Page History

...

Основной задачей коммутаторов является обеспечение связности узлов в рамках одной сети (см. Коммутация в устройствах семейств InfiLINK 2x2 и InfiMAN 2x2.). Для организации связи между сетями необходимо использовать другой класс устройств, называемых маршрутизаторами (см. рисунок 1). Данные между компьютерами ПК-1 и ПК-2 будут передавать в рамках локальной сети LAN-1 средствами коммутации. В случае, если необходимо выполнить передачу данных между ПК-1 и ПК-3, которые подключены к сетям LAN-1 и LAN-2 соответственно, необходима установка и настройка маршрутизатора.В статье будут рассмотрены сценарии использования и конфигурация устройств Инфинет различных семейств, используемых в качестве маршрутизаторов.

...

Image Removed

...

Терминология

• Коммутация - процесс соединения абонентов через промежуточные устройства. В большинстве современных сетей коммутация кадров выполняется на основе заголовка Ethernet (MAC-адрес назначения и идентификатор vlan). В примере (рис. 11а) обмен данными между ПК-1 и ПК-2 выполняется на основании MAC-адресов. В рамках статьи термины коммутация и L2-технология передачи данных тождественны.
• Коммутатор - устройство, выполняющее коммутацию.
• Маршрутизация - процесс определения пути передачи данных между узлами разных сетей, являющимся лучшим по одному из критериев. В большинстве современных сетей маршрутизация пакетов выполняется на основе заголовка IP (IP-адрес получателя). В примере (рис.11б) обмен данными между ПК-1 и ПК-3 выполняется на основании IP-адресов. В рамках статьи термины маршрутизация и L3-технология передачи данных тождественны.
• Маршрутизатор - устройство, выполняющее маршрутизацию.
• Локальная сеть - часть сети, находящаяся в зоне ответственности организации. Распределением IP-адресов для устройств в такой сети занимаются сотрудники организации, поэтому возникновение конфликта адресов маловероятно.
• Глобальная сеть - сеть, имеющая мировые масштабы. Как правило, под глобальной сетью понимают Интернет. Поскольку к глобальной сети подключено множество локальных сетей, то распределение IP-адресов выполняется централизованно специальными организациями.

Маршрутизация

Основной функцией сетей является возможность организации связи между произвольными узлами, подключенными к этой сети. Использование для этих задач технологий коммутации пакетов, ассоциируемых с канальным уровнем модели сетевого взаимодействия, имеет ряд недостатков:

• При использовании некоторых протоколов канального уровня, например

Anchor
switching switching

Коммутация

Поясним разницу при обработке служебных заголовков для передачи данных средствами коммутации и маршрутизации на примере (рис. 1).

В сценарии, когда ПК-1 отправляет данные ПК-2 (рис. 1а), ПК-1 заполняет служебные поля следующим образом:

• MAC-адрес получателя: MAC-адрес ПК-2 - MAC-2;
• MAC-адрес отправителя: MAC-адрес ПК-1 - MAC-1;
• IP-адрес получателя: IP-адрес ПК-2 - IP-2;
• IP-адрес отправителя: IP-адрес ПК-1 - IP-1.

Коммутатор, получив кадр от ПК-1, перенаправляет его ПК-2 в соответствии с таблицей коммутации. Таким образом, передача данных выполняется на основании служебного заголовка Ethernet, т.к. на канальном уровне. Такой механизм называется коммутацией.

В сценарии, когда ПК-1 отправляет данные ПК-3 (рис. 1б), ПК-1 заполняет служебные поля кадра следующим образом:

• MAC-адрес получателя: MAC-адрес маршрутизатора - MAC-R2;
• MAC-адрес отправителя: MAC-адрес ПК-1 - MAC-1;
• IP-адрес получателя: IP-адрес ПК-3 - IP-3;
• IP-адрес отправителя: IP-адрес ПК-1 - IP-1.

Коммутатор, получив такой кадр, передаёт его маршрутизатору, в соответствии с таблицей коммутации. Маршрутизатор, приняв кадр, декапсулирует IP-пакет и передаёт его в LAN-2. При этом служебные заголовки будут установлены следующим образом:

• MAC-адрес получателя: MAC-адрес ПК-3 - MAC-3;
• MAC-адрес отправителя: MAC-адрес маршрутизатора - MAC-R2;
• IP-адрес получателя: IP-адрес ПК-3 - IP-3;
• IP-адрес отправителя: IP-адрес ПК-1 - IP-1.

Следует отметить, что заголовок IP-пакеты оставлен без изменений, а MAC-адреса получателя и отправителя в заголовке Ethernet-кадра изменены. Эта операция выполнена поскольку MAC-адреса используются для передачи данных в рамках одной локальной сети, т.е. при передачи данных между разными локальными сетями, MAC-адреса всегда будут заменены. Такой механизм передачи данных назывется маршрутизацией.

Маршрутизация

Основной функцией сетей является возможность организации связи между произвольными узлами, подключенными к этой сети. Использование для этих задач технологий коммутации пакетов, ассоциируемых с канальным уровнем модели сетевого взаимодействия, имеет ряд недостатков:

• При использовании некоторых протоколов канального уровня, например Ethernet, существует риск возникновения петель. Риск может быть минимизирован с использованием сторонних инструментов, например протокола STP, однако не ограничивается стандартными средствами Ethernet.
• Объём широковещательного трафика зависит от числа устройств, подключенных к сети. Для того, чтобы объём широковещательного трафика в общей доле трафика не был велик, число устройств, подключенных к одному широковещательному домену ограничивают. Таким образом, все сетевые устройства не могут быть подключены к одному широковещательному домену, что делает использование канальных протоколов невозможным для организации глобальной связности устройств.
• Коммутаторы при передачи данных оперируют Ethernet-кадрами, в заголовках которых содержатся MAC-адреса устройств, являющихся отправителем и получателем. Каждая из записей таблицы коммутации содержит MAC-адрес интерфейса устройства и не поддерживает механизм группирования этих адресов. Таким образом, обеспечения глобальной связности потребует наличия таблиц коммутации, включающих в себя MAC-адреса всех устройств в мире, на каждом из сетевых узлов.

