Наименование параметра	Значение
Тема статьи:	Введение в IP-маршрутизацию
Рубрика (тематическая категория)	Компьютеры

Стоит сказать, что для начала уточним некоторые понятия:

• сетевой узел (node) - любое сетевое устройство с протоколом TCP/IP;
• хост (host) - сетевой узел, не обладающий возможностями маршрутизации пакетов;
• маршрутизатор (router) - сетевой узел, обладающий возможностями маршрутизации пакетов

IP-маршрутизация - это процесс пересылки unicast -трафика от узла-отправителя к узлу –получателю в IP-сети с произвольной топологией.

Когда один узел IP-сети отправляет пакет другому узлу, в заголовке IP-пакета указываются IP-адрес узла отправителя и IP-адрес узла-получателя. Отправка пакета происходит следующим образом:

1. Узел-отправитель определяет, находится ли узел-получатель в той же самой IP-сети, что и отправитель (в локальной сети), или в другой IP-сети (в удаленной сети). Для этого узел-отправитель производит поразрядное логическое умножение своего IP-адреса на маску подсети, затем поразрядное логическое умножение IP-адреса узла получателя также на свою маску подсети. В случае если результаты совпадают, значит, оба узла находятся в одной подсети. В случае если результаты различны, то узлы находятся в разных подсетях.
2. В случае если оба сетевых узла расположены в одной IP-сети, то узел-отправитель сначала проверяет ARP-кэш на наличие в ARP-таблице MAC-адреса узла-получателя. В случае если нужная запись в таблице имеется, то дальше отправка пакетов производится напрямую узлу-получателю на канальном уровне. В случае если же в ARP-таблице нужной записи нет, то узел-отправитель посылает ARP-запрос для IP-адреса узла-получателя, ответ помещает в ARP-таблицу и после этого передача пакета также производится на канальном уровне (между сетевыми адаптерами компьютеров).
3. В случае если узел-отправитель и узел-получатель расположены в разных IP-сетях, то узел-отправитель посылает данный пакет сетевому узлу, который в конфигурации отправителя указан как "Основной шлюз" (default gateway ). Основной шлюз всœегда находится в той же IP-сети, что и узел-отправитель, в связи с этим взаимодействие происходит на канальном уровне (после выполнения ARP-запроса). Основной шлюз - это маршрутизатор, который отвечает за отправку пакетов в другие подсети (либо напрямую, либо через другие маршрутизаторы).

Рассмотрим пример, изображенный на рис. 4.5 .

Рис. 4.5.

В данном примере 2 подсети: 192.168.0.0/24 и 192.168.1.0/24. Подсети объединœены в одну сеть маршрутизатором. Интерфейс маршрутизатора в первой подсети имеет IP-адрес 192.168.0.1, во второй подсети - 192.168.1.1. В первой подсети имеются 2 узла: узел A (192.168.0.5) и узел B (192.168.0.7). Во второй подсети имеется узел C с IP-адресом 192.168.1.10.

В случае если узел A будет отправлять пакет узлу B, то сначала он вычислит, что узел B находится в той же подсети, что и узел A (ᴛ.ᴇ. в локальной подсети), затем узел A выполнит ARP-запрос для IP-адреса 192.168.0.7. После этого содержимое IP-пакета будет передано на канальный уровень, и информация будет передана сетевым адаптером узла A сетевому адаптеру узла B. Это пример прямой доставки данных (или прямой маршрутизации, direct delivery).

В случае если узел A будет отправлять пакет узлу C, то сначала он вычислит, что узел C находится в другой подсети (ᴛ.ᴇ. в удаленной подсети). После этого узел A отправит пакет узлу, который в его конфигурации указан в качестве основного шлюза (в данном случае это интерфейс маршрутизатора с IP-адресом 192.168.0.1). Далее маршрутизатор с интерфейса 192.168.1.1 выполнит прямую доставку узлу C. Это пример непрямой доставки (или косвенной маршрутизации, indirect delivery) пакета от узла A узлу C. В данном случае процесс косвенной маршрутизации состоит из двух операций прямой маршрутизации.

