Что такое таблица маршрутизации. Описание команды ROUTE

Или шлюзом , называется узел сети с несколькими IP-интерфейсами (содержащими свой MAC-адрес и IP-адрес), подключенными к разным IP-сетям, осуществляющий на основе решения задачи маршрутизации перенаправление дейтаграмм из одной сети в другую для доставки от отправителя к получателю.

Представляют собой либо специализированные вычислительные машины, либо компьютеры с несколькими IP-интерфейсами, работа которых управляется специальным программным обеспечением.

Маршрутизация в IP-сетях

Маршрутизация служит для приема пакета от одного устройства и передачи его по сети другому устройству через другие сети. Если в сети нет маршрутизаторов, то не поддерживается маршрутизация. Маршрутизаторы направляют (перенаправляют) трафик во все сети, составляющие объединенную сеть.

Для маршрутизации пакета маршрутизатор должен владеть следующей информацией:

• Адрес назначения
• Соседний маршрутизатор, от которого он может узнать об удаленных сетях
• Доступные пути ко всем удаленным сетям
• Наилучший путь к каждой удаленной сети
• Методы обслуживания и проверки информации о маршрутизации

Маршрутизатор узнает об удаленных сетях от соседних маршрутизаторов или от сетевого администратора. Затем маршрутизатор строит таблицу маршрутизации, которая описывает, как найти удаленные сети.

Если сеть подключена непосредственно к маршрутизатору, он уже знает, как направить пакет в эту сеть. Если же сеть не подключена напрямую, маршрутизатор должен узнать (изучить) пути доступа к удаленной сети с помощью статической маршрутизации (ввод администратором вручную местоположения всех сетей в таблицу маршрутизации) или с помощью динамической маршрутизации.

Динамическая маршрутизация - это процесс протокола маршрутизации, определяющий взаимодействие устройства с соседними маршрутизаторами. Маршрутизатор будет обновлять сведения о каждой изученной им сети. Если в сети произойдет изменение, протокол динамической маршрутизации автоматически информирует об изменении все маршрутизаторы. Если же используется статическая маршрутизация, обновить таблицы маршрутизации на всех устройствах придется системному администратору.

IP-маршрутизация - простой процесс, который одинаков в сетях любого размера. Например, на рисунке показан процесс пошагового взаимодействия хоста А с хостом В в другой сети. В примере пользователь хоста А запрашивает по ping IP-адрес хоста В. Дальнейшие операции не так просты, поэтому рассмотрим их подробнее:

• В командной строке пользователь вводит ping 172.16.20.2. На хосте А генерируется пакет с помощью протоколов сетевого уровня и ICMP .

• IP обращается к протоколу ARP для выяснения сети назначения для пакета, просматривая IP-адрес и маску подсети хоста А. Это запрос к удаленному хосту, т.е. пакет не предназначен хосту локальной сети, поэтому пакет должен быть направлен маршрутизатору для перенаправления в нужную удаленную сеть.
• Чтобы хост А смог послать пакет маршрутизатору, хост должен знать аппаратный адрес интерфейса маршрутизатора, подключенный к локальной сети. Сетевой уровень передает пакет и аппаратный адрес назначения канальному уровню для деления на кадры и пересылки локальному хосту. Для получения аппаратного адреса хост ищет местоположение точки назначения в собственной памяти, называемой кэшем ARP.
• Если IP-адрес еще не был доступен и не присутствует в кэше ARP, хост посылает широковещательную рассылку ARP для поиска аппаратного адреса по IP-адресу 172.16.10.1. Именно поэтому первый запрос Ping обычно заканчивается тайм-аутом, но четыре остальные запроса будут успешны. После кэширования адреса тайм-аута обычно не возникает.
• Маршрутизатор отвечает и сообщает аппаратный адрес интерфейса Ethernet, подключенного к локальной сети. Теперь хост имеет всю информацию для пересылки пакета маршрутизатору по локальной сети. Сетевой уровень спускает пакет вниз для генерации эхо-запроса ICMP (Ping) на канальном уровне, дополняя пакет аппаратным адресом, по которому хост должен послать пакет. Пакет имеет IP-адреса источника и назначения вместе с указанием на тип пакета (ICMP) в поле протокола сетевого уровня.
• Канальный уровень формирует кадр, в котором инкапсулируется пакет вместе с управляющей информацией, необходимой для пересылки по локальной сети. К такой информации относятся аппаратные адреса источника и назначения, а также значение в поле типа, установленное протоколом сетевого уровня (это будет поле типа, поскольку IP по умолчанию пользуется кадрами Ethernet_II). Рисунок 3 показывает кадр, генерируемый на канальном уровне и пересылаемый по локальному носителю. На рисунке 3 показана вся информация, необходимая для взаимодействия с маршрутизатором: аппаратные адреса источника и назначения, IP-адреса источника и назначения, данные, а также контрольная сумма CRC кадра, находящаяся в поле FCS (Frame Check Sequence).
• Канальный уровень хоста А передает кадр физическому уровню. Там выполняется кодирование нулей и единиц в цифровой сигнал с последующей передачей этого сигнала по локальной физической сети.

