Протокол межсетевого пакетного обмена

Обновлено: 02.07.2024

1. Лекция - Введение. Адресация. Протоколы (IP, TCP, UDP). Порты.

Официальная документация по Internet

Все разработчики должны придерживаться этой документации, но на практике, не всегда так происходит.

Адресация в сети Internet.

Типы адресов.

Физический (MAC-адрес)

Сетевой (IP-адрес)

Символьный (DNS-имя)

Компьютер в сети TCP/IP может иметь адреса трех уровней (но не менее двух):

Локальный адрес компьютера. Для узлов, входящих в локальные сети - это МАС-адрес сетевого адаптера. Эти адреса назначаются производителями оборудования и являются уникальными адресами.

IP-адрес, состоящий из 4 байт, например, 109.26.17.100. Этот адрес используется на сетевом уровне. Он назначается администратором во время конфигурирования компьютеров и маршрутизаторов.

IPv4 - адрес является уникальным 32-битным идентификатором IP-интерфейса в Интернет.

IP-адреса принято записывать разбивкой всего адреса по октетам (8), каждый октет записывается в виде десятичного числа, числа разделяются точками. Например, адрес

10100000010100010000010110000011
записывается как

Перевод адреса из двоичной системы в десятичную

IP-адрес хоста состоит из номера IP-сети, который занимает старшую область адреса, и номера хоста в этой сети, который занимает младшую часть.

160.81.5. - номер сети

131 - номер хоста

Базовые протоколы (IP, TCP, UDP)

Стек протоколов TCP/IP

TCP/IP - собирательное название для набора (стека) сетевых протоколов разных уровней, используемых в Интернет. Особенности TCP/IP:

Открытые стандарты протоколов, разрабатываемые независимо от программного и аппаратного обеспечения;

Независимость от физической среды передачи;

Система уникальной адресации;

Стандартизованные протоколы высокого уровня для распространенных пользовательских сервисов.

Стек протоколов TCP/IP

Стек протоколов TCP/IP делится на 4 уровня:

Физический и канальный.

Позже была принята 7-ми уровневая модель ISO.

Данные передаются в пакетах. Пакеты имеют заголовок и окончание, которые содержат служебную информацию. Данные, более верхних уровней вставляются, в пакеты нижних уровней.

Пример инкапсуляции пакетов в стеке TCP/IP

Физический и канальный уровень.

Стек TCP/IP не подразумевает использования каких-либо определенных протоколов уровня доступа к среде передачи и физических сред передачи данных. От уровня доступа к среде передачи требуется наличие интерфейса с модулем IP, обеспечивающего передачу IP-пакетов. Также требуется обеспечить преобразование IP-адреса узла сети, на который передается IP-пакет, в MAC-адрес. Часто в качестве уровня доступа к среде передачи могут выступать целые протокольные стеки, тогда говорят об IP поверх ATM, IP поверх IPX, IP поверх X.25 и т.п.

Межсетевой уровень и протокол IP.

Основу этого уровня составляет IP-протокол.

IP (Internet Protocol) – интернет протокол.

Первый стандарт IPv4 определен в RFC-760 (DoD standard Internet Protocol J. Postel Jan-01-1980)

Последняя версия IPv4 - RFC-791 (Internet Protocol J. Postel Sep-01-1981).

Первый стандарт IPv6 определен в RFC-1883 (Internet Protocol, Version 6 (IPv6) Specification S. Deering, R. Hinden December 1995)

Последняя версия IPv6 - RFC-2460 (Internet Protocol, Version 6 (IPv6) Specification S. Deering, R. Hinden December 1998).

Протокол IP доставляет блоки данных от одного IP-адреса к другому.

Программа, реализующая функции того или иного протокола, часто называется модулем, например, “IP-модуль”, “модуль TCP”.

Когда модуль IP получает IP-пакет с нижнего уровня, он проверяет IP-адрес назначения.

Если IP-пакет адресован данному компьютеру, то данные из него передаются на обработку модулю вышестоящего уровня (какому конкретно - указано в заголовке IP-пакета).

Также может потребоваться, на границе сетей с различными характеристиками, разбить IP-пакет на фрагменты (фрагментация), а потом собрать в единое целое на компьютере-получателе.

Структура дейтограммы IP. Слова по 32 бита.

Версия - версия протокола IP (например, 4 или 6)

Длина заг. - длина заголовка IP-пакета.

Тип сервиса (TOS - type of service) - Тип сервиса (подробнее рассмотрен в лекции 8).

TOS играет важную роль в маршрутизации пакетов. Интернет не гарантирует запрашиваемый TOS, но многие маршрутизаторы учитывают эти запросы при выборе маршрута (протоколы OSPF и IGRP).

Идентификатор дейтаграммы, флаги (3 бита) и указатель фрагмента - используются для распознавания пакетов, образовавшихся путем фрагментации исходного пакета.

Время жизни (TTL - time to live) - каждый маршрутизатор уменьшает его на 1, что бы пакеты не блуждали вечно.

