Шпаргалка по дисциплине "Информационные системы"

Если к  некой системе имеется несколько  маршрутов, маршрутизатор выбирает из них самый эффективный и  отправляет дейтаграмму на канальный  уровень для передачи маршрутизатору, указанному в элементе таблицы с  наилучшей метрикой. В больших сетях маршрутизация может быть необычайно сложным процессом, но чаще всего она осуществляется автоматически и незаметно для пользователя.

Формат таблицы:

192.168.64.0/16 [110/49] via 192.168.1.2, 00:34:34, FastEthernet0/0.1, где

• 192.168.64.0/16 — сеть назначения,
• 110/- административное расстояние
• /49 — метрика маршрута,
• 192.168.1.2 — адрес следующего маршрутизатора, которому следует передавать пакеты для сети 192.168.64.0/16,
• 00:34:34 — время, в течение которого был известен этот маршрут,
• FastEthernet0/0.1 — интерфейс маршрутизатора, через который можно достичь «соседа» 192.168.1.2.

Таблица маршрутизации  может составляться двумя способами: статическая маршрутизация (таблица  заполняется администратором вручную), динамическая (с помощью специальных  протоколов, напр., RIP).

Шлюз по умолчанию — в маршрутизируемых протоколах — сетевой шлюз, на который отправляется трафик, для которого невозможно определить маршрут исходя из таблиц маршрутизации. Применяется в сетях с хорошо выраженными центральными маршрутизаторами, в малых сетях, в клиентских сегментах сетей. Шлюз по умолчанию задаётся записью в таблице маршрутизации вида «сеть 0.0.0.0 с маской сети 0.0.0.0».

Применение:

На компьютерах  конечных пользователей. За маршрутизацию  пакетов отвечают совсем другие машины. Поэтому таблица маршрутизации  у них крайне проста и, как правило, состоит из 127.0.0.1 (Обратная петля), локальной  сети (или её сегмента, в котором  рабочая станция находится) и  шлюза по умолчанию, на который перенаправляется весь остальной трафик.

На маршрутизаторах. Шлюз по умолчанию позволяет упростить  координацию трафика, направляя  его на центральные маршрутизаторы. Если «центральных» маршрутизаторов несколько, шлюз по умолчанию может и не указываться (в этом случае при попытке отправить пакет в сеть, для которой нет маршрута, будет возвращаться сообщение no route to host).

20. Статическая и динамическая маршрутизация. Дистанционно-векторная маршрутизация. Маршрутизация на основе состояния канала связи. Примеры протоколов динамической маршрутизации.

Статическая маршрутизация

Таблица маршрутизации  может составляться двумя способами:

• Статическая маршрутизация — когда записи в таблице вводятся и изменяются вручную. Такой способ требует вмешательства администратора каждый раз, когда происходят изменения в топологии сети. С другой стороны, он является наиболее стабильным и требующим минимума аппаратных ресурсов маршрутизатора для обслуживания таблицы.

Динамическая маршрутизация

Динамическая маршрутизация — когда записи в таблице обновляются автоматически при помощи одного или нескольких протоколов маршрутизации — RIP, OSPF, EIGRP, IS-IS, BGP, и др. Кроме того, маршрутизатор строит таблицу оптимальных путей к сетям назначения на основе различных критериев — количества промежуточных узлов, пропускной способности каналов, задержки передачи данных и т. п. Критерии вычисления оптимальных маршрутов чаще всего зависят от протокола маршрутизации, а также задаются конфигурацией маршрутизатора.

Зачастую для построения таблиц маршрутизации используют теорию графов.

 

В дистанционно-векторных алгоритмах (DVA) каждый маршрутизатор периодически и широковещательно рассылает по сети вектор, компонентами которого являются расстояния (измеренные в той или иной метрике) от данного маршрутизатора до всех известных ему сетей. Пакеты протоколов маршрутизации обычно называют объявлениями о расстояниях, так как с их помощью маршрутизатор объявляет остальным маршрутизаторам известные ему сведения о конфигурации сети.

Получив от некоторого соседа вектор расстояний (дистанций) до известных  тому сетей, маршрутизатор наращивает компоненты вектора на величину расстояния от себя до данного соседа. Кроме  того, он дополняет вектор информацией  об известных ему самому других сетях, о которых он узнал непосредственно (если они подключены к его портам) или из аналогичных объявлений других маршрутизаторов. Обновленное значение вектора маршрутизатор рассылает  своим соседям. В конце концов, каждый маршрутизатор узнает через соседние маршрутизаторы информацию обо всех имеющихся в составной сети сетях и о расстояниях до них.

