24433

Принципы одноадресной маршрутизации. Структура и типы записей таблицы маршрутизации. Протоколы маршрутизации

Контрольная

Информатика, кибернетика и программирование

Принципы одноадресной маршрутизации. Структура и типы записей таблицы маршрутизации. Протоколы маршрутизации. Полученная в результате анализа информация о маршрутах дальнейшего следования пакетов помещается в таблицу маршрутизации.

Русский

2013-08-09

72 KB

5 чел.

1. Принципы одноадресной маршрутизации. Структура и типы записей таблицы маршрутизации. Протоколы маршрутизации.

Маршрутизация – это процесс продвижения (или пересылки) IP пакета на IP адрес получателя. Когда IP адрес входит в класс адресов А, В или С называется одноадресной.

Маршрутизатор – это сетевое устройство, которое пересылает IP пакеты из одной сети в другую. Маршрутизаторы имеют по несколько интерфейсов (портов), к которым присоединяются сети. Каждый интерфейс маршрутизатора можно рассматривать как отдельный узел сети: он имеет сетевой адрес и локальный адрес в той подсети, которая к нему подключена.

В сложных составных сетях почти всегда существуют несколько альтернативных маршрутов для передачи пакетов между двумя конечными узлами. Маршрут выбирается на основании имеющейся у маршрутизаторов и конечных хостов информации о текущей конфигурации сети, а также на основании критерия выбора маршрута. В качестве критерия часто выступает задержка хождения маршрута отдельным пакетом, средняя пропускная способность маршрута для последовательности пакетов или наиболее простой критерий, учитывающий только количество пройденных в маршруте промежуточных маршрутизаторов (ретрансляционных участков, или хопов). Полученная в результате анализа информация о маршрутах дальнейшего следования пакетов помещается в таблицу маршрутизации.

Упрощенная таблица маршрутизации

Адрес назначения

Сетевой адрес следующего маршрутизатора

Сетевой адрес выходного порта

Расстояние до сети назначения

Первый столбец таблицы содержит адреса назначения пакетов.

В каждой строке таблицы следом за адресом назначения указывается сетевой адрес следующего маршрутизатора (точнее, сетевой адрес интерфейса следующего маршрутизатора), на который надо направить пакет, чтобы тот передвигался по направлению к заданному адресу по рациональному маршруту.

Перед тем как передать пакет следующему маршрутизатору, текущий маршрутизатор должен определить, на какой из нескольких собственных портов он должен поместить данный пакет. Для этого служит третий столбец таблицы маршрутизации, содержащий сетевые адреса выходных интерфейсов.

Некоторые реализации сетевых протоколов допускают наличие в таблице маршрутизации сразу нескольких строк, соответствующих одному и тому же адресу назначения. В этом случае при выборе маршрута принимается во внимание столбец расстояние до сети назначения.

Для разного сетевого оборудования таблица маршрутизации могут иметь разный вид. Она может содержать следующие поля:

  •  Сетевой адрес, Маска, Адрес шлюза, Интерфейс, Метрика (Таблица программного маршрутизатора ОС Windows 2000)
  •  Адрес назначения, Маска, Шлюз, Метрика, Статус, TTL, Источник (Таблица маршрутизации аппаратного маршрутизатора)
  •  Адрес назначения, Шлюз, Флаги, Число ссылок, Загрузка, Интерфейс (Таблица маршрутизации Unix-маршрутизатора)

Так как таблица маршрутизации не может быть бесконечно большой (размер влияет на время её просмотра), то в неё вводят маршрут по умолчанию (default route).

