Static routing что это
Статический маршрут на примере домашних роутеров
Всем привет! Статическая маршрутизация – это по сути специальный выделенный путь, по которому должен пройти пакет информации из пункта А в пункт Б. Напомню, что у нас в сети чаще всего встречаются два устройства: маршрутизаторы и коммутаторы. Напомню, что коммутаторы работают на канальном уровне, а маршрутизаторе на сетевом. Далее я коротко расскажу, про Static Route и как это настроить на домашнем устройстве.
Коротко про маршрутизацию
Маршрутизатор, исходя из названия, имеет у себя таблицу маршрутизации, а коммутатор коммутации. Все логично, не правда ли. Но есть небольшая проблема коммутации. Представим, что у нас есть две сети по 250 машин и между ними стоят 2 свича.
Если вы помните в таблице коммутации содержатся MAC-адреса. Да они уникальны, поэтому для работы сети нужно, чтобы каждый свич знал, как минимум 500 таких адресов, что не так мало. И тут встает проблема масштабируемости сети, при добавлении новых машин.
А что если установить вместо коммутаторов маршрутизаторы. В итоге у нас есть две сети:
И чтобы пакету добраться из одной сети в другую, нужна одна запись в таблице маршрутизации, а именно о соседнем роутере, который уже в свою очередь знает компьютеры «из своего района». Это и удобно, и экономично в плане хранения нужной информации, так как не нужно хранить таблицу из MAC-адресов всех участников сети.
СОВЕТ! Для большей картины понимания самой темы, советую почитать дополнительные материалы про то, что такое маршрутизатор, коммутатор и про модель OSI.
И тут у нас появляются два понятия:
Далее я расскажу, как вводить эти статические маршруты для использования их в домашних роутерах.
Смотрим на картинку выше. У нас есть второй роутер (router 2), который имеет доступ к интернету (он же является основным шлюзом). У нас есть компьютер (PC), который подключен сначала к коммутатору. Коммутатор подключен к двум роутерам.
Проблема в том, что ПК должен иметь доступ к серверу (172.30.30.1), но при запросе на router 2, у него в таблице маршрутизации нет данных об этих серверах. Теперь давайте попробуем вписать эти настройки в маршрутизатор.
ШАГ 1: Заходим в настройки роутера
Вот мы и перешли непосредственно к настройке статической маршрутизации. Подключаемся к сети интернет-центра через кабель или по Wi-Fi. Далее нужно ввести DNS или IP-адрес роутера в адресную строку любого браузера. Настройку мы будем делать через Web-интерфейс. Подсказка: адрес можно подсмотреть на этикетке под корпусом аппарата. Чаще всего используют адреса:
Если вы ранее его настраивали, вводим логин и пароль – их также можно подсмотреть на той же самой бумажке. Чаще всего используют комбинации:
ШАГ 2: Настройка
Напомню, что далее я буду рассматривать конкретный пример, который мы разобрали выше. И на основе этого примера буду вводить свои данные. У вас статические маршруты могут быть другие. Вот какие данные нужно будет ввести (смотрим на схему подключения, чтобы вам было понятно):
Надеюсь я примерно объяснил, как именно статический маршрут нужно заполнять. Теперь приступим непосредственно к практике. Смотрите главу по своей модели.
TP-Link
Старая прошивка
Слева находим раздел «Дополнительные настройки маршрутизации», и в открывшемся списке нажимаем по пункту «Список статических маршрутов». Нажимаем по кнопке «Добавить».
Новая прошивка
«Дополнительные настройки» – «Сеть» – «Расширенные настройки маршрутизации». Нажимаем по плюсику и вписываем нужную информацию.
D-Link
В классическом светлом интерфейсе нужно перейти в «Дополнительно» и нажать по «Маршрутизации».
В темной прошивке все делается также, только сначала нужно перейти в «Расширенные настройки».
Переходим в раздел «Локальная сеть», открываем вкладку «Маршруты» и вписываем наши данные. В конце не забудьте нажать на плюсик, правее таблички и нажать на кнопку «Применить».
ZyXEL Keenetic
Новая прошивка
Переходим на страницу «Маршрутизации» и нажимаем по кнопке добавления правила.
Теперь вводим данные:
Старая прошивка
Нажимаем по значку плакетки в самом низу и переходим на вкладку «Маршруты». Нажимаем по кнопке добавления и вводим нужные вам данные.
Добавление целого списка маршрутов
Кстати тут вы можете загрузить сразу целую таблицу маршрутизации. Для этого выбираем в том же разделе другую кнопку.
Файлик должен иметь расширение типа BAT. И иметь вид как на скрине ниже. Его спокойно можно создать в блокноте.