В целом процесс IP-маршрутизации представляет собой серии отдельных операций прямой или косвенной маршрутизации пакетов.

Каждый сетевой узел принимает решение о маршрутизации пакета на базе таблицы маршрутизации, которая хранится в оперативной памяти данного узла. Таблицы маршрутизации существуют не только у маршрутизаторов с несколькими интерфейсами, но и у рабочих станций, подключаемых к сети через сетевой адаптер.
Размещено на реф.рф
Таблицу маршрутизации в системе Windows можно посмотреть по команде route print. Каждая таблица маршрутизации содержит набор записей. Записи могут формироваться различными способами:

• записи, созданные автоматически системой на базе конфигурации протокола TCP/IP на каждом из сетевых адаптеров;
• статические записи, созданные командой route add или в консоли службы Routing and Remote Access Service ;
• динамические записи, созданные различными протоколами маршрутизации (RIP или OSPF).

Рассмотрим два примера: таблицу маршрутизации типичной рабочей станции, расположенной в локальной сети компании, и таблицу маршрутизации сервера, имеющего несколько сетевых интерфейсов.

Рабочая станция.

В данном примере имеется рабочая станция с системой Windows XP, с одним сетевым адаптером и такими настройками протокола TCP/IP: IP-адрес -192.168.1.10, маска подсети - 255.255.255.0, основной шлюз - 192.168.1.1.

Введем в командной строке системы Windows команду route print, результатом работы команды будет следующий экран (рис. 4.6 ; в скобках приведен текст для английской версии системы):

Рис. 4.6.

Список интерфейсов - список сетевых адаптеров, установленных в компьютере. Интерфейс MS TCP Loopback interface присутствует всœегда и предназначен для обращения узла к самому себе. Интерфейс Realtek RTL8139 Family PCI Fast Ethernet NIC - сетевая карта.

Сетевой адрес - диапазон IP-адресов, которые достижимы с помощью данного маршрута.

Маска сети - маска подсети, в которую отправляется пакет с помощью данного маршрута.

Адрес шлюза - IP-адрес узла, на который пересылаются пакеты, соответствующие данному маршруту.

Интерфейс - обозначение сетевого интерфейса данного компьютера, на который пересылаются пакеты, соответствующие маршруту.

Метрика - условная стоимость маршрута. В случае если для одной и той же сети есть несколько маршрутов, то выбирается маршрут с минимальной стоимостью. Как правило, метрика - это количество маршрутизаторов, которые должен пройти пакет, чтобы попасть в нужную сеть.

Проанализируем некоторые строки таблицы.

Первая строка таблицы соответствует значению основного шлюза в конфигурации TCP/IP данной станции. Сеть с адресом "0.0.0.0" обозначает "всœе остальные сети, не соответствующие другим строкам данной таблицы маршрутизации".

Вторая строка - маршрут для отправки пакетов от узла самому себе.

Третья строка (сеть 192.168.1.0 с маской 255.255.255.0) - маршрут для отправки пакетов в локальной IP-сети (ᴛ.ᴇ. той сети, в которой расположена данная рабочая станция).

Последняя строка - широковещательный адрес для всœех узлов локальной IP-сети.

Последняя строка на рис. 4.6 - список постоянных маршрутов рабочей станции. Это статические маршруты, которые созданы командой route add. В данном примере нет ни одного такого статического маршрута.

Теперь рассмотрим сервер с системой Windows 2003 Server, с тремя сетевыми адаптерами:

• Адаптер 1 - расположен во внутренней сети компании (IP-адрес - 192.168.1.10, маска подсети - 255.255.255.0);
• Адаптер 2 - расположен во внешней сети Интернет-провайдера ISP-1 (IP-адрес - 213.10.11.2, маска подсети - 255.255.255.248, ближайший интерфейс в сети провайдера - 213.10.11.1);
• Адаптер 3 - расположен во внешней сети Интернет-провайдера ISP-2 (IP-адрес - 217.1.1.34, маска подсети - 255.255.255.248, ближайший интерфейс в сети провайдера - 217.1.1.33).

