|
Směrovací schémata
|
|---|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Směrování je proces určování optimální datové trasy v komunikačních sítích.
Trasy mohou být nastaveny administrativně ( statické trasy ), nebo vypočítány pomocí směrovacích algoritmů na základě informací o topologii a stavu sítě získaných pomocí směrovacích protokolů (dynamických cest).
Statické trasy mohou být:
Směrování v počítačových sítích je prováděno speciálními softwarovými a hardwarovými routery ; v jednoduchých konfiguracích jej mohou také provozovat počítače pro obecné použití, které jsou odpovídajícím způsobem konfigurovány.
Směrovací protokol může pracovat pouze s pakety, které patří k jednomu ze směrovaných protokolů, jako je IP , IPX nebo Xerox Network System , AppleTalk . Routované protokoly definují formát paketů (hlavičky), jejichž nejdůležitější informací pro směrování je cílová adresa. Protokoly, které nepodporují směrování, lze mezi sítěmi přenášet pomocí tunelů . Takové možnosti obvykle poskytují softwarové směrovače a některé modely hardwarových směrovačů.
První routery byly specializovaný software, který zpracovával příchozí IP pakety specifickým způsobem. Tento software běžel na počítačích, které měly více síťových rozhraní, která byla součástí různých sítí (směrování mezi nimi). Později se routery objevily v podobě specializovaných zařízení. Počítače se směrovacím softwarem se nazývají softwarové směrovače , směrovače zařízení- hardwaru .
V moderních hardwarových směrovačích se k vytváření směrovacích tabulek používá specializovaný software („firmware“), zatímco zpracování IP paketů využívá přepínací matici (nebo jinou technologii přepínání hardwaru), rozšířenou o filtry adres v hlavičce paketů IP.
Existují dva typy hardwarového směrování: se statickými šablonami toku a s dynamicky přizpůsobitelnými tabulkami [1] .
Statické šablony znamenají rozdělení všech IP paketů vstupujících do routeru do virtuálních streamů; každý stream je charakterizován sadou funkcí pro paket, jako jsou: IP adresy odesílatele/příjemce , TCP/UDP port odesílatele/příjemce (pokud je podporováno směrování na základě informací vrstvy 4), port , přes který paket dorazil [1] .
V tomto případě je optimalizace směrování založena na myšlence, že všechny pakety se stejnými vlastnostmi by měly být zpracovány stejným způsobem (podle stejných pravidel), přičemž vlastnosti jsou kontrolovány pouze u prvního paketu v proudu (když paket se objeví se sadou funkcí, které nezapadají do stávajících toků, je vytvořen tok nový ), na základě výsledků analýzy tohoto paketu se vytvoří statická šablona, která slouží k určení pravidel pro přepínání příchozích paketů ( v proudu). Obvykle je nepoužitá šablona uložena po omezenou dobu (pro uvolnění zdrojů routeru). Zásadní nevýhodou takového schématu je setrvačnost vzhledem ke změně směrovací tabulky (v případě existujícího toku nebude změna v pravidlech směrování paketů „pozorována“, dokud šablonu nesmažete) [1] .
Dynamicky přizpůsobitelné tabulky používají pravidla směrování „přímo“ pomocí masky a čísla sítě ze směrovací tabulky k ověření paketu a určení portu, na kterém má být paket předán. Změny ve směrovací tabulce (v důsledku např. směrovacích/rezervačních protokolů) přitom okamžitě ovlivňují zpracování všech nově příchozích paketů. Dynamicky přizpůsobitelné tabulky také usnadňují implementaci rychlé (hardwarové) kontroly přístupových seznamů [1] .
Softwarové směrování se provádí buď specializovaným softwarem směrovače (v případě, že nelze použít hardwarové metody, např. v případě tunelování ), nebo počítačovým softwarem. Obecně platí, že každý počítač směruje své vlastní odchozí pakety (alespoň na oddělení paketů odeslaných na výchozí bránu a paketů určených pro hostitele v segmentu místní sítě). Pro směrování IP paketů jiných lidí a také pro vytváření směrovacích tabulek se používá různý software:
Internetové směrování je založeno na protokolech TCP/IP .
Informace jsou přenášeny pomocí IP paketů , hlavička každého IP paketu obsahuje IP adresy příjemce a odesílatele paketu. Každý paket zpracuje router podle své směrovací tabulky . Tabulka zase obsahuje informace o počítači, s jakou adresou se mají posílat pakety s jedním či druhým rozsahem adres. Například všechny pakety v určitém rozsahu mohou být směrovány do jiného routeru, který je za tento segment „odpovědný“.
V některých případech může router transformovat hlavičku paketu a nahradit tak adresy odesílatele a/nebo příjemce paketu. Zejména se to stane, když místní síť (která má své vlastní adresy) interaguje s globálním Internetem. V tomto případě lze místní síť vidět zvenčí jedinou globální IP adresou. Aby router předával pakety s jednou globální adresou určitým příjemcům v lokální síti, používá se tabulka NAT , kde jsou kromě IP adres uvedeny porty, které identifikují aplikace, které navazují spojení. V tomto případě nejsou čísla portů uvedena v hlavičce IP paketu, ale v hlavičce segmentu TCP nebo UDP (segmenty jsou zapouzdřeny v datovém poli paketů IP). To umožňuje jednoznačnou identifikaci příjemce a odesílatele v případech, kdy je za jednou globální adresou mnoho počítačů v lokálních sítích. Příklad tabulky NAT [2] :
| Globální adresa | Místní adresa |
|---|---|
| 209.165.200.226:1444 | 192.168.1.15:1444 |
| 209.165.200.226:1445 | 192.168.1.26:1444 |