Протоколы маршрутизации

 

Компьютерные сети соединяются между собой специальными устройствами, называемыми маршрутизаторами. Маршрутизатор — это устройство, которое собирает инфор­мацию о топологии межсетевых соединений и на ее основании пересылает пакеты в сеть назначения.

Маршрутная информация может быть сконфигурирована вручную сетевым администратором – при этом реализуется статическая маршрутизация.

При статической маршрутизации записи в таблице маршрутизации вводятся и изменяются вручную. Такой способ требует вмешательства администратора каждый раз, когда происходят изменения в топологии сети. С другой стороны, он является наиболее стабильным и требующим минимума аппаратных ресурсов маршрутизатора для обслуживания таблицы. Понятно, что алгоритм статической маршрутизации с его ручным способом формирования таблиц маршрутизации приемлем только в небольших сетях с простой топологией. Однако этот алгоритм может быть эффективно использован и для работы на магистралях крупных сетей, так как сама магистраль может иметь простую структуру с очевидными наилучшими путями следования пакетов в подсети, присоединенные к магистрали входных портах.

Однако, самыми распространенными являются алгоритмы адаптивной (или динамической) маршрутизации. Динамическая (адаптивная) маршрутизация реализуется протоколами маршрутизации, когда маршрутная информация собирается автоматически в ходе динамического процесса обмена обновлениями между маршрутизаторами сети.

Чтобы сконфигурировать статическую маршрутизацию, администратор должен задать маршруты ко всем возможным сетям назначения, которые не присоединены к данному маршрутизатору.

Таблица статической маршрутизации должна содержать:

1) адрес сети назначения,

2) маску сети назначения

3) адрес входного интерфейса следующего маршрутизатора на пути к сети назначения (next hop).

Адрес входного интерфейса следующего маршрутизатора на пути к сети назначения также называют шлюзом по умолчанию.

 

 

 

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО РЕШЕНИЮ ЗАДАЧ

Задача 1

По данным IP-адресам определить, к сети какого класса они принадлежат, получить IP-адрес сети, маску сети и IP-адрес широковещательной рассылки в данной сети: 99.157.23.184

Решение:

 

первый октет равен 99, значит это сеть класса А;

IP-адрес сети 99.0.0.0;

маска сети 255.0.0.0;

IP-адрес широковещательной рассылки данной сети: 99.255.255.255.

Задача 2

Используйте IP-адреса из задания 1 и соответствующую длину маски сети из таблицы 3.1, чтобы получить IP-адрес сети, маску сети и IP-адрес широковещательной рассылки в данной сети.

Решение:

 

Дано: 99.157.23.184/12

Сначала необходимо получить маску сети в двоичном виде: /12 — это 12 единичных бит слева направо:

11111111.1111 0000.00000000.00000000 или в десятичном виде

 255.240.0.0.

Чтобы получить IP-адрес сети с данной маской, необходимо выполнить операцию конъюнкции (логического «И») между IP-адресом и маской сети.

Таблица 5.1 – Определение IP-адреса сети

Октеты	1 байт	2 байт	3 байт	4 байт
IP-адрес устройства	01100011.	10011101.	00010111.	10111000
Маска в двоичном виде	11111111.	11110000.	00000000.	00000000
IP-адрес сети в двоичн. виде	01100011.	10010000.	00000000.	00000000
IP-адрес сети в десятичн. виде	99.	144.	0.	0

 

Чтобы получить адрес широковещательной рассылки в сети, необходимо выполнить операцию дизъюнкции (логического «ИЛИ») между IP-адресом и инверсией маски сети

Инверсия маски сети будет иметь вид:

00000000.00001111.11111111.11111111

или в десятичном виде: 0.15.255.255

Расчёт широковещательного адреса (ШВА) для данного примера показан в таблице 5.2.

Таблица 5.2 – Определение широковещательного адреса (ШВА)

Октеты	1 байт	2 байт	3 байт	4 байт
IP-адрес устройства	01100011.	10011101.	00010111.	10111000
Инверсия маски в двоичн. виде	00000000.	00001111.	11111111.	11111111
ШВА в двоичном виде	01100011.	10011111.	11111111.	11111111
ШВА в десятичном виде	99.	159.	255.	255

 

Задача 3

Является ли данная маска сети правильной, и какова ее длина в битах: 255.254.0.0?

Решение:

По определению маска сети является непрерывной последовательностью битов 1 от старшего разряда, после которых идут только биты 0. Поэтому необходимо перевести в двоичное представление указанные маски и проверить этот факт.

В двоичном коде 255.254.0.0 представимо так:

11111111.11111110.00000000.00000000

Очевидно, последовательность единиц идет от старшего бита IP-адреса и является непрерывной. Следовательно, эта маска является правильной и имеет длину 15 бит

Задача 4

Является ли данный IP-адрес адресом сети с указанной длиной маски сети: 169.23.0.0/14?

Решение: Получим маску сети в двоичном виде.