IP-сети провайдеров - условные, IP-адреса выбраны лишь для иллюстрации (хотя вполне возможно случайное совпадение с какой-либо существующей сетью).

Вместе с тем, на сервере установлена Служба маршрутизации и удаленного доступа для управления маршрутизацией пакетов между IP-сетями и доступа в сеть компании через модемный пул.

В данном случае команда route print выдаст таблицу маршрутизации, изображенную на рис. 4.7 .

Рис. 4.7.

В таблице в списке интерфейсов отображены три сетевых адаптера разных моделœей, адаптер обратной связи (MS TCP Loopback interface ) и WAN (PPP/SLIP) Interface - интерфейс для доступа в сеть через модемный пул.

Отметим особенности таблицы маршрутов сервера с несколькими сетевыми интерфейсами.

Первая строка похожа на первую строку в таблице рабочей станции. Она также соответствует значению основного шлюза в конфигурации TCP/IP данной станции. Заметим, что только на одном интерфейсе можно задавать параметр "Основной шлюз". В данном случае данный параметр был задан на одном из внешних интерфейсов (это же значение отражено и в конце таблицы в строке "Основной шлюз").

Как и в рабочей станции, для каждого интерфейса есть маршруты как для unicast -пакетов, так и для широковещательных (broadcast) для каждой подсети.

Во второй строке содержится статический маршрут, сконфигурированный в консоли , для пересылки пакетов в сеть196.15.20.16/24.

Поддержка таблиц маршрутизации.

Есть два способа поддержки актуального состояния таблиц маршрутизации: ручной и автоматический.

Ручной способ подходит для небольших сетей. В этом случае в таблицы маршрутизации вручную заносятся статические записи для маршрутов. Записи создаются либо командой route add, либо в консоли Службы маршрутизации и удаленного доступа .

В больших сетях ручной способ становится чересчур трудоемким и чреват ошибками. Автоматическое построение и модификация таблиц маршрутизации производится так называемыми "динамическими маршрутизаторами" . Динамические маршрутизаторы отслеживают изменения в топологии сети, вносят необходимые изменения в таблицы маршрутов и обмениваются данной информацией с другими маршрутизаторами, работающими по тем же протоколам маршрутизации. В Windows Server реализована динамическая маршрутизация в Службе маршрутизации и удаленного доступа . В данной службе реализованы наиболее распространенные протоколы маршрутизации - протокол RIP версий 1 и 2 и протокол OSPF.

Введение в IP-маршрутизацию - понятие и виды. Классификация и особенности категории "Введение в IP-маршрутизацию" 2017, 2018.

Под маршрутизацией понимается процесс доставки сообщения из одной подсети в другую. Рассмотрим теперь принципы, на основании которых в сетях IP происходит выбор маршрута передачи пакета между сетями.

Сначала необходимо обратить внимание на тот факт, что не только маршрутизаторы, но и конечные узлы - компьютеры - должны принимать участие в выборе маршрута. Пример, приведенный на рисунке, демонстрирует эту необходимость. Здесь в локальной сети имеется несколько маршрутизаторов, и компьютер должен выбирать, какому из них следует отправить пакет.

Длина маршрута может существенно измениться в зависимости от того, какой маршрутизатор выберет компьютер для передачи своего пакета на сервер, расположенный, например, в Германии, если маршрутизатор 1 соединен выделенной линией с маршрутизатором в Копенгагене, а маршрутизатор 2 имеет спутниковый канал, соединяющий его с Токио.