Вид достаточно простой:
route ADD IP-адрес назначения MASK указываем маску указываем адрес шлюза
route ADD 172.30.30.1 MASK 255.255.255.0 192.168.0.2
ПРИМЕЧАНИЕ! Каждый новый адрес должен начинаться с новой строки, а после последнего указанного IP не должен стоять пробел.
Netis
Переходим в раздел «Advanced» (кнопкам в правом верхнем углу) – «Расширенные» – «Статический маршрут.» – вводим каждый пункт и нажимаем по кнопке «Добавить».
Tenda
Нужный нам пункт находится в разделе «Расширенные настройки».
А вы хорошо знаете статическую маршрутизацию?
Статический маршрут — первое, с чем сталкивается любой человек при изучении понятия маршрутизации IP пакетов. Считается, что это — наиболее простая тема из всех, в ней всё просто и очевидно. Я же постараюсь показать, что даже настолько примитивная технология может содержать в себе множество нюансов.
Оговорка. При написании топика я исхожу из того, что читатель знаком с концепцией маршрутизации, умеет делать статические маршруты и не считает слово «ARP» ругательным. Впрочем, даже бывалые связисты наверняка найдут тут что-то новое.
Все примеры были проверены на IOS линейки 15.2M. Поведение других ОС может различаться.
И никакого динамического роутинга тут не будет.
Мы работаем со следующей топологией: 
Как появляется статический маршрут?
Для начала, выполним команду, которую знает каждый, и посмотрим дебагами, что произойдет:
IOS создал маршрут, и сразу послал arp запрос в поисках next hop, который у нас – 10.0.0.3. И сразу вопрос: откуда роутер узнал, что запрос надо слать в интерфейс Gi0/1? Наверняка кто-то скажет «из списка локальных интерфейсов», и жестоко ошибется. Маршрутизация так не работает. На самом деле, IOS сделал рекурсивный запрос к таблице маршрутизации, чтобы узнать, как добраться до next hop:
И вот он, наш Gi0/1. IOS узнает, что с рекурсивными запросами к RIB надо заканчивать, как только находит маршрут с флагом «directly connected». Но что если ему в ответ на изначальный запрос к 10.0.0.3 вернется вовсе не connected маршрут, а промежуточный, ссылающийся на другой next hop? Вернемся к этому чуть позже, а пока вспомним, что такое CEF.
Примерно во всей документации, ориентированной на начинающих, говорится, что каждый пакет перемещается в соответствии с таблицей маршрутизации. На самом деле на всех более-менее современных платформах это уже не так, ведь таблица маршрутизации (далее – RIB) вовсе не оптимизирована для быстрой передачи данных. Оценить масштаб бедствия позволяет эта таблица (хотя у process switching’а множество недостатков помимо неоптимальных запросов – например, постоянное переключение шедулера CPU между контекстами, что весьма затратно). CEF является серьезной оптимизацией. В современной реализации он строит две таблицы – FIB (Forwarding Information Base, таблица передачи пакетов, в основе нее – связный граф со страшным названием 256-way mtrie) и adjacency table (таблица соседств). Первая из них строится на основе таблицы маршрутизации и за один проход позволяет получить всю нужную информацию. Строится она заранее, еще до того, как появится первый соответствующий ей пакет.
Вернемся к нашему статическому маршруту. Вот запись в таблице маршрутизации:
Куда слать пакет? Где искать 10.0.0.3? Непонятно. Надо еще раз запросить таблицу маршрутизации, на этот раз по поводу 10.0.0.3, и, если надо, выполнить еще несколько итераций, пока не выясним connected интерфейс. И вот примерно таким образом мы фактически в несколько раз снижаем производительность маршрутизатора.
А вот что говорит CEF:
Просто и лаконично. Есть интерфейс, есть next hop, к которому надо слать пакет. Что там говорилось про adjacency table?
Обратим внимание на какую-то длинную последовательность в предпоследней строке. Что-то это напоминает… Смотрим mac 10.0.0.3:
Смотрим свой mac адрес на gi0/1:
Ага. Та страшная строка – всего лишь два мака, которые надо подставить в заголовок Ethernet на этапе инкапсуляции, и ethertype 0x0800, т.е. банальный IPv4. И в двух таблицах CEF есть абсолютно вся информация, какая нужна для успешной отправки пакета дальше по цепочке.
Если у кого-то возникнет вопрос, зачем железке держать сразу две таблицы вместо одной, то дам очевидный ответ: обычно у маршрутизатора мало интерфейсов (а заодно и соседей) и много маршрутов. Какой смысл тысячи раз дублировать одни и те же маки в FIB? Памяти много не бывает, особенно на аппаратных платформах, будь то новомодные ASR’ы или даже L3 свитчи линейки Catalyst. Все они задействуют CEF при передаче пакетов.