• Сигнал достигает интерфейса Ethernet 0 маршрутизатора, который синхронизируется по преамбуле цифрового сигнала для извлечения кадра. Интерфейс маршрутизатора после построения кадра проверяет CRC, а в конце приема кадра сравнивает полученное значение с содержимым поля FCS. Кроме того, он проверяет процесс передачи на отсутствие фрагментации и конфликтов носителя.
• Проверяется аппаратный адрес назначения. Поскольку он совпадает с адресом маршрутизатора, анализируется поле типа кадра для определения дальнейших действий с этим пакетом данных. В поле типа указан протокол IP, поэтому маршрутизатор передает пакет процессу протокола IP, исполняемому маршрутизатором. Кадр удаляется. Исходный пакет (сгенерированный хостом А) помещается в буфер маршрутизатора.
• Протокол IP смотрит на IP-адрес назначения в пакете, чтобы определить, не направлен ли пакет самому маршрутизатору. Поскольку IP-адрес назначения равен 172.16.20.2, маршрутизатор определяет по своей таблице маршрутизации, что сеть 172.16.20.0 непосредственно подключена к интерфейсу Ethernet 1.
• Маршрутизатор передает пакет из буфера в интерфейс Ethernet 1. Маршрутизатору необходимо сформировать кадр для пересылки пакета хосту назначения. Сначала маршрутизатор проверяет свой кэш ARP, чтобы определить, был ли уже разрешен аппаратный адрес во время предыдущих взаимодействий с данной сетью. Если адреса нет в кэше ARP, маршрутизатор посылает широковещательный запрос ARP в интерфейс Ethernet 1 для поиска аппаратного адреса для IP-адреса 172.16.20.2.
• Хост В откликается аппаратным адресом своего сетевого адаптера на запрос ARP. Интерфейс Ethernet 1 маршрутизатора теперь имеет все необходимое для пересылки пакета в точку окончательного приема. На рисунке показывает кадр, сгенерированный маршрутизатором и переданный по локальной физической сети.

Кадр, сгенерированный интерфейсом Ethernet 1 маршрутизатора, имеет аппаратный адрес источника от интерфейса Ethernet 1 и аппаратный адрес назначения для сетевого адаптера хоста В. Важно отметить, что, несмотря на изменения аппаратных адресов источника и назначения, в каждом передавшем пакет интерфейсе маршрутизатора, IP-адреса источника и назначения никогда не изменяются. Пакет никоим образом не модифицируется, но меняются кадры.

• Хост В принимает кадр и проверяет CRC. Если проверка будет успешной, кадр удаляется, а пакет передается протоколу IP. Он анализирует IP-адрес назначения. Поскольку IP-адрес назначения совпадает с установленным в хосте В адресом, протокол IP исследует поле протокола для определения цели пакета.
• В нашем пакете содержится эхо-запрос ICMP, поэтому хост В генерирует новый эхо-ответ ICMP с IP-адресом источника, равным адресу хоста В, и IP-адресом назначения, равным адресу хоста А. Процесс запускается заново, но в противоположном направлении. Однако аппаратные адреса всех устройств по пути следования пакета уже известны, поэтому все устройства смогут получить аппаратные адреса интерфейсов из собственных кэшей ARP.

В крупных сетях процесс происходит аналогично, но пакету придется пройти больше участков по пути к хосту назначения.

Таблицы маршрутизации

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).

Таблица представляет собой типичный пример таблицы маршрутов, использующей IP-адреса сетей, для сети, представленной на рисунке.

Таблица маршрутизации для Router 2

В таблице представлена таблица маршрутизации многомаршрутная, так как содержится два маршрута до сети 116.0.0.0. В случае построения одномаршрутной таблицы маршрутизации, необходимо указывать только один путь до сети 116.0.0.0 по наименьшему значению метрики.

Как нетрудно видеть, в таблице определено несколько маршрутов с разными параметрами. Читать каждую такую запись в таблице маршрутизации нужно следующим образом:

Чтобы доставить пакет в сеть с адресом из поля Сетевой адрес и маской из поля Маска сети, нужно с интерфейса с IP-адресом из поля Интерфейс послать пакет по IP-адресу из поля Адрес шлюза, а «стоимость» такой доставки будет равна числу из поля Метрика.

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.

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.

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 (0.0.0.0), 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.

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 "Метрика" содержат нули («подключено»).

Алгоритмы маршрутизации

Основные требования к алгоритмам маршрутизации:

• точность;
• простота;
• надёжность;
• стабильность;
• справедливость;
• оптимальность.

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

• алгоритмы простой маршрутизации;
• алгоритмы фиксированной 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.

Проста маршрутизация

Это способ маршрутизации не изменяющийся при изменении топологии и состоянии сети передачи данных (СПД).

Простая маршрутизация обеспечивается различными алгоритмами, типичными из которых являются следующие:

• Случайная маршрутизация – это передача сообщения из узла в любом случайно выбранном направлении, за исключением направлений по которым сообщение поступило узел.
• Лавинная маршрутизация – это передача сообщения из узла во всех направлениях, кроме направления по которому сообщение поступило в узел. Такая маршрутизация гарантирует малое время доставки пакета, засчет ухудшения пропускной способности.
• Маршрутизация по предыдущему опыту – каждый пакет имеет счетчик числа пройденных узлов, в каждом узле связи анализируется счетчик и запоминается тот маршрут, который соответствует минимальному значению счетчика. Такой алгоритм позволяет приспосабливаться к изменению топологии сети, но процесс адаптации протекает медленно и неэффективно.

В целом, простая маршрутизация не обеспечивает направленную передачу пакета и имеет низкую эффективности. Основным ее достоинством является обеспечение устойчивой работы сети при выходе из строя различных частей сети.

Фиксированная маршрутизация

Этот алгоритм применяется в сетях с простой топологией связей и основан на ручном составлении таблицы маршрутизации администратором сети. Алгоритм часто эффективно работает также для магистралей крупных сетей, так как сама магистраль может иметь простую структуру с очевидными наилучшими путями следования пакетов в подсети, присоединенные к магистрали, выделяют следующие алгоритмы:

• Однопутевая фиксированная маршрутизация – это когда между двумя абонентами устанавливается единственный путь. Сеть с такой маршрутизацией неустойчива к отказам и перегрузкам.
• Многопутевая фиксированная маршрутизация – может быть установлено несколько возможных путей и вводится правило выбора пути. Эффективность такой маршрутизации падает при увеличении нагрузки. При отказе какой-либо линии связи необходимо менять таблицу маршрутизации, для этого в каждом узле связи храниться несколько таблиц.

