Принципы маршрутизации

Представим себе серверы, которые предоставляют доступ к таким службам, как SMTP, FTP, WEB, NTP. Серверы расположены в разных городах и странах.

Как же обеспечить взаимодействие офисных и домашних компьютеров с данными серверами? Подключить к ним коммутаторы? 

Не вариант, потому что сеть с коммутаторами образует широковещательный домен. Это не проблема, если выделены широкополосные каналы связи и если количество хостов не слишком велико, так как увеличение хостов неминуемо приведет к перегрузке и отказу всей сети. Кроме того, ни один коммутатор не в состоянии будет хранить и обработать огромную таблицу MAC адресов.

Поэтому для этой цели и используется специальное устройство, называемое маршрутизатором. Он работает на сетевом уровне L3 и обрабатывает IP адреса получателей и отправителей.

Маршрутизатор составляет таблицу маршрутизации, где указывается следующий маршрутизатор для пересылки пакета. Пакет будет передаваться по сети от одного маршрутизатора к другому пока не достигнет того маршрутизатора, который знает, что запрашиваемый компьютер или другое сетевое устройство подключено именно к нему (к маршрутизатору). 

Маршрутизаторы передают пакеты только на основе адреса сети, а не адреса всего хоста. Иначе таблица маршрутизации содержала бы сотни тысяч данных о каждом сетевом узле.

Поэтому в таблице маршрутизации хранится только адрес сети.

Например, рассмотрим такую сеть

Вот как выглядит таблица маршрутизации одного из маршрутизаторов

Если сервер А отправит пакеты серверу В, то маршрутизатор, приняв пакет, анализирует адрес получателя и проверяет свою таблицу маршрутизации. Если в ней найдена сеть, которая соответствует адресу сети получателя, то пакет пересылается соседнему маршрутизатору.

Если запись не найдена, то пакет уничтожается. В нашем примере запись найдена и все пакеты будут переданы через интерфейс FastEthernet 0/0

Существуют 2 вида маршрутизации: динамическая и статическая. 

Статическая маршрутизация - таблица маршрутизации настраивается вручную администратором.

Плюсы  - позволяет снизить затраты процессора на вычисление таблицы, высокая скорость работы.

Минусы - невозможно отслеживать состояние сети и оперативно на это реагировать, кроме того, это трудоемкий процесс в больших сетях.

Динамическая маршрутизация -маршрутизатор вычисляет оптимальный маршрут до узла назначения с помощью специальных алгоритмов. При этом данные алгоритмы учитывают расстояния до узла, состояние сети, скорость передачи канала связи, стоимость и другие параметры. Если топология сети изменится, то маршрутизаторы смогут определить это и вычислить новый маршрут. 

Плюсы - автоматически определяется топология сети и вычисляется маршрут, экономит время, оперативно реагирует на изменения в сети. 

Минусы - значительно расходуются ресурсы процессора.

Для вычисления маршрутов используются такие протоколы, как RIP, OSPF, IS-IS, EIGRP, BGP. Они также работают на сетевом уровне, за исключением BGP.