И кстати, вернемся на минутку к изначальному дебагу. Отключим CEF командой no ip cef (никогда так не делайте) и сравним результат:
Маршрут добавлен. Arp запроса не было. И правильно – зачем RIB сдался mac адрес? Если пустить пинг до, к примеру, 3.1.1.1, то скорее всего будет так:
Первый пакет отбрасывается, и роутер посылает arp запрос с целью узнать mac адрес 10.0.0.3, если он ранее не был известен. CEF же всегда заранее узнает mac адрес next hop’а.
С этим разобрались. Теперь вернемся к вопросу, что будет, если next hop статического маршрута вовсе не на directly connected интерфейсе. Поступим просто:
, где Gi0/2 имеет адрес 100.100.100.100/24.
Как все плохо-то… А что если у нас есть маршрут на целую суперсеть?
Сейчас наша таблица маршрутизации выглядит так:
Вроде хорошо. Новый маршрут на 100.100.100.101 не применяется для 10.0.0.3, так как его маска /8 намного короче, чем /24 у connected интерфейса. Но вдруг Gi0/1, содержавший next hop для 3.1.1.0/24, по какой-то непонятной причине ушел в down, и его connected маршрут пропал из RIB.
Ой. Теперь пакеты на сеть 3.1.1.0/24 идут куда-то не туда. Я не могу представить себе сценарий, когда ожидаемое поведение статического маршрута – переключение на другой интерфейс. Если за тем интерфейсом находится резервный путь, то все-таки надо создавать еще один статический маршрут…
Что делать? Указывать сразу в маршруте интерфейс. Пересоздадим маршрут:
Поднимаем Gi0/1. Смотрим, куда теперь ведет маршрут на 3.1.1.0/24:
Тут уже указан интерфейс. Поэтому не будет рекурсивных запросов к таблице маршрутизации. Проверяем FIB:
Да, никакого «recursive». А если снова погасить gi0/1? Маршрут исчез.
И это притом, что маршрут до 10.0.0.3 все еще был:
А что будет, если путь к next hop даст маршрут по умолчанию, а маршрут на 3.1.1.0/24 не ссылается на интерфейс?
Обратите внимание, что первой строкой после «show ip cef» идет «0.0.0.0/0», а не «3.1.1.0/24». Несмотря на то, что next hop формально есть, по факту все итерации опроса таблицы маршрутизации (кроме первой) игнорируют маршрут по умолчанию, что логично, иначе любой запрос к таблице маршрутизации почти всегда бы резолвился (под «резолвиться» понимается нахождение интерфейса, в который нужно отправить пакет). Поэтому наш статический маршрут отсутствует, но пакеты все равно улетают к Gi0/2. Вроде бы все то же самое, что и без явного указания интерфейса? Не совсем. Допустим, протоколу маршрутизации сказали «redistribute static». Если статический маршрут пропал, то анонс тоже отзывается. А если нет, то маршрутизатор продолжит говорить всем «туда идти через меня», и это почти наверняка обернется L3 кольцом для префикса 3.1.1.0/24, который мог бы быть доступен откуда-нибудь еще. Но стоп, мы договаривались не трогать динамический роутинг…
А что если в статическом маршруте указать интерфейс, но не указывать IP адрес следующего хопа? Ответ: в случае Ethernet, если на next hop не отключен proxy arp, связность не нарушится, но роутеру может ОЧЕНЬ поплохеть. Подробнее. Если сказать «ip route 3.1.1.0 255.255.255.0 gi0/1», то ничего особо страшного не случится, даже пару сотен записей в arp таблице любой роутер переварит (и существуют сценарии-workaround’ы, в которых оптимальным решением является именно такой костыль), но вот «ip route 0.0.0.0 0.0.0.0 gi0/1» на пограничном маршрутизаторе наверняка убьет его. Потому запомните общее правило: если создается статический маршрут с next hop’ом на Ethernet интерфейсе, то его IP адрес должен указываться всегда. Исключения – только когда вы очень хорошо представляете себе, что делаете, зачем делаете и почему нельзя сделать иначе.
И напоследок, сделаем одну очень нехорошую штуку.
Первый маршрут в порядке, сто раз протестирован. А вот второй странный – он ведет через первый. А первый теперь ссылается на второй, и у нас бесконечная рекурсия. Вот что произошло:
Добавилось успешно. Но затем в дебагах высветилось:
И появилась запись в лог с severity 3:
Однако, RIB никакого криминала не видит:
Вывод – никогда так не делайте.
Почему статический маршрут может не попасть в таблицу маршрутизации?
