3) Понятие маршрутизации пакетовданных. Алгоритмы маршрутизации.

Маршрутизация – процесс:

1) определения пути передачи данных от узла-отправителя к узлу-получателю через промежуточные узлы;

2) последующего перенаправления пакета.

Самый сложный процесс в сетях с коммутацией пакетов.Важно: на каждый маршрут задается набор альтернатив!

Состоит из следующих действий:

- расчет таблицы маршрутизации;

- анализ IP-адреса получателя в заголовке пакета;

- определение кратчайшего пути до узла получателя по таблице маршрутизации;

- отсылка пакета на следующий узел.

Таблицы маршрутизации хранятся и рассчитываются на маршрутизаторах, по принципам формирования разделяются на:

-статические: прописываются вручную системным администратором,

изменяются по мере необходимости (например, подключения нового узла) тоже вручную. Таким образом, подходят для

небольших сетей.

-динамические: изменяются регулярно в автоматическом режиме, зависят от текущего состояния сети. Используются в крупных сетях, например, региональных.

Алгоритмы маршрутизации применяются для определения наилучшего пути пакетов от источника к приёмнику и являются основой любого протокола маршрутизации. Для формулирования алгоритмов маршрутизации сеть рассматривается как граф. При этом маршрутизаторы являются узлами, а физические линии между маршрутизаторами — рёбрами соответствующего графа. Каждой грани графа присваивается определённое число — стоимость, зависящая от физической длины линии, скорости передачи данных по линии или стоимости линии.

Алгоритмы маршрутизации можно разделить на:

Адаптивные(принимают во внимание состояние линии) и неадаптивные(не принимают во внимание текущее состояние сети, все маршруты рассчитываются до начала использования сети. Они в свою очередь подразделяются на алгоритмы, учитывающие топологию сети (spanning tree, flow based routing) и не учитывающие (flooding).)

глобальные и децентрализованные

статические и динамические

4). IPv4-пакет. IPv4-адресация. IPv4-маршрутизация.

IP-адрес – это уникальный числовой адрес, однозначно идентифицирующий узел, группу узлов или сеть. IP-адрес имеет длину 4 байта и обычно записывается в виде четырех чисел (так называемых «октетов»), разделенных точками – W.X.Y.Z , каждое из которых может принимать значения в диапазоне от 0 до 255, например, 213.128.193.154.

Адресация: IPv4 использует 32-битные (четырёхбайтные) адреса, ограничивающие адресное пространство 4 294 967 296 (232) возможными уникальными адресами.

Удобной формой записи IP-адреса (IPv4) является запись в виде четырёх десятичных чисел (от 0 до 255), разделённых точками, например, 192.168.0.1. (или 128.10.2.30 — традиционная десятичная форма представления адреса)

Ip-маршрутизация:

У каждого маршрутизатора есть таблица, содержащая IP-адреса сетей (вида <сеть, 0>) и IP-адреса хостов (вида <эта_сеть, хост>). Адреса сетей позволяют получать доступ к удаленным сетям,а адреса хостов – обращаться к локальным хостам. С каждой таблицей связан сетевой интерфейс, применяющийся для получения доступа к пункту назначения, а так же другая инфа.

Когда IP-пакет прибывает на маршрутизатор, адрес получателя, указанный в пакете, ищется в таблице маршрутизации. Если пакет направляется в удаленную сеть, он пересылается следующему маршрутизатору по интерфейсу, указанному в таблице. Если пакет предназначен хосту – он пересылается напрямую адресату. Если номера сети, в которую посылается пакет, в таблице маршрутизатора нет, пакет посылается маршрутизатору по умолчанию, с более подробными таблицами.

Прямая адресация:

//Коротко: прямая маршрутизация – пакеты идут от отправителя к получателю напрямую, т.е. они находятся в пределах одной подсети.

Когда A посылает IP-пакет B, то заголовок IP-пакета содержит в поле отправителя IP-адрес узла A, а заголовок Ethernet-кадра содержит в поле отправителя Ethernet-адрес A. Кроме этого, IP-заголовок содержит в поле получателя IP-адрес узла B, а Ethernet-заголовок содержит в поле получателя Ethernet-адрес B.

Когда в машине B модуль IP получает IP-пакет от машины A, он сопоставляет IP-адрес места назначения со своим и, если адреса совпадают, то передает датаграмму протоколу верхнего уровня.

В данном случае при взаимодействии A с B используется прямая маршрутизация.

Косвенная маршрутизация:

//Коротко: косвенная маршрутизация – когда пакеты идут через шлюз, т.е. отправитель и получаетль принадлежат разным подсетям.

Шлюз D соединяет все три сети. Менеджер сети присваивает каждой сети Ethernet уникальный номер, называемый IP-номером сети.

Когда машина A посылает IP-пакет машине B, то процесс передачи идет в пределах одной сети. При всех взаимодействиях между машинами, подключенными к одной IP-сети, используется прямая маршрутизация.

Когда машина D взаимодействует с машиной A, то это прямое взаимодействие. Когда машина D взаимодействует с машиной E, то это прямое взаимодействие. Когда машина D взаимодействует с машиной H, то это прямое взаимодействие. Это так, поскольку каждая пара этих машин принадлежит одной IP-сети.

Однако, когда машина A взаимодействует с машинами, включенными в другую IP-сеть, то взаимодействие уже не будет прямым. Машина A должена использовать шлюз D для ретрансляции IP-пакетов в другую IP-сеть. Такое взаимодействие называется "косвенным".

Итак, при прямой маршрутизации IP- и Ethernet-адреса отправителя соответствуют адресам того узла, который послал IP-пакет, а IP- и Ethernet-адреса места назначения соответствуют адресам получателя.При косвенной маршрутизации IP- и Ethernet-адреса не образуют таких пар.