Структура та призначення таблиць маршрутизації

Одномаршрутні або багатомаршрутні алгоритми

Деякі складні протоколи маршрутизації забезпечують безліч маршрутів до одного і того самого пункту призначення. Такі багатомаршрутні алгоритми уможливлюють мультиплексну передачу трафіка по численних лініях; одномаршрутні алгоритми не можуть робити цього. Переваги багатомаршрутных алгоритмів очевидні - вони можуть забезпечити значно більшу пропускну здатність і надійність.

Однорівневі або ієрархічні алгоритми

Деякі алгоритми маршрутизації оперують у плоскому просторі, у те час як інші використовують ієрархії маршрутизації. В однорівневій системі маршрутизації всі роутери рівні по відношенню один до одного. В ієрархічній системі маршрутизації деякі роутери формують те, що становить основу (backbone - базу) маршрутизації. Пакети з небазових роутерів переміщуються до базових роутерам і пропускаються через них доти, поки не досягнуть загальної області пункту призначення. Починаючи із цього моменту, вони переміщуються від останнього базового роутера через один або кілька небазових роутерів до кінцевого пункту призначення.

Системи маршрутизації часто встановлюють логічні групи вузлів, що називаються доменами, або автономними системами (AS), або областями. В ієрархічних системах одні роутери якого-небудь домена можуть сполучатися з роутерами інших доменів, у той час як інші роутери цього домена можуть підтримувати зв'язок з роутерами тільки в межах свого домена. У дуже великих мережах можуть існувати додаткові ієрархічні рівні. Роутери найвищого ієрархічного рівня утворюють базу маршрутизації.

Основною перевагою ієрархічної маршрутизації є те, що вона імітує організацію більшості компаній і отже, дуже добре підтримує їхні схеми трафіка. Більша частина мережного зв'язку має місце в межах груп невеликих компаній (доменів). Внутридоменним роутерам необхідно знати тільки про інші роутери у межах свого домена, тому їх алгоритми маршрутизації можуть бути спрощеними. Відповідно може бути зменшений і трафік відновлення маршрутизації, що залежить від використовуваного алгоритму маршрутизації.

Алгоритми з інтелектом у головній обчислювальній машині або в роутері

Деякі алгоритми маршрутизації допускають, що кінцевий вузол джерела визначає весь маршрут. Звичайно це називають маршрутизацією від джерела. У системах маршрутизації від джерела роутери діють просто як обладнання зберігання й пересилання пакета, без всяких роздумів відсилаючи його до наступної зупинки.

Інші алгоритми припускають, що головні обчислювальні машини нічого не знають про маршрути. При використанні цих алгоритмів роутери визначають маршрут через об'єднану мережу, базуючись на своїх власних розрахунках. У першій системі, розглянутій вище, інтелект маршрутизації перебуває в головній обчислювальній машині. У системі, розглянутій в другому випадку, інтелектом маршрутизації наділені роутери.

Компроміс між маршрутизацією з інтелектом у головній обчислювальній машині й маршрутизацією з інтелектом у роутері досягається шляхом зіставлення оптимальності маршруту з непродуктивними витратами трафіка. Системи з інтелектом у головній обчислювальній машині частіше вибирають найкращі маршрути, тому що вони, як правило, знаходять усі можливі маршрути до пункту призначення, перш ніж пакет буде дійсно відісланий. Потім вони вибирають найкращий маршрут, ґрунтуючись на визначенні оптимальності даної конкретної системи. Однак, акт визначення всіх маршрутів часто вимагає значного трафіка пошуку й великого обсягу часу.

Внутридоменні або міждоменні алгоритми

Деякі алгоритми маршрутизації діють тільки в межах доменів; інші - як у межах доменів, так і між ними. Природа цих двох типів алгоритмів різна. Тому зрозуміло, що оптимальний алгоритм внутридоменної маршрутизації не обов'язково буде оптимальним алгоритмом міждоменної маршрутизації.

Алгоритми стану каналу або вектора відстані

Алгоритми стану каналу (відомі також як алгоритми "першочерговості найкоротшого маршруту") направляють потоки маршрутної інформації в усі вузли об'єднаної мережі. Однак, кожний роутер посилає тільки ту частину маршрутної таблиці, яка описує стан його власних каналів. Алгоритми вектора відстані (відомі також як алгоритми Белмана-Форда) вимагають від кожного роутера посилки всієї або частини своєї маршрутної таблиці, але тільки своїм сусідам. Алгоритми стану каналів фактично направляють невеликі коректування в усіх напрямках, у той час як алгоритми вектора відстаней відсилають більші коректування тільки в сусідні роутери.

