Основы построения компьютерных сетей
9 СТАТИЧЕСКАЯ МАРШРУТИЗАЦИЯ 9.1 Краткая теоретическая справка Статическими маршрутами являются маршруты к сетям получателя, которые администратор сети вручную вносит в таблицы маршрутизации. Такие маршруты определяют IP-адрес соседнего маршрутизатора или, точнее, локальный выходной интерфейс соседнего маршрутизатора, который используется для направления трафика к сети получателя. Статический маршрут не может быть автоматически адаптирован к изменениям в топологии сети. Так, если определенный в маршруте маршрутизатор или его интерфейс становятся недоступными, то маршрут становиться нерабочим. Преимуществом статической маршрутизации является то, что исключается весь служебный трафик, связанный с поддержкой и корректировкой маршрутов. Статическая маршрутизация часто используется, когда:
– администратор нуждается в полном контроле маршрутов; – необходимо организовать резервирование динамических маршрутов; – есть сети, достижимые единственно возможным маршрутом; – нежелательно иметь служебный трафик, необходимый для обновления таблиц маршрутизации; – используются устаревшие маршрутизаторы, не имеющие необходимого уровня вычислительных возможностей для поддержки динамических протоколов маршрутизации. Наиболее предпочтительной топологией для использования статической маршрутизации является топология «звезда». Тогда маршрутизаторы, подключенные к центральному узлу сети, имеют только один маршрут для всего трафика, который будет проходить через этот узел. Недостаток статической маршрутизации заключается в том, что со временем сеть может быть расширена за счет установки дополнительных маршрутизаторов с произвольным числом подключенных к ним подсетей. Тогда, число статических маршрутов в таблицах маршрутизации увеличивается пропорционально числу маршрутизаторов в сети. Так, при добавлении новой подсети или маршрутизатора администратор должен добавлять новые маршруты в таблицы маршрутизации на всех маршрутизаторах. При таком подходе может наступить момент, когда большую часть своего рабочего времени администратор будет заниматься поддержкой таблиц маршрутизации в сети. В этом случае необходимо сделать выбор в сторону использования динамических протоколов маршрутизации. Цель работы – изучить особенности работы и настройки статической маршрутизации. 9.2 Задание на практическую работу В работе используется топология сети, представленная на рисунке 9.1 (используются маршрутизаторы 2811). Рисунок 9.1 – Топология сети для изучения статической маршрутизации 42
При настройке используются следующие IP-адреса и основные шлюзы (рисунок 9.2): – PC1: IP – 192.168.10.10/24, default gateway – 192.168.10.1; – PC2: IP – 192.168.110.10/24, default gateway – 192.168.110.1. Рисунок 9.2 – Настройка IP-адресации компьютера PC1 Основной шлюз (Default gateway) – это сетевой адрес интерфейса маршрутизатора, в задачи которого входит передача сетевого трафика из одной локальной сети в другую. Далее надо задать IP-адреса интерфейсам маршрутизатора в соответствии с рисунком 9.3. Рисунок 9.3 – Топология сети с указанием IP-адресов Для настройки маршрутизатора Router1 надо перейти в режим настройки интерфейса: Router> enable Router# configure terminal Router(config)# interface FastEthernet0/0 Включить выбранный интерфейс (порт) Router(config-if)# no shutdown Задать интерфейсу IP-адрес и маску подсети /24 Router(config-if)# ip address 192.168.10.1 255.255.255.0 Router(config-if)# exit Аналогичные действия надо проделать на другом интерфейсе маршрутизатора: Router(config)# interface FastEthernet0/1 Router(config-if)# no shutdown Router(config-if)# ip address 192.168.1.1 255.255.255.0 После настройки маршрутизатора Router1 надо настроить IP-адреса интерфейсам маршрутизатора Router2 (IP-адреса указаны на рисунке 9.3). На следующем этапе нужно проверить связь между PC2 и PC1 и определить, есть ли связь между компьютерами. Так как не настроена маршрутизация, то связь должна отсутствовать. 43
Для настройки статической маршрутизации на маршрутизаторе Router1 надо прописать маршрут Router(config)# ip route 192.168.110.0 255.255.255.0 192.168.1.2 Аналогично прописать маршрут на маршрутизаторе Router2: Router(config)# ip route 192.168.10.0 255.255.255.0 192.168.1.1 Команда «ip route» задает статический маршрут на маршрутизаторе. В ней сначала необходимо указать <имя (номер) сети назначения>и , а затем соседнего маршрутизатора. После настройки надо повторно проверить связь между PC2 и PC1. Если связь не появилась, то надо проверить правильность выполнения всех предыдущих пунктов, иначе надо выполнить на каждом маршрутизаторе команду «show ip route», проанализировать и расшифровать полученную с ее помощью информацию.
