Как роутер определяет путь до ip-адреса назначения?
Не пойму, как роутер понимает через какие еще маршрутизаторы нужно пройти пакету, чтобы добраться до требуемого IP-адреса? Т.е., например, отправляется запрос на открытие html-страницы с домашнего компьютера (через домашний роутер) в Волгограде на сайт, хостинг которого находится в Мексике. И как этот домашний роутер поймет, через какие из тясяч промежуточных роутеров нужно пропустить пакет, чтобы добраться до Мексики?
2 ответа 2
В маршрутизации есть понятие «шлюз по умолчанию» (default gateway). Фактически, наличие его означает следующее: «если не знаешь маршрута к адресу назначения, отправь его на шлюз по умолчанию».
Кроме маршрута по умолчанию роутер может знать и про конкретные подсети. Например, домашний роутер обычно знает только свою внутреннюю подсеть, к которой подключены устройства пользователя. Всё остальное он «кидает» на шлюз провайдера. Домашний роутер может также знать про внутреннюю сеть провайдера, но обычно на этом его «знания» заканчиваются.
А вот роутеры провайдеров «знают» гораздо больше. Если не вникать во внутреннюю маршрутизацию сети провайдера, то можно упрощённо сказать, что роутер провайдера знает про все внутренние подсети провайдера, а также про подсети других провайдеров, к которым у него есть прямые подключения (так называемый «пиринг»). Как ни странно, у большинства провайдеров тоже есть шлюз по умолчанию, который ведёт к провайдеру более высокого уровня и масштаба (так называемый «аплинк», uplink).
Но! На самой вершине сети находятся провайдеры из группы Tier-1. Их роутеры не имеют шлюза по умолчанию. Они «знают» где находится любой IP-адрес. Провайдеры Tier-1 и обеспечивают связность сети, т.е. позволяют соединиться между собой любым двум «белым» IP-адресам. Естественно, что оборудование этих провайдеров не идёт ни в какое сравнение с обычными домашними «железочками».
Следует добавить, что если мы знаем где находится адрес назначения, т.е. адрес роутера, за которым он находится, это не означает, что этот целевой роутер единственный. Фактически, с адресом роутера связывается подсеть, т.е. непрерывная группа адресов (или несколько групп), которые обслуживает этот роутер (так называемый «префикс»). За этим роутером может стоять группа других, каждый из которых обслуживает только часть этих адресов. Например, провайдер может ставить по маршрутизатору на район и иметь один общегородской, объединяющий районные подсети. Такая структура позволяет агрегировать адреса, уменьшая число префиксов на уровне аплинков.
Таким образом, когда ваш домашний компьютер в Волгограде хочет получить страницу с сайта в Мексике, он отправляет пакет на домашний роутер, тот — на маршрутизатор провайдера, провайдер — своему аплинку и так до тех пор, пока не пакет не доберётся до провайдера, который знает где находится мексиканский сайт (точнее, знает адрес роутера, за которым он находится). Далее пакет проходит ещё цепочку маршрутизаторов, за которыми находятся всё более мелкие подсети и, наконец, добирается до нужного сайта. Аналогичный процесс происходит и когда сайт отправляет вам ответ.
Шлюз по умолчанию — Default gateway
А шлюз по умолчанию это узел в компьютерная сеть с использованием набор интернет-протоколов который служит хостом пересылки (маршрутизатор ) в другие сети, если никакая другая спецификация маршрута не соответствует месту назначения айпи адрес пакета. [1] [2]
Роль
Шлюз — это сетевой узел, который служит точкой доступа к другой сети, что часто требует не только изменения адресации, но и другой сетевой технологии. Более узко, маршрутизатор просто пересылает пакеты между сетями с разными сетевые префиксы. Стек сетевого программного обеспечения каждого компьютера содержит таблица маршрутизации который указывает, какой интерфейс используется для передачи и какой маршрутизатор в сети отвечает за пересылку на определенный набор адресов. Если ни одно из этих правил пересылки не подходит для данного адреса назначения, шлюз по умолчанию выбирается в качестве маршрутизатора последней инстанции. Шлюз по умолчанию может быть указан маршрут команда для настройки таблицы маршрутизации узла и маршрут по умолчанию.
