Федеральное агентство по образованию Государственное образовательное учреждение высшего профессионального
образования
«Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М.Ф. Решетнева»
Институт информатики и телекоммуникаций (ИИТК) Кафедрабезопасности информационных технологий (БИТ)
Если в таблице маршрутизации уже есть маршрут к тому же месту назначения, попытка установки завершится неудачно. Если маршрут, установленный в таблице маршрутизации, не работает по какой-либо причине, процесс обслуживания таблицы маршрутизации вызывает каждый протокол протокола маршрутизации, который зарегистрировал маршрут резервного копирования, а затем просит их переустановить маршрут в таблице маршрутизации. Если существует несколько протоколов с записанными маршрутами резервного копирования, предпочтительный маршрут выбирается на основе административного расстояния.
Лабораторная работа №6 «Изучение протоколов статической маршрутизации с
использованием Packet Tracer» по дисциплине «Компьютерные сети»
Красноярск 2010
Цель работы: Изучение принципов маршрутизации IP сетей на примере протоколов статической маршрутизации с использованием программного обеспечения построения виртуальных сетей - Packet Tracer. Получение практических навыков по настройке маршрутизаторов Cisco 2811-28xx.
Прежде чем объяснять, как отрегулировать административные расстояния, нам нужно посмотреть на последствия изменения административной дистанции. Изменение административного расстояния в протоколах маршрутизации может быть очень опасным! Изменение расстояний по умолчанию может фактически привести к циклу маршрутизации и другим странностям в вашей сети. Мы рекомендуем проявлять осторожность при изменении административного расстояния и только после рассмотрения того, что вы хотите, и всех последствий ваших действий.
1 О СНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ
Сетевой протокол IP является маршрутизируемым. Для передачи данных от компьютера одной локальной сети к компьютеру другой локальной сети, могут использоваться различные маршруты и маршрутизаторы. В сетях большого масштаба требуется максимально автономная прокладка маршрутов, для чего применяются различные протоколы маршрутизации
Вы также можете изменить расстояние маршрутов, обнаруженных в источнике, только в некоторых протоколах и изменить расстояние только на некоторых маршрутах. Вы не можете изменить административное расстояние всех статических маршрутов сразу. Маршруты выбираются и создаются в таблице маршрутизации на основе административного расстояния протокола маршрутизации. Маршруты, полученные из протокола маршрутизации с самым низким административным расстоянием, устанавливаются в таблице маршрутизации. Если с одним протоколом маршрутизации имеется несколько путей к одному и тому же адресату, несколько путей будут иметь одинаковое административное расстояние, и наилучший путь будет выбран на основе показателей.
Маршрутизация (routing) – процесс определения маршрута следования информации в сетях связи.Задача маршрутизации состоит в определении последовательности транзитных узлов для передачи пакета от источника до адресата. Каждый маршрутизатор имеет от двух и более сетевых интерфейсов, к которым подключены: 1) локальные сети, либо 2) маршрутизаторы соседних сетей. Выбор маршрута или другими словами интерфейса, маршрутизатор осуществляет на основе таблицы маршрутизации. Таблицы маршрутизации содержат информацию о сетях, подключенных локально (непосредственно), и интерфейсов, через которые осуществляется подключение, а также содержатся сведения о маршрутах или путях, по которым маршрутизатор связывается с удаленными сетями, не подключенными локально.
Метрики - это значения, связанные с конкретными маршрутами, ранжирование их от наиболее предпочтительных до наименее предпочтительных. Параметры, используемые для определения счетчика, различаются для разных протоколов маршрутизации. Путь с самой низкой метрикой выбирается как оптимальный путь и устанавливается в таблице маршрутизации. Если есть несколько путей к одному и тому же месту назначения с одинаковыми метриками, балансировка нагрузки будет выполняться на этих равных путях затрат.
Давайте рассмотрим другой сценарий, чтобы увидеть, как маршрутизатор обрабатывает еще одну общую ситуацию: изменяя длину префикса. Предположим еще раз, что маршрутизатор имеет четыре процесса маршрутизации, и каждый процесс получил эти маршруты. Какой из этих маршрутов будет установлен в таблице маршрутизации? Однако, поскольку каждый из этих маршрутов имеет другую длину префикса, они рассматриваются как разные адресаты, и все будет установлено в таблице маршрутизации.
