Описание таблиц маршрутизации по умолчанию узлов лабораторной сети

Таблицы маршрутизации операционной системы Windows описываются на примере таблиц маршрутизации по умолчанию хоста Notebook и маршрутизаторов Over-Server и Under-Server. Таблица маршрутизации по умолчанию – это таблица, которая создается на узле автоматически программным обеспечением стека TCP/IP. Предположим, что при ручной настройке на хосте Notebook сетевого подключения с именем “Сеть 1”, соответствующего единственному сетевому адаптеру этого хоста, были статически заданы IP-адрес 192.168.10.4 и маска подсети 255.255.255.0, а основной шлюз задан не был. Тогда программное обеспечение стека TCP/IP хоста Notebook автоматически создаст таблицу маршрутизации по умолчанию, показанную на рис. 2 (таблицу маршрутизации узла можно отобразить путем ввода команды route print в командной строке).

Network Destination Netmask Gateway Interface Metric

127.0.0.0 255.0.0.0 127.0.0.1 127.0.0.1 1

192.168.10.0 255.255.255.0 192.168.10.4 192.168.10.4 1

192.168.10.4 255.255.255.255 127.0.0.1 127.0.0.1 1

192.168.10.255 255.255.255.255 192.168.10.4 192.168.10.4 1

224.0.0.0 240.0.0.0 192.168.10.4 192.168.10.4 1

255.255.255.255 255.255.255.255 192.168.10.4 192.168.10.4 1

Рис. 2. Таблица маршрутизации по умолчанию хоста Notebook

Как видно из рис. 2, таблица маршрутизации содержит для каждой своей записи следующие поля: Network Destination (Сетевой адрес), Netmask (Маска сети), Gateway (Адрес шлюза), Interface (Интерфейс) и Metric (Метрика). Ниже приведено описание этих полей.

· Network Destination (Сетевой адрес). Это поле используется совместно с полем Netmask. Оно определяет диапазон IP-адресов, достижимых с использованием данной записи таблицы маршрутизации (или отдельный IP-адрес, достижимый с использованием данной записи). В нем может быть указан IP-адрес сети, IP-адрес хоста или широковещательный IP-адрес. В данном примере в поле Network Destination указаны адреса сетей 127.0.0.0, 192.168.10.0 и 224.0.0.0, адрес хоста 192.168.10.4 и широковещательные адреса 192.168.10.255 и 255.255.255.255 (все эти адреса рассматриваются ниже).

· Netmask (Маска сети). Маска сети – это битовая маска, служащая для определения значащих разрядов в поле Network Destination. Поле Netmask должно состоять из ряда непрерывных единиц, за которыми должны следовать непрерывные нули. Поля Network Destination и Netmask определяют диапазон IP-адресов или один IP-адрес. Чтобы выяснить, соответствует ли IP-адрес назначения передаваемого пакета некоторой записи таблицы маршрутизации, на IP-адрес назначения пакета накладывается содержимое поля Netmask этой записи (выполняется операция логического И). Результат сравнивается со значением в поле Network Destination данной записи. Если результат операции логического И и значение в поле Network Destination совпадают, то IP-адрес назначения пакета соответствует данной записи, и для продвижения пакета используется IP-адрес следующего перехода (содержимое поля Gateway) этой записи. Например, если хост Notebook хочет послать пакет по адресу 192.168.10.1, т.е. на непосредственно подключенный интерфейс соседнего маршрутизатора Under-Server (см. рис. 1), то сначала выполняется операция И для адреса 192.168.10.1 и маски сети 255.0.0.0 (из первой строки таблицы маршрутизации). Результат – 192.0.0.0. Он не совпадает со значением 127.0.0.0, указанным в поле Network Destination первой строки таблицы маршрутизации. Поэтому для выполнения следующей операции И используется маска сети 255.255.255.0 (из второй строки таблицы маршрутизации). Результат операции И для адреса 192.168.10.1 и маски сети 255.255.255.0 равен 192.168.10.0. Он совпадает со значением, указанным в поле Network Destination второй строки таблицы маршрутизации. Поэтому пакет соответствует данной записи таблицы маршрутизации и должен быть направлен по адресу шлюза 192.168.10.4 (в данном случае адрес шлюза совпадает с адресом единственного физического интерфейса хоста Notebook, так как маршрут с адресом назначения 192.168.10.1 соответствует непосредственно подключенному сегменту).

