4.7.Маршрутизация в ip-сетях
Маршрутизация в IP сетях осуществляется с использованием общих принципов маршрутизации, как это изложено в разделе 4.1. Маршрутизаторы направляют приходящие к ним пакеты с использование таблиц маршрутизации. Пример такой таблицы для маршрутизатора М1 (см. рисунок) показан ниже.
Таблица 9. Таблица маршрутизации для М1
Network Address |
Netmask |
Gateway address |
Interface |
Metric |
127.0.0.0 |
255.0.0.0 |
127.0.0.1 |
127.0.0.1 |
1 |
224.0.0.0 |
224.0.0.0 |
200.13.30.5 |
200.13.30.5 |
1 |
224.0.0.0 |
224.0.0.0 |
60.0.45.80 |
60.0.45.80 |
1 |
224.0.0.0 |
224.0.0.0 |
198.145.22.12 |
198.145.22.12 |
1 |
255.255.255.255 |
255.255.255.255 |
200.13.30.5 |
200.13.30.5 |
1 |
200.13.30.5 |
255.255.255.255 |
127.0.0.1 |
127.0.0.1 |
1 |
198.145.22.12 |
255.255.255.255 |
127.0.0.1 |
127.0.0.1 |
1 |
60.0.45.80 |
255.255.255.255 |
127.0.0.1 |
127.0.0.1 |
1 |
200.13.30.0 |
255.255.255.0 |
200.13.30.5 |
200.13.30.5 |
1 |
198.145.22.0 |
255.255.255.0 |
198.145.22.12 |
198.145.22.12 |
1 |
60.0.0.0 |
255.0.0.0 |
60.0.45.80 |
60.0.45.80 |
1 |
130.38.0.0 |
255.255.0.0 |
60.0.215.17 |
60.0.45.80 |
2 |
150.66.0.0 |
255.255.0.0 |
60.0.215.17 |
60.0.45.80 |
2 |
0.0.0.0 |
0.0.0.0 |
60.0.215.17 |
60.0.45.80 |
1 |
В этой таблице содержатся записи о специальных адресах и адресах сетей в окрестностях данного маршрутизатора. Записи о специальных адресах генерируются автоматически при подключении маршрутизатора. В таблице это первые 5 записей Адрес 255.255.255.255 относится к широковещательным пакетам для непосредственно подключнной локальной сети, а адреса 224.0.0.0 – необходимы для обработки групповых адресов. Далее следуют записи об адресах портов самого маршрутизатора. После этого – 3 записи о непосредственно подключенных к маршрутизатору сетях. Далее следуют записи о сетях, на которые будут передаваться пакеты через транзитный маршрутизатор с адресом 60.0.215.17. Последняя запись – адрес маршрутизатора по умолчанию. На этот адрес будут отправлены пакеты в сети, адреса которых не перечислены в таблице.
Рис. Пример IP сети
В качестве примера работы IP маршрутизации рассмотрим процесс передачи запроса к некоторому серверу с именем www.hotmail.com.
Пользователь, работая на компьютере с адресом 200.13.30.25 обращается к серверу, указывая его имя www.hotmail.com. Сообщение с запросом передается по стеку протоколов и попадает к модулю IP, который формирует пакет для передачи в сеть. При этом необходимо знать IP адрес узла назначения. Для этого используется система DNS. Если соответствие имени узла и его IP адреса находится в локальном кэше компьютера, то искомый адрес берется оттуда, в противном случае сначала формируется запрос на DNS сервер, который и возвращает искомый IP адрес. Полученный IP адрес узла назначения 170.213.0.66 записывается в заголовке пакета и модуль IP определяет (сравнивая этот адрес и адрес своей сети), что узел назначения находится в другой сети. Значит, необходима маршрутизация. В локальной таблице маршрутизации существует запись о маршрутизаторе по умолчанию. Его адрес – 200.13.30.5. Необходимо сформировать кадр канального уровня своей локальной сети (например, Ethernet) и отправить его маршрутизатору. Однако, для этого необходимо знать МАС адрес этого маршрутизатора в локальной сети. Этот адрес определяется с использованием ARP протокола (либо из локальной таблицы, либо после ARP запроса в сети). Наконец, определив МАС адрес маршрутизатора, IP модуль отправляет пакет на канальный уровень, где формируется кадр. Далее сетевой адаптер получает доступ к среде передачи (в соответствии с технологией локальной сети) и сообщение покидает компьютер пользователя.
Кадр с сообщением получает сетевой адаптер маршрутизатора, подключенный к сети 200.13.30.0, извлекает из него пакет и передает IP модулю маршрутизатора. Этот модуль анализирует заголовок пакета (время жизни, контрольную сумму) на предмет возможного уничтожения сбойного или потерянного пакета. Далее анализируется адресная часть заголовка. Пакет направлен в сеть 170.213.0.0, однако в таблице маршрутизации записи о такой сети нет. Поэтому используется запись по умолчанию (последняя в приведенной выше таблице), которая определяет, следующий маршрутизатор с адресом 60.0.215.17 и свой передающий порт 60.0.45.80. Выясняется – нужно ли фрагментирование пакета при передаче через сеть 60.0.0.0. Далее с помощью ARP протокола определяется МАС адрес следующего маршрутизатора и пакет (или несколько фрагментов пакета) передается на канальный уровень – в сетевой адаптер, подключенный к сети 60.0.0.0. В нем формируется кадр (или кадры для фрагментов пакета) и передается в сеть. Сообщение покидает первый маршрутизатор.
Так исходный пакет внутри кадров каждой из транзитный сетей переходит от одного маршрутизатора к другому, пока не достигнет маршрутизатора, непосредственно подключенного к сети 170.213.0.0. Этот маршрутизатор, получив кадр через один из своих интерфейсов, извлекает пакет (проводит те же проверки, что и предыдущие маршрутизаторы), а затем по адресу сети назначения выясняет, что он непосредственно подключен к этой сети. Поэтому пакет может быть передан компьютеру-адресату. С помощью ARP протокола выясняется МАС адрес, соответсвующий адресу 170.213.0.66, формируется кадр и направляется на этот компьютер.
Сетевой адаптер компьютера назначения получает из сети адресованный ему кадр, извлекает из него пакет и передает его модулю IP. Этот модуль определяет не был ли пакет фрагментирован по пути следования. Если да, то он ожидает получения остальных фрагментов пакета и осуществляет сборку исходного пакета. Из пакета извлекается сегмент транспортного уровня и передается модулю транспортного уровня (указанному в поле протокол заголовка). Далее происходит передача информации выше по стеку протокола TCP/IP пока исходное сообщение не попадет к протоколу HTTP, которому оно и было адресовано. Этот протокол передает сообщение соответствующей прикладной программе (вэб – серверу), в которой оно обрабатывается и формируется ответ. Этот ответ, который и передается обратно – на компьютер пользователя.