В домашних условиях или в небольшом офисе шлюзом по умолчанию является устройство, например DSL роутер или же кабельный маршрутизатор, который подключает локальную сеть к Интернету. Он служит шлюзом по умолчанию для всех сетевых устройств.
Для корпоративных сетевых систем может потребоваться множество внутренних сегменты сети. Устройство, желающее установить связь с хостом в общедоступном Интернете, например, пересылает пакет на шлюз по умолчанию для своего сегмента сети. У этого маршрутизатора также есть маршрут по умолчанию, настроенный к устройству в соседней сети, на один переход ближе к общедоступной сети.
Примеры
Один маршрутизатор
В следующем примере показаны IP-адреса, которые могут использоваться в офисной сети, состоящей из шести хостов и маршрутизатора. Шесть адресов хостов:
- 192.168.4.3
- 192.168.4.4
- 192.168.4.5
- 192.168.4.6
- 192.168.4.7
- 192.168.4.8
Внутренний адрес маршрутизатора:
Диапазон адресов, назначаемый хостам, — от 192.168.4.1 до 192.168.4.254. TCP / IP определяет адреса 192.168.4.0 и 192.168.4.255 для специальных функций.
Хосты офиса отправляют пакеты на адреса в этом диапазоне напрямую, преобразовывая IP-адрес назначения в MAC-адрес с Протокол разрешения адресов (ARP), а затем инкапсулирует IP-пакет в кадр MAC, адресованный хосту назначения.
Пакет, адресованный вне этого диапазона, в данном примере адресованный 192.168.12.3, не может идти напрямую к месту назначения. Вместо этого он должен быть отправлен на шлюз по умолчанию для дальнейшей маршрутизации до их конечного пункта назначения. В этом примере шлюз по умолчанию использует IP-адрес 192.168.4.1, который обычным образом преобразуется в MAC-адрес с помощью ARP. IP-адрес назначения остается 192.168.12.3, но MAC-адрес следующего перехода — это адрес шлюза, а не конечного пункта назначения.
Мульти-роутер
В другом примере сеть с тремя маршрутизаторами и тремя хостами подключена к Интернету через Router1. Адреса хостов:
- ПК1 10.1.1.100, шлюз по умолчанию 10.1.1.1
- PC2 172.16.1.100, шлюз по умолчанию 172.16.1.1
- PC3 192.168.1.100, шлюз по умолчанию 192.168.1.96
Сетевая маска во всех сетях: 255.255.255.0 (/ 24 дюйма CIDR обозначение). Если маршрутизаторы не используют протокол маршрутизации чтобы узнать, к какой сети подключен каждый маршрутизатор, затем таблица маршрутизации каждого маршрутизатора необходимо настроить.
| Идентификатор сети | Маска сети | Шлюз | Интерфейс (примеры; могут отличаться) | Стоимость (снижает TTL ) |
|---|---|---|---|---|
| 0.0.0.0 (маршрут по умолчанию ) | 0.0.0.0 | Назначено интернет-провайдером (например, 5.5.5.1) | eth0 (1-й адаптер Ethernet) | 10 |
| 10.1.1.0 | 255.255.255.0 | 10.1.1.1 | eth1 (второй адаптер Ethernet) | 10 |
| 172.16.1.0 | 255.255.255.0 | 10.1.1.2 | eth1 (второй адаптер Ethernet) | 10 |
| 192.168.1.0 | 255.255.255.0 | 10.1.1.3 | eth1 (второй адаптер Ethernet) | 10 |
| Идентификатор сети | Маска сети | Шлюз | Интерфейс (примеры; могут отличаться) | Стоимость (снижает TTL ) |
|---|---|---|---|---|
| 0.0.0.0 (маршрут по умолчанию) | 0.0.0.0 | 10.1.1.1 | eth0 (1-й адаптер Ethernet) | 10 |
| 172.16.1.0 | 255.255.255.0 | 172.16.1.1 | eth1 (второй адаптер Ethernet) | 10 |
| Идентификатор сети | Маска сети | Шлюз | Интерфейс (примеры; могут отличаться) | Стоимость (снижает TTL ) |
|---|---|---|---|---|
| 0.0.0.0 (маршрут по умолчанию) | 0.0.0.0 | 10.1.1.1 | eth0 (1-й адаптер Ethernet) | 10 |
| 192.168.1.0 | 255.255.255.0 | 192.168.1.96 | eth1 (второй адаптер Ethernet) | 10 |
Router2 управляет подключенными к нему сетями и шлюзом по умолчанию; роутер 3 делает то же самое; маршрутизатор 1 управляет всеми маршрутами во внутренних сетях.
