Sieci komputerowe
Routing to wybór drogi, którą pakiet IP ma zostać przekazany do sieci docelowej. Ten materiał porządkuje bramę domyślną, tablicę routingu, next hop, trasy statyczne, longest prefix match, TTL i diagnostykę.
Decyzja
L3 / IP
Default IPv4
0.0.0.0/0
Wybór
Longest prefix
Ochrona
TTL
Warstwa 3
Routing to proces wyboru drogi, którą pakiet IP ma zostać przekazany do sieci docelowej. Router działa przede wszystkim na warstwie 3 i podejmuje decyzję na podstawie adresu docelowego IP oraz tablicy routingu.
Adres MAC jest istotny przy dostarczeniu ramki w konkretnym segmencie L2. Sama decyzja routingu nie polega jednak na wyborze trasy według MAC, tylko według informacji L3.
Host A 192.168.10.10/24 oblicza, że jego sieć lokalna to 192.168.10.0/24. Cel 192.168.10.20 należy do tej samej sieci, więc Host A nie wysyła pakietu do bramy. Potrzebuje adresu MAC Host B, np. uzyskanego przez ARP.
Gdy celem jest 192.168.20.20, host rozpoznaje, że cel nie należy do 192.168.10.0/24. Wysyła ramkę do MAC bramy 192.168.10.1, ale destination IP pakietu nadal pozostaje 192.168.20.20. Zwykły routing nie zmienia docelowego adresu IP; NAT będzie osobnym tematem.
Default Gateway, czyli brama domyślna, to router używany przez host, gdy host nie posiada bardziej szczegółowej trasy do sieci docelowej. Dla lokalnej sieci 192.168.10.0/24 host komunikuje się bezpośrednio. Dla innych sieci wykorzystuje bramę zgodnie z tablicą routingu.
| Destination / Prefix | Gateway / Next Hop | Interface | Znaczenie |
|---|---|---|---|
| 192.168.10.0/24 | directly connected | eth0 | Sieć lokalna znana z konfiguracji interfejsu. |
| 192.168.20.0/24 | 192.168.10.1 | eth0 | Trasa do innej sieci przez next hop. |
| 0.0.0.0/0 | 192.168.10.1 | eth0 | Trasa domyślna IPv4. |
Podstawowe pola tablicy to destination/prefix, gateway lub next hop, interface oraz metryka. Metryka pomaga przy wyborze między porównywalnymi trasami do tego samego prefixu, ale szczegółowe mechanizmy dynamicznego routingu są tematem bardziej zaawansowanym.
Trasy lokalne
Sieć bezpośrednio podłączona jest znana routerowi lub hostowi na podstawie konfiguracji interfejsu. Interfejs 192.168.10.1/24 powoduje znajomość sieci 192.168.10.0/24 jako bezpośrednio osiągalnej.
Nie ma jednego uniwersalnego formatu wyświetlania tablicy routingu: rzeczywisty output zależy od systemu i konfiguracji.
Static route to trasa skonfigurowana przez administratora. W topologii z LAN A i LAN B router R1 musi wiedzieć, że sieć 192.168.20.0/24 jest osiągalna przez next hop R2. R2 musi mieć drogę powrotną do 192.168.10.0/24.
| Segment | Sieć | Adresy |
|---|---|---|
| LAN A | 192.168.10.0/24 | Host A: 192.168.10.10, R1 LAN: 192.168.10.1 |
| Łącze R1-R2 | 10.0.0.0/30 | R1 WAN: 10.0.0.1, R2 WAN: 10.0.0.2 |
| LAN B | 192.168.20.0/24 | R2 LAN: 192.168.20.1, Host B: 192.168.20.20 |
Kolejny krok
Next hop to kolejny router, do którego pakiet powinien zostać przekazany na drodze do celu. Dla destination 192.168.20.0/24 next hop 10.0.0.2 oznacza kolejny router, a nie końcowego hosta docelowego.
Trasa domyślna
IPv4 0.0.0.0/0 jest trasą obejmującą wszystkie adresy IPv4, ale jest najmniej szczegółowa. Wpis 0.0.0.0/0 via 192.168.10.1 może oznaczać: jeżeli nie ma lepszej trasy, wyślij pakiet do 192.168.10.1.
| Prefix | Next hop | Dla 10.10.20.55 |
|---|---|---|
| 10.0.0.0/8 | Router A | pasuje |
| 10.10.0.0/16 | Router B | pasuje |
| 10.10.20.0/24 | Router C | pasuje i wygrywa |
| 0.0.0.0/0 | Router D | pasuje jako default |
Cel 10.10.20.55 pasuje do /8, /16, /24 i /0. Router wybiera 10.10.20.0/24, ponieważ jest to najdłuższy, czyli najbardziej szczegółowy pasujący prefix.
IPv4 TTL, czyli Time To Live, jest zmniejszany przez każdy router przekazujący pakiet. Gdy TTL osiągnie 0, pakiet nie jest dalej przekazywany, a router może zwrócić ICMP Time Exceeded. Mechanizm ogranicza skutki pętli routingu.
Narzędzia traceroute i tracert wykorzystują kontrolowane wartości TTL lub Hop Limit oraz odpowiedzi pośrednich urządzeń, aby pomóc zobaczyć kolejne hopy. Konkretny rodzaj pakietów może zależeć od systemu i opcji.