Адаптивная маршрутизация

Это основной вид алгоритмов маршрутизации, применяющихся маршрутизаторами в современных сетях со сложной топологией. Адаптивная маршрутизация основана на том, что маршрутизаторы периодически обмениваются специальной топологической информацией об имеющихся в интерсети сетях, а также о связях между маршрутизаторами. Обычно учитывается не только топология связей, но и их пропускная способность и состояние.

Адаптивные протоколы позволяют всем маршрутизаторам собирать информацию о топологии связей в сети, оперативно отрабатывая все изменения конфигурации связей. Эти протоколы имеют распределенный характер, который выражается в том, что в сети отсутствуют какие-либо выделенные маршрутизаторы, которые бы собирали и обобщали топологическую информацию: эта работа распределена между всеми маршрутизаторами, выделяют следующие алгоритмы:

• Локальная адаптивная маршрутизация – каждый узел содержит информацию о состоянии линии связи, длины очереди и таблицу маршрутизации.
• Глобальная адаптивная маршрутизация – основана на использовании информации получаемой от соседних узлов. Для этого каждый узел содержит таблицу маршрутизации, в которой указано время прохождения сообщений. На основе информации, получаемой из соседних узлов, значение таблицы пересчитывается с учетом длины очереди в самом узле.
• Централизованная адаптивная маршрутизация – существует некоторый центральный узел, который занимается сбором информации о состоянии сети. Этот центр формирует управляющие пакеты, содержащие таблицы маршрутизации и рассылает их в узлы связи.
• Гибридная адаптивная маршрутизация – основана на использовании таблицы периодически рассылаемой центром и на анализе длины очереди с самом узле.

Показатели алгоритмов (метрики)

Маршрутные таблицы содержат информацию, которую используют программы коммутации для выбора наилучшего маршрута. Чем характеризуется построение маршрутных таблиц? Какова особенность природы информации, которую они содержат? В данном разделе, посвященном показателям алгоритмов, сделана попытка ответить на вопрос о том, каким образом алгоритм определяет предпочтительность одного маршрута по сравнению с другими.

В алгоритмах маршрутизации используется множество различных показателей. Сложные алгоритмы маршрутизации при выборе маршрута могут базироваться на множестве показателей, комбинируя их таким образом, что в результате получается один гибридный показатель. Ниже перечислены показатели, которые используются в алгоритмах маршрутизации:

• Длина маршрута.
• Надежность.
• Задержка.
• Ширина полосы пропускания.

Длина маршрута.

Длина маршрута является наиболее общим показателем маршрутизации. Некоторые протоколы маршрутизации позволяют администраторам сети назначать произвольные цены на каждый канал сети. В этом случае длиной тракта является сумма расходов, связанных с каждым каналом, который был траверсирован. Другие протоколы маршрутизации определяют "количество пересылок" (количество хопов), т. е. показатель, характеризующий число проходов, которые пакет должен совершить на пути от источника до пункта назначения через элементы объединения сетей (такие как маршрутизаторы).

Надежность.

Надежность, в контексте алгоритмов маршрутизации, относится к надежности каждого канала сети (обычно описываемой в терминах соотношения бит/ошибка). Некоторые каналы сети могут отказывать чаще, чем другие. Отказы одних каналов сети могут быть устранены легче или быстрее, чем отказы других каналов. При назначении оценок надежности могут быть приняты в расчет любые факторы надежности. Оценки надежности обычно назначаются каналам сети администраторами. Как правило, это произвольные цифровые величины.

Задержка.

Под задержкой маршрутизации обычно понимают отрезок времени, необходимый для передвижения пакета от источника до пункта назначения через объединенную сеть. Задержка зависит от многих факторов, включая полосу пропускания промежуточных каналов сети, очереди в порт каждого маршрутизатора на пути передвижения пакета, перегруженность сети на всех промежуточных каналах сети и физическое расстояние, на которое необходимо переместить пакет. Т. к. здесь имеет место конгломерация нескольких важных переменных, задержка является наиболее общим и полезным показателем.

Полоса пропускания.

Полоса пропускания относится к имеющейся мощности трафика какого-либо канала. При прочих равных показателях, канал Ethernet 10 Mbps предпочтителен любой арендованной линии с полосой пропускания 64 Кбайт/с. Хотя полоса пропускания является оценкой максимально достижимой пропускной способности канала, маршруты, проходящие через каналы с большей полосой пропускания, не обязательно будут лучше маршрутов, проходящих через менее быстродействующие каналы.

Таблица маршрутизации представляет собой набор правил, часто просматриваемых в табличном формате, который используется для определения того, куда будут направляться пакеты данных, перемещающиеся по межсетевому протоколу (Internet Protocol или сокращенно IP). Все устройства с поддержкой IP, включая маршрутизаторы и коммутаторы, используют данный инструмент.

Описание

Таблица маршрутизации — это тип файла данных, который действует как карта и часто устанавливается на маршрутизаторе, сетевом компьютере или другом оборудовании. Содержит информацию о различных маршрутах между устройствами, чтобы представить наиболее эффективные пути для пакетов данных.

Одной из задач разработки табличной формы является запись информации на многих устройствах с фиксированной памятью или местом для хранения. Также существует проблема работы с кэшем ARP и правильным ведением списков доступных маршрутов для таблицы маршрутизации. Это часто называют неправильным определением Другие проблемы маршрутизации, такие как черные дыры, которые вызывают неэффективную доставку, также следует учитывать при использовании.