Любой сетевик должен сходу дать одно из объяснений, касающееся любого источника маршрутов в IOS: существует другой маршрут на тот же самый префикс, но с меньшим AD (все помнят Administrative Distance?). Маршрут, источник которого – “connected”, всегда имеет AD=0, и ни один другой источник маршрутов не может привнести ничего ниже, чем «1», даже статический маршрут с явным указанием интерфейса. Пример connected:
Т.е. пока интерфейс Gi0/1 находится в состоянии up и имеет адрес из подсети 10.0.0.0/24, ни один статический маршрут на этот префикс в таблице маршрутизации не появится.
Еще есть вариант «разные источники маршрутов добавляют маршруты на один и тот же префикс с одинаковым AD». Поведение IOS в данном случае не документировано, общая рекомендация – «никогда так делайте».
Но посмотрим другие, менее очевидные примеры. Например, статические маршруты можно создать со словом «permanent», которое переводится как «постоянный», и тогда они будут всегда висеть в таблице маршрутизации. Правильно? Нет.
Добавляем его и смотрим:
Кладем Gi0/1, и видим:
В RIB он есть, и другие протоколы маршрутизации могут его использовать:
А теперь, не поднимая Gi0/1:
Просто пересоздали его, ничего не меняя. И вот что произошло:
Постоянный, говорите? Нет. Есть один маленький нюанс: чтобы перманентный маршрут навеки вписался в таблицу маршрутизации, нужно, чтобы он хотя бы на долю секунды резолвился. Хотя какое еще «навеки»? Когда он остался висеть в воздухе без резолвящегося интерфейса, достаточно сказать «clear ip route *» или тем более «reload», чтобы он исчез из RIB.
Но продолжим. Сделаем вот так:
Вроде нормальные маршруты. Что произойдет? Со вторым – ровным счетом ничего.
Суть вот в чем. Допустим, есть маршрут на X.X.X.X через Y.Y.Y.Y. Мы добавляем маршрут на X1.X1.X1.X1 (этот префикс полностью покрывается X.X.X.X) через X2.X2.X2.X2 (а он тоже покрывается X.X.X.X). IOS делает закономерный вывод: второй маршрут не несет в себе никакой новой информации и совершенно бесполезен, поэтому его можно не устанавливать в RIB.
А теперь финт ушами.
И вот это подводит нас к еще одному важному моменту. Указание интерфейса в статическом маршруте позволяет обойти многие проверки, так как статическому маршруту больше не требуется выполнять рекурсивные запросы к RIB в поисках пути до next hop, и при своем добавлении он не заденет триггеры на других маршрутах. Но это не отменяет главного требования: next hop обязан резолвиться в конкретный интерфейс, а тот интерфейс обязан быть в up. Тот факт, что рекурсивных запросов к RIB больше не будет, означает, что указанный IP адрес next hop’а находится прямо за интерфейсом, и наверняка отзовется на arp запрос (с точки зрения роутера). Если у соседнего по Gi0/1 роутера включен proxy arp, то он в ответ на arp запрос наверняка вернет свой mac адрес, и всё будет хорошо. Разве что лишняя запись в arp таблице…
Но все равно так делать не стоит.
Необходимо упомянуть и о еще одном важном моменте. Статический маршрут должен по идее исчезнуть из таблицы маршрутизации, как только он перестанет резолвиться. Но на практике есть множество ситуаций, когда next hop пропадает, но при этом статический маршрут на какое-то время остается. К примеру, когда next hop резолвится через маршрут, полученный от протокола динамической маршрутизации. Все дело в том, что процесс, отслеживающий наличие next hop в RIB, не всегда может получить уведомление об исчезновении маршрута, и он вынужден периодически (раз в 60 секунд по умолчанию) перепроверять, все ли хорошо. Это вызовет заметную задержку сходимости сети.
Поменять интервал проверки, к примеру, на 10 секунд можно с помощью команды:
Статическая маршрутизация
2.1. Основы статической маршрутизации
Маршруты к удаленным сетям могут быть сконфигурированы для каждого маршрутизатора вручную администратором (статическая маршрутизация) или созданы с помощью маршрутизирующих протоколов (динамическая маршрутизация).
Статические маршруты полностью определены администратором, поэтому они более безопасны, требуют меньше вычислительных ресурсов и более узкую полосу пропускания по сравнению с динамическими маршрутами. Однако сети, использующие статическую маршрутизацию, плохо масштабируемы, при изменении топологии требуется внесение изменений администратором в конфигурацию, что может приводить к ошибкам. Поэтому статическая маршрутизация используется либо в малых сетях, либо в комбинации с протоколами динамической маршрутизации на отдельных участках сети. Статические маршруты, по сравнению с динамическими, характеризуются более высоким приоритетом, поскольку административное расстояние AD = 1 (см. табл. 1.1).
