Маршрутизацией называется: Что такое сетевая маршрутизация? – Описание сетевой маршрутизации – AWS

Что такое сетевая маршрутизация? – Описание сетевой маршрутизации – AWS

Что такое маршрутизация?

Маршрутизация – это процесс выбора маршрута в любой сети. Компьютерная сеть состоит из множества компьютеров, называемых узлами, и маршрутов или связей, соединяющих эти узлы. Связь между двумя узлами во взаимосвязанной сети может осуществляться по разным маршрутами. Маршрутизация – это процесс выбора наилучшего маршрута с использованием некоторых заранее установленных правил.

Почему маршрутизация важна?

Маршрутизация повышает эффективность сетевой коммуникации. Сбои сетевой связи приводят к длительному ожиданию загрузки страниц веб-сайта для пользователей. Это также может привести к сбою серверов веб-сайтов из-за того, что они не могут обслуживать большое количество пользователей. Маршрутизация помогает минимизировать сбои сети, управляя трафиком данных, чтобы сеть могла использовать как можно больше своей пропускной способности без перегрузки.

Что такое маршрутизатор?

Маршрутизатор – это сетевое устройство, которое соединяет вычислительные устройства и сети с другими сетями. Маршрутизаторы в основном выполняют три основные функции.

Определение пути

Маршрутизатор определяет путь данных при перемещении из источника в место назначения. Он пытается найти наилучший путь, анализируя сетевые метрики, такие как задержка, пропускная способность и скорость.

Пересылка данных

Маршрутизатор пересылает данные следующему устройству по выбранному пути, чтобы в конечном итоге доставить их в место назначения. Устройство и маршрутизатор могут находиться в одной или в разных сетях.

Балансировка нагрузки

Иногда маршрутизатор может отправлять копии одного и того же пакета данных по нескольким разным путям. Это позволяет уменьшить количество ошибок из-за потери данных, создать избыточность и управлять объемом трафика. 

Как работает маршрутизация?

Данные перемещаются по любой сети в виде пакетов данных. Каждый пакет данных имеет заголовок, содержащий информацию о предполагаемом адресате пакета. По мере доставки пакета к месту назначения несколько маршрутизаторов могут перенаправить его несколько раз. Маршрутизаторы выполняют этот процесс миллионы раз в секунду с миллионами пакетов.

Когда приходит пакет данных, маршрутизатор сначала ищет свой адрес в таблице маршрутизации. Это похоже на то, как пассажир просматривает расписание автобусов, чтобы найти лучший автобусный маршрут до места назначения. Затем маршрутизатор пересылает или перемещает пакет в следующую точку сети.

Например, когда вы посещаете веб-сайт с компьютера в офисной сети, пакеты данных сначала отправляются на маршрутизатор офисной сети. Маршрутизатор ищет пакет заголовка и определяет место назначения пакета. Затем он просматривает свою внутреннюю таблицу и пересылает пакет – следующему маршрутизатору или другому устройству, например принтеру – внутри самой сети.

Какие виды маршрутизации существуют?

Существует два разных типа маршрутизации, которые зависят от того, как маршрутизатор создает свои таблицы маршрутизации:

Статическая маршрутизация

При статической маршрутизации сетевой администратор использует статические таблицы для ручной настройки и выбора сетевых маршрутов. Статическая маршрутизация полезна в ситуациях, когда ожидается, что структура или параметры сети останутся неизменными.

Статический характер этого метода маршрутизации сопряжен с ожидаемыми недостатками, такими как перегрузка сети. Хотя администраторы могут настраивать резервные пути на случай сбоя канала, статическая маршрутизация обычно снижает адаптивность и гибкость сетей, что приводит к снижению производительности сети.

Динамическая маршрутизация

При динамической маршрутизации маршрутизаторы создают и обновляют таблицы маршрутизации во время выполнения на основе реальных условий сети. Они пытаются найти самый быстрый путь от источника до места назначения с помощью протокола динамической маршрутизации, который представляет собой набор правил, создающих, поддерживающих и обновляющих динамическую таблицу маршрутизации.

Самое большое преимущество динамической маршрутизации заключается в том, что она адаптируется к меняющимся условиям сети, включая объем трафика, пропускную способность и сбои сети.

Каковы основные протоколы маршрутизации?

Протокол маршрутизации – это набор правил, определяющих, как маршрутизаторы идентифицируют и пересылают пакеты по сетевому пути. Протоколы маршрутизации сгруппированы в две отдельные категории: протоколы внутренних шлюзов и протоколы внешних шлюзов.

Протоколы внутренних шлюзов лучше всего работают в автономной системе – сети, административно управляемой одной организацией. Протоколы внешних шлюзов лучше управляют передачей информации между двумя автономными системами.

Протоколы внутренних шлюзов

Эти протоколы оценивают автономную систему и принимают решения о маршрутизации на основе различных метрик, например следующих:

• количество переходов или количество маршрутизаторов между источником и адресатом;
• задержка или время, затрачиваемое на отправку данных из источника в пункт назначения;
• пропускная способность канала между источником и адресатом.

Ниже приведены примеры протоколов внутренних шлюзов.

Протокол информации о маршрутизации

Протокол информации о маршрутизации (RIP) использует количество переходов для определения кратчайшего пути между сетями. RIP – это устаревший протокол, который сегодня никто не использует, потому что он плохо масштабируется для реализации более крупной сети.

Протокол Open Shortest Path First (Сначала кратчайший путь)

Протокол Open Shortest Path First (Сначала кратчайший путь, OSPF) собирает информацию от всех других маршрутизаторов автономной системы для определения кратчайшего и самого быстрого маршрута к месту назначения пакета данных. Реализовать OSPF можно с помощью различных алгоритмов маршрутизации или компьютерных процессов.

Протоколы внешних шлюзов

Протокол пограничного шлюза (BGP) является единственным протоколом внешнего шлюза.

Протокол пограничного шлюза

BGP определяет коммуникацию через Интернет. Интернет – это большая коллекция автономных систем, соединенных вместе. Каждая автономная система имеет свой номер (ASN), который она получает, зарегистрировавшись в Управлении по присвоению номеров Интернета.