Определение

Таблица маршрутизации содержит информацию, необходимую для пересылки пакета по оптимальному пути к месту назначения. Каждый пакет содержит информацию о его происхождении и назначении. Когда он принимается, сетевое устройство проверяет данные и сопоставляет их с записью в таблице, обеспечивающей наилучшее соответствие для своего адресата. Затем таблица предоставляет устройству инструкции по отправке пакета по следующему маршруту в сети.

Основные понятия

Базовая таблица маршрутизации включает следующую информацию:

• Назначение: IP-адрес конечного пункта назначения пакета.
• Следующий переход: IP-адрес, на который пересылается пакет.
• Интерфейс: исходящий сетевой интерфейс, который устройство должно использовать при пересылке пакета на следующий или конечный пункт назначения.
• Метрика: присваивает стоимость каждому доступному маршруту, чтобы можно было выбрать наиболее экономичный путь.
• Маршруты: включает подключенные напрямую и косвенные подсети, которые не подсоединены к устройству, но могут быть доступны через один или несколько переходов. Маршруты по умолчанию используются для определенных типов трафика или при отсутствии информации.

Команды таблицы маршрутизации могут поддерживаться вручную или динамически. Табличные формы для статических сетевых устройств не изменяются, если администратор сети не изменит их вручную. В динамической маршрутизации устройства автоматически создают и поддерживают свои таблицы с использованием протоколов для обмена информацией о топологии сети. Эти данные позволяют устройствам «слушать» сеть и реагировать на такие случаи, как сбои устройств и сетевые перегрузки.

Таблицы маршрутизации Windows

Служба маршрутизации и удаленного доступа представляет собой набор сетевых услуг в семействе Windows Server, который позволяет серверу выполнять услуги обычного маршрутизатора. RRAS включает в себя интерфейс прикладного программирования (API), который облегчает разработку приложений и процессов для администрирования целого ряда сетевых сервисов.

Windows Server 2000, 2003 и 2008 интегрированы с различными сетевыми службами и конкретными API-интерфейсами, которые позволяют серверу предоставлять функции передачи данных и сетевой маршрутизации. Служба маршрутизации, которая преобразует Windows Server в виртуальный/программный маршрутизатор, входит в число этих программных интерфейсов. Приложения охватывают широкий спектр услуг, которые могут централизованно управляться контроллером домена сервера.

Схема

Построение таблицы маршрутизации предоставляет удаленному пользователю доступ во внутреннюю сеть через соединение с защищенной виртуальной частной сетью (VPN). Эта возможность подключения может быть развернута с использованием типичного VPN на основе IP через Интернет.

Услуги, входящие в комплект службы маршрутизации и удаленного доступа:

• удаленный доступ;
• удаленный сервер удаленного доступа;
• резервуар удаленного доступа VPN;
• IP-маршрутизатор для подключения подсетей сетей;
• услуги перевода сетевых адресов;
• другие услуги, связанные с маршрутизатором;
• Dial-up и VPN-маршрутизатор с набором номера по требованию.

Спецификация

Таблица маршрутизации присутствует на всех IP-узлах, хранит информацию о сетях и о том, как они могут быть достигнуты (прямо или косвенно). Поскольку все IP-узлы выполняют некоторую форму маршрутизации, эти данные эксклюзивными для IP-маршрутизаторов не являются. Любой узел, загружающий протокол TCP/IP, имеет свою табличную форму. Существует ряд записей по умолчанию в соответствии с конфигурацией узла, а дополнительные записи могут быть введены вручную через утилиты TCP/IP или динамически через взаимодействие с маршрутизаторами.

Когда IP-пакет должен быть переадресован, таблица используется для определения:

• IP-адреса пересылки или следующего перехода;
• интерфейса, который будет использоваться для пересылки.

Типы ввода

Запись в таблице маршрутизации содержит следующую информацию в представленном порядке:

• Идентификатор сети, или пункт назначения, соответствующий маршруту, может быть идентификатором сети на основе класса, подсети или суперсети, или IP-адресом для маршрута хоста.
• Сетевая маска используется для сопоставления адреса назначения с идентификатором сети.
• IP-адрес следующего перехода.
• Интерфейс — индикация того, какой сетевой интерфейс используется для пересылки IP-пакета.
• Метрика — номер, используемый для указания стоимости маршрута, поэтому можно выбрать оптимальный маршрут между возможными. Общее использование метрики — указать количество переходов (пересекающихся маршрутизаторами) на идентификатор сети.

Элементы таблицы маршрутизации могут использоваться для хранения следующих типов маршрутов:

• Непосредственно прикрепленные сетевые идентификаторы — маршруты для сетевых идентификаторов, которые подключены напрямую.
• Идентификаторы удаленных сетей — маршруты для сетевых идентификаторов, которые не подключены напрямую, но доступны для других маршрутизаторов.
• Хост-маршруты — маршрут к определенному IP-адресу. Маршруты хоста позволяют выполнять маршрутизацию на основе IP-адреса. Для хост-маршрутов идентификатор сети — это IP-адрес указанного хоста, а сетевая маска — 255.255.255.255.
• Маршрут по умолчанию предназначен для использования, когда не найден более конкретный сетевой идентификатор или хост-маршрут. Идентификатор сети маршрутизации по умолчанию — 0.0.0.0 с сетевой маской 0.0.0.0.

Таблица маршрутизации использует статический и динамический интернет-протокол или IP-адреса для идентификации устройств и работает с кешем ARP, который содержит эти адреса. Таблицу обычно называют ресурсом для поиска следующего перехода или последующего маршрута для пакета данных. Статические или динамические маршруты сравнивают, чтобы найти наилучший путь для передачи данных.

