Статическая маршрутизация

Маршрутизация - это выбор оптимального пути прохождения информации от отправителя к получателю.

Маршрутизатор (м-р) - программно-аппаратные устройства с собственной ОС, которые работают на сетевом уровне семиуровневой модели, главная задача которых – осуществление маршрутизации.

Оптимальный путь определяется с помощью строящегося в памяти м-ра специальной таблицы (таблицы маршрутизации). В нее м-р заносит все известные ему пути до всех известных узлов. Изменение таблицы может осуществляться 2-мя способами:

§ Статическая маршрутизация (вручную администратором)

§ Динамическая маршрутизация (с помощью взаимного обмена между соседними м-рами по спец. протоколу).

Динамическая маршрутизация.

Маршрутизация - это выбор оптимального пути прохождения информации от отправителя к получателю.

§ Статическая маршрутизация (вручную администратором)

§ Динамическая маршрутизация (с помощью взаимного обмена между соседними м-рами по спец. протоколу).

Прямая и косвенная маршрутизация.

Каждый м-р знает (или может определить) всех своих соседей. Обнаружение происходит 2-мя способами:

§ Прямой – выполняется с помощью спец. команд динамических протоколов маршрутизации («процедура рукопожатия»). Процедура выполняется по всем имеющимся у м-ра портам, н/з от того, что знает м-р о присутствии там соседа или нет.

§ Косвенный (опосредованный) – если в протоколе маршрутизации не существует спец. команд для обнаружения соседа, то обмен осуществляется с помощью широковещательных пакетов (broadcast). Это не хорошо, т.к. увеличивается технический трафик и уменьшается безопасность.

Протокол RIP.

Протокол RIP (англ. Routing Information Protocol) — один из наиболее распространенных протоколов маршрутизации в небольших компьютерных сетях, который позволяет маршрутизаторам динамически обновлять маршрутную информацию (направление и дальность в хопах), получая ее от соседних маршрутизаторов.

RIP — так называемый протокол дистанционно-векторной маршрутизации, который оперирует хопами (ретрансляционными скачками) в качестве метрики маршрутизации. Максимальное количество хопов, разрешенное в RIP — 15 (метрика 16 означает «бесконечно большую метрику»). Каждый RIP-маршрутизатор по умолчанию вещает в сеть свою полную таблицу маршрутизации раз в 30 секунд, генерируя довольно много трафика на низкоскоростных линиях связи. RIP работает на прикладном уровне стека TCP/IP, используя UDP порт 520.

В современных сетевых средах RIP — не самое лучшее решение для выбора в качестве протокола маршрутизации, так как его возможности уступают более современным протоколам, таким как EIGRP, OSPF. Ограничение на 15 хопов не дает применять его в больших сетях. Преимущество этого протокола — простота конфигурирования.

command - Команда, определяет назначение датаграммы (1 - request; 2 - response)

version - Номер версии, в зависимости от версии, определяется формат пакета

must be zero - Должно быть нулём

RIP Entry - (RTE) Запись маршрутной информации RIP. RIP пакет может содержать от 1 до 25 записей RIP Entry.

Протокол IP.

Internet Protocol или IP (англ. internet protocol — межсетевой протокол) — маршрутизируемый сетевой протокол, протокол сетевого уровня семейства («стека») TCP/IP.

Протокол IP (RFC 791) используется для негарантированной доставки данных, разделяемых на так называемые пакеты от одного узла сети к другому. Это означает, что на уровне этого протокола (третий уровень сетевой модели OSI) не даётся гарантий надёжной доставки пакета до адресата. В частности, пакеты могут прийти не в том порядке, в котором были отправлены, продублироваться (когда приходят две копии одного пакета; в реальности это бывает крайне редко), оказаться повреждёнными (обычно повреждённые пакеты уничтожаются) или не прибыть вовсе. Гарантии безошибочной доставки пакетов дают протоколы более высокого (транспортного уровня) сетевой модели OSI — например, TCP — которые IP используют в качестве транспорта.

IP-пакет — форматированный блок информации, передаваемый по вычислительной сети. Соединения вычислительных сетей, которые не поддерживают пакеты, такие как традиционные соединения типа «точка-точка» в телекоммуникациях, просто передают данные в виде последовательности байтов, символов или битов. При использовании пакетного форматирования сеть может передавать длинные сообщения более надежно и эффективно.