Протокол - Идентификатор протокола верхнего уровня указывает, какому протоколу верхнего уровня принадлежит пакет (например: TCP, UDP).

Коды некоторые протоколов RFC-1700 (1994)

Протокол IP является маршрутизируемый, для его маршрутизации нужна маршрутная информация.

Маршрутная информация, может быть:

Статической (маршрутные таблицы прописываются вручную)

Динамической (маршрутную информацию распространяют специальные протоколы)

Протоколы динамической маршрутизации:

RIP (Routing Information Protocol) - протокол передачи маршрутной информации, маршрутизаторы динамически создают маршрутные таблицы.

OSPF (Open Shortest Path First) - протокол "Открой кротчайший путь первым", является внутренним протоколом маршрутизации.

IGP (Interior Gateway Protocols) - внутренние протоколы маршрутизации, распространяет маршрутную информацию внутри одной автономной системе.

EGP (Exterior Gateway Protocols) - внешние протоколы маршрутизации, распространяет маршрутную информацию между автономными системами.

BGP (Border Gateway Protocol) - протокол граничных маршрутизаторов.

Другие служебные IP-протоколы

IGMP (Internet Group Management Protocol) - позволяет организовать многоадресную рассылку средствами IP.

RSVP (Resource Reservation Protocol) - протокол резервирования ресурсов.

ARP (Address Resolution Protocol) - протокол преобразования IP-адреса и адреса канального уровня.

Транспортный уровень

Протоколы транспортного уровня обеспечивают прозрачную доставку данных между двумя прикладными процессами. Процесс, получающий или отправляющий данные с помощью транспортного уровня, идентифицируется на этом уровне номером, который называется номером порта. Таким образом, роль адреса отправителя и получателя на транспортном уровне выполняет номер порта (или проще - порт).

Анализируя заголовок своего пакета, полученного от межсетевого уровня, транспортный модуль определяет по номеру порта получателя, какому из прикладных процессов направлены данные, и передает эти данные соответствующему прикладному процессу. Номера портов получателя и отправителя записываются в заголовок транспортным модулем, отправляющим данные; заголовок транспортного уровня содержит также и другую служебную информацию; формат заголовка зависит от используемого транспортного протокола.

На транспортном уровне работают два основных протокола: UDP и TCP.

Первая и последняя версия TCP - RFC-793 (Transmission Control Protocol J. Postel Sep-01-1981).

Посылает запрос на следующий пакет, указывая его номер в поле "Номер подтверждения" (AS). Тем самым, подтверждая получение предыдущего пакета.

Делает проверку целостности данных, если пакет битый посылает повторный запрос.

Структура дейтограммы TCP. Слова по 32 бита.

Длина заголовка - задается словами по 32бита.

Размер окна - количество байт, которые готов принять получатель без подтверждения.

Контрольная сумма - включает псевдо заголовок, заголовок и данные.

Указатель срочности - указывает последний байт срочных данных, на которые надо немедленно реагировать.

URG - флаг срочности, включает поле "Указатель срочности", если =0 то поле игнорируется.

ACK - флаг подтверждение, включает поле "Номер подтверждения, если =0 то поле игнорируется.

PSH - флаг требует выполнения операции push, модуль TCP должен срочно передать пакет программе.

RST - флаг прерывания соединения, используется для отказа в соединении

SYN - флаг синхронизация порядковых номеров, используется при установлении соединения.

FIN - флаг окончание передачи со стороны отправителя

UDP (Universal Datagram Protocol) - универсальный протокол передачи данных, более облегченный транспортный протокол, чем TCP.

Основные отличия от TCP:

Отсутствует соединение между модулями UDP.

При потере пакета запрос для повторной передачи не посылается

UDP используется если не требуется гарантированная доставка пакетов , например, для потокового видео и аудио, DNS (т.к. данные небольших размеров). Если проверка контрольной суммы выявила ошибку или если процесса, подключенного к требуемому порту, не существует, пакет игнорируется (уничтожается). Если пакеты поступают быстрее, чем модуль UDP успевает их обрабатывать, то поступающие пакеты также игнорируются.

Структура дейтограммы UDP. Слова по 32 бита.

Не все поля UDP-пакета обязательно должны быть заполнены. Если посылаемая дейтаграмма не предполагает ответа, то на месте адреса отправителя могут помещаться нули.

Протокол реального времени RTP

RTP (Real Time Protocol) - транспортный протокол для приложений реального времени.

RTCP (Real Time Control Protocol) - транспортный протокол обратной связи для приложения RTP..

Назначение портов

По номеру порта транспортные протоколы определяют, какому приложению передать содержимое пакетов.

Порты могут принимать значение от 0-65535 (два байта 2^16).

Некоторые заданные порты RFC-1700 (1994)

Программа Ping

Программа для проверки соединения и работы с удаленным хостом.

Программа TraceRoute - позволяет проверить маршрут до удаленного хоста.