· Gateway (Адрес шлюза). В этом поле указывается IP-адрес, по которому должен быть направлен пакет, если он соответствует данной записи таблицы маршрутизации (это “IP-адрес следующего перехода”). Для маршрута, соответствующего непосредственно подключенному сегменту, в поле Gateway указывается адрес интерфейса маршрутизатора (или хоста), подключенного к этому сетевому сегменту (192.168.10.4 для примера, приведенного на рис. 2).

· Interface (Интерфейс). В этом поле указывается адрес логического или физического интерфейса, используемого для продвижения пакетов, соответствующих данной записи таблицы маршрутизации. В примере, представленном на рис. 2, 127.0.0.1 – это адрес логического интерфейса замыкания на себя (его назначение объясняется ниже) хоста Notebook, а 192.168.10.4 – адрес физического интерфейса хоста Notebook.

· Metric (Метрика). В этом поле указывается стоимость маршрута. Оно используется для выбора маршрута в том случае, если в таблице маршрутизации имеется несколько записей, соответствующих одному и тому же адресу назначения с одной и той же маской сети, т.е. если одного и того же адресата можно достичь разными путями (через разные маршрутизаторы). При этом выбирается запись с наименьшим значением метрики, отражающая наиболее короткий маршрут. Обычно это поле отражает число транзитных участков до хоста назначения или сети назначения. Все устройства в непосредственно подключенных сетях находятся на расстоянии одного транзитного участка. Все устройства в соседних сетях, т.е. в сетях, расположенных за ближайшим маршрутизатором, находятся на расстоянии двух транзитных участков и т. д.

В общем случае таблица маршрутизации содержит маршруты следующих типов: маршрут к хосту, маршрут к сети и маршрут по умолчанию. Ниже приведено описание этих маршрутов.

· Маршрут к хосту. Это маршрут по IP-адресу конкретного хоста. Маска сети для маршрута этого типа – 255.255.255.255. Наложение такой маски на IP-адрес назначения пакета позволяет проанализировать все разряды IP-адреса назначения и определить IP-адрес конкретного хоста. В таблице маршрутизации, приведенной на рис. 2, имеется одна запись, соответствующая маршруту к хосту. Это запись со значением 192.168.10.4 в поле Сетевой адрес. Маршруты к хостам обычно используются для указания более оптимальных маршрутов к конкретным хостам в удаленной сети (запись со значением 192.168.10.4 в поле Сетевой адрес к такому определению, конечно, не относится).

· Маршрут к сети. Маршрутом к сети может быть либо маршрут к непосредственно подключенной сети (192.168.10.0 для примера на рис. 2), либо маршрут к удаленной сети (в примере на рис. 2 таких маршрутов нет). Маршрут к непосредственно подключенной сети – это маршрут к сетевому сегменту, к которому подключен интерфейс маршрутизатора (или хоста). Для маршрута к непосредственно подключенной сети в качестве адреса шлюза в таблице маршрутизации указывается адрес интерфейса маршрутизатора (или хоста), подключенного к соответствующему локальному сетевому сегменту (192.168.10.4 для примера на рис. 2). Удаленная сеть – это сеть, доступная через другой маршрутизатор. Для маршрутов к удаленным сетям адрес шлюза – это IP-адрес промежуточного маршрутизатора. Маска сети для маршрута к сети может иметь значение от 128.0.0.0 до 255.255.255.254, т.е. к маршрутам к сетям относятся и маршруты к подсетям.