Эти маршруты могут назначаться администратором статически или определяться динамически при помощи программного протокола маршрутизации.
Рис 1 Маршрутизатор Linksys для дома и малого офиса со встроенным коммутатором и точкой доступа
Маршрутизатор (router, роутер) – сетевое устройство третьего уровня модели OSI, обладающее как минимум двумя сетевыми интерфейсами, которые находятся в разных сетях. Причем в сетях могут использовать различные технологии физического и канального уровней. Маршрутизатор может иметь интерфейсы: для работы по медному кабелю, оптическому кабелю, так и по беспроводным «линиям» связи. На физическом и канальном уровне наиболее часто используются технологии Ethernet, FastEthernet, GigabitEthernet, 10GEthernet, Toking Ring, FDDI, PPP, Frame Relay, X.25, SDH, PDH, DWDM и др.
Давайте посмотрим, как механизм маршрутизации использует информацию таблицы маршрутизации для принятия решений о маршрутизации. Давайте рассмотрим три маршрута, которые мы только что установили в таблице маршрутизации, чтобы посмотреть, как они находятся на маршрутизаторе.
Если пакет прибывает на интерфейс маршрутизатора, предназначенный для 1, какой маршрут выбирает маршрутизатор? Это зависит от длины префикса или от номера группы битов в маске подсети. Более длинные префиксы всегда предпочитают более короткие префиксы при пересылке пакета.
На сетевом уровне используются сетевые протоколы: IPv4, IPv6, IPX, Frame Relay, ATM, X.25. Маршрутизаторы различаются по области их применения. Маршрутизаторы для дома и небольшого офиса имеют малый размер, просты в
настройке. Зачастую в них встроен коммутатор Ethernet и беспроводная точка доступа WiFi.
Высокопроизводительные промышленные маршрутизаторы выпускаются в 19 дюймовых Unit корпусах для монтажа в серверную стойку. Представляют собой шасси с установленными модулями/блоками. Их функциональность, как правило, можно расширить с помощью установки дополнительных модулей. Такие маршрутизаторы отличает высокая скорость обработки пакетов, многофункциональность, возможность передачи данных в различных физических средах (за счет сменных модулей) и использования различных стандартных протоколов, а также мульти сервисность и высокая стоимость.
В качестве примера мы вернем три маршрута в таблицу маршрутизации и проложим пакеты через маршрутизатор. Пакет, предназначенный для 1, отправляется в 1, поскольку это самая длинная совместимость с префиксами. Пакет, предназначенный для 1, перенаправляется на 2, потому что это самое длинное совпадение префикса. Пакет, предназначенный для 1, отправляется на 3; потому что эта сеть не существует в таблице маршрутизации, этот пакет маршрутизируется на маршрут по умолчанию. Пакет, предназначенный для 1, отбрасывается. . Удивительный ответ из этих четырех - последний пакет, который отбрасывается.
2 С РЕДСТВА МАРШРУТИЗАЦИИ
Каждый маршрутизатор принимает решения о направлении пересылки пакетов на основании таблицы маршрутизации. Таблица маршрутизации содержит набор правил. Каждое правило в наборе описывает шлюз или интерфейс, используемый маршрутизатором для доступа к определенной сети.
Маршрут состоит из четырех основных компонентов (полей записи):
В этом суть классической маршрутизации: если известна часть основной сети, но подсеть, которой предназначен пакет, неизвестна, пакет отменяется. Наиболее запутанным аспектом этого правила является то, что маршрутизатор использует только маршрут по умолчанию, если основная сеть назначения не находится в таблице маршрутизации.
Это может вызвать проблемы в сети, где удаленный сайт с подключением к остальной сети не выполняет протоколы маршрутизации, как показано на рисунке. Маршрутизатор удаленного сайта настроен следующим образом. Коммуникация, выпуск, факультет. Роль сетевого уровня заключается в последовательной доставке сквозных пакетов приложениям или другим уровням протоколов по объединенной сетевой инфраструктуре. Для этого он выполняет функции для определения путей связи, переключения пакетов по этим путям и маршрутов обработки для данной системы связи.
- значение получателя (адрес сети назначения);
Маска;
- интерфейс (порт);
Адрес шлюза;
- стоимость маршрута или метрика маршрута.