На физическом уровне и уровне звена передачи данных стек протоколов TCP/IP не отдает предпочтения ни одному протоколу. Он поддерживает все стандартные и частные протоколы передачи по кабелю, оптоволоконному кабелю и радиоканалам, которые определяются сетевыми технологиям на этом уровне ( PDH — Plesiochronous Digital Hierarchy , SDH — Synchronous Digital Hierarchy , ATM — Asynchronous Transfer Mode и другими).

Канальный уровень (звена передачи данных)

На этом уровне коммутационные устройства используют различные технологии: Ethernet, Token Ring, FDDI, PPP и другие.

Интернет предназначен для транспортировки любого вида информации от источника к получателю. В транспортировке информации участвуют различные элементы сети (см. рис. 1.1) – оконечные устройства, коммутационные устройства и серверы. Группы узлов при помощи коммутационных устройств объединяются в локальную сеть, локальные сети соединяются между собой шлюзами (маршрутизаторами).

Узлы, с точки зрения сети, представляют собой источники и получатели информации. Четыре нижних уровня в совокупности независимы от вида передаваемой информации. Каждое приложение, связывающееся с четвертым уровнем, идентифицируется своим уникальным номером порта. Номера портов занимают диапазон от 0 до 65535. В этом диапазоне номера портов 0-1023 выделены под общесетевые приложения (well-known ports), номера портов 1024-49151 используются разработчиками специализированного программного обеспечения, номера портов 49152-65535 динамически закрепляются за приложениями пользователей на время сеанса связи. Численные значения номеров портов стека приведены в [ 43 ] .

Транспортный уровень

На транспортном уровне TCP/IP определяет два протокола: протокол управления передачей (TCP) и протокол пользовательских дейтаграмм (UDP).

Протокол пользовательских дейтаграмм (UDP – User Datagram Protocol) — наиболее простой из двух стандартных транспортных протоколов TCP/IP. Он выполняет функции передачи между прикладными уровнями разных рабочих станций, по адресу порта, контролирует ошибки по контрольной сумме и передает информацию верхним уровням.

Протокол управления передачей (TCP – Transmission Control Protocol) обеспечивает полные услуги транспортного уровня к приложениям. TCP — достоверный транспортный протокол потока, ориентированный на дуплексный режим связи с установлением логического соединения . Для этого каждый передаваемый пакет снабжается порядковым номером, и правильный его прием должен быть подтвержден приемной стороной. В этом контексте термин поток означает передачу данных, рассчитанную на то, что соединение должно быть установлено между обоими концами передачи прежде, чем начнется передача данных. Протокол TCP имеет код протокола 6 (в шестнадцатеричном коде – 0x06) и используется для гарантированной транспортировки информации.

В конце каждой передачи TCP делит поток данных в меньшие модули, называемые сегментами. Каждый сегмент включает порядковый номер, необходимый, чтобы переупорядочить информацию после приема, и номер подтверждения для полученных сегментов. Сегменты переносятся через сеть в дейтаграммах IP. В конце получения TCP собирает каждую дейтаграмму в том виде, как она поступила, и переупорядочивает, основываясь на порядковых номерах.

Сетевой уровень

Протокол межсетевого взаимодействия (IP)

Протокол межсетевого взаимодействия (IP) — механизм передачи, используемый протоколами TCP/IP. Это ненадежная служба доставки дейтаграммы без установления соединения, но с "максимальными усилиями" (best- effort ).

Термин с "максимальными усилиями" означает, что делается все возможное (максимальные усилия), чтобы передать информацию к ее пункту назначения, но IP не обеспечивает никакой проверки ошибок или их отслеживания. IP предполагает ненадежность основных уровней, без гарантий требуемого уровня сервиса.

IP транспортирует данные в пакетах, называемые дейтаграммами, каждая из которых транспортируется отдельно. Дейтаграммы могут перемещаться по различным маршрутам и могут прибыть не в исходной последовательности или быть дублированы. IP не сохраняет копию маршрутов и не имеет никаких средств для того, чтобы переупорядочить дейтаграммы, как только они достигают пункта назначения.

Ограниченные функциональные возможности IP, однако, нельзя считать слабостью. IP обеспечивает "чистые" функции передачи, которые освобождены от пользовательских особенностей, и предполагает, что на других уровнях будут добавлены те средства, которые необходимы для данного приложения, и таким образом будет достигнута максимальная эффективность.

Протокол определения адресов (ARP – Address Resolution Protocol) используется, чтобы связать адрес IP с физическим адресом. На типичной физической сети, типа локальной сети LAN (Local Area Network), каждое устройство на линии связи идентифицировано физическим адресом или адресом станции, обычно закрепленным в сетевой карте интерфейса ( NIC – Network Interface Card ). ARP используются, чтобы найти физический адрес узла, когда известен его адрес в сети Интернет.

