routing statyczny i dynamiczny.pdf

Routing statyczny i dynamiczny

1. Idea routingu

Gdy dwa komputery chcą się ze sobą skomunikować i jednocześnie znajdują się w tej

samej sieci lokalnej to jest im bardzo łatwo odnaleźć się nawzajem. Polega to na wysłaniu zapytania

ARP o odwzorowanie adresu logicznego IP na adres fizyczny MAC. Sytuacja bardziej się

komplikuje gdy komputery które chcą ze sobą „pogadać” są względem siebie zdalne, czyli znajdują

się dwóch oddzielnych sieciach lokalnych. W takiej sytuacji musimy poprosić naszego routera aby

wysłał z jednej sieci do drugiej.

Proces przekazywania danych z jednej sieci do drugiej nosi nazwę routowania. Dokładniej jest to

proces odnajdywania trasy od hosta źródłowego do hosta docelowego. Sieć ogólnoświatowa składa

się z bardzo wielu sieci lokalnych, które połączone są między sobą routerami. W tym przypadku

możliwych tras od źródła do celu może być kilka. Dlatego pojawia się konieczność realizacji

routowanie, którego wynikiem jest decyzja, którą drogą należy posłać dane, aby w sposób

najbardziej efektywny dotarły do celu. Wśród wielu wymagań związanych z routowaniem na

szczególną uwagę zasługują:

• poprawność,

• prostota,

• adaptacja do zmieniających się warunków sieci,

• stabliność,

• wydajność.

Kryterium wyboru trasy oparte jest na koszcie trasy określonym na podstawie wielu czynników. Od

złożoności mechanizmów trasowania zależy ilość czynników branych pod uwagę podczas

szacowania kosztu trasy. Wśród czynników branych pod uwagę mogą się znajdować:

• liczba przebytych hopów,

• opóźnienie,

• przepustowość,

• koszt ekonomiczny,

• ...

Decyzja routowania sprowadza się do wyboru trasy o najmniejszym koszcie.

Skuteczność routowania jest zależna również od przyjętej strategii podejmowania decyzji o

routowaniu. Miejscem podjęcia decyzji o routowaniu może być każdy węzeł (routowanie

rozproszone), węzeł centralny (routowanie scentralizowane), jak również węzeł początkowy

(routowanie źródłowe). W związku z tym również czas podjęcia decyzji o routowaniu może być

zróżnicowany – decyzja może być podejmowana dla każdego pakietu, dla każdego łącza

logicznego, jednorazowo bądź dynamicznie.

Podstawą podjęcia właściwej decyzji jest znajomość budowy sieci – topologii oraz dynamicznych

właściwości poszczególnych powiązań pomiędzy elementami tworzącymi strukturę komunikacyjną.

Czym informacje są bardziej szczegółowe, tym większe prawdopodobieństwo trafnej i pewnej

decyzji. Źródłami informacji o sieci mogą być sąsiednie węzły, wszystkie węzły, brana może być

pod uwagę tylko lokalna informacja węzła, w skrajnym przypadku oczywiście sieć może stanowić

całkowitą zagadkę – wówczas decyzje mogą być podejmowane w sposób losowy, co może się

jednak wiązać z małym odsetkiem poprawnych decyzji. Uaktualnianie informacji o sieci może być

ciągłe, okresowe, wywołanae istotną zmianą topologii bądź obciążenia, jest funkcją źródła

informacji i strategii routowania. Im więcej źródeł informacji i częstsze uaktualniania, tym większe

prawdopodobieństwo wybrania właściwej trasy, tym również większy narzut informacji

obciążających węzły i łącza.

Podstawowa klasyfikacja routingu zakłada wyszczególnienie dwóch grup mechnizmów:

• routing statyczny – bazujący na trasach statycznie zdefiniowanych przez administratora sieci.

Routing statyczny zakłada również niezmienność tras – informacje o dostępnych trasach nie są

akualizowane, a więc narażone na dezaktualizację w wyniku zmienności sieci. Chcąc utrzymać

dość aktualne informacje o dostępnych trasach administrator sieci musi na bierząco sprawdzać

konfigurację sieci i aktualizować w sposób ciągły informacje o dostępnych trasach. Pozytywnym

aspektem tego mechanizmu jest szybkość przetwarzania informacji i małe wymagania sprzętowe

stawiane urządzeniom routującym.

• routing dynamiczny – bazujący na określonym protokole routingu umożliwiającym wymianę

informacji pomiędzy elementami routującymi w sieci. Największą zaletą tego typu mechanizmu

jest jego adaptacja do zmiennych warunków w sieci. Oznacza to, że routery reagują na wszelkie

nieprawidłowości oraz zmiany parametrów podczas pracy sieci, a więc informacje

przechowywane w węzłach są bardziej adekwatne i ściślej opisują bieżącą topologię w sieci.

