Трасса в компьютерных сетях

Что такое маршрутизация?

Маршрутизация – это процесс выбора маршрута в любой сети. Компьютерная сеть состоит из множества компьютеров, называемых узлами, и маршрутов или связей, соединяющих эти узлы. Связь между двумя узлами во взаимосвязанной сети может осуществляться по разным маршрутами. Маршрутизация – это процесс выбора наилучшего маршрута с использованием некоторых заранее установленных правил.

Почему маршрутизация важна?

Маршрутизация повышает эффективность сетевой коммуникации. Сбои сетевой связи приводят к длительному ожиданию загрузки страниц веб-сайта для пользователей. Это также может привести к сбою серверов веб-сайтов из-за того, что они не могут обслуживать большое количество пользователей. Маршрутизация помогает минимизировать сбои сети, управляя трафиком данных, чтобы сеть могла использовать как можно больше своей пропускной способности без перегрузки.

Что такое маршрутизатор?

Маршрутизатор – это сетевое устройство, которое соединяет вычислительные устройства и сети с другими сетями. Маршрутизаторы в основном выполняют три основные функции.

Маршрутизатор определяет путь данных при перемещении из источника в место назначения. Он пытается найти наилучший путь, анализируя сетевые метрики, такие как задержка, пропускная способность и скорость.

Пересылка данных

Маршрутизатор пересылает данные следующему устройству по выбранному пути, чтобы в конечном итоге доставить их в место назначения. Устройство и маршрутизатор могут находиться в одной или в разных сетях.

Балансировка нагрузки

Иногда маршрутизатор может отправлять копии одного и того же пакета данных по нескольким разным путям. Это позволяет уменьшить количество ошибок из-за потери данных, создать избыточность и управлять объемом трафика.

Как работает маршрутизация?

Данные перемещаются по любой сети в виде пакетов данных. Каждый пакет данных имеет заголовок, содержащий информацию о предполагаемом адресате пакета. По мере доставки пакета к месту назначения несколько маршрутизаторов могут перенаправить его несколько раз. Маршрутизаторы выполняют этот процесс миллионы раз в секунду с миллионами пакетов.

Когда приходит пакет данных, маршрутизатор сначала ищет свой адрес в таблице маршрутизации. Это похоже на то, как пассажир просматривает расписание автобусов, чтобы найти лучший автобусный маршрут до места назначения. Затем маршрутизатор пересылает или перемещает пакет в следующую точку сети.

Например, когда вы посещаете веб-сайт с компьютера в офисной сети, пакеты данных сначала отправляются на маршрутизатор офисной сети. Маршрутизатор ищет пакет заголовка и определяет место назначения пакета. Затем он просматривает свою внутреннюю таблицу и пересылает пакет – следующему маршрутизатору или другому устройству, например принтеру – внутри самой сети.

Какие виды маршрутизации существуют?

Существует два разных типа маршрутизации, которые зависят от того, как маршрутизатор создает свои таблицы маршрутизации:

Статическая маршрутизация

При статической маршрутизации сетевой администратор использует статические таблицы для ручной настройки и выбора сетевых маршрутов. Статическая маршрутизация полезна в ситуациях, когда ожидается, что структура или параметры сети останутся неизменными.

Статический характер этого метода маршрутизации сопряжен с ожидаемыми недостатками, такими как перегрузка сети. Хотя администраторы могут настраивать резервные пути на случай сбоя канала, статическая маршрутизация обычно снижает адаптивность и гибкость сетей, что приводит к снижению производительности сети.

Динамическая маршрутизация

При динамической маршрутизации маршрутизаторы создают и обновляют таблицы маршрутизации во время выполнения на основе реальных условий сети. Они пытаются найти самый быстрый путь от источника до места назначения с помощью протокола динамической маршрутизации, который представляет собой набор правил, создающих, поддерживающих и обновляющих динамическую таблицу маршрутизации.

Самое большое преимущество динамической маршрутизации заключается в том, что она адаптируется к меняющимся условиям сети, включая объем трафика, пропускную способность и сбои сети.

Каковы основные протоколы маршрутизации?

Протокол маршрутизации – это набор правил, определяющих, как маршрутизаторы идентифицируют и пересылают пакеты по сетевому пути. Протоколы маршрутизации сгруппированы в две отдельные категории: протоколы внутренних шлюзов и протоколы внешних шлюзов.

Протоколы внутренних шлюзов лучше всего работают в автономной системе – сети, административно управляемой одной организацией. Протоколы внешних шлюзов лучше управляют передачей информации между двумя автономными системами.

Протоколы внутренних шлюзов

Эти протоколы оценивают автономную систему и принимают решения о маршрутизации на основе различных метрик, например следующих:

• количество переходов или количество маршрутизаторов между источником и адресатом;
• задержка или время, затрачиваемое на отправку данных из источника в пункт назначения;
• пропускная способность канала между источником и адресатом.

Ниже приведены примеры протоколов внутренних шлюзов.

Протокол информации о маршрутизации

Протокол информации о маршрутизации (RIP) использует количество переходов для определения кратчайшего пути между сетями. RIP – это устаревший протокол, который сегодня никто не использует, потому что он плохо масштабируется для реализации более крупной сети.