Обратный протокол определения адресов (RARP — протокол определения сетевого адреса по местоположению) позволяет хосту обнаруживать его адрес в сети Интернет, когда хост знает только свой физический адрес. Он используется, когда компьютер связывается с сетью впервые или когда компьютер загружается без диска.

Протокол пограничной маршрутизации (BGP — Border Gateway Protocol) — протокол маршрутизации между автономными системами, основанный на применении вектора пути.

Протокол обмена маршрутной информацией (RIP — Routing Information Protocol) — протокол маршрутизации , основанный на использовании алгоритма вектора расстояний.

"Открыть кратчайший путь первым" (OSPF — Open Shortest Path First) — внутрисетевой протокол маршрутизации , основанный на анализе состояния линий связи.

Прикладной уровень TCP/IP

Прикладной уровень в стеке протоколов Интернета эквивалентен объединению сеансового, представительского и прикладного уровня в модели OSI. На рис. 1.3 показаны следующие протоколы прикладного уровня:

Протокол передачи файлов (FTP — File Transfer Protocol) используется для передачи файлов от одного компьютера к другому. Обеспечивает просмотр каталогов удаленного компьютера, копирование, удаление и пересылку файлов. FTP отличается от других протоколов тем, что устанавливает два соединения между хостами. Одно используется для передачи информации, а другое — для управления передачей.

DNS (Domain Name System) – служба доменных имен. Она осуществляет присвоение уникальных имен всем пользователям и узлам сети Интернет и устанавливает логическую связь с их сетевыми адресами. Доменное имя представляется иерархической структурой, имеющей несколько уровней. Типовые имена доменов верхнего уровня закреплены следующим образом:

.com – коммерческие организации;

. gov – правительственные учреждения;

.org – некоммерческие организации;

.net — центры поддержки сети;

.int – международные организации;

. mil – военные структуры.

SNMP (Simple Network Management Protocol) — простой протокол управления сетью. Он обеспечивает набор фундаментальных действий по наблюдению и обслуживанию Интернета.

Протокол разработан так, чтобы он мог контролировать устройства, созданные различными изготовителями и установленные на различных физических сетях. Другими словами, SNMP освобождает задачи управления от учета физических характеристик управляемых устройств и от основной технологии организации сети.

Сетевая файловая система (NFS — Network File System). Это один из многих протоколов (например, на рисунке показан еще один протокол RPC – Remote Procedure Call – вызов удаленной процедуры), который позволяет использование файлов, содержащих процедуры управления и периферии в другом компьютере.

Тривиальный (простейший) протокол передачи файлов TFTP (Trivial File Transfer Protocol). Используется в простых случаях при начальной загрузке рабочих станций или загрузке маршрутизаторов, не имеющих внешней памяти.

Мировая паутина (WWW — World Wide Web) – глобальная гипертекстовая информационная система. Она объединяет огромное количество документов, хранящихся во многих странах мира и доступных через сеть узлов в сети Интернет, которые связаны между собой каналами связи.

Протокол TCP/IP – это целая сетевая модель, описывающая способ передачи данных в цифровом виде. На правилах, включенных в нее, базируется работа интернета и локальных сетей независимо от их назначения и структуры.

Что такое TCP/IP

Произошло наименование протокола от сокращения двух английских понятий – Transmission Control Protocol и Internet Protocol. Набор правил, входящий в него, позволяет обрабатывать как сквозную передачу данных, так и другие детали этого механизма. Сюда входит формирование пакетов, способ их отправки, получения, маршрутизации, распаковки для передачи программному обеспечению.

Стек протоколов TCP/IP был создан в 1972 году на базе NCP (Network Control Protocol), в январе 1983 года он стал официальным стандартом для всего интернета. Техническая спецификация уровней взаимодействия описана в документе RFC 1122.

В составе стека есть и другие известные протоколы передачи данных – UDP, FTP, ICMP, IGMP, SMTP. Они представляют собой частные случаи применения технологии: например, у SMTP единственное предназначение заключается в отправке электронных писем.

Уровни модели TCP/IP

Протокол TCP/IP основан на OSI и так же, как предшественник, имеет несколько уровней, которые и составляют его архитектуру. Всего выделяют 4 уровня – канальный (интерфейсный), межсетевой, транспортный и прикладной.

Канальный (сетевой интерфейс)

Аппаратный уровень обеспечивает взаимодействие сетевого оборудования Ethernet и Wi-Fi. Он соответствует физическому из предыдущего стандарта OSI. Здесь задача состоит в кодировании информации, ее делению на пакеты и отправке по нужному каналу. Также измеряются параметры сигнала вроде задержки ответа и расстояния между хостами.

Межсетевой (Internet Layer)

Интернет состоит из множества локальных сетей, объединенных между собой как раз за счет протокола связи TCP/IP. Межсетевой уровень регламентирует взаимодействие между отдельными подсетями. Маршрутизация осуществляется путем обращения к определенному IP-адресу с использованием маски.