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). Следующая таблица представляет собой типичный пример таблицы маршрутов, использующей IP-адреса сетей:

Адрес сети назначения	Адрес следующего маршрутизатора	Номер выходного порта	Расстояние до сети назначения
56.0.0.0	198.21.17.7
56.0.0.0	213.34.12.4.
116.0.0.0	213.34.12.4
129.13.0.0	198.21.17.6
198.21.17.0	-
213. 34.12.0	-
Default	198.21.17.7		-

В этой таблице в столбце "Адрес сети назначения" указываются адреса всех сетей, которым данный маршрутизатор может передавать пакеты. В стеке TCP/IP принят так называемый одношаговый подход к оптимизации маршрута продвижения пакета (next-hop routing) - каждый маршрутизатор и конечный узел принимает участие в выборе только одного шага передачи пакета. Поэтому в каждой строке таблицы маршрутизации указывается не весь маршрут в виде последовательности IP-адресов маршрутизаторов, через которые должен пройти пакет, а только один IP-адрес - адрес следующего маршрутизатора, которому нужно передать пакет. Вместе с пакетом следующему маршрутизатору передается ответственность за выбор следующего шага маршрутизации. Одношаговый подход к маршрутизации означает распределенное решение задачи выбора маршрута. Это снимает ограничение на максимальное количество транзитных маршрутизаторов на пути пакета.

В случае, если в таблице маршрутов имеется более одной строки, соответствующей одному и тому же адресу сети назначения, то при принятии решения о передаче пакета используется та строка, в которой указано наименьшее значение в поле "Расстояние до сети назначения".

При этом под расстоянием понимается любая метрика, используемая в соответствии с заданным в сетевом пакете классом сервиса. Это может быть количество транзитных маршрутизаторов в данном маршруте (количество хопов от hop - прыжок), время прохождения пакета по линиям связи, надежность линий связи, или другая величина, отражающая качество данного маршрута по отношению к конкретному классу сервиса. Если маршрутизатор поддерживает несколько классов сервиса пакетов, то таблица маршрутов составляется и применяется отдельно для каждого вида сервиса (критерия выбора маршрута).

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.

Конечный узел, как и маршрутизатор, имеет в своем распоряжении таблицу маршрутов унифицированного формата и на основании ее данных принимает решение, какому маршрутизатору нужно передавать пакет для сети N. Решение о том, что этот пакет нужно вообще маршрутизировать, компьютер принимает в том случае, когда он видит, что адрес сети назначения пакета отличается от адреса его собственной сети (каждому компьютеру при конфигурировании администратор присваивает его IP-адрес или несколько IP-адресов, если компьютер одновременно подключен к нескольким сетям). Когда компьютер выбрал следующий маршрутизатор, то он просматривают кэш-таблицу адресов своего протокола ARP и, может быть, находит там соответствие IP-адреса следующего маршрутизатора его MAC-адресу. Если же нет, то по локальной сети передается широковещательный ARP-запрос и локальный адрес извлекается из ARP-ответа.

После этого компьютер формирует кадр протокола, используемого на выбранном порту, например, кадр Ethernet, в который помещает МАС-адрес маршрутизатора. Маршрутизатор принимает кадр Ethernet, извлекает из него пакет IP и просматривает свою таблицу маршрутизации для нахождения следующего маршрутизатора. При этом он выполняет те же действия, что и конечный узел.

Одношаговая маршрутизация обладает еще одним преимуществом - она позволяет сократить объем таблиц маршрутизации в конечных узлах и маршрутизаторах за счет использования в качестве номера сети назначения так называемого маршрута по умолчанию - default, который обычно занимает в таблице маршрутизации последнюю строку. Если в таблице маршрутизации есть такая запись, то все пакеты с номерами сетей, которые отсутствуют в таблице маршрутизации, передаются маршрутизатору, указанному в строке default. Поэтому маршрутизаторы часто хранят в своих таблицах ограниченную информацию о сетях интерсети, пересылая пакеты для остальных сетей в порт и маршрутизатор, используемые по умолчанию. Подразумевается, что маршрутизатор, используемый по умолчанию, передаст пакет на магистральную сеть, а маршрутизаторы, подключенные к магистрали, имеют полную информацию о составе интерсети.