Доступ к внутренним ресурсам –Если ПК2 (172.16.1.100) требуется доступ к ПК3 (192.168.1.100), поскольку ПК2 не имеет маршрута к 192.168.1.100, он будет отправлять пакеты для ПК3 на свой шлюз по умолчанию (маршрутизатор2). Router2 также не имеет маршрута к ПК3 и будет пересылать пакеты на свой шлюз по умолчанию (router1). Router1 имеет маршрут для этой сети (192.168.1.0/24), поэтому router1 пересылает пакеты на router3, который доставит пакеты на PC3; ответные пакеты будут следовать по тому же маршруту к ПК2.
Доступ к внешним ресурсам –Если какой-либо из компьютеров пытается получить доступ к веб-странице в Интернете, например http://en.wikipedia.org/, пункт назначения сначала будет преобразован в IP-адрес с помощью DNS -разрешение. IP-адрес может быть 91.198.174.2. В этом примере ни один из внутренних маршрутизаторов не знает маршрут к этому хосту, поэтому они будут пересылать пакет через шлюз router1 или маршрут по умолчанию. [3] Каждый маршрутизатор на пути пакета к месту назначения будет проверять, соответствует ли IP-адрес назначения пакета каким-либо известным сетевым маршрутам. Если маршрутизатор находит совпадение, он пересылает пакет по этому маршруту; в противном случае он отправит пакет на свой собственный шлюз по умолчанию. Каждый встреченный на пути маршрутизатор будет хранить идентификатор пакета и его источник, чтобы он мог передать ответный пакет обратно отправителю. Пакет содержит источник и место назначения, а не все переходы маршрутизатора. Наконец, пакет возвращается на маршрутизатор 1, который проверяет соответствие идентификатора пакета и направляет его соответственно через маршрутизатор 2 или маршрутизатор 3 или непосредственно на ПК1 (который был подключен в том же сегменте сети, что и маршрутизатор 1).
Пакет не возвращается –Если таблица маршрутизации router1 не имеет маршрута к 192.168.1.0/24, и ПК3 пытается получить доступ к ресурсу за пределами своей собственной сети, то исходящая маршрутизация будет работать до тех пор, пока ответ не будет отправлен обратно на router1. Поскольку маршрут для router1 неизвестен, он пойдет на шлюз по умолчанию router1 и никогда не достигнет router3. В журналах ресурса они будут отслеживать запрос, но запрашивающий никогда не получит никакой информации. Пакет умрет, потому что TTL -значение уменьшилось до менее 1 при прохождении через маршрутизаторы, иначе маршрутизатор увидит, что у него есть частный IP-адрес, и отбросит его. Это может быть обнаружено с помощью Майкрософт Виндоус полезность PathPing или же MTR в Unix-подобных операционных системах, поскольку эхо-запрос будет останавливаться на маршрутизаторе, у которого нет маршрута или нет маршрута. (Обратите внимание, что некоторые маршрутизаторы не отвечают на пинг.)
Утилиты
Разные служебное программное обеспечение может показать шлюз по умолчанию. В Windows ipconfig может быть использовано, [4] пока на Unix системы, ifconfig или же netstat может быть использовано. [5] В Linux netstat был заменен iproute2 . [6] [7]