Таблица маршрутизации - электронная таблица (файл) или база данных, хранящаяся на маршрутизаторе или сетевом компьютере, описывающая соответствие между адресами назначения и интерфейсами, через которые следует отправить пакет данных до следующего маршрутизатора. Является простейшей формой правил маршрутизации.

Таблица маршрутизации обычно содержит:

· адрес сети или узла назначения, либо указание, что маршрут является маршрутом по умолчанию;

· маску сети назначения (для IPv4-сетей маска /32 (255.255.255.255) позволяет указать единичный узел сети);

· шлюз, обозначающий адрес маршрутизатора в сети, на который необходимо отправить пакет, следующий до указанного адреса назначения;

· интерфейс (в зависимости от системы это может быть порядковый номер, GUID или символьное имя устройства);

· метрику - числовой показатель, задающий предпочтительность маршрута. Чем меньше число, тем более предпочтителен маршрут (интуитивно представляется как расстояние);

Сеть предприятия N приведена на рис.1.1.

Рис.1.1

В таблице 1.9 нет стандартного столбца "Маска" так в сети используется одна и та же маска. Таблица 1.9 упрощена, в ней нет признаков состояния маршрута, временем, в течение которого действительны записи данной таблицы. Вместо номера сети назначения может быть указан полный сетевой адрес отдельного узла назначения. Здесь указаны адреса сетей условного формата, не соответствующие какому-либо определенному сетевому протоколу.

Таблица 1.9 Таблица маршрутизации сети предприятия N для маршрутизатора M1.

Первый столбец таблицы содержит адреса назначения пакетов.

В каждой строке таблицы следом за адресом назначения указывается сетевой адрес следующего маршрутизатора (точнее, сетевой адрес интерфейса следующего маршрутизатора), на который надо направить пакет, чтобы тот передвигался по направлению к заданному адресу по рациональному маршруту.

Перед тем как передать пакет следующему маршрутизатору, текущий маршрутизатор должен определить, на какой из нескольких собственных портов он должен поместить данный пакет. Для этого служит третий столбец таблицы маршрутизации, содержащий сетевые адреса выходных интерфейсов.

Некоторые реализации сетевых протоколов допускают наличие в таблице маршрутизации сразу нескольких строк, соответствующих одному и тому же адресу назначения. В этом случае при выборе маршрута принимается во внимание столбец "расстояние до сети назначения ". При этом расстояние измеряется в любой метрике, используемой в соответствии с заданным в сетевом пакете критерием. Расстояние может измеряться временем прохождения пакета по линиям связи, различными характеристиками надежности линий связи на данном маршруте, пропускной способностью или другой величиной, отражающей качество данного маршрута по отношению к заданному критерию. Расстояние для сетей, непосредственно подключенных к портам маршрутизатора, здесь принимается равным 1.

Когда пакет поступает на маршрутизатор, модуль IP извлекает из поступившего заголовка кадра номер сети назначения и последовательно сравнивает его с номерами сетей из каждой строки таблицы. Строка с совпавшим номером сети указывает ближайший маршрутизатор, на который следует направить пакет.

Чаще всего в качестве адреса назначения в таблице указывается не весь IP-адрес, а только номер сети назначения. Таким образом, для всех пакетов, направляемых в одну и ту же сеть, протокол IP будет предлагать один и тот же маршрут. Однако в некоторых случаях возникает необходимость для одного из узлов сети определить специфический маршрут, отличающийся от маршрута, заданного для всех остальных узлов сети. Для этого в таблицу маршрутизации помещают для данного узла отдельную строку, содержащую его полный IP-адрес и соответствующую маршрутную информацию. Если в таблице имеются записи о маршрутах как к сети в целом, так и к ее отдельному узлу, то при поступлении пакета, адресованного данному узлу, маршрутизатор отдаст предпочтение специфическому маршруту.

Поскольку пакет может быть адресован в любую сеть составной сети, может показаться, что каждая таблица маршрутизации должна иметь записи обо всех сетях, входящих в составную сеть. Но при таком подходе в случае крупной сети объем таблиц маршрутизации может оказаться очень большим, что повлияет на время ее просмотра, потребует много места для хранения и т.п. Поэтому на практике широко известен прием уменьшения количества записей в таблице маршрутизации, основанный на введении маршрута по умолчанию ( default route). В этом приеме используются особенности топологии сети. Рассмотрим, например, маршрутизаторы, находящиеся на периферии составной сети. В их таблицах достаточно записать номера только тех сетей, которые непосредственно подсоединены к данному маршрутизатору или расположены поблизости, на тупиковых маршрутах. Обо всех же остальных сетях можно сделать в таблице единственную запись, указывающую на маршрутизатор, через который пролегает путь ко всем этим сетям. Такой маршрутизатор называется маршрутизатором по умолчанию ( default router).

Задачу маршрутизации решают не только промежуточные (маршрутизаторы), но и конечные узлы - компьютеры. Решение этой задачи начинается с того, что протокол IP, установленный на конечном узле, определяет, направляется ли пакет в другую сеть или адресован какому-нибудь узлу данной сети. Если номер сети назначения совпадает с номером данной сети, это означает, что пакет маршрутизировать не требуется. В противном случае маршрутизация нужна.

Структуры таблиц маршрутизации конечных узлов и транзитных маршрутизаторов аналогичны.

Конечные узлы в еще большей степени, чем маршрутизаторы, пользуются приемом маршрутизации по умолчанию. Хотя они также в общем случае имеют в своем распоряжении таблицу маршрутизации, ее объем обычно незначителен, что объясняется периферийным расположением всех конечных узлов. Конечный узел часто вообще работает без таблицы маршрутизации, имея только сведения об 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 перед конечным узлом стоит проблема их выбора, часто в компьютерах для повышения производительности прибегают к заданию маршрута по умолчанию.