...

На текущий момент распространение получили две версии протокола IP: IPv4 и IPv6. Поскольку в устройствах Инфинет на текущий момент реализована поддержка только протокола IPv4, то далее будет рассматривать только эта версия протокола IP.

Протокол IP

IP-адрес

Протокол IP предусматривает использование 32 бит для адресации узлов в сети, которые принято делить на четыре октета и записывать в десятичной форме, разделяя октеты точками (рис. 1). Примеры записи IP-адресов:

• 10.94.200.7
• 192.17.0.0
• 201.15.2.255

Маска сети

Протокол IP предусматривает группировку адресов в сети с помощью двух инструментов:

• использование классов сети: в современных сетях практически полностью отказались от использования данного инструмента, из-за пяти предустановленных размеров сетей и отсутствии возможности установки промежуточных значений;
• использование масок сети: маска сети накладывается на IP-адрес и определяет изменяемые и неизменяемые биты. Это позволяет определить диапазон IP-адресов, используемых в сети.

Маска сети имеет размер 32 бита и записывается в таком же формате, как IP-адрес, однако имеет одно отличие: маска состоит из последовательности единичных битов, за которыми следуют нулевые биты, т.е. набор масок предустановлен и состоит из 33 значений. Поэтому маска сети также имеет сокращённый формат записи, в котором через косую черту указывается количество единичных бит в маске (см. таблицу ниже).

протокола IP.

Протокол IP

IP-адрес

Протокол IP предусматривает использование 32 бит для адресации узлов в сети, которые принято делить на четыре октета и записывать в десятичной форме, разделяя октеты точками (рис. 2). Примеры записи IP-адресов:

• 10.94.200.7
• 192.17.0.0
• 201.15.2.255

Маска сети

Протокол IP предусматривает группировку адресов в сети с помощью масок сети. Маска сети применяется по отношению к IP-адресу, разделяя его на две части: идентификатор сети и идентификатор узла. Устройства, подключенные к одной сети, будут иметь одинаковый идентификатор сети и различные идентификаторы узла. Для того, чтобы идентификатор сети на всех устройствах совпадал, необходимо использовать одинаковые значения маски сети при настройке устройств. Множество идентификаторов узлов позволяют сделать вывод о количестве устройств, которые могут быть подключены к этой сети, и их IP-адресах.

Маска сети имеет размер 32 бита и записывается в таком же формате, как IP-адрес, однако имеет одно отличие: маска состоит из последовательности единичных битов, за которыми следуют нулевые биты, т.е. набор масок предустановлен и состоит из 33 значений: от 0 до 32. Конечный диапазон возможных значений позволяет записывать маску сети в сокращённом формате, в котором через косую черту указывается количество единичных бит в маске (см. таблицу ниже).

Единичные биты в маске сети определяют идентификатор сети: разряды IP-адреса, соответствующие единичным битам маски, должны быть зафиксированы и не могут быть изменены. Остальные разряды IP-адреса, соответствующие нулевым битам маски, могут принимать произвольные значения и определяют идентификатор узла.

При конфигурации устройств, подключенных к сети, IP-адреса не используются в отрыве от маски сети, т.к. правила маршрутизации подразумевают разный подход при передаче данных устройству из "своей" сети и остальным устройствам (см. Коммутация). Следует иметь в виду, что маска сети указывается в конфигурации устройств и не передаётся в служебном заголовке IP-пакета.

Типы адресов

Пространство IP-адресов можно разделить по нескольким критериям:

...

По области применения адреса можно разделить на две большие группы: публичные и частные (рис. 23). Глобальная связность может быть организована только между публичными адресами, т.е. частная адресация используется в локальной сети предприятия, а публичная - в сети Интернет. Публичный адрес является уникальным, а частные адреса можно переиспользовать, т.е. устройства ПК-2 и ПК-6 могут иметь одинаковые адреса и это не является проблемой, т.к. связность между локальными сетями LAN-1 и LAN-2 отсутствует. Однако, адресация в рамках одной локальной сети должна быть уникальна, т.е. адреса ПК-5 и ПК-6 должны отличаться.

Помимо публичных и частных адресов выделяют несколько служебных диапазонов, которые используются, например, для передачи трафика группового вещания, трафика петлевых интерфейсов и т.д.

...

• Адрес сети: адрес, закреплённый за этой сетью. Зачастую адрес сети используется в таблицах маршрутизации устройств, как будет показано далее. В качестве адреса сети используется наименьший адрес из диапазона разрешённых: в примере 1 - 10.94.200.0, в примере 2 - 192.17.0.0.
• Широковещательный адрес: адрес, получателями которого являются все устройства, подключенные к сети. Пакет, в котором в качестве получателя указан широковещательный адрес сети, будет доставлен всем устройствам, подключенным к этой сети. В качестве широковещательного адреса используется наибольший адрес из диапазона разрешённых: в примере 1 - 10.94.200.255, в примере 2 - 192.17.0.3.
• Адреса хостовузлов: адреса, которые можно использовать для назначения сетевым интерфейсам устройств, которые подключены к сети. В качестве адресов хостов узлов можно использовать все разрешённые адреса, кроме адреса сети и широковещательного адреса: в примере 1 - 10.94.200.1-10.94.200.254, в примере 2 - 192.17.0.1-192.17.0.2.

...