Статическая маршрутизация также используется при формировании суммарных(объединенных) маршрутов, что сокращает количество записей в таблице маршрутизации (см. курс «Основы построения сетей пакетной коммутации»).
2.2. Конфигурирование статической маршрутизации
Чтобы сконфигурировать статическую маршрутизацию администратор должен задать маршруты ко всем возможным сетям назначения, которые не присоединены непосредственно к данному маршрутизатору. Например, из маршрутизатора R-A ( рис. 2.1), к которому прямо присоединены две сети ( Сеть 1, Сеть 4), необходимо проложить маршруты к четырем оставшимся сетям (из шести представленных на схеме). К маршрутизатору R-Bпрямо присоединены 3 сети ( Сеть 2, Сеть 4, Сеть 5), поэтому из него следует проложить 3 маршрута к оставшимся сетям.
Адрес входного интерфейса следующего маршрутизатора (следующего перехода) на пути к адресату иногда называют шлюзом. Например, для пакетов, попавших в маршрутизатор R-В, шлюзами будут:
Ниже приведен пример конфигурирования статической маршрутизации для Cisco-маршрутизатора R-В, когда используется адрес следующего перехода. Маршрутизатор R-В непосредственно связан с сетями 192.168.20.0, 200.4.4.0 и 200.5.5.0, поэтому статические маршруты нужно создать для остальных трех сетей, которые прямо не присоединены к R-В.
Аналогично конфигурируются остальные маршрутизаторы.
Для ускорения процесса маршрутизации вместо адреса следующего перехода ( next hop ) можно задать идентификатор выходного интерфейса маршрутизатора и тем самым избежать рекурсивной обработки маршрута. При этом формируется прямо присоединенный статический маршрут. В процессе конфигурирования предварительно нужно удалить все ранее созданные статические маршруты по команде no ip route :
Ниже приведен пример конфигурирования маршрутизатора R-B ( рис. 2.1) с использованием выходного интерфейса:
Основы компьютерных сетей. Тема №9. Маршрутизация: статическая и динамическая на примере RIP, OSPF и EIGRP
Всем привет! Спустя продолжительное время возвращаемся к циклу статей. Долгое время мы разбирали мир коммутации и узнали о нем много интересного. Теперь пришло время подняться чуть повыше и взглянуть на сторону маршрутизации. В данной статье поговорим о том, зачем нужна маршрутизация, разберем отличие статической от динамической маршрутизации, виды протоколов и их отличие. Тема очень интересная, поэтому приглашаю всех-всех к прочтению.
P.S. Возможно, со временем список дополнится.
В предыдущих статьях мы разбирали отличия сетевых устройств. А именно, чем коммутатор отличается от маршрутизатора (можно почитать здесь и здесь). То есть коммутатор в классическом понимании — это устройство, которое получает Ethernet-кадры на одном интерфейсе и передает эти кадры на другие интерфейсы, базируясь на заголовках и своей таблицы коммутации. Работает коммутатор канальном уровне.
Маршрутизаторы работают аналогично. Только оперируют IP-пакетами. И работают на сетевом уровне. Хочу заметить, что есть коммутаторы и маршрутизаторы, которые работают и на более высоких уровнях, но мы сейчас говорим о классических устройствах.
Встает вопрос. Почему мы не можем просто коммутировать весь трафик? И зачем требуются IP-адреса и маршрутизация. Ведь что MAC-адреса, что IP-адреса уникальны у каждого сетевого устройства (ПК, телефон, сервер и т.д.). Сейчас отвечу более развернуто.
На рисунке представлены 2 коммутатора, к которым подключено по 250 пользователей. Соответственно, чтобы обеспечить связность между всеми участниками, коммутаторы должны знать MAC-адреса всех участников сети. То есть таблица каждого коммутатора будет содержать 500 записей. Это уже не мало.
А если представить, что таким образом будет работать Интернет, в котором миллиарды устройств? Следовательно нужно искать выход. Проблема коммутации заключается в том, что она плохо масштабируется. И тяжело соблюдать иерархию.
Теперь посмотрим на эту ситуацию с точки зрения маршрутизации.
Здесь вводится понятие IP-адресации. Слева сеть 192.168.1.0/24 соединенная с левым маршрутизатором (R1), а справа сеть 192.168.2.0/24 соединенная с правым маршрутизатором (R2), соответственно. R1 знает, что добраться до сети 192.168.2.0 можно через соседа R2 и наоборот R2 знает, что добраться до сети 192.168.1.0 можно через соседа R1. Тем самым 500 записей в таблице коммутации заменяются одной в таблице маршрутизации. Во-первых это удобно, а во-вторых экономит ресурсы. Вдобавок к этому, можно соблюдать иерархичность, при построении.
