторой безопасности. Разнообразие каналов связи, увеличивающееся использование сети Интернет и появление, наряду с данными, передачи голоса, видео - все это приводит к усложнению проходящего через маршрутизатор трафика. Проблемы безопасности, балансировки нагрузки и распределения трафика по приоритетам поставили вопрос о необходимости фильтрации пакетов. В итоге для этого стали применяться списки доступа различных типов. С их помощью маршрутизатор не станет полнофункциональным межсетевым экраном, но все равно это достаточно мощное средство для контроля за безопасным функционированием сети.