· Маршрут по умолчанию. Это маршрут ко всем адресатам, используемый тогда, когда в таблице маршрутизации не обнаруживается никакого маршрута к хосту или маршрута к сети, соответствующего адресату. Маршрут по умолчанию имеет адрес назначения 0.0.0.0 и маску сети 0.0.0.0 (в таблице маршрутизации на рис. 2 такого маршрута нет, так как в соответствии с указанным выше предположением основной шлюз для хоста Notebook задан не был).

Порядок просмотра записей в таблице маршрутизации следующий: сначала ищется маршрут к хосту, затем маршрут к сети и затем маршрут по умолчанию.

Рассмотрим все строки таблицы маршрутизации хоста Notebook, приведенной на рис. 2.

В первой строке в качестве сетевого адреса указан адрес сети 127.0.0.0. Сеть с таким адресом является внутренней сетью модуля маршрутизации хоста и служит для тестирования программного обеспечения стека TCP/IP в пределах одного хоста. Например, чтобы проверить правильность работы программного обеспечения стека TCP/IP на хосте, нужно ввести команду ping с любым IP-адресом, относящимся к сети 127.0.0.0. При выполнении такой команды данные не передаются модулем IP сетевому адаптеру для последующей передачи в сеть, а возвращаются источнику – в локальный модуль IP, т.е. образуется “петля”. Поэтому адрес 127.0.0.0 называется адресом loopback, т.е. адресом замыкания на себя, или адресом программного закольцовывания. Например, введем на хосте Notebook команду ping 127.255.150.10. Как будет действовать модуль маршрутизации хоста? Сначала он ищет в своей таблице маршрутизации адрес 127.255.150.10 и не находит его. Тогда он накладывает маску 255.0.0.0 из первой строки таблицы на адрес 127.255.150.10 и получает адрес сети 127.0.0.0, который указан в первой строке таблицы маршрутизации. Следовательно, маршрут найден – данные должны быть посланы через интерфейс 127.0.0.1 (столбец “Interface” таблицы маршрутизации) по адресу шлюза 127.0.0.1. Адрес 127.0.0.1 можно рассматривать как адрес модуля маршрутизации данного хоста во внутренней сети 127.0.0.0 этого хоста. Таким образом, по какому бы адресу сети 127.0.0.0 не посылались пакеты, они всегда направляются на адрес 127.0.0.1, т.е. модулю маршрутизации данного хоста, и возвращаются программному обеспечению этого хоста. Ниже показан результат выполнения команды ping 127.255.150.10 на хосте Notebook.

C:>\ping 127.255.150.10

Pinging 127.255.150.10 with 32 bytes of data:

Reply from 127.0.0.1: bytes=32 time<1ms TTL=128

Reply from 127.0.0.1: bytes=32 time<1ms TTL=128

Reply from 127.0.0.1: bytes=32 time<1ms TTL=128

Reply from 127.0.0.1: bytes=32 time<1ms TTL=128

Обычно для проверки работы программного обеспечения стека TCP/IP на хосте выполняется команда ping 127.0.0.1, хотя можно выполнять команду ping по любому адресу, относящемуся к сети 127.0.0.0.

Во второй строке в качестве сетевого адреса указан адрес сети 192.168.10.0 (эта строка была рассмотрена при описании поля Netmask).

В третьей строке столбца “Network Destination” указан адрес хоста 192.168.10.4, являющийся адресом физического интерфейса хоста Notebook. Поскольку это адрес собственного интерфейса хоста Notebook, при выполнении на этом хосте, например, команды ping по адресу 192.168.10.4 для проверки локального интерфейса пакет эхо-запроса в сеть посылать не надо – ответ должен быть получен от внутреннего модуля IP. Поэтому в качестве адреса шлюза и интерфейса в третьей строке таблицы маршрутизации указаны значения 127.0.0.1.