BGP работает, отслеживая ближайшие ASN и сопоставляя адреса назначения с соответствующими ASN.

Что такое алгоритмы маршрутизации?

Алгоритмы маршрутизации – это программы, реализующие разные протоколы маршрутизации. Они работают, присваивая каждому каналу номер стоимости; номер стоимости рассчитывается с использованием различных сетевых метрик. Каждый маршрутизатор пытается переслать пакет данных на следующий лучший канал с наименьшими затратами.

Ниже приведены некоторые примеры алгоритмов.

Маршрутизация вектора расстояния

Алгоритм маршрутизации вектора расстояния требует, чтобы все маршрутизаторы периодически обновляли друг друга, уведомляя о наилучшей найденной информации о пути. Каждый маршрутизатор отправляет информацию о текущей оценке общей стоимости всем известным адресам.

В конце концов, каждый маршрутизатор в сети обнаруживает наилучшую информацию о пути для всех возможных пунктов назначения.

Маршрутизация состояния канала

При маршрутизации состояния канала каждый маршрутизатор обнаруживает все остальные маршрутизаторы в сети. Используя эту информацию, маршрутизатор создает карту всей сети, а затем вычисляет кратчайший путь для любого пакета данных.

Как развивалась маршрутизация?

Маршрутизация эволюционировала в соответствии с требованиями достижений сетевых технологий. Маршрутизация – это уже не просто переключение пакетов данных между автономными системами и Интернетом.

Теперь у нас есть облачная инфраструктура с вычислительными ресурсами и оборудованием, размещенными сторонними поставщиками облачных услуг. Эти облачные ресурсы подключены виртуально для создания виртуальной сети ресурсов, которые компании могут использовать для размещения и запуска приложений. Многие организации теперь имеют гибридные сети, состоящие как из локальных сетей с внутренним оборудованием, так и из облачных сетей. Маршрутизаторы должны направлять трафик между этими внутренними сетями, Интернетом и облаком.

Что такое облачная маршрутизация?

Облачная маршрутизация динамически управляет подключениями между двумя виртуальными облачными сетями или между облачной и локальной сетями с помощью протокола пограничного шлюза (BGP). Облачная маршрутизация автоматически адаптируется к меняющимся условиям сети в облаке.  Облачный маршрутизатор – программное обеспечение, виртуализирующее функции маршрутизатора – упрощает маршрутизацию в облаке.

Что такое DNS-маршрутизация?

DNS (система доменных имен) преобразует доменные имена, удобные для человеческого восприятия (например, www.amazon.com), в IP-адреса, понимаемые машиной (например, 192.0.2.44). Данные, которые сопоставляют эту информацию об имени с информацией о компьютере, хранятся отдельно на DNS-серверах. Перед отправкой данных на какой-либо веб-сайт маршрутизаторы должны связаться с DNS-сервером, чтобы определить точный адрес машины для пакетов данных.

Связь с DNS-сервером может стать проблемой, особенно когда многие пользователи хотят посетить веб-сайт одновременно. Маршрутизация DNS относится к различным стратегиям и алгоритмам маршрутизации, которые управляют связью с DNS-сервером. Различные стратегии, такие как маршрутизация на основе задержек и маршрутизация на основе географического местоположения, помогают управлять коммуникационной нагрузкой DNS-сервера.

Как AWS может помочь с маршрутизацией?

Транспортный шлюз AWS выступает в роли облачного маршрутизатора и соединяет VPC и локальные сети через центральный хаб. По мере роста вашей сети сложность управления дополнительными подключениями будет возрастать. При создании глобальных приложений можно подключать несколько транспортных шлюзов AWS с помощью межрегионального пиринга.

Amazon Route 53 – это высокодоступный и масштабируемый облачный веб-сервис DNS. Это надежный и экономичный способ для предприятий и разработчиков направлять своих конечных пользователей к интернет-приложениям. Поток трафика Amazon Route 53 позволяет легко управлять трафиком по всему миру с помощью различных типов маршрутизации для создания отказоустойчивых архитектур с низкой задержкой.

Виртуальное частное облако Amazon (Amazon VPC) предоставляет логически изолированную виртуальную сеть для ресурсов AWS. Таблицы маршрутов Amazon VPC можно использовать для определения того, как ресурсы, на которых работает VPC, могут получать доступ к ресурсам, запущенным в других облаках VPC, локально или через Интернет, или взаимодействовать с ними. Таблицы маршрутизации VPC можно использовать в сочетании с группами безопасности и политиками AWS Identity and Access Management (IAM) для детального управления подключением VPC к другим ресурсам в вашей среде.

Создайте аккаунт AWS и начните работу с облачной маршрутизацией уже сегодня.          

Основные принципы работы сетевой маршрутизации

• Bot
• 30.12.2020
• 63 622
• 2
• 28.03.2021
• 86
• 84
• 2

• Содержание статьи
  • Маршрутизация в IP-сетях
  • Что такое маршрутизатор (шлюз, gateway)?
  • Процесс IP-маршрутизации
  • Таблицы маршрутизации
  • Алгоритмы маршрутизации
    • Простая маршрутизация
    • Фиксированная маршрутизация
    • Адаптивная маршрутизация
  • Показатели алгоритмов (метрики)
    • Длина маршрута
    • Надежность
    • Задержка
    • Полоса пропускания
  • Комментарии к статье ( 2 шт )
  • Добавить комментарий

Маршрутизация в IP-сетях

Маршрутизация служит для приема пакета от одного устройства и передачи его по сети другому устройству через другие сети. Если в сети нет маршрутизаторов, то не поддерживается маршрутизация. Маршрутизаторы направляют (перенаправляют) трафик во все сети, составляющие объединенную сеть.

Для маршрутизации пакета маршрутизатор должен владеть следующей информацией:

• Адрес назначения
• Соседний маршрутизатор, от которого он может узнать об удаленных сетях
• Доступные пути ко всем удаленным сетям
• Наилучший путь к каждой удаленной сети
• Методы обслуживания и проверки информации о маршрутизации

Маршрутизатор узнает об удаленных сетях от соседних маршрутизаторов или от сетевого администратора. Затем маршрутизатор строит таблицу маршрутизации, которая описывает, как найти удаленные сети.

