Содержание

Введение

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). В статье будут рассмотрены сценарии использования и конфигурация устройств Инфинет различных семейств, используемых в качестве маршрутизаторов.

Терминология

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:

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:

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:

Следует отметить, что заголовок IP-пакета 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.


Рисунок 1а - Пример передачи данных от ПК-1 к ПК-2

Рисунок 1б - Пример передачи данных от ПК-1 к ПК-3


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:

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 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. 2). Примеры записи IP-адресов:

Рисунок 2 - Структура IP-адреса

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 узлов. 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.

ПримерПараметрДесятичный формат записиДвоичный формат записиСокращённый формат записи


Пример 1

IP-адрес10.94.200.700001010.01011110.11001000.00000111-
Маска сети255.255.255.011111111.11111111.11111111.00000000/24
Минимальный адрес10.94.200.000001010.01011110.11001000.00000000-
Максимальный адрес10.94.200.25500001010.01011110.11001000.11111111-


Пример 2

IP-адрес192.17.0.011000000.00010001.00000000.00000000-
Маска сети255.255.255.25211111111.11111111.11111111.11111100/30
Минимальный адрес192.17.0.011000000.00010001.00000000.00000000-
Максимальный адрес192.17.0.311000000.00010001.00000000.00000011-

Таблица 1 - Примеры использования маски сети

Типы адресов

Пространство IP-адресов можно разделить по нескольким критериям:

По области применения адреса можно разделить на две большие группы: публичные и частные (рис. 3). 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.

Рисунок 3 - Пример соединения сетей различного типа

По принадлежности в любой сети можно выделить следующие адреса:

Место маршрутизатора в сети

На рисунке 3 отсутствуют элементы, которые связывают сети друг с другом и позволяют передавать данные между сетями, используя IP-адресацию. Такие элементы называются маршрутизаторами (рис. 4). В общем случае маршрутизатор объединяет несколько сетей произвольного типа, а не публичную и частную, как это показано в примере.

Можно выделить следующие ключевые особенности маршрутизаторов:

Рисунок 4 - Место маршрутизатора в сети

Таблица маршрутизации

Рассмотрим схему сети (рис. 5), включающую в себя следующие элементы:

Рисунок 5 - Пример схемы сети

Таблица маршрутизации представляет собой адресный справочник сетей. В ней указывается местонахождение сетей, используемое при передаче пакетов. В таблице маршрутизации может отсутствовать точное местонахождение той или иной сети, однако обязательно указан сетевой интерфейс, через который пролегает путь в сеть назначения. Такая логика используется всеми маршрутизаторами на пути следования трафика, т.е. если на пути прохождения пакета расположено 8 маршрутизаторов, то каждый из них обладает информацией только о следующем маршрутизаторе по ходу следования и эта информация содержится в таблице маршрутизации.

Таблица маршрутизации включает в себя следующие колонки (таблица 2а-в):

Таблица 2а - Пример таблицы маршрутизации маршрутизатора R1

Таблица 2б - Пример таблицы маршрутизации маршрутизатора R2

Таблица 2в - Пример таблицы маршрутизации маршрутизатора R3

Источник маршрутаDistance
непосредственно подключенные сети0
статический маршрут1
External BGP20
OSPF110
RIP120
ODR160

Таблица 3 - Распределение значений Distance в зависимости от источника маршрута

Использование таблицы маршрутизации

На пути следования пакета каждый из маршрутизаторов применяет алгоритм использования таблицы маршрутизации. Этот алгоритм выглядит следующим образом:

Примеры использования таблицы маршрутизации

Рассмотрим примеры использования таблицы маршрутизации в различных сценариях (рис. 6а-в).

Сценарий 1 - подключение ПК1 к FTP-серверу, запущенному на ПК2 (источник - 192.168.1.10, получатель - 192.168.1.20)

Данные передаются в рамках одной сети с использованием технологий коммутации, поэтому маршрутизатор R1 в этом процессе не участвует.

Рисунок 6а - Передача пакета от ПК1 к ПК2


Сценарий 2 - проверка доступности ПК3 со стороны ПК1 (источник - 192.168.1.10, получатель - 172.16.3.2)

Рисунок 6б - Передача пакета от ПК1 к ПК3

Таблица 4а - Пример таблицы маршрутизации маршрутизатора R1

Таблица 4б - Пример таблицы маршрутизации маршрутизатора R2

Таблица 4в - Пример таблицы маршрутизации маршрутизатора R3

Сценарий 3 - переход на сайт "infinet.ru" с ПК1 (источник - 192.168.1.10, получатель - 82.151.200.119)

Рисунок 6в - Передача пакета от ПК1 к серверу infinet.ru


Таблица 4а - Пример таблицы маршрутизации маршрутизатора R1

Таблица 4б - Пример таблицы маршрутизации маршрутизатора R2

Таблица 4в - Пример таблицы маршрутизации маршрутизатора R3

Заполнение таблицы маршрутизации

Говоря о механизмах заполнения таблицы маршрутизации стоит ввести два термина:

Источниками маршрутной информации, формирующих RIB, являются:

