Содержание
Введение
Основной задачей коммутаторов является обеспечение связности узлов в рамках одной сети (см. Коммутация в устройствах семейств InfiLINK 2x2 и InfiMAN 2x2.), поэтому в сети должны быть выделены устройства, обеспечивающих связность сетей между собой. В статье будут рассмотрены сценарии использования и конфигурации таких функций на устройствах Инфинет различных семейств.
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 рамках статьи термины коммутация и L2-технология передачи данных тождественны.
- Коммутатор - устройство, выполняющее коммутацию.
- Маршрутизация - процесс определения пути передачи данных, являющимся лучшим по одному из критериев. В большинстве современных сетей маршрутизация пакетов выполняется на основе заголовка IP (IP-адрес получателя). В рамках статьи термины маршрутизация и L3-технология передачи данных тождественны.
- Маршрутизатор - устройство, выполняющее маршрутизацию.
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 в сети, что накладывает ограничения на размер широковещательного домена. Таким образом, использование канальных протоколов не позволяет достичь глобальной связности устройств.
- 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.
Данных недостатков лишен протокол сетевого уровня IP, который широко используется для обеспечения связности в крупных и глобальных сетях. Протокол IP не является заменой Ethernet, эти протоколы работают совместно и выполняют разные функции: Ethernet обеспечивает передачу данных в рамках канала связи, IP - отвечает за глобальную адресацию и связь узлов.
На текущий момент распространение получили две версии протокола IP: IPv4 и IPv6. Поскольку в устройствах Инфинет 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
Рисунок 1 - Структура IP-адреса
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).
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. Следует иметь в виду, что маска сети указывается в конфигурации устройств и не передаётся в служебном заголовке IP-пакета.
Таблица 1 - Примеры использования маски сети
Пример | Параметр | Десятичный формат записи | Двоичный формат записи | Сокращённый формат записи |
---|---|---|---|---|
Пример 1 | IP-адрес | 10.94.200.7 | 00001010.01011110.11001000.00000111 | - |
Маска сети | 255.255.255.0 | 11111111.11111111.11111111.00000000 | /24 | |
Минимальный адрес | 10.94.200.0 | 00001010.01011110.11001000.00000000 | - | |
Максимальный адрес | 10.94.200.255 | 00001010.01011110.11001000.11111111 | - | |
Пример 2 | IP-адрес | 192.17.0.0 | 11000000.00010001.00000000.00000000 | - |
Маска сети | 255.255.255.252 | 11111111.11111111.11111111.11111100 | /30 | |
Минимальный адрес | 192.17.0.0 | 11000000.00010001.00000000.00000000 | - | |
Максимальный адрес | 192.17.0.3 | 11000000.00010001.00000000.00000011 | - |
Типы адресов
Пространство IP-адресов можно разделить по нескольким критериям:
- по области применения;
- по принадлежности.
По области применения адреса можно разделить на две большие группы: публичные и частные (рис. 2). 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, петлевого трафика и т.д.
Рисунок 2 - Пример соединения сетей различного типа
По принадлежности в любой сети можно выделить следующие адреса:
- 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 хостов: адреса, которые можно использовать для назначения сетевым интерфейсам устройств, которые подключены к сети. В качестве адресов хостов 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.
Место маршрутизатора в сети
адрес назначается на интерфейс, а не устройство
Маршрутизация и коммутация
Обосновать необходимость маршрутизации
Место маршрутизатора в сети.
Таблица маршрутизации. Структура и алгоритм использования.
Механизмы заполнения таблицы маршрутизации. Статическая и динамическая маршрутизация.
Маршрут по умолчанию.
Коммутация и маршрутизация не противопоставляются
сосуществование IP и Ethernet
Упомянуть про ограничение на IPv4 и IPv6.
Дополнительные материалы
White papers
Онлайн-курсы
Коммутация в устройствах семейств InfiLINK 2x2 и InfiMAN 2x2.
Вебинары
Прочее
МАРШРУТИЗАЦИЯ
Описание.
Отличие маршрутизации и коммутации. Не противопоставляются.
Место маршрутизатора в сети.
Понятие адреса. Понятие сети. Классовые и безклассовые сети.
Публичные и приватные адреса.
Таблица маршрутизации. Структура и алгоритм использования.
Механизмы заполнения таблицы маршрутизации. Статическая и динамическая маршрутизация.
Маршрут по умолчанию.
ТАБЛИЦА МАРШРУТИЗАЦИИ В УСТРОЙСТВАХ ИНФИНЕТ
Место ARDA в архитектуре R5000
Команды для анализа таблицы маршрутизации на R5000, XG и Octopus
СТАТИЧЕСКАЯ МАРШРУТИЗАЦИЯ
R5000
Пример с добавлением маршрутов и анализом таблицы маршрутизации
XG
Ограничение маршрутизации для mgmt-трафика
Пример с добавлением маршрутов и анализом таблицы маршрутизации
Octopus
Ограничение маршрутизации для mgmt-трафика
Пример с добавлением маршрутов и анализом таблицы маршрутизации
ДИНАМИЧЕСКАЯ МАРШРУТИЗАЦИЯ
Виды протоколов динамической маршрутизации: distance-vector и link-state
Область применения: R5000. Поддерживаемые протоколы: RIP, OSPF, ODR.
RIP
Описание алгоритма. AD и расчёт метрик.
Пример настройки и анализ вывода команд.
Область применения. Достоинства и недостатки.
OSPF
Описание алгоритма. AD и расчёт метрик.
Пример настройки и анализ вывода команд.
Область применения. Достоинства и недостатки.
Отличие distance-vector и link-state.
ODR
Описание алгоритма. AD и расчёт метрик.
Пример настройки и анализ вывода команд.
Область применения. Достоинства и недостатки.
СВОДНАЯ ТАБЛИЦА ФУНКЦИОНАЛЬНОСТИ
РЕДИСТРИБУЦИЯ МАРШРУТОВ
Описание.
Редистрибуция в RIP
Редистрибуция статических маршрутов в RIP
Редистрибуция маршрута по умолчанию в RIP
Редистрибуция OSPF в RIP
Редистрибуция ODR в RIP
Редистрибуция в OSPF
Редистрибуция статических маршрутов в OSPF
Редистрибуция маршрута по умолчанию в OSPF
Редистрибуция RIP в OSPF
Редистрибуция ODR в OSPF
Редистрибуция в ODR
Редистрибуция статических маршрутов в ODR
Редистрибуция маршрута по умолчанию в ODR
Редистрибуция RIP в ODR
Редистрибуция OSPF в ODR