Если сеть подключена непосредственно к маршрутизатору, он уже знает, как направить пакет в эту сеть. Если же сеть не подключена напрямую, маршрутизатор должен узнать (изучить) пути доступа к удаленной сети с помощью статической маршрутизации (ввод администратором вручную местоположения всех сетей в таблицу маршрутизации) или с помощью динамической маршрутизации.

Динамическая маршрутизация — это процесс протокола маршрутизации, определяющий взаимодействие устройства с соседними маршрутизаторами. Маршрутизатор будет обновлять сведения о каждой изученной им сети. Если в сети произойдет изменение, протокол динамической маршрутизации автоматически информирует об изменении все маршрутизаторы. Если же используется статическая маршрутизация, обновить таблицы маршрутизации на всех устройствах придется системному администратору.

Что такое маршрутизатор (шлюз, gateway)?

Маршрутизатором, или шлюзом, называется узел сети с несколькими IP-интерфейсами (содержащими свой MAC-адрес и IP-адрес), подключенными к разным IP-сетям, осуществляющий на основе решения задачи маршрутизации перенаправление дейтаграмм из одной сети в другую для доставки от отправителя к получателю.

Маршрутизаторы представляют собой либо специализированные вычислительные машины, либо компьютеры с несколькими IP-интерфейсами, работа которых управляется специальным программным обеспечением.

Процесс IP-маршрутизации

IP-маршрутизация — простой процесс, который одинаков в сетях любого размера. Например, на рисунке показан процесс пошагового взаимодействия хоста А с хостом В в другой сети. В примере пользователь хоста А запрашивает по ping IP-адрес хоста В. Дальнейшие операции не так просты, поэтому рассмотрим их подробнее:

• В командной строке пользователь вводит ping 172.16.20.2. На хосте А генерируется пакет с помощью протоколов сетевого уровня IP и ICMP.

• IP обращается к протоколу ARP для выяснения сети назначения для пакета, просматривая IP-адрес и маску подсети хоста А. Это запрос к удаленному хосту, т.е. пакет не предназначен хосту локальной сети, поэтому пакет должен быть направлен маршрутизатору для перенаправления в нужную удаленную сеть.
• Чтобы хост А смог послать пакет маршрутизатору, хост должен знать аппаратный адрес интерфейса маршрутизатора, подключенный к локальной сети. Сетевой уровень передает пакет и аппаратный адрес назначения канальному уровню для деления на кадры и пересылки локальному хосту. Для получения аппаратного адреса хост ищет местоположение точки назначения в собственной памяти, называемой кэшем ARP.
• Если IP-адрес еще не был доступен и не присутствует в кэше ARP, хост посылает широковещательную рассылку ARP для поиска аппаратного адреса по IP-адресу 172.16.10.1. Именно поэтому первый запрос Ping обычно заканчивается тайм-аутом, но четыре остальные запроса будут успешны. После кэширования адреса тайм-аута обычно не возникает.
• Маршрутизатор отвечает и сообщает аппаратный адрес интерфейса Ethernet, подключенного к локальной сети. Теперь хост имеет всю информацию для пересылки пакета маршрутизатору по локальной сети. Сетевой уровень спускает пакет вниз для генерации эхо-запроса ICMP (Ping) на канальном уровне, дополняя пакет аппаратным адресом, по которому хост должен послать пакет. Пакет имеет IP-адреса источника и назначения вместе с указанием на тип пакета (ICMP) в поле протокола сетевого уровня.
• Канальный уровень формирует кадр, в котором инкапсулируется пакет вместе с управляющей информацией, необходимой для пересылки по локальной сети. К такой информации относятся аппаратные адреса источника и назначения, а также значение в поле типа, установленное протоколом сетевого уровня (это будет поле типа, поскольку IP по умолчанию пользуется кадрами Ethernet_II). Рисунок 3 показывает кадр, генерируемый на канальном уровне и пересылаемый по локальному носителю. На рисунке 3 показана вся информация, необходимая для взаимодействия с маршрутизатором: аппаратные адреса источника и назначения, IP-адреса источника и назначения, данные, а также контрольная сумма CRC кадра, находящаяся в поле FCS (Frame Check Sequence).
• Канальный уровень хоста А передает кадр физическому уровню. Там выполняется кодирование нулей и единиц в цифровой сигнал с последующей передачей этого сигнала по локальной физической сети.

• Сигнал достигает интерфейса Ethernet 0 маршрутизатора, который синхронизируется по преамбуле цифрового сигнала для извлечения кадра. Интерфейс маршрутизатора после построения кадра проверяет CRC, а в конце приема кадра сравнивает полученное значение с содержимым поля FCS. Кроме того, он проверяет процесс передачи на отсутствие фрагментации и конфликтов носителя.
• Проверяется аппаратный адрес назначения. Поскольку он совпадает с адресом маршрутизатора, анализируется поле типа кадра для определения дальнейших действий с этим пакетом данных. В поле типа указан протокол IP, поэтому маршрутизатор передает пакет процессу протокола IP, исполняемому маршрутизатором. Кадр удаляется. Исходный пакет (сгенерированный хостом А) помещается в буфер маршрутизатора.
• Протокол IP смотрит на IP-адрес назначения в пакете, чтобы определить, не направлен ли пакет самому маршрутизатору. Поскольку IP-адрес назначения равен 172.16.20.2, маршрутизатор определяет по своей таблице маршрутизации, что сеть 172.16.20.0 непосредственно подключена к интерфейсу Ethernet 1.
• Маршрутизатор передает пакет из буфера в интерфейс Ethernet 1. Маршрутизатору необходимо сформировать кадр для пересылки пакета хосту назначения. Сначала маршрутизатор проверяет свой кэш ARP, чтобы определить, был ли уже разрешен аппаратный адрес во время предыдущих взаимодействий с данной сетью. Если адреса нет в кэше ARP, маршрутизатор посылает широковещательный запрос ARP в интерфейс Ethernet 1 для поиска аппаратного адреса для IP-адреса 172.16.20.2.
• Хост В откликается аппаратным адресом своего сетевого адаптера на запрос ARP. Интерфейс Ethernet 1 маршрутизатора теперь имеет все необходимое для пересылки пакета в точку окончательного приема. На рисунке показывает кадр, сгенерированный маршрутизатором и переданный по локальной физической сети.