Рисунок 7 - Источники маршрутной информации

Таблица маршрутизации в устройствах Инфинет

В зависимости от семейства, устройства Инфинет поддерживают различные источники маршрутной информации:

Источник маршрутной информацииInfiLINK 2x2InfiMAN 2x2InfiLINK EvolutionInfiMAN EvolutionInfiLINK XGInfiLINK XG 1000Vector 5Vector 6Vector 70
Маршруты операционной системы

+

++++++++
Непосредственно присоединённые сетитрафик управления+++++++++
пользовательский трафик++++-----
Статические маршрутытрафик управления+++++++++
пользовательский трафик++++-----


Протоколы динамической маршрутизации

OSPF++++-----
ODR++++-----
RIP++++-----

Таблица 6 - Сравнительная характеристика источников маршрутной информации для устройств Инфинет

Отображение таблицы маршрутизации

Далее, по ходу статьи, мы будем использовать инструменты вывода и анализа маршрутной информации. Эти инструменты зависят от семейства устройств и будут представлены ниже.

Таблица маршрутизации устройств семейств InfiLINK 2x2, InfiMAN 2x2, InfiLINK Evolution, InfiMAN Evolution

Устройства семейств InfiLINK 2x2, InfiMAN 2x2, InfiLINK Evolution, InfiMAN Evolution поддерживают настройку маршрутизации как для трафика управления, так и для пользовательского трафика, причём поддерживаются статические маршруты и протоколы динамической маршрутизации.

Вывод маршрутной информации осуществляется двумя способами:

Unknown node#1> netstat -r
Routing tables
Destination        Gateway            Flags     Refs     Use  Interface
10.10.10.0/24      link#6             UC          0        0  svi1
10.10.10.101       00:0c:29:40:72:d0  UHL         0        1  svi1
10.10.10.254       link#6             UHL         0        0  svi1
10.10.20.0/24      link#2             UC          0        0  eth0
10.10.20.101       00:0c:29:40:72:d0  UHL         1     1307  eth0
127.0.0.1          127.0.0.1          UH          1        0  lo0
224.0.0.0/8        127.0.0.1          UGS         0        0  lo0

Рисунок 8а - Пример просмотра маршрутной информации на устройствах семейств InfiLINK 2x2, InfiMAN 2x2, InfiLINK Evolution, InfiMAN Evolution

Таблица маршрутизации устройств семейств InfiLINK XG, InfiLINK XG 1000

Устройства семейств InfiLINK XG, InfiLINK XG 1000 поддерживают только настройку маршрутизации для трафика управления. Можно указать шлюз по умолчанию и добавить статические маршруты. Вывод таблицы маршрутизации осуществляется двумя способами:


#1> netstat -r
Routing tables
Destination        Gateway            Flags     Refs     Use  Interface
10.10.10.0/24      link#2             UC          0        0  mgmt
10.10.10.101       00:0c:29:40:72:d0  UHL         1      512  mgmt
10.10.10.254       link#2             UHL         1        0  mgmt
10.10.20.0/24      10.10.10.254       UGS         0        0  mgmt
127.0.0.1          127.0.0.1          UH          0        0  lo0
224.0.0.0/8        127.0.0.1          UGS         0        0  lo0

Рисунок 8б - Пример просмотра маршрутной информации на устройствах семейств InfiLINK XG, InfiLINK XG 1000

Таблица маршрутизации устройств семейств Vector 5, Vector 6, Vector 70

Устройства семейств Vector 5, Vector 6, Vector 70 поддерживают только настройку маршрутизации для трафика управления, позволяя указать шлюз по умолчанию. Вывод таблицы маршрутизации осуществляется двумя способами:

#1> netstat -r
Routing tables
Destination        Gateway            Flags     Refs     Use  Interface
10.10.10.0/24      link#2             UC          0        0  eth0
10.10.10.101       00:0c:29:40:72:d0  UHL         5     3222  eth0
127.0.0.1          127.0.0.1          UH          0        0  lo0
224.0.0.0/8        127.0.0.1          UGS         0        0  lo0

Рисунок 8в - Пример просмотра маршрутной информации на устройствах семейства Vector 5, Vector 6, Vector 70

Продолжение статьи доступно по ссылке: Статическая маршрутизация.

Дополнительные материалы

Онлайн-курсы

  1. Предварительная настройка и установка устройств семейств InfiLINK 2x2 и InfiMAN 2x2
  2. Коммутация в устройствах семейств InfiLINK 2x2 и InfiMAN 2x2.
  3. Устройства семейства InfiLINK XG
  4. Vector 5: установка и настройка

Вебинары

  1. Типовые сценарии настройки маршрутизации в устройствах Инфинет. Часть 1.
  2. Типовые сценарии настройки маршрутизации в устройствах Инфинет, часть 2.

Прочее

  1. InfiNet Wireless R5000 - Веб-интерфейс - Руководство пользователя
  2. Семейства InfiLINK Evolution / InfiMAN Evolution
  3. InfiLINK XG / InfiLINK XG 1000 - Руководство пользователя
  4. Семейство Vector 5 / Vector 6 - Руководство пользователя
  5. Команда netstat