Просмотр таблиц маршрутизации с учетом масок

  1.  Поиск следующего маршрутизатора для вновь поступившего IP-пакета протокол начинает с того, что извлекает из пакета адрес назначения (обозначим его IPD). Затем протокол IP приступает процедуре просмотра таблицы маршрутизации.
  2.  Первая фаза состоит в поиске специфического маршрута для адреса IPВ. С этой целью из каждой записи таблицы, в которой маска имеет значение 255.255.255.255, извлекается адрес назначения и сравнивается с адресом из пакета IPD. Если в какой-либо строке совпадение произошло, то адрес следующего маршрутизатора для данного пакета берется из данной строки.
  3.  Вторая фаза выполняется только в том случае, если во время первой фазы не произошло совпадения адресов. Она состоит в поиске неспецифического маршрута, общего для группы узлов, к которой относится и пакет с адресом IPD. Для этого IP заново просматривает таблицу маршрутизации, причем с каждой записью производятся следующие действия:
    1.  маска (обозначим ее М), содержащаяся в данной записи, «накладывается» на IP-адрес узла назначения IPD, извлеченный из пакета: IPD AND M;
    2.  полученное в результате число сравнивается со значением, которое помещено в поле адреса назначения той же записи таблицы маршрутизации;
    3.  если происходит совпадение, протокол IP соответствующим образом отмечает эту строку;
    4.  если просмотрены не все строки, то IP-протокол аналогичным образом просматривает следующую строку, если все (включая строку о маршруте по умолчанию), то просмотр записей заканчивается и происходит переход к следующему шагу.
  4.  После просмотра всей таблицы маршрутизатор выполняет одно их трех действий:
    1.  если не произошло ни одного совпадения и маршрут по умолчанию отсутствует, то пакет отбрасывается;
    2.  если произошло одно совпадение, то пакет отправляется по маршруту, указанному в строке с совпавшим адресом;
    3.  если произошло несколько совпадений, то все помеченные строки сравниваются и выбирается маршрут из той строки, в которой количество совпавших двоичных разрядов наибольшее.

Источники и типы записей в таблице маршрутизации

Практически для всех маршрутизаторов существуют три основных источника появления записи в таблице:

  •  программное обеспечение стека TCP/IP, которое при инициализации маршрутизатора автоматически заносит в таблицу несколько записей, в результате чего создается так называемая минимальная таблица маршрутизации. маршрутизации. Программное обеспечение формирует записи о непосредственно подключенных сетях и маршрутах по умолчанию, а так же записи об адресах особого назначения.
    •  администратор, непосредственно формирующий записи с помощью некоторой системной утилиты, например программы route. Заданные вручную записи всегда являются статическими.
    •  протоколы маршрутизации, такие как RIP или OSPF. Такие записи всегда являются динамическими, то есть имеют ограниченный срок жизни.

Протоколы маршрутизации

Автоматически создаваемые таблицы маршрутизации обеспечивают рациональность маршрутов следования пакетов через сеть, при этом критерии выбора маршрутов могут быть разными.

В IP-сетях в качестве внутренних шлюзовых протоколов, то есть протоколов, применяемых внутри автономных систем, сегодня активно используются три протокола — RIP, OSPF и IS-IS. Внешним шлюзовым протоколом, то есть протоколом выбора маршрута между автономными системами, сегодня является протокол BGP.

Протоколы маршрутизации:

  1.  Cсуществуют такие способы продвижения пакетов в составных сетях, которые вообще не требуют наличия таблиц маршрутизации в маршрутизаторах: лавинная маршрутизация, маршрутизация управляемая событиями (Event dependent routing), маршрутизация от источника (source routing).
  2.  При статической маршрутизации таблицы составляются и вводятся в память каждого маршрутизатора вручную администратором сети.
  3.  При адаптивной маршрутизации все изменения конфигурации сети автоматически отображаются в таблицах маршрутизации протоколами маршрутизации.
  4.  При распределенном подходе в сети отсутствуют какие-либо выделенные маршрутизаторы, которые собирали бы и обобщали топологическую информацию: эта работа распределяется между всеми маршрутизаторами сети.
  5.  При централизованном подходе в сети существует один маршрутизатор, который собирает всю информацию о топологии и состоянии сети от других маршрутизаторов.

Применяемые сегодня в IP-сетях протоколы маршрутизации относятся к адаптивным распределенным протоколам.

Адаптивные протоколы обмена маршрутной информацией, применяемые в настоящее время в вычислительных сетях, делятся на две группы:

  •  дистанционно-векторные алгоритмы (Distance Vector Algorithms, DVA);
    •  алгоритмы состояния связей (Link State Algorithms, LSA).

В дистанционно-векторных алгоритмах (DVA) каждый маршрутизатор периодически и широковещательно рассылает по сети вектор (объявление), компонентами которого являются расстояния от данного маршрутизатора до всех известных ему сетей. Расстояние в DVA обычно измеряют в числе хопов.