Протокол Open Shortest Path First (Сначала кратчайший путь)

Протокол Open Shortest Path First (Сначала кратчайший путь, OSPF) собирает информацию от всех других маршрутизаторов автономной системы для определения кратчайшего и самого быстрого маршрута к месту назначения пакета данных. Реализовать OSPF можно с помощью различных алгоритмов маршрутизации или компьютерных процессов.

Протоколы внешних шлюзов

Протокол пограничного шлюза (BGP) является единственным протоколом внешнего шлюза.

Протокол пограничного шлюза

BGP определяет коммуникацию через Интернет. Интернет – это большая коллекция автономных систем, соединенных вместе. Каждая автономная система имеет свой номер (ASN), который она получает, зарегистрировавшись в Управлении по присвоению номеров Интернета.

BGP работает, отслеживая ближайшие ASN и сопоставляя адреса назначения с соответствующими ASN.

Что такое алгоритмы маршрутизации?

Алгоритмы маршрутизации – это программы, реализующие разные протоколы маршрутизации. Они работают, присваивая каждому каналу номер стоимости; номер стоимости рассчитывается с использованием различных сетевых метрик. Каждый маршрутизатор пытается переслать пакет данных на следующий лучший канал с наименьшими затратами.

Ниже приведены некоторые примеры алгоритмов.

Маршрутизация вектора расстояния

Алгоритм маршрутизации вектора расстояния требует, чтобы все маршрутизаторы периодически обновляли друг друга, уведомляя о наилучшей найденной информации о пути. Каждый маршрутизатор отправляет информацию о текущей оценке общей стоимости всем известным адресам.

В конце концов, каждый маршрутизатор в сети обнаруживает наилучшую информацию о пути для всех возможных пунктов назначения.

Маршрутизация состояния канала

При маршрутизации состояния канала каждый маршрутизатор обнаруживает все остальные маршрутизаторы в сети. Используя эту информацию, маршрутизатор создает карту всей сети, а затем вычисляет кратчайший путь для любого пакета данных.

Как развивалась маршрутизация?

Маршрутизация эволюционировала в соответствии с требованиями достижений сетевых технологий. Маршрутизация – это уже не просто переключение пакетов данных между автономными системами и Интернетом.

Теперь у нас есть облачная инфраструктура с вычислительными ресурсами и оборудованием, размещенными сторонними поставщиками облачных услуг. Эти облачные ресурсы подключены виртуально для создания виртуальной сети ресурсов, которые компании могут использовать для размещения и запуска приложений. Многие организации теперь имеют гибридные сети, состоящие как из локальных сетей с внутренним оборудованием, так и из облачных сетей. Маршрутизаторы должны направлять трафик между этими внутренними сетями, Интернетом и облаком.

Что такое облачная маршрутизация?

Облачная маршрутизация динамически управляет подключениями между двумя виртуальными облачными сетями или между облачной и локальной сетями с помощью протокола пограничного шлюза (BGP). Облачная маршрутизация автоматически адаптируется к меняющимся условиям сети в облаке. Облачный маршрутизатор – программное обеспечение, виртуализирующее функции маршрутизатора – упрощает маршрутизацию в облаке.

Что такое DNS-маршрутизация?

DNS (система доменных имен) преобразует доменные имена, удобные для человеческого восприятия (например, www.amazon.com), в IP-адреса, понимаемые машиной (например, 192.0.2.44). Данные, которые сопоставляют эту информацию об имени с информацией о компьютере, хранятся отдельно на DNS-серверах. Перед отправкой данных на какой-либо веб-сайт маршрутизаторы должны связаться с DNS-сервером, чтобы определить точный адрес машины для пакетов данных.

Связь с DNS-сервером может стать проблемой, особенно когда многие пользователи хотят посетить веб-сайт одновременно. Маршрутизация DNS относится к различным стратегиям и алгоритмам маршрутизации, которые управляют связью с DNS-сервером. Различные стратегии, такие как маршрутизация на основе задержек и маршрутизация на основе географического местоположения, помогают управлять коммуникационной нагрузкой DNS-сервера.

Как AWS может помочь с маршрутизацией?

Транспортный шлюз AWS выступает в роли облачного маршрутизатора и соединяет VPC и локальные сети через центральный хаб. По мере роста вашей сети сложность управления дополнительными подключениями будет возрастать. При создании глобальных приложений можно подключать несколько транспортных шлюзов AWS с помощью межрегионального пиринга.

Amazon Route 53 – это высокодоступный и масштабируемый облачный веб-сервис DNS. Это надежный и экономичный способ для предприятий и разработчиков направлять своих конечных пользователей к интернет-приложениям. Поток трафика Amazon Route 53 позволяет легко управлять трафиком по всему миру с помощью различных типов маршрутизации для создания отказоустойчивых архитектур с низкой задержкой.

Виртуальное частное облако Amazon (Amazon VPC) предоставляет логически изолированную виртуальную сеть для ресурсов AWS. Таблицы маршрутов Amazon VPC можно использовать для определения того, как ресурсы, на которых работает VPC, могут получать доступ к ресурсам, запущенным в других облаках VPC, локально или через Интернет, или взаимодействовать с ними. Таблицы маршрутизации VPC можно использовать в сочетании с группами безопасности и политиками AWS Identity and Access Management (IAM) для детального управления подключением VPC к другим ресурсам в вашей среде.

Создайте аккаунт AWS и начните работу с облачной маршрутизацией уже сегодня.

Источник