Відрізняючись більш швидкою збіжністю, алгоритми стану каналів трохи менше схильні до утворення петель маршрутизації, ніж алгоритми вектора відстані. З іншого боку, алгоритми стану каналу характеризуються більш складними розрахунками в порівнянні з алгоритмами вектора відстаней, вимагаючи більшої процесорної потужності й пам'яті, ніж алгоритми вектора відстаней. Внаслідок цього, реалізація й підтримка алгоритмів стану каналу може бути більш дорогою. Незважаючи на їхні відмінності, обидва типи алгоритмів добре функціонують при всіляких обставинах.

4. Показники алгоритмів (метрики)

Маршрутні таблиці містять інформацію, яку використовують програми комутації для вибору найкращого маршруту. Чим характеризується побудова маршрутних таблиць? Яка особливість природи інформації, яку вони містять? Нижче зроблена спроба відповістити на запитання про те, яким чином алгоритм визначає перевагу одного маршруту в порівнянні з іншими.

В алгоритмах маршрутизації використовується багато різних показників. Складні алгоритми маршрутизації при виборі маршруту можуть базуватися на безлічі показників, комбінуючи їх таким чином, що в результаті виходить один окремий (гібридний) показник.

Нижче перераховані показники, які використовуються в алгоритмах маршрутизації:

1.       Довжина маршруту

2.       Надійність

3.       Затримка

4.       Ширина смуги пропускання

Довжина маршруту

Довжина маршруту є найбільш загальним показником маршрутизації. Деякі протоколи маршрутизації дозволяють адміністраторам мережі призначати довільні ціни на кожний канал мережі. У цьому випадку довжиною тракту є сума витрат, пов'язаних з кожним каналом, який був траверсован. Інші протоколи маршрутизації визначають "кількість пересилань", тобто показник, що характеризує число проходів, які пакет повинен зробити на шляху від джерела до пункту призначення через вироби об'єднання мереж (такі як роутери).

Надійність

Надійність, у контексті алгоритмів маршрутизації, відноситься до надійності кожного каналу мережі (як правило описуваної в термінах співвідношення біт/помилка). Деякі канали мережі можуть відмовляти частіше, чим інші. Відмови одних каналів мережі можуть бути усунуті легше або швидше, чим відмови інших каналів. При призначенні оцінок надійності можуть бути прийняті в розрахунок будь-які фактори надійності. Оцінки надійності звичайно призначаються каналам мережі адміністраторами мережі. Як правило, це довільні цифрові величини.

Затримка

Під затримкою маршрутизації звичайно розуміють відрізок часу, необхідний для пересування пакета від джерела до пункту призначення через об'єднану мережу. Затримка залежить від багатьох факторів, включаючи смугу пропущення проміжних каналів мережі, черги в порт кожного роутера на шляху пересування пакета, перевантаженість мережі на всіх проміжних каналах мережі й фізична відстань, на яку необхідно перемістити пакет. Оскільки тут має місце конгломерація декількох важливих змінних, затримка є найбільш загальним і корисним показником.

Смуга пропускання

Смуга пропускання відноситься до наявної потужності трафіка якого-небудь каналу. При інших рівних показниках, канал Ethernet 10 Mbps кращий будь-якої орендованої лінії зі смугою пропущення 64 Кбайт/сек. Хоча смуга пропускання є оцінкою максимально досяжної пропускної здатності каналу, маршрути, що проходять через канали з більшою смугою пропущення, не обов'язково будуть краще маршрутів, що проходять через менш швидкодіючі канали.

27

5. Статична і динамічна маршрутизація

Спосіб одержання маршрутизатором інформації залежить від використовуваного типу маршрутизації — статичної або динамічної. Статичні маршрутизатори вимагають ручної побудови й відновлення таблиць маршрутизації. При зміні маршруту статичні маршрутизатори не інформують про це один одного. Вони також не обмінюються маршрутами з динамічними маршрутизаторами.

Динамічна маршрутизація здійснюється такими протоколами, як Routing Information Protocol (RIP) і Open Shortest Path First (OSPF). Протоколи маршрутизації служать для періодичного обміну інформацією між динамічними маршрутизаторами. При зміні маршруту інші маршрутизатори автоматично інформуються про це.

Windows NT Server версії 4.0 здатний функціонувати в якості IР-маршрутизатора з використанням статичної й динамічної маршрутизації. Комп'ютер, що працює під керуванням Windows NT, може бути сконфігурований з декількома мережними адаптерами, і зможе здійснювати маршрутизацію між ними. Така система, ідеальна для невеликих корпоративних мереж, називається комп'ютером з декількома мережними інтерфейсами (multihomed computer).