Чтобы переслать сообщение получателю, маршрутизатор извлекает IP-адрес получателя из пакета и находит соответствующее правило в таблице маршрутизации. Значения получателей в таблице маршрутизации соответствуют адресам сетей получателей.
Функция определения пути позволяет маршрутизаторам выбирать наиболее подходящий порт для пересылки входящих пакетов. Служба маршрутизации позволяет маршрутизатору оценивать доступные пути для данного адресата и устанавливать предпочтительный маршрут для отправки пакетов в этот пункт назначения.
При определении путей передачи данных службы маршрутизации выполняют. Инициализация и обслуживание таблиц маршрутов; Процессы и протоколы для обновления маршрутов. Спецификация адресов и доменов маршрутизации. Распределение и контроль показателей маршрутизации.
Чтобы определить наличие маршрута к IP-адресу получателя в таблице, маршрутизатор сначала определяет число битов, задающих адрес сети получателя. Затем маршрутизатор ищет в таблице маску подсети, присвоенную каждому из потенциальных маршрутов. Маршрутизатор применяет каждую из масок подсети к IP-адресу получателя в пакете и сравнивает полученный адрес сети с адресами отдельных маршрутов в таблице:
Информация о маршруте для распространения пакетов может быть настроена статически администратором сети или получена через динамические процессы, запущенные в сети, называемые протоколами маршрутизации. Обратите внимание, что маршрутизация - это передача передаваемых пакетов на основе информации таблицы маршрутизации. Протоколы маршрутизации - это протоколы, которые обмениваются информацией, используемой для построения таблиц маршрутизации.
Важно различать разницу между протоколами маршрутизации и маршрутизируемыми протоколами. Протокол маршрутизации - это протокол, который обеспечивает адекватную информацию в вашей сетевой адресации, чтобы. Протокол маршрутизации имеет механизмы для обмена информацией о маршрутах между маршрутизационными устройствами сети, позволяющими маршрутизацию пакетов из маршрутизируемого протокола. Обратите внимание, что протокол маршрутизации использует маршрутизируемый протокол для обмена информацией между устройствами маршрутизаторов.
1. при обнаружении совпадающего адреса пакет пересылается на соответствующий интерфейс или к соответствующему шлюзу;
2. если адрес сети соответствует нескольким маршрутам в таблице маршрутизации, маршрутизатор использует маршрут с наиболее точным или наиболее длинным совпадающим фрагментом адреса сети;
3. иногда для одной сети адресата существует несколько маршрутов с равной стоимостью: маршрут, используемый маршрутизатором, выбирается на основе правил протокола маршрутизации;
Конфигурация маршрутизации для конкретной сети не всегда требует протоколов маршрутизации. Бывают ситуации, когда информация о маршрутизации не изменяется, например, когда есть только один возможный маршрут, системный администратор обычно монтирует статическую таблицу маршрутизации вручную. Некоторые сети не имеют доступа к какой-либо другой сети и поэтому не требуют таблицы маршрутизации. Таким образом, наиболее распространенными конфигурациями маршрутизации являются.
Статическая маршрутизация. Сеть с ограниченным числом маршрутизаторов для других сетей может быть настроена со статической маршрутизацией. Системная администратор настраивает статическую таблицу маршрутизации и может или не может быть раскрыта другим устройствам маршрутизации в сети. Статические таблицы автоматически не корректируют изменения в сети, поэтому их следует использовать только там, где маршруты не изменяются. Некоторые преимущества статической маршрутизации - это безопасность, полученная не разглашением маршрутов, которые должны оставаться скрытыми; и сокращение накладных расходов, вызванных обменом сообщениями маршрутизации в сети.
4. в отсутствие совпадающих маршрутов маршрутизатор направляет сообщение на шлюз, указанный в маршруте по умолчанию, если он настроен.
Появление записей в таблице маршрутизации происходит в основном из трех источников:
1. Программного обеспечения стека протокола TCP/IP. Это записи с особыми IP-адресами: как 127.0.0.0, 224.0.0.0.; записи с адресами,
Динамическая маршрутизация. Сети с более чем одним возможным маршрутом к одной и той же точке должны использовать динамическую маршрутизацию. Таблица динамической маршрутизации строится на основе информации, передаваемой между протоколами маршрутизации. Протоколы предназначены для распространения информации, которая динамически корректирует маршруты, чтобы отражать изменения в сетевых условиях. Протоколы маршрутизации могут.