Транспортный уровень (Transport Layer)

Следующий уровень отвечает за контроль доставки, чтобы не возникало дублей пакетов данных. В случае обнаружения потерь или ошибок информация запрашивается повторно. Такой подход дает возможность полностью автоматизировать процессы независимо от скорости и качества связи между отдельными участками интернета или внутри конкретной подсети.

Протокол TCP отличается большей достоверностью передачи данных по сравнению с тем же UDP, который подходит только для передачи потокового видео и игровой графики. Там некритичны потери части пакетов, чего нельзя сказать о копировании программных файлов и документов. На этом уровне данные не интерпретируются.

Прикладной уровень (Application Layer)

Здесь объединены 3 уровня модели OSI – сеансовый, представления и прикладной. На него ложатся задачи по поддержанию сеанса связи, преобразованию данных, взаимодействию с пользователем и сетью. На этом уровне применяются стандарты интерфейса API, позволяющего передавать команды на выполнение определенных задач.

Порты и сокеты – что это и зачем они нужны

Комбинация IP-адреса и порта называется сокетом и используется при идентификации компьютера. Если первый критерий уникален для каждого хоста, второй обычно фиксирован для определенного типа приложений. Так, получение электронной почты проходит через 110 порт, передача данных по протоколу FTP – по 21, открытие сайтов – по 80.

Преобразование IP-адресов в символьные адреса

Технология активно используется для назначения буквенно-цифровых названий веб-ресурсов. При вводе домена в адресной строке браузера сначала происходит обращение к специальному серверу DNS. Он всегда прослушивает порт 53 у всех компьютеров, которые подключены к интернету, и по запросу преобразует введенное название в стандартный IP-адрес.

После определения точного местонахождения файлов сайта включается обычная схема работы – от прикладного уровня с кодированием данных до обращения к физическому оборудованию на уровне сетевых интерфейсов. Процесс называется инкапсуляцией информации. На принимающей стороне происходит обратная процедура – декапсуляция.

Маршрутизация является одной из самых фундаментальных областей сетей, которые должен знать администратор. Протоколы маршрутизации определяют, как ваши данные попадают в пункт назначения, и помогают максимально упростить этот процесс. Однако существует так много разных типов протокола маршрутизации, что может быть очень трудно отследить их все!

В этом посте мы собираемся обсудить ряд различных типов протоколов и концепций протоколов. Протоколы маршрутизатора включают в себя:

Протокол маршрутизации информации (RIP)
Протокол межсетевого шлюза (IGRP)
Сначала откройте кратчайший путь (OSPF)
Протокол внешнего шлюза (EGP)
Усовершенствованный протокол маршрутизации внутреннего шлюза (EIGRP)
Протокол пограничного шлюза (BGP)
Промежуточная система-промежуточная система (IS-IS)

Прежде чем мы перейдем к рассмотрению самих протоколов маршрутизации, важно сосредоточиться на категориях протоколов. Все протоколы маршрутизации можно разделить на следующие:

Протокол вектора расстояния или состояния соединения
Протоколы внутреннего шлюза (IGP) или Протоколы внешнего шлюза (EGP)
Классные или бесклассовые протоколы

Протокол вектора расстояния и состояния соединения

Расстояние VectorLink State

Посылает всю таблицу маршрутизации во время обновлений	Предоставляет только информацию о состоянии ссылки
Отправляет периодические обновления каждые 30-90 секунд	Использует инициированные обновления
Обновления трансляций	Мультикаст обновления
Уязвим к петлям маршрутизации	Нет риска маршрутизации петли
RIP, IGRP	OSPF, IS-IS

Протоколы векторного расстояния - это протоколы, которые использовать расстояние, чтобы определить лучший путь для пакетов в сети. Эти протоколы измеряют расстояние, основываясь на том, сколько данных прыжков должно пройти, чтобы добраться до места назначения. Количество прыжков - это, по сути, количество маршрутизаторов, необходимых для достижения пункта назначения..

Как правило, протоколы векторного расстояния отправляют таблицу маршрутизации, полную информации, на соседние устройства. Такой подход делает их низкими инвестициями для администраторов, поскольку их можно развернуть без особой необходимости в управлении. Единственная проблема заключается в том, что им требуется больше пропускной способности для отправки по таблицам маршрутизации, а также они могут работать в циклах маршрутизации..

Протоколы состояния канала

Протоколы состояния канала используют другой подход к поиску наилучшего пути, поскольку они обмениваются информацией с другими маршрутизаторами, находящимися поблизости. Маршрут рассчитывается исходя из скорости пути до пункта назначения и стоимость ресурсов. Протоколы состояния канала используют алгоритм для решения этой проблемы. Одно из ключевых отличий от протокола векторного расстояния состоит в том, что протоколы состояния канала не отправляют таблицы маршрутизации; вместо этого маршрутизаторы уведомляют друг друга при обнаружении изменений.