· Версия — для IPv4 значение поля должно быть равно 4.IHL — длина заголовка IP-пакета в 32-битных словах (dword). Именно это поле указывает на начало блока данных в пакете. Минимальное корректное значение для этого поля равно 5.Идентификатор — значение, назначаемое отправителем пакета и предназначенное для определения корректной последовательности фрагментов при сборке датаграммы. Для фрагментированного пакета все фрагменты имеют одинаковый идентификатор.3 бита флагов. Первый бит должен быть всегда равен нулю, второй бит DF (don’t fragment) определяет возможность фрагментации пакета и третий бит MF (more fragments) показывает, не является ли этот пакет последним в цепочке пакетов.Смещение фрагмента — значение, определяющее позицию фрагмента в потоке данных.Протокол — идентификатор интернет-протокола следующего уровня (см. IANA protocol numbers и RFC 1700). В IPv6 называется «Next Header».

· Версия — для IPv6 значение поля должно быть равно 6.Класс трафика — определяет приоритет трафика (QoS, класс обслуживания).Метка потока — уникальное число, одинаковое для однородного потока пакетов.Длина полезной нагрузки — длина данных (заголовок IP-пакета не учитывается).Следующий заголовок — Определяет следующий инкапсулированный протокол.Число переходов — максимальное число маршрутизаторов, которые может пройти пакет. При прохождении маршрутизатора это значение уменьшается на единицу и по достижении нуля пакет отбрасывается.

При подключении пользовательского компьютера к Интернету, IP-адреса выбираются из диапазона, предоставленного провайдером. Компьютеры, не имеющие IP-адреса, выданного провайдером, могут (при правильной настройке маршрутизации^[1]) работать с другими локальными компьютерами, имея IP-адреса из диапазонов, зарезервированных для локальных сетей (RFC 1918)^[2]:

· 10.0.0.0 — 10.255.255.255 (одна подсеть класса A или 16777216 (2²⁴) адресов^[3])

· 172.16.0.0 — 172.31.255.255 (16 подсетей класса B по 65536 (2¹⁶) адресов; всего — 1048576)

· 192.168.0.0 — 192.168.255.255 (256 подсетей класса C по 256 адресов; всего — 65536)

· сеть 2001:0DB8::/32 в IPv6 — зарезервировано для примеров и документации

Компьютеры с такими адресами могут получать доступ к Интернету посредством прокси-серверов или NAT. Иногда в компьютерном сленге адреса из указанных диапазонов для локальных сетей называются серыми или плю́шевыми IP.

При построении сетей, составляющих Интернет (например, сетей провайдеров), выбираются строго определённые диапазоны адресов, назначенные организацией IANA (подконтрольна ICANN, «высшей инстанции» в вопросах резервирования диапазонов адресов) и имеет свои представительства по всему миру^[4] — например, в Европе распределение адресов координирует RIPE NCC.

Концепция Интернет.

Интерне́т (произносится как [интэрнэ́т]; англ. Internet, сокр. от Interconnected^{[источник?]} Networks — объединённые сети; сленг. ине́т, нет) — глобальная телекоммуникационная сеть информационных и вычислительных ресурсов. Служит физической основой для Всемирной паутины. Часто упоминается как Всемирная сеть, Глобальная сеть, либо просто Сеть. Представляет собой хаотичное объединение автономных систем, что не гарантирует качества связи, но обеспечивает хорошую устойчивость и независимость функционирования системы в целом от работоспособности какого-либо ее участка.

В настоящее время, когда слово «Интернет» употребляется в обиходе, чаще всего имеется в виду Всемирная паутина и доступная в ней информация, а не сама физическая сеть.

К середине 2008 года число пользователей, регулярно использующих Интернет, составило около 1,5 млрд человек (около четверти населения Земли).^[1]

Всемирная компьютерная сеть Интернет вместе с персональными компьютерами образует технологическую основу для развития международной концепции «Всемирного информационного общества».

В России почти все средние школы с 2008 года оснащены компьютерами с доступом к сети Интернет и базовыми пакетами программ для обучения информатике, работе с персональными компьютерами и сетью Интернет.

Интернет состоит из многих тысяч корпоративных, научных, правительственных и домашних компьютерных сетей. Объединение сетей разной архитектуры и топологии стало возможно благодаря протоколу IP (англ. Internet Protocol) и принципу маршрутизации пакетов данных.

Протокол IP был специально создан агностическим в отношении физических каналов связи. То есть любая система (сеть) передачи цифровых данных, проводная или беспроводная, для которой существует стандарт инкапсуляции в неё IP-пакетов, может передавать и трафик Интернета. Агностицизм протокола IP, в частности, означает, что компьютер или маршрутизатор должен знать тип сетей, к которым он непосредственно присоединён, и уметь работать с этими сетями; но не обязан (и в большинстве случаев не может) знать, какие сети находятся за маршрутизаторами.