Получив от некоторого соседа вектор расстояний до известных тому сетей, маршрутизатор наращивает компоненты вектора на величину расстояния от себя до данного соседа. Кроме того, он дополняет вектор информацией об известных ему самому других сетях, о которых он узнал непосредственно (если они подключены к его портам) или из аналогичных объявлений других маршрутизаторов. Затем он снова рассылает новое значение вектора по сети. В конце концов, каждый маршрутизатор узнает через соседние маршрутизаторы информацию обо всех имеющихся в составной сети сетях и о расстояниях до них.

Затем он выбирает из нескольких альтернативных маршрутов к каждой сети тот маршрут, который обладает наименьшей метрикой. Ближайший маршрутизатор, который передал информацию о данном маршруте, отмечается в таблице маршрутизации как следующий (next hop).

Наиболее распространенным протоколом, основанным на дистанционно-векторном алгоритме, является протокол RIP (Routing Information Protocol — протокол маршрутной информации), который распространен в двух версиях — версия RIP IP работает с протоколом IP, а версия RIP IPX работает с протоколом IPX.

Алгоритмы состояния связей (LSA) обеспечивают каждый маршрутизатор информацией, достаточной для построения точного графа связей сети. Все маршрутизаторы работают на основании одного и того же графа, что делает процесс маршрутизации более устойчивым к изменениям конфигурации.

Каждый маршрутизатор использует граф сети для нахождения оптимальных по некоторому критерию маршрутов до каждой из сетей, входящих в составную сеть. Чтобы понять, в каком состоянии находятся линии связи, подключенные к его портам, маршрутизатор периодически обменивается короткими пакетами HELLO со своими ближайшими соседями.

Протоколами, основанными на алгоритме состояния связей, являются протокол IS-IS стека OSI, (этот протокол используется также в стеке TCP/IP), протокол OSPF (Open Shortest Path First — выбор кратчайшего пути первым)  стека TCP/IP и протокол NLSP стека Novell.


2. Структурные сущности: классы, интерфейсы, кооперации, прецеденты, компоненты, узлы.

Унифицированный язык моделирования (UML - Unified Modeling Language) является стандартным инструментом для создания документированных каркасов ("чертежей") программного обеспечения. С помощью UML можно визуализировать, специфицировать, конструировать и документировать процесс разработки программных систем. UML разработан таким образом, чтобы удовлетворять потребности при моделировании любых систем: от информационных систем масштаба предприятия до распределенных Web-приложений и даже встроенных систем реального времени. Это выразительный язык, позволяющий рассмотреть систему со всех точек зрения, имеющих отношение к ее разработке и последующему развертыванию. Несмотря на обилие выразительных возможностей, этот язык прост для понимания и использования.

Словарь UML включает три вида основных конструкций:

  •  сущности - абстракции, являющиеся основными элементами модели;
  •  отношения - связи между сущностями;
  •  диаграммы, группирующие представляющие интерес множества сущностей и отношений.

Сущности UML

В UML имеется четыре типа сущностей:

  •  структурные;
  •  поведенческие;
  •  группирующие;
  •  аннотационные.

Сущности являются основными объектно-ориентированными элементами языка. С их помощью можно создавать корректные модели. Структурные сущности - это имена существительные в моделях на языке UML. Как правило, они представляют собой статические части модели, соответствующие концептуальным или физическим элементам системы. Как уже упоминалось выше, существует семь разновидностей структурных сущностей, естественно, что все они нашли свое отражение в UML. Напомним определения структурных сущностей и дадим описание, соответствующего им графического образа UML.

Класс (class) - это описание совокупности объектов с общими атрибутами, операциями отношениями и семантикой. Графически класс изображается в виде прямоугольника, в котором записаны его имя, атрибуты и операции, например как это показано на рисунке:

ClassName

-PrivateAttribute : char
#ProtectedAttribute
+PublicAttribute

+Operation1(in S : String)
+Operation2()

Рис. Пиктограмма класса

Интерфейс (interface) - это совокупность операций, которые определяют определенную службу (сервис, набор услуг), которые предоставляет класс или компонент. На диаграммах интерфейс изображается в виде круга, под которым указывается его имя, как это показано на рис. Интерфейс очень редко, практически никогда, существует сам по себе - обычно он присоединяется к реализующему его классу или компоненту.