Кадр, сгенерированный интерфейсом Ethernet 1 маршрутизатора, имеет аппаратный адрес источника от интерфейса Ethernet 1 и аппаратный адрес назначения для сетевого адаптера хоста В. Важно отметить, что, несмотря на изменения аппаратных адресов источника и назначения, в каждом передавшем пакет интерфейсе маршрутизатора, IP-адреса источника и назначения никогда не изменяются.

Пакет никоим образом не модифицируется, но меняются кадры.

• Хост В принимает кадр и проверяет CRC. Если проверка будет успешной, кадр удаляется, а пакет передается протоколу IP. Он анализирует IP-адрес назначения. Поскольку IP-адрес назначения совпадает с установленным в хосте В адресом, протокол IP исследует поле протокола для определения цели пакета.
• В нашем пакете содержится эхо-запрос ICMP, поэтому хост В генерирует новый эхо-ответ ICMP с IP-адресом источника, равным адресу хоста В, и IP-адресом назначения, равным адресу хоста А. Процесс запускается заново, но в противоположном направлении. Однако аппаратные адреса всех устройств по пути следования пакета уже известны, поэтому все устройства смогут получить аппаратные адреса интерфейсов из собственных кэшей ARP.

В крупных сетях процесс происходит аналогично, но пакету придется пройти больше участков по пути к хосту назначения.

Таблицы маршрутизации

В стеке TCP/IP маршрутизаторы и конечные узлы принимают решения о том, кому передавать пакет для его успешной доставки узлу назначения, на основании так называемых таблиц маршрутизации (routing tables).

Таблица представляет собой типичный пример таблицы маршрутов, использующей IP-адреса сетей, для сети, представленной на рисунке.

Таблица маршрутизации для Router 2

В таблице представлена таблица маршрутизации многомаршрутная, так как содержится два маршрута до сети 116.0.0.0. В случае построения одномаршрутной таблицы маршрутизации, необходимо указывать только один путь до сети 116.0.0.0 по наименьшему значению метрики.

Как нетрудно видеть, в таблице определено несколько маршрутов с разными параметрами. Читать каждую такую запись в таблице маршрутизации нужно следующим образом:

Чтобы доставить пакет в сеть с адресом из поля Сетевой адрес и маской из поля Маска сети, нужно с интерфейса с IP-адресом из поля Интерфейс послать пакет по IP-адресу из поля Адрес шлюза, а «стоимость» такой доставки будет равна числу из поля Метрика.

В этой таблице в столбце «Адрес сети назначения» указываются адреса всех сетей, которым данный маршрутизатор может передавать пакеты. В стеке TCP/IP принят так называемый одношаговый подход к оптимизации маршрута продвижения пакета (next-hop routing) – каждый маршрутизатор и конечный узел принимает участие в выборе только одного шага передачи пакета. Поэтому в каждой строке таблицы маршрутизации указывается не весь маршрут в виде последовательности IP-адресов маршрутизаторов, через которые должен пройти пакет, а только один IP-адрес — адрес следующего маршрутизатора, которому нужно передать пакет. Вместе с пакетом следующему маршрутизатору передается ответственность за выбор следующего шага маршрутизации. Одношаговый подход к маршрутизации означает распределенное решение задачи выбора маршрута. Это снимает ограничение на максимальное количество транзитных маршрутизаторов на пути пакета.

Для отправки пакета следующему маршрутизатору требуется знание его локального адреса, но в стеке TCP/IP в таблицах маршрутизации принято использование только IP-адресов для сохранения их универсального формата, не зависящего от типа сетей, входящих в интерсеть. Для нахождения локального адреса по известному IP-адресу необходимо воспользоваться протоколом ARP.

Одношаговая маршрутизация обладает еще одним преимуществом — она позволяет сократить объем таблиц маршрутизации в конечных узлах и маршрутизаторах за счет использования в качестве номера сети назначения так называемого маршрута по умолчанию – default (0.0.0.0), который обычно занимает в таблице маршрутизации последнюю строку. Если в таблице маршрутизации есть такая запись, то все пакеты с номерами сетей, которые отсутствуют в таблице маршрутизации, передаются маршрутизатору, указанному в строке default. Поэтому маршрутизаторы часто хранят в своих таблицах ограниченную информацию о сетях интерсети, пересылая пакеты для остальных сетей в порт и маршрутизатор, используемые по умолчанию. Подразумевается, что маршрутизатор, используемый по умолчанию, передаст пакет на магистральную сеть, а маршрутизаторы, подключенные к магистрали, имеют полную информацию о составе интерсети.

Кроме маршрута default, в таблице маршрутизации могут встретиться два типа специальных записей — запись о специфичном для узла маршруте и запись об адресах сетей, непосредственно подключенных к портам маршрутизатора.

Специфичный для узла маршрут содержит вместо номера сети полный IP-адрес, то есть адрес, имеющий ненулевую информацию не только в поле номера сети, но и в поле номера узла. Предполагается, что для такого конечного узла маршрут должен выбираться не так, как для всех остальных узлов сети, к которой он относится. В случае, когда в таблице есть разные записи о продвижении пакетов для всей сети N и ее отдельного узла, имеющего адрес N,D, при поступлении пакета, адресованного узлу N,D, маршрутизатор отдаст предпочтение записи для N,D.

Записи в таблице маршрутизации, относящиеся к сетям, непосредственно подключенным к маршрутизатору, в поле «Метрика» содержат нули («подключено»).

Алгоритмы маршрутизации

Основные требования к алгоритмам маршрутизации:

• точность;
• простота;
• надёжность;
• стабильность;
• справедливость;
• оптимальность.

Существуют различные алгоритмы построения таблиц для одношаговой маршрутизации. Их можно разделить на три класса:

• алгоритмы простой маршрутизации;
• алгоритмы фиксированной маршрутизации;
• алгоритмы адаптивной маршрутизации.