Procedura
Linux
default oznacza trasę domyślną, via wskazuje next hop, dev oznacza interfejs, a src preferowany adres źródłowy w tym przykładzie. Rzeczywisty output zależy od systemu i konfiguracji.
| Windows | Zastosowanie |
|---|---|
| ipconfig | Konfiguracja interfejsów i gateway. |
| route print | Tablica routingu systemu Windows. |
| ping 192.168.10.1 | Podstawowy test osiągalności bramy. |
| tracert 192.0.2.10 | Pomoc w obserwowaniu kolejnych hopów. |
| Linux | Zastosowanie |
|---|---|
| ip address show | Adresy i stan interfejsów. |
| ip route show | Tablica routingu. |
| ip route get 192.0.2.10 | Planowana droga pakietu do konkretnego celu. |
| ping -c 4 192.168.10.1 | Test osiągalności bramy. |
| traceroute 192.0.2.10 | Śledzenie hopów, jeżeli narzędzie jest zainstalowane. |
Nie zakładamy, że traceroute jest zawsze fabrycznie zainstalowany. Diagnostyka powinna łączyć konfigurację interfejsu, tablicę routingu, test bramy i śledzenie trasy.
Dobór metody
Trasa statyczna jest przewidywalna i nie generuje aktualizacji protokołu, ale administrator musi samodzielnie reagować na zmianę topologii. Protokół dynamiczny wymienia informacje o osiągalności, oblicza trasy i po zmianie dąży do zbieżności, czyli wspólnego, aktualnego obrazu sieci.
Automatyzacja ma koszt: ruch sterujący, pamięć, procesor oraz konieczność poprawnego projektu i zabezpieczenia sąsiedztw. Podział distance-vector/link-state jest użytecznym porównaniem dwóch podstawowych rodzin dydaktycznych, ale nie klasyfikuje absolutnie każdego istniejącego protokołu routingu.
| Podejście | Poznawanie tras | Wiedza routera | Zbieżność | Przykład / zastosowanie |
|---|---|---|---|---|
| Statyczny | administrator wpisuje trasę | pełna, ręczna | nie zmienia się automatycznie | mała lub przewidywalna topologia |
| Distance-vector | informacje od sąsiadów | cel, kierunek i metryka | zależna od aktualizacji i mechanizmów protokołu | RIPv2 — prosty, lecz słabo skalowalny |
| Link-state | ogłoszenia stanu łączy | mapa obszaru w LSDB | zwykle szybsza po zmianie | OSPFv2 — większe i hierarchiczne sieci |
RIPv2 używa liczby przeskoków jako metryki. Trasa o 15 hopach jest jeszcze osiągalna, a wartość 16 oznacza nieosiągalność. RIPv2 przenosi maskę podsieci i obsługuje prefiksy CIDR, okresowo wymienia informacje i jest prosty, ale ma ograniczoną skalowalność.
router rip
version 2
no auto-summary
network 10.0.0.0
network 192.168.10.0
passive-interface GigabitEthernet0/0
end
show ip protocols
show ip route ripRoutery OSPF nawiązują sąsiedztwo, ogłaszają stan łączy i budują bazę LSDB. Algorytm SPF Dijkstry oblicza drogi według kosztu. Obszary ograniczają zakres informacji, a Area 0 jest obszarem szkieletowym. W tym materiale wystarcza wariant single-area z unikalnym Router ID.
router ospf 1
router-id 1.1.1.1
network 192.168.10.0 0.0.0.255 area 0
network 10.0.12.0 0.0.0.3 area 0
passive-interface GigabitEthernet0/0
end
show ip ospf neighbor
show ip ospf interface brief
show ip route ospfTrzy różne decyzje
Metryka porównuje trasy poznane w ramach danego protokołu. Gdy ten sam prefiks pochodzi z różnych metod, urządzenie może użyć administrative distance do wyboru źródła. Dopiero podczas przekazywania konkretnego pakietu longest prefix match wybiera najbardziej szczegółowy pasujący prefiks.
Poniższe wartości są przykładowymi wartościami domyślnymi Cisco IOS, a nie uniwersalnym standardem wszystkich producentów.
| Źródło | AD | Znaczenie |
|---|---|---|
| Connected | 0 | sieć wynika z aktywnego interfejsu |
| Static | 1 | trasa wpisana przez administratora |
| OSPF | 110 | trasa poznana przez OSPF |
| RIP | 120 | trasa poznana przez RIP |
Packet Tracer
Dokumenty pierwotne
Praktyka
Dla hosta 192.168.10.10/24 z gateway 192.168.10.1 i celem 192.168.20.20 testuj od najbliższych elementów do dalszych.
| Test | Co weryfikuje |
|---|---|
| ping 127.0.0.1 | Sprawdza podstawowe działanie stosu TCP/IP hosta. |
| ping własny adres | Sprawdza konfigurację adresu na interfejsie. |
| ping 192.168.10.1 | Sprawdza osiągalność bramy w lokalnym segmencie. |
| sprawdź tablicę routingu | Potwierdza default route, trasy statyczne i interfejs wyjściowy. |
| ping 192.168.20.20 | Sprawdza osiągalność hosta w sieci zdalnej. |
| traceroute/tracert do celu | Pomaga zobaczyć, na którym hopie ścieżka się zatrzymuje. |
Troubleshooting
Zadania
Najpierw rozwiąż zadania samodzielnie. Odpowiedzi rozwiń dopiero wtedy, gdy masz własny wynik.
Pytania kontrolne