Затем он выбирает из нескольких альтернативных маршрутов к каждой сети тот маршрут, который обладает наименьшим значением метрики. Маршрутизатор, передавший информацию о данном маршруте, отмечается в таблице маршрутизации как следующий (next hop).

Алгоритмы маршрутизации с учетом состояния канала связи

Рис. 4.6.4 Маршрутизация  с учетом состояния канала связи

Вторым основным алгоритмом, используемым для маршрутизации, является алгоритм с учетом состояния  канала связи. Алгоритмы маршрутизации  с учетом состояния канала связи, также известные под названием алгоритмов выбора первого кратчайшего пути (shortest path first (SPF) algorithms), поддерживают сложную базу данных топологической информации. И если алгоритмы с маршрутизацией по вектору расстояния работают с неконкретной информацией о дальних сетях, то алгоритмы маршрутизации с учетом состояния канала собирают полные данные о дальних маршрутизаторах и о том, как они соединены друг с другом.

Для выполнения маршрутизации с учетом состояния  канала связи используются сообщения  объявлений о состоянии канала (link-state advertisements, LSA), база данных топологии, SPF-алгоритм, результирующее SPS-дерево и таблица маршрутизации, содержащая пути и порты к каждой сети (рис. 4.6.4).

 

Протоколы динамической маршрутизации:

• RIP

Применяется в небольших компьютерных сетях, позволяет маршрутизаторам динамически  обновлять маршрутную информацию (направление  и дальность в хопах), получая ее от соседних маршрутизаторов.

• OSPF

Основан на технологии отслеживания состояния канала и использующий для нахождения кратчайшего пути Алгоритм Дейкстры.

Протокол OSPF распространяет информацию о доступных  маршрутах между маршрутизаторами одной автономной системы.

OSPF имеет следующие  преимущества:

• Высокая скорость сходимости по сравнению с дистанционно-векторными протоколами маршрутизации;
• Поддержка сетевых масок переменной длины (VLSM);
• Оптимальное использование пропускной способности (т. к. строится дерево кратчайших путей по алгоритму Дейкстры);

• EIGRP

Протокол маршрутизации, разработанный фирмой Cisco, для своих многопротокольных маршрутизаторов в середине 80-х годов для маршрутизации в пределах автономной системы (AS), имеющей сложную топологию и разные характеристики полосы пропускания и задержки. IGRP является протоколом внутренних роутеров (IGP) с вектором расстояния.

IGRP различает  множество метрик, таких как задержка  сети, пропускная способность, надежность, загруженность сети, MTU и reliability интерфейса. Для сравнения маршрутов эти метрики используются в формуле, которая вычисляет итоговую метрику. Весовой коэффициент этих показателей может выбираться автоматически или задаваться администратором сети. Для надежности и загруженности сети это значения от 1 до 255, полоса пропускания — от 1200 бит/сек до 10 Гбит/сек, задержка может принимать значение до 24-го порядка.

• BGP

Протокол BGP предназначен для обмена информацией о достижимости подсетей между автономными системами (АС), то есть группами маршрутизаторов  под единым техническим управлением, использующими протокол внутридоменной маршрутизации для определения маршрутов внутри себя и протокол междоменной маршрутизации для определения маршрутов доставки пакетов в другие АС. Передаваемая информация включает в себя список АС, к которым имеется доступ через данную систему. Выбор наилучших маршрутов осуществляет исходя из правил, принятых в сети.

BGP поддерживает  бесклассовую адресацию и использует  суммирование маршрутов для уменьшения  таблиц маршрутизации. С 1994 года  действует четвёртая версия протокола,  все предыдущие версии являются  устаревшими.

BGP, наряду  с DNS, является одним из главных  механизмов, обеспечивающих функционирование  Интернета.

BGP является  протоколом прикладного уровня  и функционирует поверх протокола  транспортного уровня TCP (порт 179). После  установки соединения передаётся  информация обо всех маршрутах,  предназначенных для экспорта. В  дальнейшем передаётся только  информация об изменениях в  таблицах маршрутизации. При закрытии  соединения удаляются все маршруты, информация о которых передана  противоположной стороной.

• IS-IS

Это протокол внутренних шлюзов (IGP), стандартизированный ISO и использующийся в основном в крупных сетях провайдеров услуг. IS-IS может также использоваться в корпоративных сетях особо крупного масштаба. IS-IS — это протокол маршрутизации на основе состояния соединений. Он обеспечивает быструю сходимость и отличную масштабируемость. Как и все протоколы на основе состояния соединений, IS-IS очень экономно использует пропускную способность сетей.

