Лекции по информационным сетям

- величина задержки – это интервал времени, который требуется для передачи пакета от источника до сети назначения; может зависеть от многих показателей и характеристик сети: пропускная способность; очерердь портов; загрузка канала;

- число переходов: количество маршрутизаторов на пути пакета до сети назначения;

- стоимость: произвольное численное значение, м.б. определено администратором.

 

Классификация протоколов динамической маршрутизации

 

	Внутренние  протоколы маршрутизации				Внешние протоколы  маршрутизации
	Distance-Vector Routing Protocol		Link State Routing Protocol		Path Vector
Classfull	RIP	IGRP
Classless	RIPv2	EIGRP	OSPFv2	IS-IS	BGPv4
IPv6	RIPng	EIGRP для IPv6	OSPFv3	IS-IS для IPv6	BGPv4 для IPv6

 

Автономная  система (AS) – это набор маршрутизаторов имеющих единые правила маршрутизации и управляемых одной технической администрацией и работающих на одном из ШПЗ протоколов.

 

Внутренние  протоколы – маршрутизация внутри AS

Внешние протоколы – маршрутизация между AS

 

 

Distance-Vector Protocol (протокол вектора расстояния)

 

- это протокол на базе вектора расстояния

- маршрутизатор не знает всего пути до сети назначения;

- знает направление (вектор);

- знает расстояние (число переходов);

 

Обмен маршрутами выполняется периодически, даже если не было изменений в топологии.

Маршрутизатор:

- отправляет свои маршруты соседям

- получает от соседей сведения об известных им маршрутах.

 

Link State Routing Protocol (протоколы состояния канала)

 

- протоколы на основе состояния канала;

- маршрутизатор создает собственную топологию сети;

- маршрутизаторы обмениваются сведениями о непосредственно подключенных и активных каналах

- обновления отправляются периодически;

- обновления отправляются триггерно, только в случае изменения топологии сети (изменении состояния канала).

 

RIP (Routing Information Protocol)

RIP – 1988

RIPv2 – 1994

RIPng – 1997

 

RIP

- это distance-vector routing protocol;

- используется число переходов (hops) в качестве метрики;

- является classfull протоколом;

- допускает максимально 15 переходов (hops);

- обновления рассылаются через 30 секунд;

- административное расстояние AD = 120

 

RIPv2

- это distance-vector routing protocol;

- является classless протоколом; поддерживает VLSM и CIDR (Classless Inter Domain Routing)

- использует число переходов (hops) в качестве метрики;

- административное расстояние AD=120

- обновления отправляются через 30 секунд;

- поддерживает аутентификацию.

 

RIPng

- поддерживает IPv6

 

EIGRP

Enhanced Interior Gateway Routing Protocol

Улучшенный IGRP

IGRP – 1985

EIGRP – 1992

Протокол разработан компанией Cisco на основе IGRP

- поддерживает VLSM и CIDR

- является гибридным протоколом- сочетает качества distance-vector и link-state протоколов;

- обеспечивает быструю сходимость сети;

- эффективно использует полосу пропускания, рассылая частичные обновления;

- использует специальную таблицу соседей;

- использует специальную таблицу топологии (содержит все маршруты);

- использует алгоритм DUAL для заполнения routing table;

- использует составную метрику (полоса пропускания, загрузка, задержка, надежность)

 

OSPF (Open Shortest Path First)

Протокол выбора кротчайшего пути

OSPFv2 – 1991

OSPFv3 – 1999

 

- поддерживается специальная база данных о соседях (состояние каналов);

- используется алгоритм SPF (Shortest Path First) для формирования записей в таблице маршрутизации;

- метрика – это ширина полосы пропускания;

- поддерживает VLSM и CIDR;

- поддерживает аутентификацию. 

Распределение IP адресов. Назначение IP адресов в TCP/IP сетях.

 

Централизованное  распределение IP адресов.

 

Public адреса распределяются централизованно для обеспечения их уникальности в пределах всей глобальной сети.

Система (принцип) распределения является иерархической.

Головная организация  – ICANN (Internet Corporation for Assigned Names and Number)

Региональные  интернет-регистраторы (Regional Internet Registries), выполняющие распределение интернет-ресурсов, а также связанную с этим регистрацию и координацию деятельности, направленную на глобальную поддержку функционирования Интернета:

• ARIN (Северная Америка) 
• RIPE NCC (Европа, часть Азии)
• APNIC (Азия, Тихоокеанский регион)
• LACNIC (Латинская Америка и Карибский регион)
• AfriNIC (Африка)

 

Автоматизация процесса назначения IP адресов

 

Возможно ручное назначение IP адресов для узлов (хостов, компьютеров) в сети, но более эффективным является использование автоматических процедур назначения IP адресов.

Как правило, автоматические процедуры используются для назначения IP адресов конечным хостам. Таким устройствам как серверам, сетевым принтерам, коммутаторам задаются статические IP адреса.

Для автоматизации  процесса назначения IP адресов используется протокол DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol).

Протокол DHCP работает по схеме «клиент-сервер»:

DHCP-сервер и DHCP-клиенты должны находиться в одной сети (подсети)

Возможно, использование  нескольких DHCP серверов одновременно, для увеличения надежности.