Протоколы маршрутизации предназначены для переключения на альтернативный маршрут, когда основной маршрут становится неработоспособным, и чтобы определить, какой маршрут является предпочтительным для пункта назначения. В сетях, где есть несколько маршрутов к месту назначения, должны использоваться протоколы маршрутизации. Все протоколы маршрутизации выполняют одни и те же основные функции. Они определяют предпочтительный маршрут для каждого пункта назначения и распределяют информацию о маршрутизации между системами в сети.
предназначенные для обработки широковещательных рассылок (записи имеющие маску 255.255.255.255), а также записи о непосредственно подключенных сетях и маршрутах по умолчанию (данная информациярезультат конфигурирования интерфейсов маршрутизатора).
2. Записи с адресами сетей назначения, сформированные вручную администратором с помощью утилиты (команды) ip route . Такие записи называются статическими. Они имеют неограниченный срок жизни.
Когда они выполняют эти функции, в частности, они решают, какой маршрут лучше, основное различие между протоколами маршрутизации. Некоторые из характеристик, которые различают протоколы маршрутизации. Конвергенция. Когда топология сети изменяется благодаря росту, реконфигурации или сбою, база знаний топологии сети, представленная таблицами маршрутизации в маршрутизаторах, также должна измениться, чтобы адаптироваться к новой топологии. Эта адаптация или конвергенция должны быть как можно быстрее, чтобы уменьшить период нестабильности сети.
3. И, наконец, третьим источником записей могут быть протоколы маршрутизации, такие как RIP, OSPF, BGP. Такие записи всегда являются динамическими, то есть имеют ограниченный срок жизни.
Для маршрутизатора желательно поддерживать маршруты к каждому возможному адресу назначения, но при большем количестве сетей, достичь этого полностью невозможно, и часто прибегают к маршруту по «умолчанию». Маршрут по «умолчанию» или «маршрут последней надежды» -это маршрут с адресом куда перенаправляются все пакеты не определенные таблицей маршрутизации.
Накладные расходы. Процесс маршрутизации не должен потреблять чрезмерные ресурсы для достижения своих целей. Необходимость в распространении информации о маршрутизации между маршрутизаторами быстро и эффективно должна учитывать дополнительную пропускную способность используемых для этого линий связи, а также сложность задействованных алгоритмов должна учитывать пропускную способность маршрутизаторов, которые будут отвлекаться от обработки пакетов для реализации этих алгоритмов.
Вычисление метрик: метрика определенного пути для отправки пакетов через сеть является мерой качества этого пути, и чем меньше метрика пути, тем лучше. Алгоритмы маршрутизации рассчитывают метрику на основе. Задержки, связанные с ссылкой, на которые может влиять доступная полоса пропускания или возможная перегрузка в полосе; Надежность, относящаяся к частоте ошибок, присутствующей в ссылке.
3 С ПЕЦИАЛЬНЫЕ ТЕРМИНЫ И ПОНЯТИЯ .
Метрика – числовой коэффициент, влияющий на выбор маршрута в компьютерных сетях. Как правило, определяется количеством хопов (ретрансляционных переходов) до сети назначения или параметрами канала связи. Чем метрика меньше, тем маршрут приоритетнее.
Шлюз по умолчанию (default gateway), шлюз последней надежды (last resort gateway)– адрес маршрутизатора, на который отправляется трафик для которого не нашлось отдельных записей в таблице маршрутизации. Для устройств, подключенных к одному маршрутизатору (как правило, это рабочие станции), использование шлюза по умолчанию – единственная форма маршрутизации. Шлюз последней надежды применяется обычно в устройствах (маршрутизаторах), где ситуация, в которой не найдется отдельного маршрута, является исключительной.
Автономная система (AS) – группа маршрутизаторов, обменивающаяся маршрутной информацией при помощи одного протокола.