Маршрутизаторы, использующие протокол состояния канала, создают три типа таблиц; соседний стол, таблица топологии, и таблица маршрутизации. В таблице соседей хранятся сведения о соседних маршрутизаторах с использованием протокола состояния канала, в таблице топологии - вся топология сети, а в таблице маршрутизации - наиболее эффективные маршруты..

IGP и EGP

Протоколы маршрутизации также могут быть классифицированы как протоколы внутреннего шлюза (IGP) или протоколы внешнего шлюза (EGP). IGP - это протоколы маршрутизации, которые обмениваются информацией о маршрутизации с другими маршрутизаторами в пределах одной автономной системы (AS). AS определяется как одна сеть или совокупность сетей под управлением одного предприятия. Таким образом, компания AS отделена от ISP AS.

Каждое из следующего классифицируется как IGP:

Сначала откройте кратчайший путь (OSPF)
Протокол маршрутизации информации (RIP)
Промежуточная система для промежуточной системы (IS-IS)
Усовершенствованный протокол маршрутизации внутреннего шлюза (EIGRP)

С другой стороны, EGP - это протоколы маршрутизации, которые используются для передачи информации о маршрутизации между маршрутизаторами в разных автономных системах. Эти протоколы более сложные, и BGP - единственный протокол EGP, с которым вы, вероятно, столкнетесь. Однако важно отметить, что существует протокол EGP с именем EGP..

Примеры EGP включают в себя:

Протокол пограничного шлюза (BGP)
Протокол внешнего шлюза (EGP)
Протокол междоменной маршрутизации ISO (IDRP)

Типы протокола маршрутизации

График маршрутизации

1982 - EGP
1985 - IGRP
1988 - RIPv1
1990 - есть
1991 - OSPFv2
1992 - EIGRP
1994 - RIPv2
1995 - BGP
1997 - RIPng
1999 - BGPv6 и OSPFv3
2000 - IS-ISv6

Протокол маршрутизации информации (RIP)

Протокол маршрутизации информации или RIP является одним из первых протоколов маршрутизации, которые будут созданы. RIP используется в обоих Локальные сети (Локальные сети) и Глобальные сети (WAN), а также работает на прикладном уровне модели OSI. Есть несколько версий RIP, включая RIPv1 и RIPv2. Исходная версия или RIPv1 определяет сетевые пути на основе IP-адреса и количества переходов в пути..

RIPv1 взаимодействует с сетью, передавая свою таблицу IP всем маршрутизаторам, подключенным к сети. RIPv2 немного сложнее и отправляет свою таблицу маршрутизации на адрес многоадресной рассылки. RIPv2 также использует аутентификацию для обеспечения большей безопасности данных и выбирает маску подсети и шлюз для будущего трафика. Основным ограничением протокола RIP является то, что он имеет максимальное число переходов 15, что делает его непригодным для больших сетей..

Смотрите также: Инструменты мониторинга локальной сети

Протокол межсетевого шлюза (IGRP)

Протокол внутреннего шлюза или IGRP - это протокол векторного расстояния, разработанный Cisco. IGRP был разработан на основе принципов, заложенных в RIP, для более эффективного функционирования в крупных сетях и снял колпачок на 15 прыжков это было помещено на RIP. IGRP использует такие показатели, как пропускная способность, задержка, надежность и нагрузка, для сравнения жизнеспособности маршрутов в сети. Однако в настройках IGRP по умолчанию используются только пропускная способность и задержка..

IGRP идеально подходит для больших сетей, потому что передает обновления каждые 90 секунд и имеет максимальное количество прыжков 255. Это позволяет поддерживать большие сети, чем протокол, такой как RIP. IGRP также широко используется, потому что он устойчив к петлям маршрутизации, потому что он автоматически обновляется, когда происходят изменения в сети.

Сначала откройте кратчайший путь (OSPF)

Протокол Open Shortest Path First или OSPF - это протокол IGP с состоянием канала, разработанный специально для IP-сетей, использующих Кратчайший путь первый (SPF) алгоритм. Алгоритм SPF используется для вычисления связующего дерева кратчайшего пути для обеспечения эффективной передачи пакетов. Маршрутизаторы OSPF поддерживают базы данных, детализирующие информацию об окружающей топологии сети. Эта база данных заполнена данными, взятыми из Объявления о состоянии ссылок (LSA) отправлено другими роутерами. LSA - это пакеты, которые содержат подробную информацию о том, сколько ресурсов займет данный путь..

OSPF также использует Алгоритм Дейкстры пересчитать сетевые пути при изменении топологии. Этот протокол также относительно безопасен, так как он может аутентифицировать изменения протокола для обеспечения безопасности данных. Он используется многими организациями, потому что его можно масштабировать до больших сред. Изменения топологии отслеживаются, и OSPF может пересчитать скомпрометированные маршруты пакетов, если ранее использованный маршрут был заблокирован.