Wadą tego rodzaju mechanizmu są wymagania stawiane sprzętowym konfiguracjom węzłów

sieci – mocy obliczeniowej oraz ilości pamięci, jak również dodatkowy ruch generowany w sieci

na skutek wymiany informacji pomiędzy węzłami.

Bez względu jaki rodzaj routingu jest stosowany, informacje o dostępnych trasach przechowywane

są w tablicy routingu . Wpisy wewnątrz tablicy zawierają cel (sieć docelową podaną w formie adresu

sieci), urządzenie przez które trasa jest osiągalna (fizyczne urządzenie bądź adres następnego hopu),

metrykę i inne. Przykładową tablicę routingu przedstawia poniższy rysunek.

Rysunek 1Przykładowa tablica routingu.

W momencie otrzymania danych, węzeł analizuje miejsce docelowe pakietu. Jeśli pakiet

przewidziany jest do przesłania dalej, analizowany jest adres docelowy i porównywany z wpisami

tras w tablicy routingu. Jeśli zostanie znaleziona pasująca reguła, pakiet przesyłany jest zgodnie z

wytycznymi zawartymi w regule. Jeśli nie zostanie znaleziona odpowiednia reguła pakiet jest

porzucany. Aby zapobiec sytuacji braku odpowieniej trasy, definiuje sie specjalną regułę, tzw. trasę

domyślną, oznaczoną jako 0.0.0./0.0.0.0, która podaje trasę dla pakietów, które nie zostały

dopasowane do żadnej ze wcześniejszych reguł. Jeżeli sieć jest udostępniana przez router brzegowy,

nosi ono miano bramy.

W celu wymiany informacji między routeremi o dostępnych trasach wykorzytywane są specjalne

protokoły, które są przystosowane tylko do tego zadania. Przykładem takiego protokołu jest

protokuł RIP (Routing Information Protocol, protokuł informacji routingowych).

2. Routing statyczny

Definicje statycznych tras dokonuje się za pomoca polecenia route, zarówno w przypadku systemu

Microsoft Windows, jak również Linux. Definiownie tras statycznych w systemie Linux:

• route – wyświetlenie wpisów tablicy routingu,

• route add -net [adres IP sieci] netmask [maska podsieci] dev [urządzenie] – polecenie dodaje do

tablicy routingu trasę do sieci w wskazanym adresie poprzez odpowiednie urządzenie,

przykładowo:

route add -net 192.168.1.0 netmask 255.255.255.0 dev eth0

doda wpis mówiący o osiągalności sieci 192.168.1.0/24 poprzez urządzenie eth0,

route add -net 127.0.0.0 netmask 255.0.0.0 dev lo

doda wpis mówiący o osiągalności sieci 127.0.0.0/8 poprzez pętlę sprzężenia zwrotnego.

• route add -host [adres IP hosta] dev [urządznie] – polecenie dodaje do tablicy routingu trasę do

konkretnego hosta poprzez odpowienie urządzenie, przykładowo:

route add host 192.168.1.2 dev eth2

dodat wpis mówiący o osiągalności hosta poprzez urządzenie eth2.

• Route add ... gw [adres IP bramy] – polecenie dodaje do tablicy routingu trasę do konkretnego

hosta bądź sieci poprzez bramę o podanym adresie.

• Route ... metric [metryka] – polecnie definiuje trasę z określoną metryką.

• Route add default gw [adres IP bramy] – polecenie dodaje do tablicy routingu domyślną trasę

poprzez bramę o konkretnym adresie IP.

• Route del ... - usuwa z tablicy routingu konkretny wpis.

Definiowanie tras statycznych w systemie Microsoft Windows:

• route PRINT – wyświetlanie wpisów tablicy routingu.

• Route ADD [adres IP celu] MASK [maska podsieci] [brama] METRIC [metryka] IF [interfejs] –

polecenie dodaje do tablicy routingu trasę do sieci bądź hosta o wskazanym adresie poprzez

odpowiednią bramę i urządzenie z podaną metryką braną pod uwagę w przypadku kilku tras do

jednego celu, przykładowo:

route ADD 192.168.1.0 MASK 255.255.255.0 192.168.1.1 METRIC 1

doda wpis mówiący o osiągalności sieci 192.168.1.0/24 poprzez bramę 192.168.1.1 z metryką 1

(brak zdefiniowanego interfejsu wymusi na systemie znalezienie odpowiedniego urządzenia).