На стыках сетей специальные маршрутизаторы (программные или аппаратные) занимаются автоматической сортировкой и перенаправлением пакетов данных, исходя из IP-адресов получателей этих пакетов. Протокол IP образует единое адресное пространство в масштабах всего мира, но в каждой отдельной сети может существовать и собственное адресное подпространство, которое выбирается исходя из класса сети. Такая организация IP-адресов позволяет маршрутизаторам однозначно определять дальнейшее направление для каждого пакета данных. В результате между отдельными сетями Интернета не возникает конфликтов, и данные беспрепятственно и точно передаются из сети в сеть по всей планете и ближнему космосу.

Сам протокол IP был рождён в дискуссиях внутри организации IETF (англ. Internet Engineering Task Force; Task force — группа специалистов для решения конкретной задачи), чьё название можно вольно перевести как «Группа по решению задач проектирования Интернета». IETF и её рабочие группы по сей день занимаются развитием протоколов Всемирной сети. IETF открыта для публичного участия и обсуждения. Комитеты организации публикуют так называемые документы RFC. В этих документах даются технические спецификации и точные объяснения по многим вопросам. Некоторые документы RFC возводятся организацией IAB (англ. Internet Architecture Board — Совет по архитектуре Интернета) в статус стандартов Интернета (англ. Internet Standard). С 1992 года IETF, IAB и ряд других интернет-организаций входят в Общество Интернета (англ. Internet Society, ISOC). Общество Интернета предоставляет организационную основу для разных исследовательских и консультативных групп, занимающихся развитием Интернет.

IP-адресация.

IP-адрес (ай-пи адрес, сокращение от англ. Internet Protocol Address) — сетевой адрес узла в компьютерной сети, построенной по протоколу IP. При связи через сеть Интернет требуется глобальная уникальность адреса, в случае работы в локальной сети требуется уникальность адреса в пределах сети.

Основная статья: IPv4

В 4ой версии IP адрес представляет собой 32-битовое двоичное число. Удобной формой записи IP-адреса (IPv4) является запись в виде четырёх десятичных чисел (от 0 до 255), разделённых точками, например, 192.168.0.1. (или 128.10.2.30 — традиционная десятичная форма представления адреса)

Основная статья: IPv6

В 6 версии IP адрес (IPv6) имеет 128-битовое представление. Адреса разделяются двоеточиями (напр. fe80:0:0:0:200:f8ff:fe21:67cf). Большое количество нулевых групп может быть пропущено с помощью двойного двоеточия (fe80::200:f8ff:fe21:67cf). Такой пропуск может быть единственным в адресе.

Структура адреса

В обычных (одноадресных) адресах выделяется номер сети и номер узла в сети.

IP-адрес состоит из двух частей: номера сети и номера узла. В случае изолированной сети её адрес может быть выбран администратором из специально зарезервированных для таких сетей блоков адресов (192.168.0.0/16, 172.16.0.0/12 или 10.0.0.0/8). Если же сеть должна работать как составная часть Интернета, то адрес сети выдаётся провайдером либо региональным интернет-регистратором (Regional Internet Registry, RIR). Согласно данным на сайте IANA^[1] существует пять RIR: ARIN, обслуживающий Северную Америку; APNIC, обслуживающий страны Юго-Восточной Азии; AfriNIC, обслуживающий страны Африки; LACNIC, обслуживающий страны Южной Америки и бассейна Карибского моря; и RIPE NCC, обслуживающий Европу, Центральную Азию, Ближний Восток. Региональные регистраторы получают номера автономных систем и большие блоки адресов у IANA, а затем выдают номера автономных систем и блоки адресов меньшего размера локальным интернет-регистраторам (Local Internet Registries, LIR), обычно являющимся крупными провайдерами.

Номер узла в протоколе IP назначается независимо от локального адреса узла. Маршрутизатор по определению входит сразу в несколько сетей. Поэтому каждый порт маршрутизатора имеет собственный IP-адрес. Конечный узел также может входить в несколько IP-сетей. В этом случае компьютер должен иметь несколько IP-адресов, по числу сетевых связей. Таким образом, IP-адрес характеризует не отдельный компьютер или маршрутизатор, а одно сетевое соединение.