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

Структура таблицы маршрутизации стека TCP/IP, соответствуя общим принципам построения таблиц маршрутизации (см. предыдущий выпуск рубрики), зависит от конкретной реализации стека TCP/IP. В качестве примера рассмотрим несколько вариантов таблицы маршрутизации, с которыми мог бы работать маршрутизатор М1 в сети, представленной на Рисунке 1.

Если в качестве маршрутизатора М1 в данной сети применяется программный маршрутизатор MPR операционной системы Microsoft Windows NT, то его таблица маршрутизации могла бы иметь такой же вид, как в Таблице 1. Если на месте маршрутизатора М1 установить аппаратный маршрутизатор NetBuil-der II компании 3Com, то его таблица маршрутизации для этой же сети может выглядеть так, как показано в Таблице 2. В Таблице 3 помещена таблица маршрутизации для маршрутизатора М1, реализованного в виде программного маршрутизатора одной из версий операционной системы UNIX.

Заметим, что поскольку между структурой сети и таблицей маршрутизации в принципе нет однозначного соответствия, то и для каждого из приведенных вариантов таблицы можно предложить свои «подварианты», отличающиеся выбранным маршрутом к той или иной сети. Поэтому наше внимание будет сосредоточено главным образом на существенных различиях в форме представления маршрутной информации разными реализациями маршрутизаторов.

ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ ТАБЛИЦ МАРШРУТИЗАЦИИ

Несмотря на достаточно заметные внешние различия, во всех трех таблицах присутствуют все ключевые параметры, необходимые для работы маршрутизатора, которые мы рассмотрели ранее при обсуждении концепции маршрутизации. К таким параметрам, безусловно, относятся адрес сети назначения (столбцы Destination в маршрутизаторах NetBuilder и UNIX или Network Address в маршрутизаторе MPR) и адрес следующего маршрутизатора (столбцы Gateway в маршрутизаторах NetBuilder и UNIX или Gateway Address в маршрутизаторе MPR). Третий ключевой параметр - адрес порта, на который нужно направить пакет, в одних таблицах указывается прямо (поле Interface в таблице Windows NT), а в других - косвенно. Так, в таблице UNIX-маршрутизатора вместо адреса порта задается его условное наименование - le0 для порта с адресом 198.21.17.5, le1 для порта с адресом 213.34.12.3 и lo0 для внутреннего порта с адресом 127.0.0.1.

В маршрутизаторе NetBuilder II поле, указывающее выходной порт в какой-либо форме, вообще отсутствует. Это объясняется тем, что адрес выходного порта всегда можно косвенно определить по адресу следующего маршрутизатора. Например, попробуем определить по Таблице 2 адрес выходного порта для сети 56.0.0.0. Из таблицы видно, что следующим маршрутизатором для этой сети будет маршрутизатор с адресом 213.34.12.4. Адрес следующего маршрутизатора должен принадлежать одной из непосредственно присоединенных к маршрутизатору сетей, и в данном случае это сеть 213.34.12.0. Один из портов маршрутизатора подключен к этой сети, а его адрес 213.34.12.3 мы находим в поле Gateway второй строки таблицы маршрутизации, где указывается непосредственно присоединенная сеть 213.34.12.0. Для таких сетей адресом следующего маршрутизатора всегда будет адрес собственного порта маршрутизатора. Таким образом, адрес выходного порта для сети 56.0.0 - это 213.34.12.3.

Остальные параметры, которые можно найти в представленных версиях таблицы маршрутизации, являются необязательными для принятия решения о пути следования пакета.

Наличие или отсутствие поля маски в таблице говорит о том, насколько современен данный маршрутизатор. Стандартным решением сегодня является использование поля маски в каждой записи таблицы, как это сделано в таблицах маршрутизаторов MPR Windows NT (поле Netmask) и NetBuilder (поле Mask). Отсутствие поля маски говорит о том, что либо маршрутизатор рассчитан на работу только с тремя стандартными классами адресов, либо он использует для всех записей одну и ту же маску, а это снижает гибкость маршрутизации.

Как видно из примера таблицы Unix-маршрутизатора, метрика относится к необязательным параметрам. В остальных двух таблицах это поле имеется, однако оно используется только в качестве признака непосредственно подключенной сети. Действительно, если в таблице маршрутизации каждая сеть назначения упомянута только один раз, то поле метрики не будет приниматься во внимание при выборе маршрута, так как выбор отсутствует. А вот признак непосредственно подключенной сети маршрутизатору нужен, потому что пакет для этой сети обрабатывается особым способом - он не передается следующему маршрутизатору, а отправляется узлу назначения. Поэтому метрика 0 для маршрутизатора NetBuilder или 1 для маршрутизатора MPR сообщает, что эта сеть непосредственно подключена к конкретному порту. Другое значение метрики соответствует удаленной сети. Выбор значения метрики для непосредственно подключенной сети является достаточно произвольным, главное, чтобы метрика удаленной сети отсчитывалась с учетом этого выбранного начального значения. В UNIX-маршрутизаторе используется поле признаков, где флаг G отмечает удаленную сеть, а его отсутствие - непосредственно подключенную.

Однако иногда маршрутизатор должен обязательно хранить значение метрики для записи о каждой удаленной сети. Эти ситуации возникают, когда записи в таблице маршрутизации являются результатом работы некоторых протоколов маршрутизации, например протокола RIP. Тогда новая информация о какой-либо удаленной сети сравнивается с имеющейся в таблице, и если метрика оказывается лучше, то новая запись вытесняет предыдущую. В таблице UNIX-маршрутизатора поле метрики отсутствует, и это значит, что он не использует протокол RIP.