Шаблонная маска (wildcard mask) – маска, указывающая на количество хостов сети. Является дополнением для маски подсети. Вычисляется по формуле для каждого из октетов маски подсети как 255-маска_подсети. Например, для сети 192.168.1.0 и маской подсети 255.255.255.242 шаблонная маска будет выглядеть как 0.0.0.13. Шаблонная маска используется в настройке некоторых протоколов маршрутизации, а так же является параметром ограничений в списках доступа.
Административное расстояние (administrative distance) – коэффициент надежности маршрута, используемый на маршрутизаторах компании Cisco. Приоритет имеет тот маршрут, который обладает меньшим административным расстоянием. В случае двух одинаковых маршрутов с одинаковым административным расстоянием рассматривается метрика маршрута. Таким образом, использование административных расстояний позволяет резервировать маршруты.
Администра |
|
Источник данных о маршруте | |
расстояние |
|
Непосредственно подключенная сеть | |
Статический маршрут | |
Суммарный маршрут EIGRP | |
Внешний протокол BGP | |
Внутренний протокол EIGRP | |
Протокол IGRP | |
Протокол OSPF | |
Маршрут от одной промежуточной системы к другой (IS-IS) | |
Протокол RIP | |
Протокол внешнего шлюза (EGP) | |
Внешний протокол EIGRP | |
Внутренний протокол BGP | |
Неизвестный источник |
Петля маршрутизации – явление, возникающее, когда маршрутизатор отсылает пакет на адрес назначения, а получивший такой пакет маршрутизатор, возвращает его обратно. Таким образом, получается петля. Для борьбы с подобными петлями в TCP/IP предусмотрен механизм TTL. Протоколы маршрутизации так же предлагают способы борьбы с петлями.
4 П РОТОКОЛЫ МАРШРУТИЗАЦИИ
Протокол маршрутизации - это сетевой протокол, используемый маршрутизаторами для определения возможных маршрутов следования данных в составной компьютерной сети.
Статическая маршрутизация – вид маршрутизации, при котором информация о маршрутах заносится в таблицы маршрутизации каждого маршрутизатора вручную администратором сети. Статические маршруты не изменяются до тех пор, пока администратор не перенастроит их вручную. В таблице маршрутизации эти маршруты обозначаются буквойS . СимволомС в таблице маршрутизации помечены непосредственно присоединенные к маршрутизатору сети. Маршрутизатор задействует административное расстояние каждого маршрута, чтобы определить лучший путь к адресату. Меньшее административное расстояние означает более надежный источник. Данный вид маршрутизацииимеет ряд недостатков :
- Плохая масштабируемость, так как при добавлении N сети потребуется сделать 2*(N+1) записей о маршрутах.
- при достаточно большой сегментации составной сети (N подсетей > 5) таблица маршрутизации на каждом из маршрутизаторов будет сильно отличаться от таблиц на других устройствах.
- Отсутствует возможность адекватно отреагировать на ошибки и отказы оборудования канального и сетевого уровня (когда передача данных невозможна, а порт маршрутизатора по-прежнему находится в активном состоянии(up).
- Ввод всей информации вручную является весьма трудоемкой задачей и влечет за собой необходимость документирования этих маршрутов.
- При изменении топологии сети требуется вручную менять правила маршрутизации, т.е. переконфигурировать таблицу маршрутизатора.
- Все эти проблемы решаются (передачей служебной широковещательной информации в сеть) в протоколах динамической маршрутизации, о которых речь пойдет ниже.
Но есть и положительные качества:
Легкость конфигурации Метод статической маршрутизации является довольно простым для понимания и настройки и по праву считается наименее сложным методом маршрутизации.
- Отсутствует обмен служебной информацией между маршрутизаторами о топологии сетей, таким образом и дополнительная нагрузка на сеть в виде широковещательного служебного трафика, характерного для динамических протоколов маршрутизации.
- При использовании статических записей процессору маршрутизатора не требуется производить никаких расчетов, связанных с определением маршрутов.
Статическая маршрутизация продолжает успешно использоваться при:
- организации работы компьютерных сетей небольшого размера (1-2 маршрутизатора
- на компьютерах (рабочих станциях) внутри сети. В таком случае обычно задается маршрут шлюза по умолчанию.
- в целях безопасности - когда необходимо скрыть некоторые части составной корпоративной сети;
- если доступ к подсети обеспечивается одним маршрутом, то вполне достаточно использовать один статический маршрут. Такой тип сети (подсети) носит названия тупиковой сети (stub network).
Статическая маршрутизация по умолчанию означает, что если пакет предназначен для сети, которая не перечислена в таблице маршрутизации, то маршрутизатор отправит пакет по заданному по умолчанию маршруту. При этом маршрутизатор направляет пакеты к следующему маршрутизатору, когда тот в таблице не задан явно. Заданные по умолчанию маршруты устанавливаются как часть статической конфигурации.
5 П РАКТИЧЕСКОЕ ВЫПОЛНЕНИЕ ЗАДАНИЯ :
Для выполнения лабораторной работы используется ПО Cisco Packet Tracer. Запустите программу Cisco Packet Tracer.
5.1 Б АЗОВАЯ НАСТРОЙКА МАРШРУТИЗАТОРОВ И УСТРОЙСТВ СЕТИ
В области «Логическое пространство» создайте иерархическое дерево сети, аналогичное дереву на данном ScreenShot (Рис.2).
Рис. 2 – Топология сети
5.1. При обозначении коммутаторов, маршрутизаторов, компьютеров выполняем следующее правило, например коммутатор SW-1 обозначается как ,
SW-1-GNN, G-номер группы, NN-порядковый номер в журнале группы (ведущий ноль в данном случае пишется, например G-2, порядковый № 13, запишется как SW-1-213; router1 обозначится как R1-GNN.
5.2. Конструкция выбранного маршрутизатора (2811) предусматривает наличие 2-х интерфейсов Fast Ethernet, для увеличения количества интерфейсов надо установить плату расширения. Выбираем из списка сетевой модуль Cisco NM4A/S на 4 асинхронных/синхронных последовательных порта.
Модуль Cisco NM-4A/S позволяет иметь 4 низкоскоростных последовательных соединений через DB-60 коннекторы, поддерживающие 5 типов интерфейсов (RS-232, RS-449, RS-530, V.35, X.21) и в режиме DTE и в DCE. Такие соединения могут быть сконфигурированы вплоть до 115.2 kbps на асинхронный трафик или 128 kbps на синхронный.
Для этого нужно выключить маршрутизатор. Выбрать плату и установить ее
в свободный разъем. После установки необходимо включить маршрутизатор. На рисунках 1 и 2 показан пример добавления платы NM-4A-S в router1-GNN.
Из имеющегося списка можно выбрать более скоростную плату (модуль), например NM-1FE-FX, данный модуль, предоставляет один интерфейс FastEthernet для подключения оптического кабеля. В этом случае можно достичь скорости 100Mb/s, но придется использовать оптический кабель. Cisco 2811 поддерживает множество других модулей, так например WIC-2A/S поддерживает
Конфигурирование интерфейсов маршрутизаторов
Таблица 1 - Адреса сетей и интерфейсов маршрутизаторов
IP-адрес сети | Интерфейсы | IP-адрес интерфейса |
|
192.100+G.NN.0/24 | |||
192.100+G.10+NN.0/24 | 192.100+G.10+NN.1 |
||
192.100+G.20+NN.0/24 | 192.100+G.20+NN.1 |
||
192.100+G.30+NN.0/24 | 192.100+G.30+NN.1 |
||
Настройку IP-адресов интерфейсов проводить в соответствии с таблицей 1!
5.3. После начальной загрузки маршрутизатораоперационная система предложит продолжитьконфигурирование в диалоговом режиме, от которого следует отказаться (Continue with configuration dialog ? :no ).
Аналогичная запись появляется и при работе с реальными устройствами. В некоторых версиях операционных систем затем необходимо подтвердить завершение диалогового режима.
5.4. Для входа в привилегированный режимвводим команду enable, а
затем для входа в глобальный режим команду config terminal (conf term).
5.5 Для того чтобы войти в режим детального конфигурирования интерфейса, используется команда interface (либо сокращенный ее вариантint ) в глобальном режиме конфигурации. Например, при конфигурировании интерфейса Fast Ethernet с номером 0, входящим в состав слота 0, используетсякоманда
5.6 Установка IP-адреса интерфейса 192.102.13.1 c маской 24 производится следующей командой:
5.7 По умолчанию все интерфейсы выключены. Включение интерфейса производится по команде no shutdown , а выключение – командойshutdown .