Режимы  работы DHCP сервера

1) ручная процедура  назначения IP адресов;

Администратор определяет IP адреса для компьютеров «жестко»

2) автоматический  статический способ;

DHCP сервер выбирает IP адрес для клиента из пула доступных адресов

Пул доступных  для распределения IP адресов определяется администратором

IP дается на неограниченное время аренды

На все запросы  клиент получает всегда один и тот  же адрес

3) динамическое  распределение IP

IP выдается на ограниченное время (время аренды)

IP выделяется из пула доступных адресов

 

Кроме IP адреса DHCP сервер сообщает клиенту дополнительную информацию:

• IP, netmask
• Default gateway
• IP адреса DNS серверов

 

Проблемы, связанные  с использованием DHCP:

1) риск выхода из строя DHCP сервера. Решение: разворачиваем резервный DHCP сервер в сети;

2) соответствие  символьного доменного имени  и IP адреса;

3) удаленное  управление и мониторинг (сбор  статистики, анализ работы);

4) проблемы обеспечения  безопасности и фильтрации трафика  по IP адресам.

 

 

Протокол ARP и RARP. 
Протоколы разрешения физических (локальных) адресов.

 

Рассматривая  протокол IP, говорили, что его основная задача – пробросить пакеты через составную сеть.

В рамках локальной  сети или сети с частной сетевой  технологией обеспечивает доставку пакета уровень сетевых интерфейсов стека TCP/IP.

 

При этом решается две основные задачи:

- упаковка пакета в кадр соответствующего сетевой технологии формата;

- сформировать в кадре адрес узла назначения в формате соответствующей сетевой технологии, т.н. физический или локальный адрес

 

Протокол ARP (Address Resolution Protocol) определяет локальный (физический) адрес  по IP адресу.

Протокол RARP (Reverse Address Resolution Protocol) определяет IP по локальному адресу.

Протокол ARP и RARP используют широковещательные запросы и таблицы соответствия.

Формат пакета протокола ARP зависит от типа сети.

 

Пример сетевого взаимодействия.

 

1. Отправляем пакет PC1 => PC2

Фрагмент заголовка:

Source IP	Destination IP
192.168.1.10	192.168.4.10

2. Т.к. Destination IP не принадлежит сети PC1, то необходима маршрутизация

3. Смотрим routing tables на PC1

Используем  запись default gateway – 192.168.1.1

4. Т.к. локальная сеть, то определяем МАС адрес Fa 0/0 интерфейса маршрутизатора R1

Фрагмент ARP таблицы PC1:

IP	MAC
192.168.1.1	00-10

5. Инкапсулируем пакет в кадр Ethernet.

Destination MAC	Source MAC	Source IP	Destination IP
00-10	0A-10	192.168.1.10	192.168.4.10

 

Итог: пакет  доставлен на маршрутизатор R1

6. R1 получил кадр, деинкапсулировал его в пакет и посмотрел Destination IP

7. R1 необходимо принять решение о дальнейшем продвижении пакета в сеть назначения

8. R1 смотрит свою routing tables

Destination Network	Hops	Next-hop	Exit interface
192.168.1.0/24	0	Direct connect	Fa 0/0
192.168.2.0/24	0	Direct connect	Fa 0/1
192.168.3.0/24	1	192.168.2.2	Fa 0/1
192.198.4.0/24	2	192.168.2.2	Fa 0/1

9. Определил next-hop IP – 192.168.21.2

10. Определяем локальный MAC адрес

Фрагмент ARP таблицы с R1

IP	MAC
192.168.2.2	0B-31

11. Формируем кадр

Destination MAC	Source MAC	Source IP	Destination IP
0B-31	00-20	192.168.1.10	192.168.4.10

 

12. Кадр отправлен  с R1 через интерфейс Fa 0/1

Итог: пакет  доставлен на R2

13. R2 получил кадр и анализирует содержание пакета, инкапсулированного в нем. «Разобрал» кадр до пакета, посмотрел Destination IP и сделал вывод о необходимости маршрутизации.

14. R2 для определения дальнейшего маршрута анализирует собственную routing tables

Destination Network	Hops	Next-hop	Exit interface
192.168.1.0/24	1	192.168.2.1	Fa 0/0
192.168.2.0/24	0	Direct connect	Fa 0/1
192.168.3.0/24	0	Direct connect	S 0/0
192.198.4.0/24	1	192.168.3.2	S 0/0

 

15. Определяем next-hop IP – 192.168.3.2 и exit интерфейс S 0/0

16. Переформируем кадр

Destination MAC	Source MAC	Source IP	Destination IP
0x8F	0x00	192.168.1.10	192.168.4.10

 

MAC адрес 0x8F соответствует broadcast адресу

17. Кадр отправлен  на R3 через интерфейс S 0/0

 

Итог: пакет  на R3

 

18. R3 анализирует содержание заголовка пакета и принимает решение о дальнейшем его продвижении.

19. R3 анализирует свою  routing tables

Destination Network	Hops	Next-hop	Exit interface
192.168.1.0/24	2	192.168.3.1	S 0/0
192.168.2.0/24	1	192.168.3.1	S 0/0
192.168.3.0/24	0	Direct connect	S 0/0
192.198.4.0/24	0	Direct connect	Fa 0/0

 

20. Определили, что сеть 192.168.4.0/24 непосредственна подключена к R3 через интерфейс Fa 0/0.

21. Переформируем кадр

Фрагмент ARP таблицы с R3

IP	MAC
192.168.4.10	0B-20