Особенно часто приемом маршрутизации по умолчанию пользуются конечные узлы. Хотя они также в общем случае имеют в своем распоряжении таблицу маршрутизации, ее объем обычно незначителен, так как маршрутизация для компьютера - не основное занятие. Главная роль в маршрутизации пакетов в концепции протокола IP отводится, естественно, маршрутизаторам, которые должны обладать гораздо более полными таблицами маршрутизации, чем конечные узлы. Конечный узел часто вообще работает без таблицы маршрутизации, имея только сведения об IP-адресе маршрутизатора по умолчанию. При наличии одного маршрутизатора в локальной сети этот вариант - единственно возможный для всех конечных узлов. Но даже при наличии нескольких маршрутизаторов в локальной сети, когда проблема их выбора стоит перед конечным узлом, задание маршрута по умолчанию часто используется в компьютерах для сокращения объема их маршрутной таблицы.

Другим способом разгрузки компьютера от необходимости ведения больших таблиц маршрутизации является получение от маршрутизатора сведений о рациональном маршруте для какой-нибудь конкретной сети с помощью протокола ICMP.

Кроме маршрута default, в таблице маршрутизации могут встретиться два типа специальных записей - запись о специфичном для узла маршруте и запись об адресах сетей, непосредственно подключенных к портам маршрутизатора.

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 "Расстояние до сети назначения" содержат нули.

Еще одним отличием работы маршрутизатора и конечного узла при выборе маршрута является способ построения таблицы маршрутизации. Если маршрутизаторы обычно автоматически создают таблицы маршрутизации, обмениваясь служебной информацией, то для конечных узлов таблицы маршрутизации создаются, как правило, вручную администраторами, и хранятся в виде постоянных файлов на дисках.

Существуют различные алгоритмы построения таблиц для одношаговой маршрутизации. Их можно разделить на три класса:

• алгоритмы фиксированной маршрутизации,
• алгоритмы простой маршрутизации,
• алгоритмы адаптивной маршрутизации.

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.

В состав пакета входит поле «время жизни», которое занимает 1 байт и указывает предельный срок, в течение которого пакет может перемещаться по сети. Время жизни данного пакета измеряется в секундах и задается источником передачи средствами протокола IP. На шлюзах и в других узлах сети по истечении каждой секунды из текущего времени жизни вычитается единица; единица вычитается также при каждой транзитной передаче (даже если не прошла секунда). При истечении времени жизни пакет аннулируется.

Маршрутизация в сетях TCP/IP имеет 2 значения:

Процедура поиска сетевого адреса в специальной таблице для передачи пакета в узел назначения.

Процесс построения такой таблицы

Маршрутизация существует как перенаправление IP-пакетов и маршрутизация как управление таблицами маршрутизации.

Хосты посылают пакеты только тем шлюзам, которые физически подключены к той же сети.

Локальные хосты могут перемещать пакеты только на 1 шаг в направлении узла назначения.

Каждый шлюз через который проходит пакет принимает решение о его перемещении, анализируя собственную таблицу маршрутизации.

Таблицы маршрутизации ведутся статическим, динамическим и комбинированным способом.

Статический маршрут фиксируется в таблице маршрутизации и не изменяется в течении всего времени работы хоста. Статический маршрут используется в относительно стабильной локальной сети. Она проста в управлении и надежна в использовании, но требует от персонала знания топологии сети на момент создания таблицы маршрутизации.

В сетях с более сложной топологией, когда появляются дополнительные шлюзы, когда появляются дополнительные каналы связи между хостами, пропускная способность между каналами высока.

В случае динамической маршрутизации на соответствующих шлюзах постоянно работает специальный процесс (демон). Процесс ведет и модифицирует таблицу маршрутизации. Кроме этого, он постоянно взаимодействует с другими процессами демонами других шлюзов для того, чтобы определять топологию сети и принимать решения доставки пакетов к хостам шлюзов.

Комбинированная маршрутизация . Для простых маршрутизаторов – статическая маршрутизация, для сложных – динамическая маршрутизация.