| 9.3 | Вопросы для самопроверки | |
| 1. | Перечислите достоинства и недостатки статической маршрутизации. | |
| 2. | Каков синтаксис команды «ip route»? | |
| 3. | Что такое «default gateway»? | |
| 9.4 | Задание на самостоятельную работу | |
При выполнении индивидуального задания надо настроить статическую маршрутизацию для сети в соответствии с выданным преподавателем вариантом задания (таблица 9.1). В отчете привести статические маршруты и подтверждения доступности всех устройств в сети при помощи команды «ping». Таблица 9.1 – Варианты индивидуальных заданий
| Вариант | Топология сети с указанием IP-адресов интерфейсов |
1* 44
Продолжение таблицы 9.1 2 3 * Примечания к варианту задания 1. В работе надо на маршрутизаторе R2 задействовать 3 порта (по умолчанию доступно всего 2). Для добавления дополнительных портов надо (рисунок 9.4): 1 отключить питание маршрутизатора соответствующим переключателем; 2 добавить к маршрутизатору модуль расширения «NM-2FE2W» (или «NM-1FE2W») путем его перетаскивания в нужное место; 3 включить питание маршрутизатора и дождаться его загрузки. 45
| 10 ДИНАМИЧЕСКАЯ МАРШРУТИЗАЦИЯ RIP | |
| 10.1 Краткая теоретическая справка | |
| Прикладной | |
| Динамическая маршрутизация – это маршрутизация, при которой | |
| Представления | |
| таблица маршрутизации заполняется и редактируется автоматически. Для | |
| динамической маршрутизации используются протоколы RIP, OSPF, BGP, | |
| Сеансовый | |
| IS-IS. | |
| Одним из простых протоколов динамической маршрутизации | |
| Транспортный | |
| является RIP (Routing information protocol, протокол маршрутной | |
| информации). Протокол RIP первоначально определен в документе | |
| RFC 1058. Наиболее существенны следующие его характеристики: | Сетевой |
| – в качестве метрики при выборе маршрута используется число | |
| переходов (хопов); | Канальный |
| – максимальная длина маршрута равняется 15 переходам; | |
| – по умолчанию обновления маршрутной информации рассылаются | Физический |
| широковещательным способом. |
При работе протокола RIP используется протокол UDP (транспортный уровень модели OSI). Все устройства, поддерживающие RIP, прослушивают UDP порт 520 и осуществляют передачу через него. В качестве метрики для определения наилучшего маршрута протокол RIP использует расстояние (чем короче маршрут, тем он лучше). Если к пункту назначения существует множество маршрутов, то маршрутизаторы, поддерживающие протокол RIP, выбирают из них кротчайший и записывают его в таблицу маршрутизации. Протокол RIP предотвращает появление петель в маршрутизации, устанавливая максимальное число переходов на маршруте от отправителя к получателю (стандартное значение – 15). При получении маршрутизатором обновления маршрутной информации, содержащего новую или измененную запись, он увеличивает значение метрики на единицу. Если при этом значение метрики превышает 15, то метрика считается бесконечно большой, а маршрут до сети получателя недостижимым. Цель работы – изучить особенности работы протокола RIP. 10.2 Задание на практическую работу В работе используется топология сети, представленная на рисунке 10.1. Сначала надо задать компьютерам и маршрутизаторам IP-адреса, компьютерам также основные шлюзы. Рисунок 10.1 – Топология сети Для настройки динамической маршрутизации на маршрутизаторе Router1 надо выполнить: Router(config)# router rip Активировать вторую (более современную) версию протокола Router(config-router)# version 2 47
Перечислить сети (без масок), маршрутизацию между которыми надо осуществлять Router(config-router)# network 192.168.10.0 Router(config-router)# network 192.168.1.0 Отключить автосуммаризацию маршрутов Router(config-router)# no auto-summary Маршрутизатор Router2 настраивается аналогичным образом Router(config)# router rip Router(config-router)# version 2 Router(config-router)# network 192.168.1.0 Router(config-router)# network 192.168.110.0 Router(config-router)# no auto-summary Проверить связь между PC2 и PC1 с помощью команды «ping». Затем надо выполнить на каждом маршрутизаторе команду «show ip route», проанализировать и расшифровать полученную информацию.