Теперь поговорим о том, как таблица маршрутизации заполняется. Как только маршрутизатор включается «с коробки», он создает таблицу маршрутизации. Но самостоятельно он туда может записать только информацию о сетях, с которыми он связан напрямую (connected).
Покажу на примере в CPT:
Добавляю маршрутизатор с пустой конфигурацией. Дожидаюсь загрузки и смотрю таблицу маршрутизации:
Сейчас таблица есть, но она пустая из-за того, что не подключен ни один из интерфейсов и не заданы IP-адреса. Соберем схему.
Зададим IP-адресах на интерфейсах маршрутизатора:
И посмотрим, что изменилось в таблице маршрутизации:
В таблице появились 2 записи. Маршрутизатор автоматически добавил подсети, в которых находятся его интерфейсы. Сверху есть коды, показывающие каким образом маршрут был добавлен.
Настроим обе рабочие станции и проверим связность:
Теперь детально рассмотрим, что происходит с пакетом, когда он попадает на маршрутизатор.
Пакет приходит. Маршрутизатор сразу читает IP-адрес назначения в заголовке и сверяет его со своей таблицей.
Находит совпадение, изменяет TTL и отправляет на нужный интерфейс. Соответственно, когда ответный пакет придет от PC1, он проделает аналогичную операцию.
То есть отличие в том, что маршрутизатор принимает решение исходя из своей таблицы маршрутизации, а коммутатор из таблицы коммутации. Единственное, что важно запомнить: и у коммутатора, и у маршрутизатора есть ARP-таблица. Несмотря на то, что маршрутизатор работает с 3 уровнем по модели OSI и читает заголовки IP-пакетов, он не может игнорировать работу стека и обязан работать на канальном и физическом уровне. В свою ARP-таблицу он записывает соотношения MAC-адреса к IP-адресу и с какого интерфейса к нему можно добраться. Причем ARP-таблица у каждого сетевого устройства своя. Пишу команду show arp на маршрутизаторе:
Как только PC0 отправил ICMP до PC1 и пакет дошел до маршрутизатора, он увидел в заголовках IP-пакета адрес отправителя (PC0) и его MAC-адрес. Он добавляет его в ARP-таблицу. Следующее, что он видит — это IP-адрес получателя. Он не знает, куда отправлять пакет, так как в его ARP-таблице нет записи. Но видит, что адрес получателя из той же сети, что и один из его интерфейсов. Тогда он запускает ARP с этого интерфейса, чтобы получить MAC-адрес запрашиваемого хоста. Как только приходит ответ, он заносит информацию в ARP-таблицу.
Это базовый пример того, как работает маршрутизация. Прикладываю ссылку на скачивание.
Усложним немного схему.
На ней представлены 2 рабочие станции и 3 маршрутизатора. Не буду заострять внимание на том, как прописать IP-адрес на интерфейс, а лишь покажу итоговую конфигурацию:
Все устройства сконфигурированы. Теперь проверим связность между PC0 и PC1:
В консоли PC0 вылезает сообщение о недоступности узла. Но ведь все адреса прописаны и добраться можно. В чем же проблема? Переходим в режим симуляции и копаем глубже:
PC0 формирует ICMP-сообщение. Смотрит на IP-адрес назначения и понимает, что получатель находится в другой сети. Соответственно передать надо своему основному шлюзу, а дальше пускай сам разбирается.
Пакет доходит до RT1. Смотрит в Destination IP и сравнивает со своей таблицей маршрутизации.
И вуаля. Совпадений нет. А значит RT1 понятия не имеет, что делать с этим пакетом.
Но так просто отбросить его не может, так как надо уведомить того, кто это послал. Он формирует ответный ICMP с сообщением «Host Unreachable».
Как только пакет доходит до PC0, в консоли высвечивается сообщение «Reply from 192.168.1.1: Destination host unreachable.». То есть RT1 (192.168.1.1) говорит о том, что запрашиваемый хост недоступен.
Выход из ситуации следующий: нужно «сказать» сетевому устройству, как добраться до конкретной подсети. Причем это можно сделать вручную или настроить все сетевые устройства так, чтобы они переговаривались между собой. Вот на этом этапе маршрутизация делится на 2 категории:
Начнем со статической. В качестве примера возьмем схему выше и добьемся связности между PC0 и PC1. Так как первые проблемы с маршрутизацией начались у RT1, то перейдем к его настройке:
Маршрут прописывается командой ip route. Синтаксис прост: «подсеть» «маска» «адрес следующего устройства».
После можно набрать команду show ip route и посмотреть таблицу маршрутизации:
Появился статический маршрут (о чем свидетельствует код S слева). Здесь много различных параметров и о них я расскажу чуть позже. Сейчас задача прописать маршруты на всех устройствах. Перехожу к RT2:
Обратите внимание, что маршрут прописан не только в 192.168.2.0/24, но и 192.168.1.0/24. Без обратного маршрута полноценной связности не будет.