В четвертой строке столбца “Network Destination” указан адрес 192.168.10.255. Это широковещательный адрес для сети 192.168.10.0. Запись с таким адресом нужна хосту (маршрутизатору) для того, чтобы он знал, через какой интерфейс передавать широковещательные пакеты с адресом назначения 192.168.10.255. Примером таких пакетов являются пакеты регистрации имен NetBIOS в тех случаях, когда в настройках TCP/IP хостов, желающих зарегистрировать свое имя NetBIOS, не указан адрес сервера WINS. В частности, когда в сети Windows загружается какой-либо хост, который не знает адреса сервера WINS (такого сервера вообще может не быть в сети), он посылает в локальную сеть широковещательный пакет для регистрации имени NetBIOS, назначенного ему администратором. Все хосты локальной сети получают этот пакет и, если ни один их них не обнаруживает в нем собственного имени, значит, регистрируемого имени еще нет в локальной сети. В этом случае хост, пославший широковещательный пакет, не получит отрицательного ответа на свой запрос и присвоит себе имя, назначенное администратором. Другим примером широковещательных пакетов с адресом назначения типа 192.168.10.255 являются пакеты широковещательной рассылки маршрутной информации маршрутизаторами RIP версии 1 (речь об этом пойдет ниже при рассмотрении протокола RIP). Правда, для хоста Notebook этот пример не подходит, так как передачу маршрутной информации протокола RIP поддерживают только серверные операционные системы Windows, а хост Notebook работает на основе клиентской системы Windows XP, которая поддерживает только прослушивание широковещательных пакетов RIP версии 1 от других маршрутизаторов, когда установлена и запущена служба “Listener RIP” (“Слушатель RIP”) (по умолчанию эта служба не устанавливается). Зато для хоста Notebook подходит другой пример: при перезапуске службы “Слушатель RIP” (вручную или при перезагрузке компьютера) хост Notebook посылает запрос RIP версии 1 с адресом широковещательной рассылки 192.168.10.255, чтобы немедленно получить маршрутную информацию RIP от маршрутизаторов RIP версии 1.

В пятой строке столбца “Network Destination” указан адрес 224.0.0.0. Это адрес класса D, т.е. групповой адрес. Запись с таким адресом нужна хосту (маршрутизатору) для того, чтобы он знал, через какой интерфейс передавать пакеты с групповым адресом назначения, начинающимся с 224, например, с адресом 224.0.0.9. Такой адрес назначения имеют пакеты рассылки маршрутной информации RIP версии 2, предназначенные всем маршрутизаторам RIP версии 2, находящимся в сетевом сегменте, подключенном к интерфейсу, с которого посылаются эти пакеты. Как было указано выше, передачу маршрутной информации протокола RIP поддерживают только серверные операционные системы Windows. Хост Notebook маршрутную информацию RIP не посылает. Однако он посылает другой пакет с групповым адресом назначения 224.0.0.9: при перезапуске на хосте Notebook службы “Listener RIP” (“Слушатель RIP”) хост Notebook передает запрос RIP версии 2 с адресом групповой рассылки 224.0.0.9 (в дополнение к запросу с адресом широковещательной рассылки 192.168.10.255), чтобы немедленно получить маршрутную информацию RIP от маршрутизаторов RIP версии 2. (Выше было указано, что хост Notebook с работающей службой “Listener RIP” может прослушивать только широковещательные сообщения RIP версии 1. Как же тогда он может получить маршрутную информацию RIP версии 2, которая передается по групповому адресу 224.0.0.9? Дело в том, что в своем запросе с адресом групповой рассылки 224.0.0.9 для получения маршрутной информации RIP от маршрутизаторов RIP версии 2 хост Notebook указывает собственный IP-адрес. Поэтому ответ с маршрутной информацией RIP версии 2 посылается не на групповой адрес 224.0.0.9, на который хост Notebook не реагирует, так как не является маршрутизатором RIP версии 2, а на адрес 192.168.10.4, т.е. на адрес интерфейса хоста Notebook. Таким образом, хост Notebook после перезапуска его службы “Listener RIP” может один раз получить маршрутную информацию от маршрутизаторов RIP версии 2. Эта информация появится в его таблице маршрутизации. Однако через 5 минут она будет автоматически оттуда удалена, так как последующие обновления маршрутной информации RIP версии 2, посылаемые по групповому адресу 224.0.0.9, хост Notebook принимать не может).