Независимо от алгоритма, используемого для построения таблицы маршрутизации, результат их работы имеет единый формат. За счет этого в одной и той же сети различные узлы могут строить таблицы маршрутизации по своим алгоритмам, а затем обмениваться между собой недостающими данными, так как форматы этих таблиц фиксированы. Поэтому маршрутизатор, работающий по алгоритму адаптивной маршрутизации, может снабдить конечный узел, применяющий алгоритм фиксированной маршрутизации, сведениями о пути к сети, о которой конечный узел ничего не знает.

Простая маршрутизация

Это способ маршрутизации не изменяющийся при изменении топологии и состоянии сети передачи данных (СПД).

Простая маршрутизация обеспечивается различными алгоритмами, типичными из которых являются следующие:

• Случайная маршрутизация – это передача сообщения из узла в любом случайно выбранном направлении, за исключением направлений по которым сообщение поступило узел.
• Лавинная маршрутизация – это передача сообщения из узла во всех направлениях, кроме направления по которому сообщение поступило в узел. Такая маршрутизация гарантирует малое время доставки пакета, засчет ухудшения пропускной способности.
• Маршрутизация по предыдущему опыту – каждый пакет имеет счетчик числа пройденных узлов, в каждом узле связи анализируется счетчик и запоминается тот маршрут, который соответствует минимальному значению счетчика. Такой алгоритм позволяет приспосабливаться к изменению топологии сети, но процесс адаптации протекает медленно и неэффективно.

В целом, простая маршрутизация не обеспечивает направленную передачу пакета и имеет низкую эффективности. Основным ее достоинством является обеспечение устойчивой работы сети при выходе из строя различных частей сети.

Фиксированная маршрутизация

Этот алгоритм применяется в сетях с простой топологией связей и основан на ручном составлении таблицы маршрутизации администратором сети. Алгоритм часто эффективно работает также для магистралей крупных сетей, так как сама магистраль может иметь простую структуру с очевидными наилучшими путями следования пакетов в подсети, присоединенные к магистрали, выделяют следующие алгоритмы:

• Однопутевая фиксированная маршрутизация – это когда между двумя абонентами устанавливается единственный путь. Сеть с такой маршрутизацией неустойчива к отказам и перегрузкам.
• Многопутевая фиксированная маршрутизация – может быть установлено несколько возможных путей и вводится правило выбора пути. Эффективность такой маршрутизации падает при увеличении нагрузки. При отказе какой-либо линии связи необходимо менять таблицу маршрутизации, для этого в каждом узле связи храниться несколько таблиц.

Адаптивная маршрутизация

Это основной вид алгоритмов маршрутизации, применяющихся маршрутизаторами в современных сетях со сложной топологией. Адаптивная маршрутизация основана на том, что маршрутизаторы периодически обмениваются специальной топологической информацией об имеющихся в интерсети сетях, а также о связях между маршрутизаторами. Обычно учитывается не только топология связей, но и их пропускная способность и состояние.

Адаптивные протоколы позволяют всем маршрутизаторам собирать информацию о топологии связей в сети, оперативно отрабатывая все изменения конфигурации связей. Эти протоколы имеют распределенный характер, который выражается в том, что в сети отсутствуют какие-либо выделенные маршрутизаторы, которые бы собирали и обобщали топологическую информацию: эта работа распределена между всеми маршрутизаторами, выделяют следующие алгоритмы:

• Локальная адаптивная маршрутизация – каждый узел содержит информацию о состоянии линии связи, длины очереди и таблицу маршрутизации.
• Глобальная адаптивная маршрутизация – основана на использовании информации получаемой от соседних узлов. Для этого каждый узел содержит таблицу маршрутизации, в которой указано время прохождения сообщений. На основе информации, получаемой из соседних узлов, значение таблицы пересчитывается с учетом длины очереди в самом узле.
• Централизованная адаптивная маршрутизация – существует некоторый центральный узел, который занимается сбором информации о состоянии сети. Этот центр формирует управляющие пакеты, содержащие таблицы маршрутизации и рассылает их в узлы связи.
• Гибридная адаптивная маршрутизация – основана на использовании таблицы периодически рассылаемой центром и на анализе длины очереди с самом узле.

Показатели алгоритмов (метрики)

Маршрутные таблицы содержат информацию, которую используют программы коммутации для выбора наилучшего маршрута. Чем характеризуется построение маршрутных таблиц? Какова особенность природы информации, которую они содержат? В данном разделе, посвященном показателям алгоритмов, сделана попытка ответить на вопрос о том, каким образом алгоритм определяет предпочтительность одного маршрута по сравнению с другими.

В алгоритмах маршрутизации используется множество различных показателей. Сложные алгоритмы маршрутизации при выборе маршрута могут базироваться на множестве показателей, комбинируя их таким образом, что в результате получается один гибридный показатель. Ниже перечислены показатели, которые используются в алгоритмах маршрутизации:

• Длина маршрута.
• Надежность.
• Задержка.
• Ширина полосы пропускания.

Длина маршрута

Длина маршрута является наиболее общим показателем маршрутизации. Некоторые протоколы маршрутизации позволяют администраторам сети назначать произвольные цены на каждый канал сети. В этом случае длиной тракта является сумма расходов, связанных с каждым каналом, который был траверсирован. Другие протоколы маршрутизации определяют «количество пересылок» (количество хопов), т. е. показатель, характеризующий число проходов, которые пакет должен совершить на пути от источника до пункта назначения через элементы объединения сетей (такие как маршрутизаторы).

Надежность

Надежность, в контексте алгоритмов маршрутизации, относится к надежности каждого канала сети (обычно описываемой в терминах соотношения бит/ошибка). Некоторые каналы сети могут отказывать чаще, чем другие. Отказы одних каналов сети могут быть устранены легче или быстрее, чем отказы других каналов. При назначении оценок надежности могут быть приняты в расчет любые факторы надежности. Оценки надежности обычно назначаются каналам сети администраторами. Как правило, это произвольные цифровые величины.