IS-IS - протокол  внутренней маршрутизации, для  использования во внутренних  сетях. Этим он отличается от  протоколов внешней маршрутизации,  в первую очередь от Border Gateway Protocol (BGP), который используется для маршрутизации между автономными системами (RFC 1930).

IS-IS - протокол, основанный на состояниях линков, он оперирует информацией о состоянии линков других маршрутизаторов. Каждый маршрутизатор IS-IS формирует собственную базу топологии сети, собирая полученную информацию. Как и OSPF, IS-IS использует Алгоритм Дейкстры для просчёта наилучших маршрутов.

21. Технология VLAN. Принцип работы VLAN. Роль коммутатора и маршрутизатора в виртуальных локальных сетях. Обозначение членства в VLAN. Тегирование. Транковые порты и порты доступа. Стандарт IEEE 802.1Q.

VLAN  — логическая («виртуальная») локальная компьютерная  сеть, представляет собой группу  хостов с общим набором требований, которые взаимодействуют так,  как если бы они были подключены  к широковещательному домену, независимо  от их физического местонахождения. VLAN имеет те же свойства, что  и физическая локальная сеть, но позволяет конечным станциям  группироваться вместе, даже если  они не находятся в одной  физической сети. Такая реорганизация  может быть сделана на основе  программного обеспечения вместо  физического перемещения устройств.

Технология VLAN помогает разделить  единую физическую сеть на несколько виртуальных не связанных между собой сетей, при этом компьютеры, находящиеся  в этих виртуальных сетях, даже не подозревают об этом и работают точно  так же,  как это было бы в  обычной сети.

С помощью VLAN можно выполнять гибкое разнесение пользователей по различным сегментам  сети с разной адресацией, даже если они подключены к единому устройству, а также дробить широковещательные  домены.

 

Коммутатор, не поддерживающий VLAN, объединяет сетевые устройства в единый сегмент сети. Для коммутаторов, поддерживающих виртуальные локальные сети, дела обстоят несколько иначе, такие коммутаторы могут объединять сетевые устройства в несколько сегментов сети (но не сегменты между собой), и данные сегменты будут абсолютно не связаны между собой.

Для взаимодействия устройств в VLAN сетях их порты настраиваются специальным образом. Существует два типа настройки портов: настройка порта в режиме  доступа (аксесс порт) и настройка порта в режиме транка (транковый порт). Порты доступа применяются обычно для подключения оконечных устройств. Транковые порты предназначены для передачи трафика сразу нескольких VLAN и обычно используются для соединения сетевых устройств между собой.

На данном рисунке порты 1-4 являются портами  доступа, и по каждому из этих портов идет трафик только одного VLAN, порты 5 являются транковыми портами, служат для связи коммутаторов между собой и передают через себя трафик сразу двух виртуальных локальных сетей VLAN  1 и VLAN 2.

Передавать VLAN между устройствами можно не только с помощью транковых портов, но и с помощью портов доступа, но так как порты доступа могут пропускать трафик только одного VLAN, для соединения устройств между собой потребуется выделение портов, количество которых будет равно количеству передаваемых между устройствами VLAN. Данный способ обычно находит применение только в том случае, если между устройствами необходимо передать небольшое число VLAN, а обычно вообще один единственный VLAN.

 

Роль коммутаторов и маршрутизаторов  в VLAN

Использование технологии виртуальных сетей позволяет  сгруппировать порты коммутатора  и подсоединенные к ним компьютеры в логически определенные рабочие  группы.

Важной особенностью архитектуры виртуальных сетей  является их способность передавать информацию между взаимосвязанными коммутаторами и маршрутизаторами, подключенными к корпоративной  магистрали. Такая транспортировка  делает возможным обмен информацией  в рамках всего предприятия.

Маршрутизаторы  остаются необходимыми и в коммутируемых  архитектурах, в которых создана  конфигурация виртуальной сети, поскольку  они обеспечивают обмен информацией  между логически определенными  рабочими группами. Маршрутизаторы обеспечивают устройствам виртуальной сети доступ к совместно используемым ресурсам, таким как серверы и хосты. Они также обеспечивают связь  с другими частями сети, которые  логически сегментированы на основе традиционного подхода, основанного  на выделении подсетей, или требуют  доступа к удаленным серверам через каналы распределенных сетей. Обмен информацией на 3-м уровне, осуществляемый в коммутаторе или  обеспечиваемый извне, является необходимым  элементом любой высокопроизводительной коммутационной архитектуры.