Флаги записей присутствуют только в таблице UNIX-маршрутизатора. Они описывают характеристики записи:

U показывает, что маршрут активен и работоспособен. Аналогичный смысл имеет поле Status в маршрутизаторе NetBuilder;

H - признак специфического маршрута к определенному хосту. Маршрут ко всей сети, к которой принадлежит данный хост, может отличаться от данного маршрута;

G означает, что маршрут пакета проходит через промежуточный маршрутизатор (gateway). Отсутствие этого флага указывает на непосредственно подключенную сеть;

D означает, что маршрут получен из сообщения Redirect (перенаправление) протокола ICMP. Такой признак может присутствовать только в таблице маршрутизации конечного узла. Он означает, что конечный узел при какой-то предыдущей передаче пакета выбрал не самый рациональный следующий маршрутизатор на пути к данной сети, и этот маршрутизатор с помощью протокола ICMP сообщил, что все последующие пакеты в данную сеть нужно отправлять через другой соседний маршрутизатор. Протокол ICMP может посылать сообщения только узлу-отправителю, поэтому на промежуточном маршрутизаторе этот признак встретиться не может. Признак никак не влияет на процесс маршрутизации, он только указывает администратору источник появления записи.

В таблице UNIX-маршрутизатора используется еще два поля, имеющих справочное значение. Поле Refcnt показывает, сколько раз на данный маршрут ссылались при продвижении пакетов. Поле Use отражает количество пакетов, переданных по данному маршруту.

В таблице маршрутизатора NetBuil-der также имеются два справочных поля. Поле времени жизни TTL (Time To Live) имеет смысл для динамических записей, с ограниченным сроком жизни. Текущее значение поля показывает оставшийся срок жизни записи в секундах. Поле Source отражает источник появления записи в таблице маршрутизации. Хотя это поле присутствует не во всех таблицах маршрутизаторов, но практически для всех маршрутизаторов существует три основных источника появления записи в таблице.

ИСТОЧНИКИ И ТИПЫ ЗАПИСЕЙ В ТАБЛИЦЕ МАРШРУТИЗАЦИИ

Первым источником является программное обеспечение стека TCP/IP. При инициализации маршрутизатора это программное обеспечение автоматически заносит в таблицу несколько записей, в результате чего создается так называемая минимальная таблица маршрутизации.

Во-первых, это записи о непосредственно подключенных сетях и маршрутизаторах по умолчанию, информация о которых появляется в стеке при ручном конфигурировании интерфейсов компьютера или маршрутизатора. В приведенных примерах к ним относятся записи о сетях 213.34.12.0 и 198.21.17.0, а также о маршрутизаторе по умолчанию - default в UNIX-маршрутизаторе и 0.0.0.0 в маршрутизаторе MPR Windows NT. В рассматриваемой таблице для маршрутизатора NetBuilder маршрутизатор по умолчанию не используется, следовательно, при поступлении пакета с адресом назначения, отсутствующим в таблице, этот пакет будет отброшен.

Во-вторых, программное обеспечение автоматически заносит в таблицу маршрутизации записи об адресах особого назначения. В таблице маршрутизатора MPR Windows NT содержится наиболее полный набор записей такого рода. Несколько записей связаны с особым адресом 127.0.0.0 (loopback), который используется для локального тестирования стека TCP/IP. Пакеты, направленные в сеть с номером 127.0.0.0, не передаются протоколом IP на канальный уровень для последующего направления в сеть, а возвращаются в источник - локальный модуль IP. Записи с адресом 224.0.0.0 предназначены для обработки групповых адресов (multicast address). Кроме того, в таблицу могут быть занесены адреса для широковещательных рассылок (например, записи 8 и 11 содержат адрес отправки широковещательного сообщения в соответствующих подсетях, а последняя запись в таблице - адрес ограниченной широковещательной рассылки сообщения). Заметим, что в некоторых таблицах записи об особых адресах вообще отсутствуют.

Вторым источником появления записи в таблице является администратор, непосредственно формирующий ее с помощью некоторой системной утилиты, например программы route, имеющейся в операционных системах UNIX и Windows NT. В аппаратных маршрутизаторах также всегда поддерживается команда для ручного задания записей таблицы маршрутизации. Заданные вручную записи всегда являются статическими, т. е. не имеют срока истечения жизни. Они могут быть как постоянными, т. е. сохраняющимися при перезагрузке маршрутизатора, так и временными, хранящимися в таблице только до выключения устройства. Часто администратор вручную заносит запись default о маршрутизаторе по умолчанию. Таким же образом в таблицу маршрутизации может быть внесена запись о специфичном для узла маршруте, где вместо номера сети содержится полный IP-адрес, т. е. адрес, имеющий ненулевую информацию не только в поле номера сети, но и в поле номера узла. 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 и ее отдельного узла, при поступлении пакета, адресованного узлу, маршрутизатор отдаст предпочтение записи с полным адресом узла.

И, наконец, третьим источником записей могут быть протоколы маршрутизации, такие, как RIP или OSPF. Данные записи всегда являются динамическими, т. е. имеют ограниченный срок жизни. Программные маршрутизаторы Windows NT и UNIX не показывают источник появления той или иной записи в таблице, а маршрутизатор NetBuilder использует для этой цели поле Source. В приведенном в Таблице 2 примере первые две записи созданы программным обеспечением стека на основании данных о конфигурации портов маршрутизатора - это показывает признак Connected. Следующие две записи обозначены как Static, что указывает на то, что их ввел вручную администратор. Последняя запись появилась в результате работы протокола RIP, поэтому в ее поле TTL имеется значение 160.

Наталья Олифер - ответственный редактор LAN. С ней можно связаться по адресу:

Статья про таблицу маршрутизации - тема, обещанная около четырех лет тому назад. На самом деле, давно нужно было про нее написать, но никак не мог решиться и только сейчас делаю попытку.