Наконец, в шестой строке столбца “Network Destination” указан адрес 255.255.255.255. Запись с таким адресом нужна хосту для того, чтобы он знал, через какой интерфейс передавать широковещательные пакеты с адресом назначения 255.255.255.255. Пакеты с таким адресом назначения рассылаются всем узлам, находящимся в той же сети, что и их источник. В качестве примера таких пакетов можно указать пакет DHCP-поиска (DHCP Discover), посылаемый клиентом DHCP при загрузке, для обнаружения сервера DHCP с целью запроса у него IP-адреса.

На рис. 3 и 4 представлены таблицы маршрутизации по умолчанию маршрутизаторов Under-Server и Over-Server соответственно. Так как эти маршрутизаторы имеют по два интерфейса, в их таблицах маршрутизации имеются соответствующие записи для каждого из интерфейсов (при условии, что администратор вручную задал IP-адреса и маски подсети этих интерфейсов).

Сетевой адрес Маска сети Адрес шлюза Интерфейс Метрика

127.0.0.0 255.0.0.0 127.0.0.1 127.0.0.1 1

192.168.0.0 255.255.255.0 192.168.0.3 192.168.0.3 1

192.168.0.3 255.255.255.255 127.0.0.1 127.0.0.1 1

192.168.0.255 255.255.255.255 192.168.0.3 192.168.0.3 1

192.168.10.0 255.255.255.0 192.168.10.1 192.168.10.1 1

192.168.10.1 255.255.255.255 127.0.0.1 127.0.0.1 1

192.168.10.255 255.255.255.255 192.168.10.1 192.168.10.1 1

224.0.0.0 240.0.0.0 192.168.0.3 192.168.0.3 1

224.0.0.0 240.0.0.0 192.168.10.1 192.168.10.1 1

255.255.255.255 255.255.255.255 192.168.0.3 192.168.0.3 1

255.255.255.255 255.255.255.255 192.168.10.1 192.168.10.1 1

Рис. 3. Таблица маршрутизации по умолчанию маршрутизатора Under-Server

Сетевой адрес Маска сети Адрес шлюза Интерфейс Метрика

127.0.0.0 255.0.0.0 127.0.0.1 127.0.0.1 1

192.168.0.0 255.255.255.0 192.168.0.1 192.168.0.1 1

192.168.0.1 255.255.255.255 127.0.0.1 127.0.0.1 1

192.168.0.255 255.255.255.255 192.168.0.1 192.168.0.1 1

192.168.15.0 255.255.255.0 192.168.15.75 192.168.15.75 1

192.168.15.75 255.255.255.255 127.0.0.1 127.0.0.1 1

192.168.15.255 255.255.255.255 192.168.15.75 192.168.15.75 1

224.0.0.0 240.0.0.0 192.168.0.1 192.168.0.1 1

224.0.0.0 240.0.0.0 192.168.15.75 192.168.15.75 1

255.255.255.255 255.255.255.255 192.168.0.1 192.168.0.1 1

255.255.255.255 255.255.255.255 192.168.15.75 192.168.15.75 1

Рис. 4. Таблица маршрутизации по умолчанию маршрутизатора Over-Server

Как видно из таблиц маршрутизации по умолчанию, показанных на рис. 2-4, на начальном этапе работы маршрутизатор (хост) знает только, как достичь сетей, с которыми он соединен непосредственно. Маршрутизаторы (хосты) выясняют пути в другие сети следующими способами:

· с помощью статических маршрутов;

· с помощью маршрутов по умолчанию;

· с помощью маршрутов, определенных тем или иным протоколом динамической маршрутизации.

Рассмотрим соответствующие этим маршрутам типы маршрутизации.

Дата добавления: 2015-07-25