Существует 4 уровня сложности характеризующие процесс управления маршрутизацией в сети:

0 уровень. Отсутствие маршрутизации как таковой

Только статическая маршрутизация

Преимущественно статическая маршрутизация с периодическими обновлениями маршрутов, которые изменяют статические таблицы маршрутизации (осуществляется с помощью протокола RIP)

Динамическая маршрутизация

Фиксированная маршрутизация

является одним из методов динамической маршрутизации и используется в сетях с простой топологией связи. При фиксированной маршрутизации однопутевые таблицы, в которых для каждого адресата имеется один путь. в многопутевых таблицах для каждого адресата имеется несколько альтернативных путей и обязательно должно присутствовать правило выбора путей.

Алгоритм простой маршрутизации

Случайная маршрутизация, когда пакеты перенаправляются в любом случайном (одном) направлении, кроме исходного.

Лавинная маршрутизация – пакеты передаются во всех направлениях кроме исходного

Маршрутизация по предыдущему опыту. Этот метод динамической маршрутизации работает на основе пакетов проходивших через этот маршрут.

Адаптивная маршрутизация

Основана на??????????7

Основной вид алгоритмов маршрутизации применяется в современных сетях со сложной топологией. Алгоритмы этого вида основаны на периодическом обмене информацией о имеющихся в интерсети сетях. А также о связях между маршрутизаторами. Кроме этого алгоритмы учитывают не только топологию связи шлюзов, но и производительность и состояние этих связей. Среди алгоритмов адаптивной маршрутизации различают:

Дистанционно-векторные алгоритмы

Алгоритмы состояния связи

Дистанционно-векторные алгоритмы

Каждый маршрутизатор передает и широковещательно рассылает по сети вектор расстояний от себя до всех известных ему сетей. Под расстоянием здесь понимается число проложенных маршрутов через которые пакет должен пройти прежде чем попадет в соответствующую сеть. Получая такой вектор другой маршрутизатор добавляет свои сведения об известных ему сетях и тоже рассылает этот вектор всем остальным.

Второй алгоритм связан с обеспечением каждого маршрутизатора информацией на основе которой строится точный граф состояния сети. Все маршрутизаторы работают на основе одинаковых графов.

Коммутации в сетях

В процессе развития сетевых компьютерных технологий выделилось 3 основных метода:

1. Коммутация каналов

2. Коммутация сообщений

3. Коммутация пакетов

Коммутация каналов подразумевает образование составного физического канала из последовательно соединенных отдельных участков для передачи данных между узлами. Отдельные каналы соединены между собой специальной аппаратурой (коммутаторами), которые могут устанавливать связи между любыми конечными узлами сети. В сети с коммутацией каналов перед передачей данных всегда необходимо выполнить процедуру установки соединения и в процессе создать составной канал (коммутированный).

Коммутация сообщений

При использовании этого метода оборудование (называемое коммутаторами и выполненное на базе универсальных ПК) позволяет накапливать (буферизовать) сообщения и посылать их в соответствии с заданной системой приоритетности и принципами маршрутизации другим узлам сети.

Коммутация пакетов

Осуществляется за счет разделения сообщения на пакеты, т. е. элементы сообщения снабженные заголовком и имеющие фиксированную максимальную длину, и последующей передачей пакетов по маршруту, определяемому узлами сети.

Коммутация пакетов в компьютерных сетях – это основной способ передачи данных.

Преобладание коммутации пакетов как основного метода при реализации компьютерных сетей обусловлено следующими обстаятельствами:

Коммутация пакетов приводит к малым задержкам при передаче данных.

В отличии от коммутации каналов, которая требует, чтобы все линии связи из которых формируется канал имели одинаковую пропускную способность. Методы коммутации сообщений и пакетов позволяют передавать данные по линиям связи с любой пропускной способностью.

Представление данных пакетами создает условия для мультиплексирования потоков данных (разделение времени работы канала для одновременной нескольких потоков данных).

Малая длина пакетов данных позволяет выделять для промежуточного хранения (буферизации) передаваемых данных меньшую емкость памяти.

Методы коммутации пакетов

При коммутации пакетов передаваемые сообщения разбиваются на меньшие части, называемые пакетами, каждая из которых имеет установленную максимальную длину. Пакеты снабжаются служебной информацией необходимой для доставки пакетов и передаются. Каждый пакет снабжается следующей информацией:

Код начала и окончания пакета;

Адреса отправителя и получателя;

Номер пакетов сообщений;

Информация для контроля достоверности в промежуточных узлах и в узле назначения.