Кооперация (collaboration) определяет взаимодействие, она представляет собой совокупность ролей и других элементов, которые, работая вместе, производят некоторый кооперативный эффект, не сводящийся к обычно сумме слагаемых. Графически кооперация изображается в виде эллипса, который ограничивается пунктиром, внутри обычно заключено только имя, пример на рис.

Прецедент (use case) - это описание последовательности выполняемых системой действий, которая производит наблюдаемый результат, значимый для какого-то определенного актера (actor). Графически прецедент тоже изображается в виде эллипса, только ограниченного непрерывной линией, обычно содержащего только его имя, как показано на рис.

Активным классом (active class) называется класс, объекты которого вовлечены в один или несколько процессов, или нитей (threads), и поэтому могут инициировать управляющее воздействие. Графически активный класс изображается также как и простой класс, но ограничивается прямоугольником, который рисуется жирной линией, и включает имя, атрибуты и операции, пример на рис.

Рис. Пиктограмма активного класса (тоже что и обычного, только обводка рисуется жирной линией)

Компонент (component) - это физическая заменяемая часть системы, которая соответствует некоторому набору интерфейсов и обеспечивает его реализацию. Графически компонент изображается в виде прямоугольника с вкладками, содержащего обычно только имя, как показано на рис.

Узел (node) - это элемент реальной (физической) системы, который существует во время функционирования программного продукта и представляет собой некоторый вычислительный ресурс, обычно обладающий как минимум некоторым объемом памяти, а часто еще и возможностью обработки. Графически для изображения узла используется куб, обычно содержащий только имя узла.

Рис. Пиктограмма узла


Рис. Пиктограмма интерфейса


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

3376. Колебания. Тест по физике 651.5 KB
  Колебания, совершаемые телом, являются гармоническими если на тело: действует внешняя сила действует сила трения действие внешних сил и сил трения равны нулю действуют и внешние силы и сила трения Перкуссия ...
3377. Пример теплотехнического расчета ограждающих конструкций 554 KB
  Пример теплотехнического расчета ограждающих конструкций 1. Исходные данные Техническое задание. В связи с неудовлетворительным тепло-влажностным режимом здания необходимо произвести утепление его стен и мансардной крыши. С этой целью выполнить расч...
3378. Определение электродвижущей силы фотоэлемента с запирающим слоем 621.9 KB
  Определение электродвижущей силы фотоэлемента с запирающим слоем Цель: Задачей настоящей работы является измерение фото - ЭДС  Еф и фототока Iф, возникающих в селеновом фотоэлементе под действием света. Изменяя освещённость Е поверхности фотоэл...
3379. Введение в лабораторный практикум по физике 436.5 KB
  Введение в лабораторный практикум по физике Какова цель лабораторной практики в высшем учебном заведении. Таких целей несколько. Лабораторные работы позволяют:  проиллюстрировать теоретические положения физики; познакомиться с приборами...
3380. Элементы кинематики 359 KB
  Лекция 1. Элементы кинематики. Введение. Основные кинематические понятия и характеристики. Нормальное, тангенциальное и полное ускорения. Угловая скорость, угловое ускорение. 1. Введение. Физику можно назвать наукой о н...
3381. Обработка результатов измерений в физическом практикуме 303.5 KB
  Содержит изложение методики обработки результатов измерений, получаемых во время практических занятий в учебной лаборатории. Предназначен для оказания помощи студентам технических специальностей всех форм обучения при подготовке к лабораторным работ...
3382. Потенциал электростатического поля. Диэлектрики в электростатическом поле 350 KB
  Потенциал электростатического поля. Диэлектрики в электростатическом поле. Работа при перемещении заряда в электростатическом поле. Потенциал. Разность потенциалов. Связь между напряженностью и потенциалом электростатического поля. Эквип...
3383. Изучение свободных колебаний математического и пружинного маятников 398.5 KB
  Изучение свободных колебаний математического и пружинного маятников Цель работы: изучение физических основ свободных незатухающих колебаний, определение ускорения свободного падения с помощью математического маятника и коэффициента упругости пружины...
3384. Книжные социальные сети как канал распространения издательской и книготорговой библиографической информации 104 KB
  Книжные социальные сети как канал распространения издательской и книготорговой библиографической информации На сегодняшний день в мире существует более 130 миллионов компьютеров и более 80 % из них объединены в различные информационные сети от малых...