Windows NT Server версії 4.0 може функціонувати в якості RІР-маршрутизатора, що підтримує динамічне керування таблицями IР-маршрутизації. Протокол RIP виключає необхідність налаштовувати статичні таблиці IР-маршрутизації.

a. Статична IР-маршрутизація

Статичний маршрутизатор може зв'язуватися тільки з тими мережами, для яких має сконфігуровані інтерфейси.
              Статичний маршрутизатор треба попередньо налаштувати на маршрутизацію

IР-пакетів в інші мережі. У таблицю маршрутизації кожного маршрутизатора треба додати або запис для кожної мережі в корпоративній мережі, або адресу шлюзу за замовчуванням іншого локального маршрутизатора.

  Комп'ютер А локально з'єднаний тільки з мережами 1 і 2. У результаті вузли мережі 1 можуть з'єднуватися з вузлами мережі 2, але не можуть з'єднуватися з вузлами мережі 3.

  Комп'ютер В локально з'єднаний тільки з мережами 2 і 3. Вузли мережі 3 можуть соеди- няться з вузлами мережі 2, але не можуть — з вузлами мережі 1.

b. Конфігурування статичних IР-маршрутизаторів

У корпоративній мережі, що має принаймні один статичний маршрутизатор, необхідно сконфігурувати записи статичної таблиці маршрутизації для всіх відомих мереж на кожному маршрутизаторі. Запис статичної таблиці маршрутизації створена на комп'ютері А. Вона містить ідентифікатор мережі 3 і IР-адресу інтерфейсу (131.107.16.1), до якого комп'ютер А має прямий доступ і який може перенаправляти пакети з мережі 1 у мережу 3.

Запис статичної таблиці маршрутизації створена на комп'ютері В. Запис містить мережний ідентифікатор мережі 1, а також IР-адресу інтерфейсу (131.107.16.2), який прямо доступний комп'ютеру В для того, щоб перенаправляти пакети з мережі 3 у мережу 1.

Якщо у Вашій корпоративній мережі більше двох маршрутизаторів і принаймні один з них є статичним, тоді необхідно сконфігурувати статичну таблицю маршрутизації на кожному комп'ютері з декількома мережними інтерфейсами. Для того щоб комп'ютер міг з'єднатися з іншими в корпоративній мережі, у його конфігурації адреса шлюзу за замовчуванням повинна відповідати IР-адресі локального інтерфейсу маршрутизатора.

c. Використання адреси шлюзу за замовчуванням

Існує кілька методів конфігурування статичного маршруту без ручного додавання маршрутів у таблицю. Один з них — задати в якості адреси шлюзу за замовчуванням для кожного комп'ютера з декількома мережними інтерфейсами адресу локального інтерфейсу іншого комп'ютера з декількома мережними інтерфейсами в тій же мережі. Цей метод ефективний тільки у випадку двох статичних маршрутизаторів.

d. Побудова таблиці маршрутизації

Інформацію в таблицю маршрутизації додають за допомогою команди route. Команду route print використовують для перегляду встановлених за замовчуванням записів у таблиці маршрутизації. Статичний запис повинен бути доданий в таблицю маршрутизації статичного маршрутизатора для всіх мереж, для яких він не має сконфігурованих інтерфейсів. Статичний запис містить у собі наступне:

  адреса мережі (network address) — ідентифікатор мережі або ім'я мережі одержувача; якщо використовується мережне ім'я, його пошук проводиться у файлі Networks;

  мережну маску (netmask) — маску підмережі для адреси мережі;

  адреса шлюзу (gateway address) — IР-адреса або ім'я вузла, що є інтерфейсом до мережі призначення; якщо використовується ім'я вузла, його пошук проводиться у файлі Hosts.

Якщо відбуваеється посилання на мережне ім'я або на ім'я вузла в таблиці маршрутизації, ім'я повинне бути описане у відповідному файлі. Обидва файли перебувають у каталозі \systemroom\System32\Drivers\Etc.

e. Записи за замовчуванням у таблиці маршрутизації

Нижче перераховані записи за замовчуванням, підтримувані таблицею маршрутизації Windows NT 4.0.

Адреса                                           Опис

0.0.0.0                             Адреса позначає маршрут за замовчуванням до будь-якої

                                          мережі, не описаної в таблиці маршрутизації

Широкомовлення в      Адреса використовується для широкомовлення в локальній

підмережі                      підмережі

(subnet broadcast)

Широкомовлення в               Адреса використовується для широкомовлення по всій 

мережі                 мережі

(network broadcast)

Локальна заглушка      Адреса використовується для тестування IР-конфігурацій

(local loopback)              та з’єднань

Локальна мережа 

(local network)                                          Адреса використовується для направлення пакетів

                                                        на вузли  локальної мережі

Локальний вузол               Адреса локального комп'ютера. Ця адреса посилається