4.Технологии больших сетей (интерсетей)

Большие сети (интерсети - internet) представляют собой объединение нескольких территориально разнесенных локальных сетей, соединенных друг с другом машрутизаторами или шлюзами. Каждая локальная сеть (подсеть) может быть основана на своей технологии и в пределах этой подсети информация передается посредством этой технологии внутри кадров канального уровня. Маршрутизаторы соединяют эти локальные сети и обеспечивают передачу информации между сетями. Они работают на сетевом уровне и обеспечивают передачу пакетов сетевого уровня из одной сети в другую. Для этого необходимо иметь единую систему адресации в пределах всей интерсети. В каждой подсети существует своя система адресации (такие адреса называются локальными), но для обеспечения работы интерсети на сетевом уровне применяют собственную систему адресации, не связанную с локальной: все подсети, входящие в состав интерсети получают уникальные адреса, а все узлы внутри подсетей также нумеруются. Таким образом, каждый узел получает наряду с локальным адресом также сетевой адрес, состоящий из двух частей – адреса подсети и адреса узла внутри подсети.

4.1.Маршрутизация в интерсетях

Одной из задач сетевого уровня является маршрутизация - передача пакетов в составных сетях. Как указывалось выше, все сети, составляющие интерсеть связаны между собой маршрутизаторами. Причем, один маршрутизатор может соединять несколько сетей, а между разными сетями возможны несколько альтернативных путей следования пакетов (см. Рис. 17). Маршрутизаторы должны решать задачу маршрутизации - выбора пути следования пакета, так, чтобы он оптимальным образом дошел до узла назначения. При этом маршрутизатор может использовать различные критерии оптимизации (загрузка маршрута, пропускная способность маршрута, длина маршрута – количество транзитных маршрутизаторов и т.п.).

Каждый маршрутизатор подключен к нескольким сетям с помощью своих портов. В каждой сети маршрутизатор (а точнее его порт) имеют соответсвующий сетевой адрес и локальный адрес в этой сети. Таким образом, маршрутизатор имеет несколько сетевых адресов (по одному на каждый из своих портов).

Рис. 17. Пример интерсети

Существует два метода маршрутизации:

Одношаговая маршрутизация. Каждый маршрутизатор, через который проходит пакет, решает задачу его маршрутизации на один шаг, т.е. определяет в какую из подключенных к нему сетей направить пришедший пакет, чтобы в последствии (через N таких маршрутизаторов) этот пакет достиг сети назначения и в ней был передан на узел – получатель. Это основной тип маршрутизации.

Маршрутизация от источника. Маршрут следования пакета (последовательность маршрутизаторов) задается узлом, отправляющим пакеты и записывается в заголовке каждого из отправляемых пакетов. В этом случае маршрутизаторы не тратят время на расчет оптимального маршрута, а просто передают этот пакет следующему маршрутизатору в списке. Однако, для реализации такой схемы маршрутизации необходимо, чтобы узел-источник знал весь маршрут следования пакетов. Для этого первоначально в адрес узла-получателя посылается служебный пакет-«разведчик». Этот пакет маршрутизуется по одношаговому алгоритму. Но при этом в нем сохраняются адреса всех транзитных маршрутизаторов. После прихода пакета узел-получатель отправляет обратно список пройденных пакетом маршрутизаторов, который и используется для последующей маршрутизации остальных пакетов по алгоритму маршрутизации от источника. Этот способ эффективно использовать при передаче большого потока информации между узлами (например, потоковое видео).

Основной способ маршрутизации в настоящее время – одношаговая маршрутизация. В этом случае в заголовке пакета содержится адрес сети назначения и по этой информации маршрутизатор должен принять правильное решение о том, в какую из подключенных к нему сетей передать пришедший пакет. Для этого используется таблица маршрутизации, содержащая всю необходимую информацию. Ниже приведен пример таблицы для маршрутизатора М1, показанного на рис. В ней даны условные адреса сетей и узлов (далее будет рассмотрена реализация подобной таблицы для реальных сетевых протоколов).

Таблица 3. Пример таблицы маршрутизации

Адрес сети назначения	Адрес следующего маршрутизатора	Адрес выходного порта	метрика
S1	-	M1(1)	1
S2	-	M1(2)	1
S3	M2(1)	M1(1)	2
S4	M4(2)	M1(2)	2
default	M4(2)	M1(2)	-

В таблице маршрутизации в первом столбце перечислены адреса сетей интерсети (известных данному маршрутизатору). Для каждой из сетей указаны: сетевой адрес следующего маршрутизатора, сетевой адрес своего порта, через который нужно направить пакет для этой сети, а также – метрика данного маршрута («расстояние» до сети). В качестве простейшей метрики часто используется количество хопов (транзитных маршрутизаторов). Однако, в большой интерсети каждый маршрутизатор не обязан знать о всех сетях, включенных в интерсеть. Обычно в таблице маршрутизации находятся записи о сетях некоторой окрестности маршрутизатора, а также запись”default” – определяющая куда направлять пакеты для сетей, не указанных в таблице. Например, в данной таблице все пакеты в сеть S5 и другие сети (возможно подключенные дальше) будет передаваться маршрутизатором М1 на маршрутизатор М4 через свой порт М1(2), подключенный к сети S2.

При получении очередного пакета маршрутизатор извлекает из заголовка пакета информацию об адресе сети назначения и в своей таблице маршрутизации ищет запись об этой сети. По этой записи определяется на какой следующий маршрутизатор направить данный пакет и через какой собственный порт это сделать.

Аналогичная таблица имеется и на конечных узлах (компьютерах, подключенных к сети). Однако в ней обычно указывается только адрес маршрутизатора по умолчанию, на который и будут отправляться все исходящие пакеты.