Задержка

Под задержкой маршрутизации обычно понимают отрезок времени, необходимый для передвижения пакета от источника до пункта назначения через объединенную сеть. Задержка зависит от многих факторов, включая полосу пропускания промежуточных каналов сети, очереди в порт каждого маршрутизатора на пути передвижения пакета, перегруженность сети на всех промежуточных каналах сети и физическое расстояние, на которое необходимо переместить пакет. Т. к. здесь имеет место конгломерация нескольких важных переменных, задержка является наиболее общим и полезным показателем.

Полоса пропускания

Полоса пропускания относится к имеющейся мощности трафика какого-либо канала. При прочих равных показателях, канал Ethernet 10 Mbps предпочтителен любой арендованной линии с полосой пропускания 64 Кбайт/с. Хотя полоса пропускания является оценкой максимально достижимой пропускной способности канала, маршруты, проходящие через каналы с большей полосой пропускания, не обязательно будут лучше маршрутов, проходящих через менее быстродействующие каналы.

Что такое маршрутизация? — Объяснение сетевой маршрутизации

Что такое маршрутизация?

Маршрутизация — это процесс выбора пути в любой сети. Компьютерная сеть состоит из множества машин, называемых узлами , и путей или связей, соединяющих эти узлы. Связь между двумя узлами во взаимосвязанной сети может осуществляться по многим различным путям. Маршрутизация — это процесс выбора наилучшего пути с использованием заранее определенных правил.

Почему важна маршрутизация?

Маршрутизация повышает эффективность сетевого взаимодействия. Сбои связи в сети приводят к длительному ожиданию загрузки страниц веб-сайта для пользователей. Это также может привести к сбою серверов веб-сайтов, поскольку они не могут обслуживать большое количество пользователей. Маршрутизация помогает свести к минимуму сбои сети, управляя трафиком данных, чтобы сеть могла максимально использовать свою пропускную способность, не создавая перегрузок.

Что такое маршрутизатор?

Маршрутизатор — это сетевое устройство, которое соединяет вычислительные устройства и сети с другими сетями. Маршрутизаторы в основном выполняют три основные функции.

Определение пути

Маршрутизатор определяет путь, по которому данные перемещаются от источника к месту назначения. Он пытается найти лучший путь, анализируя сетевые показатели, такие как задержка, пропускная способность и скорость.

Пересылка данных

Маршрутизатор пересылает данные на следующее устройство на выбранном пути, чтобы в конечном итоге достичь пункта назначения. Устройство и маршрутизатор могут находиться в одной сети или в разных сетях.

Балансировка нагрузки

Иногда маршрутизатор может отправлять копии одного и того же пакета данных, используя несколько разных путей. Это делается для уменьшения ошибок из-за потери данных, создания избыточности и управления объемом трафика.

Как работает маршрутизация?

Данные перемещаются по любой сети в виде пакетов данных. Каждый пакет данных имеет заголовок, который содержит информацию о предполагаемом пункте назначения пакета. Когда пакет движется к месту назначения, несколько маршрутизаторов могут маршрутизировать его несколько раз. Маршрутизаторы выполняют этот процесс миллионы раз в секунду с миллионами пакетов.

Когда приходит пакет данных, маршрутизатор сначала ищет его адрес в таблице маршрутизации. Это похоже на пассажира, сверяющегося с расписанием автобусов, чтобы найти лучший автобусный маршрут до места назначения. Затем маршрутизатор пересылает или перемещает пакет к следующей точке сети.

Например, когда вы посещаете веб-сайт с компьютера в вашей офисной сети, пакеты данных сначала отправляются на маршрутизатор офисной сети. Маршрутизатор просматривает пакет заголовка и определяет место назначения пакета. Затем он просматривает свою внутреннюю таблицу и пересылает пакет либо следующему маршрутизатору, либо другому устройству, например принтеру, внутри самой сети.

Какие существуют типы маршрутизации?

Существует два различных типа маршрутизации, которые основаны на том, как маршрутизатор создает свои таблицы маршрутизации:

Статическая маршрутизация

При статической маршрутизации сетевой администратор использует статические таблицы для ручной настройки и выбора сетевых маршрутов. Статическая маршрутизация полезна в ситуациях, когда ожидается, что структура или параметры сети останутся постоянными.

Статическая природа этого метода маршрутизации сопряжена с ожидаемыми недостатками, такими как перегрузка сети. Хотя администраторы могут настраивать резервные пути на случай сбоя соединения, статическая маршрутизация обычно снижает адаптивность и гибкость сетей, что приводит к ограничению производительности сети.

Динамическая маршрутизация

При динамической маршрутизации маршрутизаторы создают и обновляют таблицы маршрутизации во время выполнения на основе реальных сетевых условий. Они пытаются найти самый быстрый путь от источника к месту назначения, используя протокол динамической маршрутизации, который представляет собой набор правил, которые создают, поддерживают и обновляют таблицу динамической маршрутизации.

Самым большим преимуществом динамической маршрутизации является то, что она адаптируется к изменяющимся условиям сети, включая объем трафика, полосу пропускания и сбои сети.

Каковы основные протоколы маршрутизации?

Протокол маршрутизации — это набор правил, определяющих, как маршрутизаторы идентифицируют и пересылают пакеты по сетевому пути. Протоколы маршрутизации сгруппированы в две отдельные категории: протоколы внутреннего шлюза и протоколы внешнего шлюза.

Протоколы внутреннего шлюза лучше всего работают в автономной системе — сети, административно контролируемой одной организацией. Протоколы внешнего шлюза лучше управляют передачей информации между двумя автономными системами.

Протоколы внутреннего шлюза

Эти протоколы оценивают автономную систему и принимают решения о маршрутизации на основе различных показателей, например следующих:

• Количество переходов или количество маршрутизаторов между источником и пунктом назначения
• Задержка или время, необходимое для отправки данных из источника в пункт назначения
• Полоса пропускания или пропускная способность канала между источником и получателем

Ниже приведены некоторые примеры протоколов внутреннего шлюза.

Протокол маршрутной информации

Протокол маршрутной информации (RIP) использует количество переходов для определения кратчайшего пути между сетями. RIP — это устаревший протокол, который сегодня никто не использует, потому что он плохо масштабируется для более крупных сетей.