• Route CHANGE ... - polecenie umożliwia zmianę określonej trasy.

• route DELETE ... - polecenie umożliwia usunięcie określonej trasy.

• route -f – polecenie usuwa wszystkie zdefiniowane trasy.

3. Routing dynamiczny

Routing dynamiczny umożliwia wymianę danych pomiędzy węzłami sieci o aktualnych trasach i ich

stanie. Zasadą działania routingu dynamicznego jest to, że każdy router wie podczas uruchamiania

tylko o jednej sieci. Następnie ogłasza on innym routerom do niego podłączonym to, co wie, a inne

routery odpowiadaja tym, co z kolei one wiedza. Niżej przedstawiony przykład pokazuje jak będzie

działać wymiana informacji między połączonymi routerami tworzącymi sieć w pewnym

zamkniętym obszarze. (Aby uprościć działanie algorytmu zdarzenia przedstawione są szeregowo. W

rzeczywistości wiele z tych zdarzeń działałaby jednocześnie).

Rysunek 2Przykładowa sieć komputerowa.

Jak pokazano na powyższym rysunku router 1 posiada dane o sieci 192.168.1.0/24 i domyślnej

ścieżce do Internetu. Router 2 wie o sieci 192.168.2.0/24, router 3 o sieci 192.168.3.0/24 i tak dalej.

Przy rozruchu tablica każdego z routerów wygląda następująco:

Router Tablica

Router 1

192.168.1.0/24, brama do Internetu

Router 2

192.168.2.0/24

Router 3

192.168.3.0/24

Router 4

192.168.4.0/24

Następnie router 1 wykonuje rozgłoszenie zawierające ścieżki które zna. Ponieważ do niego

podłączone są routery 2 i 4, to aktualizują one swoje trasy. W efekcie tablice routingu będą

wyglądały następująco (nowe trasy są wpisane kursywą):

Router Tablica

Router 1

192.168.1.0/24, brama do Internetu

Router 2

192.168.2.0/24

192.168.1.0/24 przez router 1

brama do Internetu przez router 1

Router 3

192.168.3.0/24

Router 4

192.168.4.0/24

192.168.1.0/24 przez router 1

brama do Internetu przez router 1

Następnie rozgłoszenie wykonuje router 2. Routery 1 i 3 odbierają pakiety i aktualizują swoje

tablice:

Router Tablica

Router 1

192.168.1.0/24, brama do Internetu

192.168.2.0/24 przez router 2

Router 2

192.168.2.0/24

192.168.1.0/24 przez router 1

brama do Internetu przez router 1

Router 3

192.168.3.0/24

192.168.2.0/24 przez router 2

192.168.1.0/24 przez router 2

brama do Internetu przez router 2

Router 4

192.168.4.0/24

192.168.1.0/24 przez router 1

brama do Internetu przez router 1

Router 3 następnie dokonuje rozgłoszenia, które odczytują routery 2 i 4. W tym miejscu, niektóre

routery posiadają wystarczającą ilość informacji, aby istniało wiele ścieżek do jednego miejsca

przeznaczenia. Tabele routingu wyglądają następująco:

Router Tablica

Router 1

192.168.1.0/24, brama do Internetu

192.168.2.0/24 przez router 2

Router 2

192.168.2.0/24

192.168.1.0/24 przez router 1

brama do Internetu przez router 1

192.168.3.0/24 przez router 3

Router 3

192.168.3.0/24

192.168.2.0/24 przez router 2

192.168.1.0/24 przez router 2

brama do Internetu przez router 2

Router 4

192.168.4.0/24

192.168.1.0/24 przez router 1 lub 3

brama do Internetu przez router 1 lub 3

192.168.3.0/24 przez router 3

192.168.2.0/24 przez router 3

Następnie rozgłoszenia dokonuje router 4, które słyszą routery 1 i 3. Po tej operacji tablice

wyglądają następująco:

Router Tablica

Router 1

192.168.1.0/24, brama do Internetu

192.168.2.0/24 przez router 2 lub 4

192.168.3.0/24 przez router 4

192.168.4.0/24 przez router 4

Router 2

192.168.2.0/24

192.168.1.0/24 przez router 1

brama do Internetu przez router 1

192.168.3.0/24 przez router 3

Router 3

192.168.3.0/24

192.168.2.0/24 przez router 2

192.168.1.0/24 przez router 2 lub 4

brama do Internetu przez router 2 lub 4

192.168.4.0/24 przez router 4

Router 4

192.168.4.0/24

192.168.1.0/24 przez router 1 lub 3

brama do Internetu przez router 1 lub 3

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: