Основные принципы маршрутизации. Логика работы маршрутизации.

Маршрутизатор имеет несколько портов, каждый из которых включается в другую подсеть и по логике доступа к среде каждой подсети является ее независимым узлом. Поэтому каждый порт маршрутизатора имеет свой MAC –адрес и свой сетевой адрес, а само устройство в целом адреса не имеет.

Задачу выбора маршрута из нескольких возможных решают маршрутизаторы и конечные узлы. Маршрут выбирается на основании имеющейся у устройств информации о топологии сети, а также на основании указанного критерия (метрики) выбора маршрута. Метрика (metric) – это число, связанное с каждым маршрутом в обновлении маршрутизации. Это число характеризирует маршрут как хороший или плохой. Чем меньше значение метрики – тем лучше. Обычно в качестве критерия выступает время прохождения маршрута отдельным пакетом или средняя пропускная способность маршрута для серии пакетов. Часто также используется весьма простая метрика, учитывающая только количество пройденных в маршруте промежуточных маршрутизаторов.

Информация о наилучших маршрутах хранится в таблице маршрутизации. Таблицы разных маршрутизаторов могут выглядеть по-разному, но в них обязательно будут присутствовать следующие поля:

Для уменьшения размеров таблиц маршрутизации в больших сетях вводят путь по умолчанию. При этом в таблицу данного маршрутизатора включаются непосредственно подключенные к нему сети, сети, расположенные поблизости, и тупиковые ветви сети, а остальные части сети адресуются маршрутом по умолчанию.

Некоторые реализации сетевых протоколов допускают наличие в таблицах нескольких строк, соответствующих одному адресу сети назначения, если их метрики одинаковы или разница между ними не превышает заданного значения. В многомаршрутных таблицах должно быть задано правило, по которому выбирается один из доступных альтернативных маршрутов. Чаще всего один путь является основным, а остальные – резервными. Резервные маршруты могут выбираться тогда, когда основной путь по причине технических неполадок становится недоступен.

Наличие нескольких маршрутов к одному узлу делают возможной передачу трафика к этому узлу по нескольким каналам параллельно (поочередная посылка пакетов по каждому маршруту), что повышает пропускную способность и надежность сети. Такая возможность называется балансировкой нагрузки и поддерживается рядом протоколов маршрутизации.

Если маршрутизатор поддерживает несколько классов сервиса для пакетов (по разным критериям), то для каждого класса (критерия) составляется отдельная таблица маршрутизации.

Протокол сетевого уровня конечного узла прежде всего определяет, находятся ли отправитель и получатель в одной сети (тогда маршрутизация не нужна) или пакет адресован компьютеру другой сети (тогда нужна маршрутизация). Таблица маршрутизации у компьютера выглядит аналогично таблице маршрутизатора, только гораздо меньше по размерам. Конечный узел вообще может обходиться без нее, так как ему достаточно знать только адрес маршрутизатора по умолчанию (из ЛВС во внешнюю сеть обычно ведет только один маршрутизатор).

Маршрутизаторы строят свои таблицы в основном автоматически, обмениваясь друг с другом служебной информацией с помощью сообщений протоколов маршрутизации. Для конечных узлов таблицы маршрутизации либо создаются вручную администраторами сети, либо автоматически и хранятся в виде файлов на дисках.

Протоколы маршрутизации (routing protocols) определяют форматы сообщений, посредством которых маршрутизаторы могут обмениваться информацией о возможных маршрутах. Маршрутизатор может сообщить другим маршрутизаторам о маршрутах, которые ему известны, и может сам прослушать сообщения соседних маршрутизаторов о маршрутах, которые известны им. Если в этом процессе будут участвовать все маршрутизаторы, то все они будут знать маршруты для всех подсетей или сетей. Протоколы маршрутизации позволяют маршрутизаторам изучать маршруты ко всем или подсетям.

Логика работы протоколов маршрутизации:

1. Каждый маршрутизатор знает только о непосредственно связанных с ним маршрутах;

2. Маршрутизатор R1 посылает обновление информации о маршрутизации маршрутизатору R2. Термин обновление маршрутной информации (routing update) относится к сообщению протокола маршрутизации, которое содержит информацию об IP-сетях и подсетях известных маршрутизатору;

3. Маршрутизатор R2 получает сообщение от R1 и расширяет свою таблицу маршрутизации новыми обновлёнными маршрутами.

Для того чтобы R1 мог узнать о новых для него маршрутах, другой маршрутизатор должен сообщить ему о них, прислав обновление маршрутной информации. При получении обновленной маршрутной информации: в качестве интерфейса используется интерфейс через который было получено обновление маршрутной информации; а маршрутизатор следующего перехода – IP-адрес маршрутизатора от которого было получено сообщение.

Протоколы маршрутизации позволяют маршрутизаторам использовать оптимальный маршрут, если он доступен, но они используют менее желательные маршруты, если оптимальный маршрут недоступен (например вышел из строя коммутатор между R1 и R2). Сначала они изучают все возможные способы достижения каждой подсети (маршруты). Затем они выбирают наилучший маршрут, в настоящее время доступный каждой подсети, реагируя на изменения в сети.