| 10.3 | Вопросы для самопроверки | |
| 1. | В чем заключаются различия между статической и динамической маршрутизацией? | |
| 2. | В чем состоят достоинства и недостатки протокола RIP? | |
| 3. | Что такое метрика и для чего она используется? | |
| 10.4 | Задание на самостоятельную работу | |
В ходе выполнения индивидуального задания надо настроить динамическую маршрутизацию RIP v2 для сети в соответствии с выданным преподавателем вариантом (таблица 10.1). Таблица 10.1 – Варианты индивидуальных заданий
| Вариант | Топология сети с указанием IP-адресов интерфейсов |
1 48
| 11 ДИНАМИЧЕСКАЯ МАРШРУТИЗАЦИЯ OSPF | |
| 11.1 Краткая теоретическая справка | |
| Прикладной | |
| OSPF (Open shortest path first) – протокол динамической | |
| Представления | |
| маршрутизации, основанный на технологии отслеживания состояния | |
| канала (link-state technology) и использующий для нахождения | |
| Сеансовый | |
| кратчайшего пути алгоритм Дейкстры. Протокол разработан в 1988 году | |
| (последняя версия представлена в RFC 2328). OSPF является протоколом | |
| Транспортный | |
| внутреннего шлюза, распространяющим информацию о доступных | |
| маршрутах между маршрутизаторами одной автономной системы. Для | |
| того чтобы понять, каким образом работает протокол OSPF, необходимо | Сетевой |
| ознакомиться с используемой терминологией: | |
| — Объявление о состоянии канала (link-state advertisement, LSA) | Канальный |
| содержит описание всех каналов маршрутизатора, всех интерфейсов и | |
| состояний каналов. | Физический |
— Состояние канала (link state) – состояние канала между двумя маршрутизаторами. — Метрика (metric) – условный показатель «стоимости» пересылки данных по каналу. — Автономная система (autonomous system) – группа маршрутизаторов, обменивающихся маршрутной информацией. — Зона (area) – совокупность сетей и маршрутизаторов, имеющих один и тот же идентификатор зоны. — Соседи (neighbours) – два маршрутизатора, имеющие интерфейсы в общей сети. — Состояние смежности (adjacency) – взаимосвязь между соседними маршрутизаторами, установленная с целью обмена маршрутной информацией. — Hello-протокол (hello protocol) – протокол, используемый для поддержания «соседских отношений». — База данных соседей (neighbours database) – список всех соседей. — База данных состояния каналов (link state database, LSDB) – список всех записей о состоянии каналов. — Идентификатор маршрутизатора (router ID, RID) – уникальное 32-битовое число для идентификации маршрутизатора в пределах одной автономной системы. Принцип работы протокола OSPF: 1. Маршрутизаторы обмениваются hello-пакетами через все интерфейсы, на которых активирован протокол OSPF. Маршрутизаторы, разделяющие общий канал передачи данных, становятся соседями, когда они «приходят к договоренности» об определённых параметрах, указанных в их hello-пакетах. 2. Маршрутизаторы пытаются перейти в состояние смежности со своими соседями. Переход в состояние смежности определяется типом маршрутизаторов и типом сети, по которой передаются hello-пакеты. OSPF определяет несколько типов сетей и несколько типов маршрутизаторов. Пара маршрутизаторов, находящихся в состоянии смежности, синхронизирует свои базы данных состояния каналов. 3. Каждый маршрутизатор посылает объявления о состоянии канала маршрутизаторам, с которыми он находится в состоянии смежности. 4. Каждый маршрутизатор, получивший объявление от смежного маршрутизатора, записывает передаваемую в нём информацию в свою базу данных состояния каналов и рассылает ее копию всем другим смежным с ним маршрутизаторам. 50