Остался RT3:
Маршруты на всех устройствах прописаны, а значит PC0 сможет достучаться до PC1 и наоборот PC1 до PC0. Проверим:
Обратите внимание на то, что первые 3 запроса потерялись по тайм-ауту (не Unreachable). Это так CPT эмулирует работу ARP. По сути эти 3 потерянных пакета — это следствие того, что каждый маршрутизатор по пути запускал ARP-запрос до своего соседа. В итоге после всех работ PC0 успешно пингует PC1. Проверим обратную связь:
И с этой стороны все прекрасно.
Ссылка на скачивание.
Теперь на примере таблицы R3 объясню, что она из себя представляет:
Коды (они же легенды) показывают, каким методом данный маршрут попал в таблицу. Их тут много и заострять внимание на все нет смысла (так как ныне не используются). Остановимся на двух — C(connected) и S(static).
Как только мы прописываем IP-адрес и активируем интерфейс, подсеть, к которой он принадлежит, автоматически попадает в таблицу маршрутизации. Поэтому справа от этой строки подписано directly connected и интерфейс, привязанный к этой подсети. Тоже самое с подсетью 192.168.2.0/24. А вот со статически заданным адресом чуть по другому. Подсеть 192.168.1.0/24 не напрямую подсоединена к текущему маршрутизатору, а доступна через 10.0.2.1. А вот этот next-hop уже принадлежит к 10.0.2.0/24 (которая напрямую доступна). Таким образом можно добраться до удаленной подсети, через знакомую сеть. Это может показаться немного запутанным, но именно так работает логика маршрутизатора. Тут еще можно заметить, что в строчке со статическим маршрутом присутствует запись [1/0]. Я чуть позже объясню что это, когда будет разбираться динамическая маршрутизация. Просто на фоне ее эти цифры сразу обретут смысл. А сейчас важно просто запомнить, что первое число — это административная дистанция, а второе — метрика.
Теперь перейдем к разделу динамической маршрутизации. Начну сразу с картинки:
И сразу вопрос: В чем сложность этой схемы? На самом деле ни в чем, до того момента, пока не придется это все настраивать. Сейчас мы умеем настраивать статическую маршрутизацию. И за n-ое количество времени поднимем сеть и она будет работать. А теперь несколько но:
Вот на помощь как раз приходит динамическая маршрутизация. Она оперирует двумя очень созвучными понятиями, но совершенно разными по смыслу:
Протоколы динамической маршрутизации делятся на 2 категории:
Отличий в них много, но самые главные — IGP запускается внутри одной автономной системы (считайте компании), а EGP запускается между автономными системами (то есть это маршрутизация в Интернете. При помощи него автономные системы связываются между собой). Сейчас представитель EGP остался один — это BGP. Я не буду долго на нем останавливаться, так как он выходит за рамки CCNA. Да и по нему лучше делать отдельную статью, чтобы не смешивать и так довольно емкий материал.
Теперь про IGP. Это прозвучит смешно, но и они делятся на несколько категорий:
Начну с дистанционно-векторного. Он, на мой взгляд, самый простой для понимания.
Название ему такое дали не с проста. Дистанция показывает расстояние до точки назначения. Дальностью оперирует такой показатель, как метрика (о чем я упоминал выше). Вектор показывает направление до точки назначения. Это может быть выходной интерфейс, IP-адрес соседа.
Мне этот протокол напоминает дорожный указатель. То есть по какому направлению идти и какое расстояние до точки назначения.
Теперь покажу на практике, как он работает и по ходу детально разберем.
Чтобы не загромождать статью однообразными настройками, я заранее сконфигурировал устройства. А именно прописал IP-адреса и включил интерфейсы. Оставлю под спойлерами настройки:
Router0#show running-config
Building configuration.
Current configuration : 622 bytes
!
version 12.4
no service timestamps log datetime msec
no service timestamps debug datetime msec
no service password-encryption
!
hostname Router0
!
!
!
!
!
!
!
!
ip cef
no ipv6 cef
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
spanning-tree mode pvst
!
!
!
!
!
!
interface Loopback1
ip address 10.1.1.1 255.255.255.0
!
interface FastEthernet0/0
ip address 192.168.1.1 255.255.255.0
duplex auto
speed auto
!
interface FastEthernet0/1
no ip address
duplex auto
speed auto
shutdown
!
interface Vlan1
no ip address
shutdown
!
ip classless
!
ip flow-export version 9
!
!
!
!
!
!
!
line con 0
!
line aux 0
!
line vty 0 4
login
!
!
!
end
Router1#show running-config
Building configuration.