Протокол внешнего шлюза (EGP)

Протокол внешнего шлюза или EGP - это протокол, который используется для обмена данными между хостами шлюза, которые соседствуют друг с другом в автономных системах. Другими словами, EGP предоставляет форум для маршрутизаторов для обмена информацией между различными доменами. Самым ярким примером EGP является сам Интернет. Таблица маршрутизации протокола EGP включает в себя известные маршрутизаторы, стоимость маршрутов и адреса соседних устройств. EGP широко использовался крупными организациями, но с тех пор был заменен на BGP.

Причина, по которой этот протокол потерял популярность, заключается в том, что он не поддерживает многопутевые сетевые среды. Протокол EGP работает, храня базу данных о близлежащих сетях и пути, по которым они могут добраться до них. Эта информация отправляется на подключенные маршрутизаторы. Как только он прибудет, устройства могут обновить свои таблицы маршрутизации и провести более осознанный выбор пути по всей сети..

Усовершенствованный протокол маршрутизации внутреннего шлюза (EIGRP)

Усовершенствованный протокол внутренней маршрутизации шлюза или EIGRP - это протокол маршрутизации вектора расстояния, который используется для IP, AppleTalk, и NetWare сетей. EIGRP является проприетарным протоколом Cisco, разработанным с учетом оригинального протокола IGRP. При использовании EIGRP маршрутизатор берет информацию из таблиц маршрутизации своих соседей и записывает их. Соседи запрашивают маршрут, и когда происходит изменение, маршрутизатор уведомляет своих соседей об этом изменении. Это приводит к тому, что соседние маршрутизаторы узнают о том, что происходит на соседних устройствах..

EIGRP оснащен рядом функций для максимальной эффективности, в том числе Надежный транспортный протокол (RTP) и Алгоритм диффузного обновления (DUAL). Пакетные передачи стали более эффективными, потому что маршруты пересчитываются для ускорения процесса конвергенции..

Протокол пограничного шлюза (BGP)

Протокол пограничного шлюза или BGP является протоколом маршрутизации Интернета, который классифицируется как протокол векторного пути. BGP был предназначен для замены EGP с децентрализованным подходом к маршрутизации. Алгоритм выбора лучшего пути BGP используется для выбора наилучших маршрутов для передачи пакетов. Если у вас нет пользовательских настроек, BGP выберет маршруты с кратчайшим путем к месту назначения..

Однако многие администраторы предпочитают менять решения о маршрутизации на критерии в соответствии со своими потребностями.. Алгоритм выбора лучшего пути можно настроить, изменив атрибут сообщества стоимости BGP. BGP может принимать решения о маршрутизации на основе таких факторов, как вес, локальные предпочтения, локально сгенерированный, длина AS_Path, тип источника, дискриминатор с несколькими выходами, eBGP через iBGP, метрика IGP, идентификатор маршрутизатора, список кластеров и адрес соседа.

BGP отправляет обновленные данные таблицы маршрутизатора только тогда, когда что-то меняется. В результате отсутствует автоматическое обнаружение изменений топологии, что означает, что пользователь должен настроить BGP вручную. С точки зрения безопасности протокол BGP может быть аутентифицирован, так что только утвержденные маршрутизаторы могут обмениваться данными друг с другом..

Промежуточная система-промежуточная система (IS-IS)

Промежуточная система-промежуточная система (IS-IS) - это состояние канала, протокол IP-маршрутизации и протокол IGPP, используемые в Интернете для отправки информации о IP-маршрутизации.. IS-IS использует модифицированную версию алгоритма Дейкстры. Сеть IS-IS состоит из ряда компонентов, включая конечные системы (пользовательские устройства), промежуточные системы (маршрутизаторы), области и домены..

В соответствии с IS-IS маршрутизаторы организованы в группы, называемые областями, и несколько областей группируются вместе, чтобы создать домен. Маршрутизаторы в этой области размещаются на уровне 1, а маршрутизаторы, которые соединяют сегменты, классифицируются как уровень 2. Существует два типа адресов, используемых IS-IS; Точка доступа к сетевой службе (NSAP) и Название сетевого объекта (СЕТЬ).

Классные и бесклассовые протоколы маршрутизации

Протоколы маршрутизации также могут быть классифицированы как классовые и бесклассовые протоколы маршрутизации. Различие между ними сводится к тому, как они выполняют обновления маршрутизации. Дискуссия между этими двумя формами маршрутизации часто упоминается как классовая или бесклассовая маршрутизация..

Классные протоколы маршрутизации

Классовые протоколы маршрутизации не отправляют информацию маски подсети во время обновлений маршрутизации, но бесклассовые протоколы маршрутизации делают. RIPv1 и IGRP считаются классными протоколами. Эти два являются классными протоколами, потому что они не включают информацию о маске подсети в свои обновления маршрутизации. Классовые протоколы маршрутизации с тех пор устарели бесклассовыми протоколами маршрутизации..

Бесклассовые протоколы маршрутизации

Как упоминалось выше, классовые протоколы маршрутизации были заменены бесклассовыми протоколами маршрутизации. Бесклассовые протоколы маршрутизации отправлять информацию маски IP-подсети во время обновления маршрутизации. RIPv2, EIGRP, OSPF и IS-IS - это все типы протоколов маршрутизации классов, которые включают информацию о маске подсети в обновлениях..