Иногда встречается запись IP-адресов вида 10.96.0.0/11. Данный вид записи заменяет собой указание диапазона IP-адресов. Число после косой черты означает количество единичных разрядов в маске подсети. Для приведённого примера маска подсети будет иметь двоичный вид 11111111 11100000 00000000 00000000 или то же самое в десятичном виде: 255.224.0.0. 11 разрядов IP-адреса отводятся под номер сети, а остальные 32 − 11 = 21 разрядов полного адреса — под локальный адрес в этой сети. Итого, 10.96.0.0/11 означает диапазон адресов от 10.96.0.0 до 10.111.255.255

Запись IP-адресов с указанием через слэш маски подсети переменной длины также называют CIDR-адресом в противоположность обычной записи без указания маски, в операционных системах типа UNIX также именуемой INET-адресом.

В протоколе IP существует несколько соглашений об особой интерпретации IP-адресов:

· если весь IP-адрес состоит только из двоичных нулей, то он обозначает адрес того узла, который сгенерировал этот пакет; этот режим используется только в некоторых сообщениях ICMP;

· если все двоичные разряды IP-адреса равны 1, то пакет с таким адресом назначения должен рассылаться всем узлам, находящимся в той же сети, что и источник этого пакета. Такая рассылка называется ограниченным широковещательным сообщением (limited broadcast);

· если в поле номера узла назначения стоят только единицы, то пакет, имеющий такой адрес, рассылается всем узлам сети с заданным номером сети. Например, в сети 192.190.21.0 с маской 255.255.255.0 пакет с адресом 192.190.21.255 доставляется всем узлам этой сети. Такая рассылка называется широковещательным сообщением (broadcast).

IP-адрес называют динамическим, если он назначается автоматически при подключении устройства к сети и используется в течение ограниченного промежутка времени, как правило, до завершения сеанса подключения.

Для получения IP-адреса клиент может использовать один из следующих протоколов:

· DHCP (RFC 2131) — наиболее распространённый протокол настройки сетевых параметров.

· BOOTP (RFC 951) — простой протокол настройки сетевого адреса, обычно используется для бездисковых станций.

· IPCP (RFC 1332) в рамках протокола PPP (RFC 1661).

· Zeroconf (RFC 3927) — протокол настройки сетевого адреса, определения имени, поиск служб.

· RARP (RFC 903) Устаревший протокол, использующий обратную логику (из аппаратного адреса - в логический) популярного и поныне в широковещательных сетях протокола ARP. Не поддерживает распространения информации о длине маски (не поддерживает VLSM).

Услуга «Статический IP-адрес» обеспечивает возможность передачи данных с применением сетевых протоколов, для работы которых необходимо наличие у пользователя реального IP-адреса в сети Интернет. Это необходимо, например, для установления шифрованного VPN-соединения.

Статический IP-адрес может потребоваться:

· для работы (получения доступа к электронной почте вашей компании и различным информационным ресурсам корпоративной компьютерной сети);

· для перевода денег и управления счетом (получения удаленного доступа клиенту банковской платежной системы);

· для общения, обмена информацией и отдыха (создания виртуальных сетей — VPN, когда несколько компьютеров через Интернет необходимо объединить в одну сеть для работы с программой или игры, требующим наличия у участников реальных IP-адресов).

Классы IP-адресов.

Если адрес начинается с 0, то сеть относят к классу А и номер сети занимает один байт, остальные 3 байта интерпретируются как номер узла в сети. Сети класса А имеют номера в диапазоне от 1 до 126. (Номер 0 не используется, а номер 127 зарезервирован для специальных целей, о чем будет сказано ниже.) Сетей класса А немного, зато количество узлов в них может достигать 2²⁴, то есть 16 777 216 узлов.

Если первые два бита адреса равны 10, то сеть относится к классу В. В сетях класса В под номер сети и под номер узла отводится по 16 бит, то есть по 2 байта. Таким образом, сеть класса В является сетью средних размеров с максимальным числом узлов 2¹⁶, что составляет 65 536 узлов.

Если адрес начинается с последовательности 110, то это сеть класса С. В этом случае под номер сети отводится 24 бита, а под номер узла - 8 бит. Сети этого класса наиболее распространены, число узлов в них ограничено 28, то есть 256 узлами.

Если адрес начинается с последовательности 1110, то он является адресом класса D и обозначает особый, групповой адрес - multicast. Если в пакете в качестве адреса назначения указан адрес класса D, то такой пакет должны получить все узлы, которым присвоен данный адрес.

Если адрес начинается с последовательности 11110, то это значит, что данный адрес относится к классу Е, Адреса этого класса зарезервированы для будущих применений.