Манипуляции с таблицей маршрутизации позволяют тонко настраивать работу ваших . Чаще всего это не нужно, но иногда требуется сделать что-то необычное, особенно, когда на комрьютере несколько адаптеров, и тогда приходится браться за таблицы маршрутизации.

Просмотр таблицы маршрутизации

Приведу вывод команды route print на моем стаионарном компьютере:

Вот так мы можем просмотреть таблицы маршрутизации. Попробуем описать, что все это означает. Каждая строчка опреедляет, куда отправлять какие пакеты. То есть для диапазона, задаваемого значениями в колонках "сетевой адрес" и "маска сети" создается сетевой маршрут. Например, адрес 192.168.0.1 и маска 255.255.255.0 означают, что имеется в виду диапазон 192.168.0.*. Маска всегда имеет вид, когда вначале стоят 255, в конце - нули, а последним ненулевым числом может быть степень двойки минус один. Например, для маски 255.255.127.0 и того же адреса 192.168.0.1 диапазон будет чуть шире, в него войдут и адреса вида 192.168.1.*. Чтобы описать это точнее, надо представить все числа в двоичном виде, но это не является целью статьи.

Итак, если мы определились с диапазоном, мы должны понять, куда же компьютер будет направлять пакеты, если они предназначены адресам из этого диапазона. Начнем с четвертой колонки. Она определяет тот адаптор, на который нужно отправлять пакеты. Например, в данном случае, в ней встречаются 192.168.1.100 - это адрес моей сетевой карты и 127.0.0.1 - так называемая обратная петля. Пакеты "на этот адаптор" компьютер даже не будет пытаться отправлять куда-либо. Если бы у меня была активна другая карта, например, WiFi, то в четвертой колонке встречался бы и е адрес.

Третья колонка определяет "шлюз" - тот маршрутизатор, которому нужно послать эти пакеты. В случае, когда там написано "On-link", имеется в виду, что никаких маршрутизаторов не нужно - адрес и так находится в прямой досягаемости. Последняя колонка - метрика. Она определяет предпочтение для маршрута, когда есть варианты. Строчки с наименьшей метрикой предпочтительны при совпадении диапазонов.

Итак, давайте разберем описанные маршруты. На самом деле, самой важной является в данном случае первая строчка. Она говорит, что для любого адреса (адрес 0.0.0.0 с маской 0.0.0.0 задает полный диапазон) есть маршрут с использованием моей сетевой карты, и направить можно эти пакеты по адресу 192.168.1.1. Последний адрес является моим , что все и объясняет. Любой адрес, который компьютер не сможет найти где-то рядом, он направит на роутер и предоставит тому с ним разбираться.

Поговорим про остальное. Три строчки про 127 - системные, связаны с тем, что эти адреса всегда должны возвращаться на сам компьютер. Адреса диапазона 192.168.1.* являются локальной сетью, 192.168.1.100 - вообще наш адрес, 192.168.1.255 - специальный адрес для широковещательных пакетов в локальной сети. Адреса 244.0.0.0 - тоже специальные зафиксированные адреса для широкого вещания, а две последние строчки определяют сами адаптеры.

Но этот случай достаточно неинтересный. Посмотрим на таблица на моем роутере. Внешний вид будет немного другой, поскольку на нем Линукс, и я вывожу соответствующие таблицы командой route -n.

Заметим сразу, что колонки немного изменились. На всех мы останавливаться не будем, существенной измененной колонкой является последняя - вместо IP-адреса адаптора мы указываем его имя. Здесь lo - это "петля" (никуда не отправлять), br0 - внутренняя сеть, ppp0 - внешняя, vlan0 - установленное vpn-содениение. Итак, разберем строчки. Также в колонке с флагами буква G означает Gateway - шлюз, а H - Host, наш компьютер.

Последняя строчка - шлюз по умолчанию. Любой пакет мы может отправить на адрес 10.0.20.43. Что интересно, это - наш собственный адрес, полученный при установке VPN - соединения! Так всегда получается, когда установлено VPN-соединения, пакет, в первую очередь отправляем своему виртуальному интерфейсу, где он инкапсулируется в другой пакет, который пойдет до реального шлюза. Естественно, в таблицах маршрутизации этого не видно. Также к описанию этого соединения относится и первая строчка.

Настоящий шлюз мы видим в третей строчке - адресы диапазона 10.22.220.* отправляются на vlan1, шлюз, предоставленный провайдером, коммуникатор, с которым мы соединены сетевым кабелем напрямую. Вторая строчка говорит о том, что адреса диапазона 192.168.1.* - это локальная сеть, и пакеты к ним нужно отправлять внутрь, а не вовне. Пятая - обычная информация про "локальные адреса".

Команды таблицы маршрутизации

Я ничего не сказал про предпоследнюю строчку. А она самая интересная, ведь я ее добавил руками. В чем ее смысл? Адреса диапазона 10.1-32.*.* я отправляю на шлюз 10.22.220.1. Пакеты на эти адреса не пойдут в интернет, а останутся в локалке провайдера. Да, пакеты на диапазон 10.22.220. и так идут туда, но этого мало. Так я не получаю полноценного доступа к локальным ресурсам.

В случае Windows такой маршрут в таблицы маршрутизации был бы добавлен командой route -p add 10.0.0.0 mask 255.224.0.0 10.22.220.1. -p означает, что маршрут постоянный, он не должен удаляться после перезагрузки компьютера.

Статья и так уже получилась намного длинней обычных статей этого блога, так что я заканчиваю. Пишите свои вопросы здесь, а если же вы хотите разобрать какие-то спицифические случаи настройки, лучше обращайтесь на нашем форуме .