Как правило множество пакетов одного и того же сообщения передается одновременно. Приемник в соответствии с заголовками пакетов выполняет сборку пакетов в исходное сообщение и отправляет получателю подтверждение. В процессе передачи пакетов по узлам сети благодаря тому, что пакеты в промежуточных узлах не накапливаются целиком в виде сообщений (аппаратные требования промежуточным узлам).

Требования к аппаратному обеспечению промежуточных узлов резко снижаются. В случае переполнения оперативной памяти коммутаторами используются различные механизмы задержки передаваемых пакетов в местах их генерации.

При пакетной коммутации выдвигаются 2 противоречивых требования:

Уменьшение задержки пакетов в сети за счет небольшой длины пакетов;

Повышение эффективности передачи информации за счет увеличения длины пакета.

Для решения этих задач максимальный размер пакета устанавливается на основе 3 факторов:

Распределение длин пакетов;

Характеристика среды передачи

Стоимость передачи.

Процесс передачи данных в сети с коммутацией пакетов представляется в виде следующей последовательности операций:

Вводимое в сеть сообщение разбивается на пакеты, содержащие адрес конкретного пункта узла получателя, в промежуточном узле пакет запоминается в оперативной памяти и по адресу этого пакета определяется канал линии передач по которому пакет должен быть передан.

Если этот канал связи свободен (не занят передачей других пакетов) то пакет немедленно передается на соответствующий узел.

Если тот узел также является промежуточным, то в нем также повторяется та же операция.

Если канал связи с соседним узлом занят, то пакет может какое-то время хранится в ОЗУ коммутатора до освобождения канала.

Сохраненные пакеты помещаются в очередь по направлению передачи. Как правило длина очереди не превышает 3-4 пакета, если длина очереди превышается – пакеты стираются.

Существует 2 метода пакетной коммутации:

Датаграммный.

Способ виртуальных соединений.

Термин датаграмма используется для оборудования самостоятельного пакета, перемещающегося по сети независимо от других пакетов. Т. е. пакеты могут доставляться получателю различными маршрутами. Маршруты в свою очередь определяются сложивщейся динамической ситуацией в сети в сложившийся момент. Получив датаграмму узел коммутации направляет ее в сторону следующего узла максимально приближаясь к адресату. Когда смежный узел подтверждает получение пакета, узел коммутации стирает его из своей памяти, если подтверждение не получено узел коммутации отправляет пакет в другой смежный узел и так пока пакет не будет доставлен с получением подтверждения.

Все узлы, окружающие узел коммутации ранжируется по степени приближенности к коммутатору. Сначала пакет посылается узлам первого ранга, при неудаче – узлам второго ранга и т. д.

Процедура рассылки пакетов называется алгоритмом маршрутизации. Существуют алгоритмы, когда смежные узлы, на которые будут отправляться пакет выбирается случайно. Соответственно каждая датаграмма уходит по случайному маршруту.

Виртуальный метод – этот метод предполагает установлении маршрута передачи всего сообщения отправителя до получателя с помощью специальной службы пакета запросов. Для такого сообщения выделяется маршрут, который в случае согласия получателя на соединение закрепляется для прохождения по нему всей совокупности пакетов.

При реализации этого метода сначала отправляется специальный служебный пакет, который называется запрос вызова.

Этот пакет как бы прокладывает весь маршрут по которому пойдут все пакеты относящиеся к этому вызову.

Метод называется виртуальным, потому что в этом случае не коммутируются реальный физический тракт, а устанавливается логическая связка между отправителем и получателем, т. е. имитируется виртуальный воображаемый тракт.

Преимущество виртуального метода перед датанраммой – упорядоченность пакетов. Недостаток – как только что-то случается с промежуточным узлом – сообщение не доставляется.