/14 — это 14 единичных бит слева направо:

       11111111.11111100.00000000.00000000 = 255.252.0.0

 

Таблица 5.3 – Определение IP-адреса сети

Октеты	169	23	0	0
IP-адрес сети по заданию	10101001.	00010111.	00000000.	00000000
Маска в двоичном виде	11111111.	11111100.	00000000.	00000000
IP-адрес сети в двоичн. виде	10101001.	00010100.	00000000.	00000000
IP-адрес сети в десятичн. виде	169.	20.	0.	0

 

Так как IP-адрес 169.23.0.0 не равен адресу 169.20.0.0, то IP-адрес 169.23.0.0 не может выступать в качестве адреса сети с маской /14.

Задача 5

Принадлежат ли указанные IP-адреса к одной подсети: 135.95.4.150 - 135.96.221.49/15?  

Решение:

Чтобы узнать принадлежат ли адреса к одной подсети, необходимо получить IP-адрес сети для каждого из адресов и сравнить адреса сетей.

Рассчитаем маску сети в двоичном виде:

/15 — это 15 единичных бит слева направо: 11111111.11111110.0.0 = 255.254.0.0.

Таблица 5.4 – Определение адреса сети для IP-адреса 135.95.4.150/15

Октеты	135	95	4	150
IP-адрес сети по заданию	10000111.	01011111.	00000100.	10010110
Маска в двоичном виде	11111111.	11111110.	00000000.	00000000
IP-адрес сети в двоичн. виде	10000111.	01011110.	00000000.	00000000
IP-адрес сети в десятичн. виде	135.	94.	0.	0

Из таблицы 5.4 следует, что для IP-адреса 135.95.4.150/15 IP-адресом сети является адрес: 135. 94. 0. 0 

Таблица 5.5 – Определение адреса сети для IP-адреса 135.96.221.49/15

Октеты	135	96	221	49
IP-адрес сети по заданию	10000111.	01100000.	11011101.	00110001
Маска в двоичном виде	11111111.	11111110.	00000000.	00000000
IP-адрес сети в двоичн. виде	10000111.	01100000.	00000000.	00000000
IP-адрес сети в десятичн. виде	135.	96.	0.	0

Из таблицы 5.5 следует, что для IP-адреса 135.96.221.49/15 IP-адресом сети является адрес: 135. 96. 0. 0

Адреса сетей не совпадают, значит, указанные в задании IP-адреса с длиной маской 15 бит не могут находиться в одной подсети.

Задача 6

Определить максимальную длину маски сети, чтобы указанные IP-адреса находились в одной сети: 24.177.20.45 - 24.177.23.169.

Решение:

Чтобы определить максимальную длину маски сети необходимо перевести в двоичное представление оба адреса и посчитать число совпадающих бит, начиная со старшего бита, до первого различия. В задании первые два байта IP-адресов совпадают, и поэтому их нет смысла переводить в двоичное представление. Так как каждый байт — это 8 бит, то имеем 8 * 2 = 16 совпадающих бит. Рассмотрим третий байт IP-адресов.

Переведём третий байт адресов в двоичный вид:

20 = 000101 00

23 = 000101 11 

В третьем байте совпадают 6 бит. Таким образом, всего совпадает 16 + 6 = 22 бита. Поэтому максимальная длина маски сети, при которой оба указанных IP-адреса будут лежать в одной подсети, составит 22 бита.

 

Задача 7

Написать таблицы статической маршрутизации для всех роутеров сети связи. Схема компьютерной сети приведена на рисунке 3.1.  Рисунок 5.1 – Схема компьютерной сети

Решение:

Чтобы сконфигурировать статическую маршрутизацию, администратор должен задать маршруты ко всем возможным сетям назначения, которые не присоединены непосредственно к данному маршрутизатору.

Таблица статической маршрутизации должна содержать:

1) адрес сети назначения,

2) маску сети назначения

3) адрес входного интерфейса следующего маршрутизатора на пути к сети назначения (next hop).

Адрес входного интерфейса следующего маршрутизатора на пути к сети назначения также называют шлюзом по умолчанию.

Из рисунка 5.1 видно, что маска у всех локальных сетей равна 24 (255.255.255.0), а значит, адресом сети будут первые 3 байта IP-адреса.

К роутеру А непосредственно подключены сеть 1 и сеть 4, значит, к этим сетям маршрут прописывать нет необходимости. Отсюда следует, что для роутера А необходимо прописать маршруты к сетям 2, 3 и 5.

 IP-адрес сети 2: 192.168.20.0; маска: 255.255.255.0; адрес шлюза из сети 1 в сеть 2: 1.1.1.12

IP-адрес сети 3: 192.168.30.0; маска: 255.255.255.0; адрес шлюза из сети 1 в сеть 3: 1.1.1.12

IP-адрес сети 5: 2.2.2.0; маска: 255.255.255.0; адрес шлюза из сети 1 в сеть 5: 1.1.1.12

К роутеру В непосредственно подключены сеть 2, сеть 4 и сеть 5, значит, к этим сетям маршрут прописывать нет необходимости.

Отсюда следует, что для роутера В необходимо прописать маршруты к сетям 1 и 3.

 IP-адрес сети 1: 192.168.10.0; маска: 255.255.255.0; адрес шлюза из сети 2 в сеть 1: 1.1.1.11

IP-адрес сети 3: 192.168.30.0; маска: 255.255.255.0; адрес шлюза из сети 2 в сеть 3: 2.2.2.12.

К роутеру С непосредственно подключены сеть 5 и сеть 3, значит, к этим сетям маршрут прописывать нет необходимости. Отсюда следует, что для роутера С необходимо прописать маршруты к сетям 1, 2 и 4.

 IP-адрес сети 1: 192.168.10.0; маска: 255.255.255.0; адрес шлюза из сети 3 в сеть 1: 2.2.2.11

IP-адрес сети 2: 192.168.20.0; маска: 255.255.255.0; адрес шлюза из сети 3 в сеть 2: 2.2.2.11

IP-адрес сети 4: 1.1.1.0; маска: 255.255.255.0; адрес шлюза из сети 3 в сеть 4: 2.2.2.11

Таблица 5.6 – Таблицы статической маршрутизации для роутеров

	IP-адрес сети	Маска сети	IP-адрес шлюза
Роутер A	192.168.20.0	255.255.255.0	1.1.1.12
	192.168.30.0	255.255.255.0	1.1.1.12
	2.2.2.0	255.255.255.0	1.1.1.12
Роутер B	192.168.10.0	255.255.255.0	1.1.1.11
	192.168.30.0	255.255.255.0	2.2.2.12
Роутер C	192.168.10.0	255.255.255.0	2.2.2.11
	192.168.20.0	255.255.255.0	2.2.2.11
	1.1.1.0	255.255.255.0	2.2.2.11

                              Для тупиковых маршрутизаторов (на рисунке 5.1 это роутеры А и С) таблицы маршрутизации могут быть сильно упрощены, поскольку для этих роутеров маршрут в любую искомую сеть всегда проходит через один и тот же шлюз. В данной ситуации имеет смысл прописать маршруты по умолчанию.

В процессе конфигурирования маршрутизации по умолчанию в адресе и маске сети задействуют все нули, которые означают все сети и все маски (любые сети с любыми масками). Например, для всех пакетов, попавших в маршрутизатор A, маршрут по умолчанию будет через шлюз 1.1.1.12. А для всех пакетов, попавших в маршрутизатор С, маршрут по умолчанию будет через шлюз 2.2.2.11.

Тогда таблица маршрутизации для тупиковых роутеров А и С сильно упростится и будет иметь вид:

Таблица 5.7 – Маршрутизация по умолчанию для тупиковых роутеров

	IP-адрес сети	Маска сети	IP-адрес шлюза
Роутер A	0.0. 0.0	0.0.0.0	1.1.1.12
Роутер C	0.0.0.0	0.0.0.0	2.2.2.11

 

 

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

 

 

1 Олифер В.Г. Олифер Н.А. Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы. 4-е издание – Спб.: Питер, 2010 г, 944 стр.

2  Олифер В.Г. Олифер Н.А. Основы компьютерных сетей, учебник, – Спб.:Питер,2009 г.

3  Некрасова Е.М. «Технология монтажа и обслуживания компьютерных сетей», Учебное пособие - Хабаровск, 2015 г

4 Учебное пособие - Коммутаторы локальных сетей D-Link, 3-е издание – Москва, 2004 г

5  Васин Н.Н. Построение сетей на базе коммутаторов и маршрутизаторов – Интернет Университет, http://www.intuit.ru/

6   Брайан Хилл - Полный справочник по CISCO – Санкт-Петербург, 2004 г, 1079 стр.

7 Филимонов А.Ю. Построение мультисервисных сетей Ethernet – СПб.: БХВ - Петербург, 2007.

 

 

 

 

Приложение 1

Оформление титульного листа рукописной контрольной работы

 

Хабаровский институт инфокоммуникаций (филиал) федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования «Сибирский государственный университет телекоммуникаций и информатики»   Домашняя контрольная работа №___   ____________________________________________ (наименование дисциплины) Вариант_________________________________ Выполнил ________________________________________ (ФИО) _______________курс _________________группа   ______________шифр _______________ специальность   Проверил ____________________________________ (ФИО преподавателя)   Отметка________________ ______________                               (зачтено/незачтено)                  дата проверки

№__________________            № регистрации ЗО     Дата________________                    регистрации   Подпись ____________        специалиста ЗО

Приложение 2

Оформление титульного листа домашней контрольной работы,

 выполненной в электронном варианте

 

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО СВЯЗИ

ХАБАРОВСКИЙ ИНСТИТУТ ИНФОКОММУНИКАЦИЙ

(ФИЛИАЛ)

ФЕДЕРАЛЬНОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО

БЮДЖЕТНОГО ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО УЧРЕЖДЕНИЯ

ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

«СИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ТЕЛЕКОММУНИКАЦИЙ И ИНФОРМАТИКИ»