Протокол Open Shortest Path First

Протокол Open Shortest Path First (OSPF) собирает информацию со всех других маршрутизаторов в автономной системе для определения кратчайшего и самого быстрого маршрута к месту назначения пакета данных. Вы можете реализовать OSPF, используя различные алгоритмы маршрутизации или компьютерные процессы.

Протоколы внешнего шлюза

Протокол пограничного шлюза (BGP) является единственным протоколом внешнего шлюза.

Протокол пограничного шлюза

BGP определяет связь через Интернет. Интернет — это большая коллекция автономных систем, соединенных вместе. У каждой автономной системы есть номер автономной системы (ASN), который она получает при регистрации в Управлении адресного пространства Интернета.

BGP отслеживает ближайшие ASN и сопоставляет адреса назначения с соответствующими ASN.

Что такое алгоритмы маршрутизации?

Алгоритмы маршрутизации — это программы, реализующие различные протоколы маршрутизации. Они работают, присваивая каждому звену номер стоимости; стоимость рассчитывается с использованием различных сетевых показателей. Каждый маршрутизатор пытается переслать пакет данных следующему лучшему каналу с наименьшей стоимостью.

Ниже приведены некоторые примеры алгоритмов.

Маршрутизация на основе вектора расстояния

Алгоритм маршрутизации на основе вектора расстояния требует, чтобы все маршрутизаторы периодически обновляли друг друга информацией о наилучшем пути, который они нашли. Каждый маршрутизатор отправляет информацию о текущей оценке общей стоимости всем известным адресатам.

В конце концов, каждый маршрутизатор в сети обнаруживает наилучшую информацию о пути для всех возможных пунктов назначения.

Маршрутизация состояния канала

При маршрутизации состояния канала каждый маршрутизатор обнаруживает все другие маршрутизаторы в сети. Используя эту информацию, маршрутизатор создает карту всей сети, а затем вычисляет кратчайший путь для любого пакета данных.

Как развивалась маршрутизация?

Маршрутизация эволюционировала, чтобы соответствовать требованиям развития сетевых технологий. Маршрутизация — это уже не просто переключение пакетов данных между автономными системами и Интернетом.

Теперь у нас есть облачная инфраструктура с вычислительными ресурсами и оборудованием, размещенными у сторонних поставщиков облачных услуг. Эти облачные ресурсы виртуально связаны для создания виртуальной сети ресурсов, которую предприятия могут использовать для размещения и запуска приложений. Многие организации теперь имеют гибридные сети, состоящие как из локальных сетей с внутренним оборудованием, так и из облачных сетей. Маршрутизаторы должны направлять трафик между этими внутренними сетями, Интернетом и облаком.

Что такое облачная маршрутизация?

Облачная маршрутизация динамически управляет подключениями между двумя виртуальными облачными сетями или между облачной сетью и локальной сетью с использованием протокола пограничного шлюза (BGP). Облачная маршрутизация автоматически адаптируется к изменяющимся сетевым условиям в облаке. Облачный маршрутизатор — программное обеспечение, виртуализирующее функции маршрутизатора, — упрощает облачную маршрутизацию.

Что такое DNS-маршрутизация?

DNS, или система доменных имен, преобразует удобочитаемые доменные имена (например, www.amazon.com) в машиночитаемые IP-адреса (например, 192.0.2.44). Данные, которые сопоставляют эту информацию об имени с информацией о машине, хранятся отдельно на DNS-серверах. Перед отправкой данных на любой веб-сайт маршрутизаторы должны связаться с DNS-сервером, чтобы определить точный адрес машины для пакетов данных.

Связь с DNS-сервером может стать узким местом, особенно когда многие пользователи хотят посетить веб-сайт одновременно. Маршрутизация DNS относится к различным стратегиям и алгоритмам маршрутизации, которые управляют связью с DNS-сервером. Различные стратегии, такие как маршрутизация на основе задержки и маршрутизация на основе географического местоположения, помогают управлять коммуникационной нагрузкой DNS-сервера.

Как AWS может помочь с маршрутизацией?

AWS Transit Gateway действует как облачный маршрутизатор и соединяет VPC и локальные сети через центральный концентратор. По мере роста вашей сети сложность управления добавочными соединениями не замедляет работу. При создании глобальных приложений можно подключить несколько транзитных шлюзов AWS с помощью межрегионального пиринга.

Amazon Route 53 — это высокодоступная и масштабируемая облачная веб-служба DNS. Он предоставляет предприятиям и разработчикам надежный и экономичный способ направлять своих конечных пользователей к интернет-приложениям. Amazon Route 53 Traffic Flow упрощает глобальное управление трафиком с помощью различных типов маршрутизации для создания отказоустойчивых архитектур с малой задержкой.

Amazon Virtual Private Cloud (Amazon VPC) предоставляет логически изолированную виртуальную сеть для ресурсов AWS. Вы можете использовать таблицы маршрутов Amazon VPC, чтобы определить, как ресурсы, работающие в вашем VPC, могут получать доступ или обмениваться данными с ресурсами, работающими в других VPC, локально или через Интернет. Вы можете использовать таблицы маршрутов VPC в сочетании с группами безопасности и политиками AWS Identity and Access Management (IAM), чтобы детально контролировать, как ваши VPC подключаются к другим ресурсам в вашей среде.

Начните работу с облачной маршрутизацией, создав учетную запись AWS уже сегодня.