IP-маршрутизация

IP-Маршрутизация – процесс выбора пути для передачи пакета в сети. Под путем (маршрутом) понимается последовательность маршрутизаторов, через которые проходит пакет по пути к узлу-назначению. IP-маршрутизатор – это специальное устройство, предназначенное для объединения сетей и обеспечивающее определение пути прохождения пакетов в составной сети. Маршрутизатор должен иметь несколько IP-адресов с номерами сетей, соответствующими номерам объединяемых сетей.

	Объединение сетей с помощью IP-маршрутизатора

Маршрутизация осуществляется на узле-отправителе в момент отправки IP-пакета, а затем на IP-маршрутизаторах.

Принцип маршрутизации на узле отправителе выглядит достаточно просто. Когда требуется отправить пакет узлу с определенным IP-адресом, то узел-отправитель выделяет с помощью маски подсети из собственного IP-адреса и IP-адреса получателя номера сетей. Далее номера сетей сравниваются и если они совпадают, то пакет направляется непосредственно получателю, в противном случае – маршрутизатору, чей адрес указан в настройках протокола IP.

Выбор пути на маршрутизаторе осуществляется на основе информации, представленной в таблице маршрутизации . Таблица маршрутизации – это специальная таблица, сопоставляющая IP-адресам сетей адреса следующих маршрутизаторов, на которые следует отправлять пакеты с целью их доставки в эти сети. Обязательной записью в таблице маршрутизации является так называемый маршрут по умолчанию , содержащий информацию о том, как направлять пакеты в сети, адреса которых не присутствуют в таблице, поэтому нет необходимости описывать в таблице маршруты для всех сетей. Таблицы маршрутизации могут строиться «вручную» администратором или динамически, на основе обмена информацией, который осуществляют маршрутизаторы с помощью специальных протоколов.

Маршрутизация процесс сетевого уровня, определяющий лучший путь доставки пакета информации получателю. Пути передачи пакетов информации называют маршрутами. Лучшие определенные маршруты к «знакомым» получателям записываются и хранятся в таблице маршрутизации.

Различают два вида маршрутизации:

• Статическая маршрутизация
• Динамическая маршрутизация

Деление происходит в зависимости от способа записи в таблицу маршрутизации.

Выполняют маршрутизацию, специальные устройства – маршрутизатороры или обычные компьютеры с несколькими сетевыми картами.

Маршрутизация в сетях на основе служб без установления соединения

Рассматривать процесс маршрутизации будем на условном примере.

По условию примера, Хосту 1 нужно передать сообщение Хосту 2 (рис. 1).

При этом длина сообщения в 4 раза длиннее допустимого к передаче. Из-за этого сообщение нужно разбить на 4 части (пакета) и последовательно отослать на маршрутизатор А.

Маршрутизатор А соединен только с маршрутизаторами В и С. Соответственно, все пакеты с Хоста А могут передаваться только на маршрутизаторы В и С.

Все возможные пути движения пакетов информации записаны во внутренней таблице маршрутизации. Записи в таблице маршрутизации соответствуют реальным соединениям.

Итак, через маршрутизатор А нужно передается 4 пакета. Согласно таблицы маршрутизации, действующей на данный момент времени, пакеты 1-3 передаются на маршрутизатор С. Далее согласно таблицы маршрутизации маршрутизатора С, пакеты передаются на Е — маршрутизатор, который связан непосредственно с хостингом В. Все пакеты 1-3 доставлены.

На следующий момент времени на маршрутизаторе А сменилась таблица маршрутизации, предположим из-за «пробки» на участке пути А-С-Е. Согласно новой таблицы маршрутизации, маршрутизатор А передает пакет 4 по пути маршрутизации А-В-Д, далее Е и на Хост В.

Отмечу, что таблицы маршрутизации оформляются по алгоритмам маршрутизации.

Это пример был для сетей с неустановленным соединением. А как осуществляется маршрутизация при уже установленном соединении.

Маршрутизация в сетях на основе служб с установлением соединения

В сетях с установлением соединения все пакеты информации передаются по единому маршруту. Это обеспечивается установлением на весь сеанс связи надежного виртуального канала.

Задача, передать информацию от Хоста 1 на Хост 2.