Протоколы динамической маршрутизации

Протоколы динамической маршрутизации - это еще один тип протоколов маршрутизации, которые имеют решающее значение для современных сетей корпоративного уровня. Протоколы динамической маршрутизации позволяют маршрутизаторам автоматически добавлять информацию в свои таблицы маршрутизации от подключенных маршрутизаторов. С помощью этих протоколов маршрутизаторы отправляют обновления топологии всякий раз, когда меняется топологическая структура сети. Это означает, что пользователю не нужно беспокоиться о том, чтобы постоянно обновлять сетевые пути..

Одним из основных преимуществ динамических протоколов маршрутизации является то, что они уменьшают необходимость управления конфигурациями. Недостатком является то, что это происходит за счет выделения ресурсов, таких как ЦП и пропускная способность, чтобы они работали на постоянной основе. OSPF, EIGRP и RIP считаются протоколами динамической маршрутизации..

Протоколы маршрутизации и метрики

Независимо от того, какой тип протокола маршрутизации используется, будут четкие метрики, которые используются для измерения того, какой маршрут лучше выбрать. Протокол маршрутизации может идентифицировать несколько путей к пункту назначения, но должен иметь возможность работать, что является наиболее эффективным. Метрики позволяют протоколу определять, какой путь следует выбрать, чтобы обеспечить сеть наилучшим обслуживанием..

Самая простая метрика для рассмотрения - это количество прыжков. Протокол RIP использует количество переходов для измерения расстояния, которое требуется для пакета до места назначения. Чем больше прыжков должен пройти пакет, тем дальше должен пройти пакет. Таким образом, протокол RIP направлен на выбор маршрутов, минимизируя, где это возможно, скачки. Существует много показателей, помимо числа переходов, которые используются протоколами IP-маршрутизации. Используемые метрики включают в себя:

Количество прыжков - Измеряет количество маршрутизаторов, через которые должен пройти пакет
Пропускная способность - выбирает путь на основе которого имеет наибольшую пропускную способность
задержка - выбирает путь на основе которого занимает меньше всего времени
надежность - Оценивает вероятность того, что ссылка потерпит неудачу, основываясь на количестве ошибок и предыдущих сбоях.
Стоимость - значение, настроенное администратором или IOS, которое используется для измерения стоимости маршрута на основе одного показателя или диапазона показателей
нагрузка - Выбор пути на основе использования трафика подключенных каналов

Метрики по типу протокола

Тип протокола
Тип используемой метрики

ПОКОЙСЯ С МИРОМ	Количество прыжков
RIPv2	Количество прыжков
IGRP	Пропускная способность, задержка
OSPF	Пропускная способность
BGP	Выбранный администратором
EIGRP	Пропускная способность, задержка
IS-IS	Выбранный администратором

Административное расстояние

Административное расстояние является одной из наиболее важных функций в маршрутизаторах. Административный - это термин, используемый для описания числового значения, которое используется для определения приоритетов, какой маршрут следует использовать при наличии двух или более доступных маршрутов. Когда один или несколько маршрутов расположены, в качестве маршрута выбран протокол маршрутизации с меньшим административным расстоянием. Существует административное расстояние по умолчанию, но администраторы также могут настраивать свои собственные.

Административный дистанционный маршрут Источник
Расстояние по умолчанию

Подключенный интерфейс	0
Статический маршрут	1
Улучшенный сводный маршрут IGRP	5
Внешний BGP	20
Внутренний улучшенный IGRP	90
IGRP	100
OSPF	110
IS-IS	115
ПОКОЙСЯ С МИРОМ	120
EIGRP внешний маршрут	170
Внутренний BGP	200
неизвестный	255

Чем ниже числовое значение административного расстояния, тем больше маршрутизатор доверяет маршруту. Чем ближе числовое значение к нулю, тем лучше. Протоколы маршрутизации используют административное расстояние в основном как способ оценки надежности подключенных устройств. Вы можете изменить административное расстояние протокола, используя процесс расстояния в режиме субконфигурации.

Заключительные слова

Как вы можете видеть, протоколы маршрутизации могут быть определены и продуманы различными способами. Ключ заключается в том, чтобы рассматривать протоколы маршрутизации как протоколы векторов расстояния или состояния канала, протоколы IGP или EGP и классные или бесклассовые протоколы. Это общие категории, к которым относятся общие протоколы маршрутизации, такие как RIP, IGRP, OSPF и BGP..

Конечно, во всех этих категориях у каждого протокола есть свои нюансы в том, как он измеряет лучший путь, будь то по количеству переходов, задержке или другим факторам. Изучение всего, что вы можете узнать об этих протоколах, которые вы сохраняете во время повседневного общения, поможет вам как на экзамене, так и в реальной среде..

Читайте также: