DCN - Маршрутизация сетевого уровня

Когда устройство имеет несколько путей для достижения цели, оно всегда выбирает один путь, предпочитая его другим. Этот процесс выбора называется маршрутизацией. Маршрутизация осуществляется с помощью специальных сетевых устройств, называемых маршрутизаторами, или с помощью программных процессов. Программные маршрутизаторы имеют ограниченную функциональность и ограниченную область применения.

Маршрутизатор всегда настроен на некоторый маршрут по умолчанию. Маршрут по умолчанию сообщает маршрутизатору, куда переслать пакет, если для определенного пункта назначения не найдено ни одного маршрута. Если существует несколько путей для достижения одного и того же пункта назначения, маршрутизатор может принять решение на основе следующей информации:

  • Счетчик прыжков

  • Пропускная способность

  • метрический

  • Префикс длины

  • задержка

Маршруты могут быть статически настроены или динамически изучены. Один маршрут можно настроить так, чтобы он был предпочтительнее других.

Одноадресная маршрутизация

Большая часть трафика в Интернете и интрасетях, известных как одноадресные данные или одноадресный трафик, отправляется с указанным адресатом. Маршрутизация одноадресных данных через Интернет называется одноадресной маршрутизацией. Это самая простая форма маршрутизации, потому что пункт назначения уже известен. Следовательно, маршрутизатор просто должен посмотреть таблицу маршрутизации и переслать пакет на следующий переход.

Одноадресная маршрутизация

Широковещательная маршрутизация

По умолчанию широковещательные пакеты не маршрутизируются и не пересылаются маршрутизаторами в любой сети. Маршрутизаторы создают широковещательные домены. Но он может быть настроен для пересылки трансляций в некоторых особых случаях. Широковещательное сообщение предназначено для всех сетевых устройств.

Широковещательная маршрутизация может быть выполнена двумя способами (алгоритм):

  • Маршрутизатор создает пакет данных и затем отправляет его каждому хосту по одному. В этом случае маршрутизатор создает несколько копий одного пакета данных с разными адресами назначения. Все пакеты отправляются как одноадресные, но поскольку они отправляются всем, он имитирует, как если бы маршрутизатор вещал.

    Этот метод потребляет много пропускной способности, и маршрутизатор должен адрес назначения каждого узла.

  • Во-вторых, когда маршрутизатор получает пакет для широковещательной передачи, он просто выводит эти пакеты из всех интерфейсов. Все роутеры настроены одинаково.

    Широковещательная маршрутизация

    Этот метод прост в ЦП маршрутизатора, но может вызвать проблему дублирующих пакетов, полученных от одноранговых маршрутизаторов.

    Переадресация по обратному пути - это метод, при котором маршрутизатор заранее знает о своем предшественнике, откуда он должен получать широковещательную рассылку. Этот метод используется для обнаружения и удаления дубликатов.

Multicast Routing

Многоадресная маршрутизация - это особый случай широковещательной маршрутизации с разницей в значимости и трудностями. В широковещательной маршрутизации пакеты отправляются всем узлам, даже если они этого не хотят. Но в многоадресной маршрутизации данные отправляются только узлам, которые хотят получать пакеты.

Многоадресная маршрутизация

Маршрутизатор должен знать, что существуют узлы, которые хотят получать многоадресные пакеты (или поток), тогда только он должен пересылать. Многоадресная маршрутизация работает по протоколу связующего дерева, чтобы избежать зацикливания.

Многоадресная маршрутизация также использует технику переадресации обратного пути для обнаружения и удаления дубликатов и циклов.

Anycast Routing

Пересылка пакетов Anycast - это механизм, в котором несколько хостов могут иметь один и тот же логический адрес. Когда пакет, предназначенный для этого логического адреса, получен, он отправляется хосту, который является ближайшим в топологии маршрутизации.

Anycast маршрутизация

Anycast маршрутизация осуществляется с помощью DNS-сервера. Всякий раз, когда пакет Anycast получен, он запрашивает DNS, куда его отправлять. DNS предоставляет IP-адрес, который является ближайшим IP-адресом, настроенным на нем.

Протоколы одноадресной маршрутизации

Существует два вида протоколов маршрутизации, доступных для маршрутизации одноадресных пакетов:

  • Протокол векторной маршрутизации

    Вектор расстояния - это простой протокол маршрутизации, который принимает решение о количестве переходов между источником и пунктом назначения. Маршрут с меньшим количеством прыжков считается лучшим маршрутом. Каждый маршрутизатор объявляет свои лучшие маршруты к другим маршрутизаторам. В конечном счете, все маршрутизаторы создают свою топологию сети на основе рекламы своих одноранговых маршрутизаторов,

    Например, Routing Information Protocol (RIP).

  • Протокол маршрутизации состояния канала

    Протокол Link State является несколько более сложным протоколом, чем Distance Vector. Он учитывает состояния ссылок всех маршрутизаторов в сети. Этот метод помогает маршрутам построить общий граф всей сети. Все маршрутизаторы затем рассчитывают свой лучший путь для целей маршрутизации. Например, Open Shortest Path First (OSPF) и Промежуточная система к промежуточной системе (ISIS).

Протоколы многоадресной маршрутизации

Протоколы одноадресной маршрутизации используют графики, в то время как протоколы многоадресной маршрутизации используют деревья, то есть связующее дерево, чтобы избежать циклов. Оптимальное дерево называется остовным деревом кратчайшего пути.

  • DVMRP - протокол многоадресной маршрутизации для векторного расстояния

  • MOSPF - Multicast Open сначала самый короткий путь

  • CBT - Основанное Дерево

  • PIM - протокол независимой многоадресной передачи

Независимая от протокола Multicast сейчас широко используется. У этого есть два аромата:

  • Плотный режим PIM

    В этом режиме используются исходные деревья. Это используется в плотной окружающей среде, такой как LAN.

  • Режим разрежения PIM

    В этом режиме используются общие деревья. Он используется в редких условиях, таких как WAN.

Алгоритмы маршрутизации

Алгоритмы маршрутизации следующие:

затопление

Флудинг - самый простой способ пересылки пакетов. Когда пакет получен, маршрутизаторы отправляют его на все интерфейсы, кроме того, на котором он был получен. Это создает слишком большую нагрузку на сеть и множество дублирующих пакетов, блуждающих в сети.

Время жизни (TTL) может использоваться, чтобы избежать бесконечного зацикливания пакетов. Существует другой подход для затопления, который называется избирательным затоплением, чтобы уменьшить нагрузку на сеть. В этом методе маршрутизатор не выпадает на всех интерфейсах, но выборочных.

Кратчайший путь

Решение о маршрутизации в сетях, в основном, принимается на основе стоимости между источником и пунктом назначения. Хоп счет играет главную роль здесь. Кратчайший путь - это метод, который использует различные алгоритмы для определения пути с минимальным количеством прыжков.

Общие алгоритмы кратчайшего пути:

  • Алгоритм Дейкстры

  • Алгоритм Беллмана Форда

  • Алгоритм Флойда Варшалла