Что такое маршрутизация? Определение и типы в компьютерной сети

следующий → ← предыдущая Маршрутизатор — это процесс выбора пути, по которому данные могут передаваться от источника к месту назначения. Маршрутизация осуществляется специальным устройством, известным как маршрутизатор. Маршрутизатор работает на сетевом уровне в модели OSI и на интернет-уровне в модели TCP/IP Маршрутизатор — это сетевое устройство, которое пересылает пакет на основе информации, доступной в заголовке пакета и таблице пересылки. Алгоритмы маршрутизации используются для маршрутизации пакетов. Алгоритм маршрутизации — это не что иное, как программное обеспечение, ответственное за определение оптимального пути, по которому может быть передан пакет. Протоколы маршрутизации используют эту метрику для определения наилучшего пути доставки пакетов. Метрика — это стандарт измерения, например количество переходов, пропускная способность, задержка, текущая нагрузка на пути и т. д., используемый алгоритмом маршрутизации для определения оптимального пути к месту назначения. Алгоритм маршрутизации инициализирует и поддерживает таблицу маршрутизации для процесса определения пути. Метрики маршрутизации и затраты Показатели и стоимость маршрутизации используются для определения наилучшего маршрута к месту назначения. Факторы, используемые протоколами для определения кратчайшего пути, известны как метрика. Метрики — это сетевые переменные, используемые для определения наилучшего маршрута к месту назначения. Для некоторых протоколов использование статических метрик означает, что их значение нельзя изменить, а для некоторых других протоколов маршрутизации использование динамических метрик означает, что их значение может быть назначено системным администратором. Наиболее распространенные значения метрик приведены ниже: Количество переходов: Количество переходов определяется как метрика, указывающая количество проходов через межсетевые устройства, такие как маршрутизатор, пакет должен пройти по маршруту для перемещения от источника к месту назначения. Если протокол маршрутизации считает переход основным значением метрики, то путь с наименьшим количеством переходов будет считаться лучшим путем для перемещения от источника к месту назначения. Задержка: Это время, необходимое маршрутизатору для обработки, постановки в очередь и передачи дейтаграммы на интерфейс. Протоколы используют эту метрику для определения значений задержки для всех ссылок на пути от начала до конца. Путь с наименьшим значением задержки будет считаться лучшим путем. Пропускная способность: Пропускная способность канала называется пропускной способностью канала. Пропускная способность измеряется в битах в секунду. Канал с более высокой скоростью передачи, такой как гигабит, предпочтительнее, чем канал с меньшей пропускной способностью, например 56 кбит. Протокол будет определять пропускную способность для всех ссылок на пути, и общая более высокая пропускная способность будет считаться лучшим маршрутом. Нагрузка: Нагрузка указывает на степень занятости сетевого ресурса, такого как маршрутизатор или сетевой канал. Нагрузку можно рассчитать различными способами, такими как загрузка ЦП, количество обработанных пакетов в секунду. Если трафик увеличится, то и значение нагрузки будет увеличено. Значение нагрузки меняется в зависимости от изменения трафика. Надежность: Надежность — это метрический фактор, который может состоять из фиксированного значения. Он зависит от сетевых ссылок, и его значение измеряется динамически. Некоторые сети выходят из строя чаще, чем другие. После сбоя в сети некоторые сетевые ссылки восстанавливаются легче, чем другие сетевые ссылки. Любой фактор надежности может учитываться при присвоении рейтингов надежности, которые обычно представляют собой числовые значения, присваиваемые системным администратором. Типы маршрутизации Маршрутизацию можно разделить на три категории: Статическая маршрутизация Маршрутизация по умолчанию Динамическая маршрутизация Статическая маршрутизация Статическая маршрутизация также известна как неадаптивная маршрутизация. Это метод, при котором администратор вручную добавляет маршруты в таблицу маршрутизации. Маршрутизатор может отправлять пакеты адресату по маршруту, определенному администратором. В этом методе решения о маршрутизации не принимаются на основе состояния или топологии сетей Преимущества статической маршрутизации Ниже приведены преимущества статической маршрутизации: Нет накладных расходов: Он имеет высокие накладные расходы на использование ЦП маршрутизатора. Следовательно, для получения статической маршрутизации можно использовать более дешевый маршрутизатор. Пропускная способность: Не использует пропускную способность между маршрутизаторами. Безопасность: Обеспечивает безопасность, поскольку системному администратору разрешено только контролировать маршрутизацию в определенную сеть. Недостатки статической маршрутизации: Ниже перечислены недостатки статической маршрутизации: Для большой сети становится очень сложной задачей вручную добавлять каждый маршрут в таблицу маршрутизации. Системный администратор должен хорошо разбираться в топологии, так как ему приходится добавлять каждый маршрут вручную. Маршрутизация по умолчанию Маршрутизация по умолчанию — это метод, при котором маршрутизатор настраивается на отправку всех пакетов на одно и то же транзитное устройство, и не имеет значения, принадлежит ли оно к определенной сети или нет. Пакет передается на устройство, для которого он настроен в маршрутизации по умолчанию. Маршрутизация по умолчанию используется, когда сети имеют дело с единственной точкой выхода. Это также полезно, когда большая часть сетей передачи должна передавать данные на одно и то же устройство HP. Если в таблице маршрутизации указан конкретный маршрут, маршрутизатор выберет конкретный маршрут, а не маршрут по умолчанию. Маршрут по умолчанию выбирается только в том случае, если конкретный маршрут не указан в таблице маршрутизации. Динамическая маршрутизация Он также известен как адаптивная маршрутизация. Это метод, при котором маршрутизатор добавляет новый маршрут в таблицу маршрутизации для каждого пакета в ответ на изменения состояния или топологии сети. Динамические протоколы используются для обнаружения новых маршрутов к месту назначения. В динамической маршрутизации протоколы RIP и OSPF используются для обнаружения новых маршрутов. Если какой-либо маршрут не работает, будет выполнена автоматическая корректировка для достижения пункта назначения. Динамический протокол должен иметь следующие функции: Все маршрутизаторы должны иметь один и тот же протокол динамической маршрутизации для обмена маршрутами. Если маршрутизатор обнаруживает какие-либо изменения в состоянии или топологии, он передает эту информацию всем другим маршрутизаторам. Преимущества динамической маршрутизации: Проще настроить. Более эффективно выбирать наилучший маршрут в ответ на изменения состояния или топологии. Недостатки динамической маршрутизации: Это дороже с точки зрения использования ЦП и полосы пропускания. Менее безопасен по сравнению со стандартной и статической маршрутизацией. Следующая тема# ← предыдущая следующий →

---

Для видео Присоединяйтесь к нашему каналу Youtube: Присоединяйтесь сейчас

---

Обратная связь

• Отправьте свой отзыв на [email protected]

---

Помогите другим, пожалуйста, поделитесь

---

Изучите последние учебные пособия

---

Подготовка

---

Современные технологии

---

Б.