Current configuration : 622 bytes
!
version 12.4
no service timestamps log datetime msec
no service timestamps debug datetime msec
no service password-encryption
!
hostname Router1
!
!
!
!
!
!
!
!
ip cef
no ipv6 cef
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
spanning-tree mode pvst
!
!
!
!
!
!
interface Loopback1
ip address 10.2.2.1 255.255.255.0
!
interface FastEthernet0/0
ip address 192.168.1.2 255.255.255.0
duplex auto
speed auto
!
interface FastEthernet0/1
no ip address
duplex auto
speed auto
shutdown
!
interface Vlan1
no ip address
shutdown
!
ip classless
!
ip flow-export version 9
!
!
!
!
!
!
!
line con 0
!
line aux 0
!
line vty 0 4
login
!
!
!
end
Единственное, что может показаться новым — это Loopback интерфейсы. Он практически не отличается от других интерфейсов, за исключением того, что не представлен физически и к нему ничего нельзя воткнуть. Он программно создан внутри самого устройства. Такой интерфейс есть и на многих ОС, как Windows и Linux-подобных. На примере он используется для того, чтобы не рисовать множество маршрутизаторов со своими подсетями.
Сейчас таблицы маршрутизации выглядят следующим образом:
То есть у каждого в таблице маршрут общий с соседом (192.168.1.0/24) и недоступный другому соседу (10.1.1.0 и 10.2.2.0 соответственно).
Теперь для связности 2 маршрутизатора должны обменяться своими маршрутными информациями. И вот тут поможет протокол RIP.
Переключаю PT в режим симуляции и перехожу к настройкам:
Router0:
Сразу оговорюсь, что протокол RIP (также как EIGRP и OSPF) не анонсирует подсети таким образом. Он включает протокол на данном интерфейсе. То есть нельзя анонсировать то, что устройство не знает. И замечу, что включена вторая версия протокола и отключено автосуммирование. Изначально RIP был придуман для сетей с классовой адресацией. Поэтому суммирование он выполняет по тем же правилам, что не корректно в применении к бесклассовой. После перехода на бесклассовую адресацию, нужно было изменить работу протокола RIP. И вот во второй версии помимо подсети, передается еще и маска.
На схеме сразу же оба маршрутизатора что-то сгенерировали:
Первый пакет:
Это первый пакет, который генерирует роутер, при включении RIP. Тут важный аспект, что ничего не анонсируется и метрика = 16. (0x10 в шестнадцатиричном значение = 16 в десятичном).
Второй пакет:
А вот этот пакет уже несет полезную информацию.
1) ADDR FAMILY: 0x2 — означает IP протокол. В большинстве случаев это поле не меняется.
2) NETWORK: 10.1.1.0 — подсеть, которая анонсируется.
3) SUBNET: 255.255.255.0 — маска
4) NEXT HOP: 192.168.1.1 — следующий узел для достижимости анонсированной подсети.
5) METRIC: 0x1 — стоимость пути (в данном случае 1).
С обратной стороны придет точно такой же анонс (только будет соответствующая подсеть, nexthop).
В итоге после получения анонсов, таблицы у обоих роутеров будут выглядеть следующим образом:
В таблице появилась пометка с кодом R. То есть получен по протоколу RIP.
Если пустить пинги:
Анонсируемые подсети достижимы. Еще важный аспект, при работе с протоколами маршрутизации — это просмотр сформированной базы. Таблица маршрутизации — это конечный итог, куда заносится маршрут. Посмотреть базу можно командой show ip rip database:
Эта команда полезна, когда маршруты никак не заносятся в таблицу, при этом вроде как RIP включен и настроено все верно. Если маршрута нет в базе, значит он никак не попадет в таблицу и тут надо копать глубже. У циски, к счастью, есть хороший инструмент для дебага, который позволяет практически моментально понять, что происходит. В CPT он урезан и многое не показать, но на реальных железках, он прекрасен.
Например:
Посмотрим, что происходит в RIP:
Сейчас все хорошо. Видно, что приходят/уходят апдейты и записи обновляются. Из за того, что дебажный инструмент обширен, лучше явно указывать что нужно ловить (как представлено выше). Иначе можно достаточно хорошо пригрузить устройство. Важно помнить про команду undebug all. Она отключает весь дебаг на устройстве.
Ссылка на скачивание лабы. Можете добавить еще один маршрутизатор к существующей схеме и связать их через RIP.
Теперь усложним схему и посмотрим в чем преимущество динамической маршрутизации.
Добавился Router2, который соединен с ранее созданными маршрутизаторами и анонсирует подсеть 10.3.3.0/24.
Настраиваются аналогично предыдущему примеру. Поэтому покажу только конфигурации:
Router0#show running-config
Building configuration…
Current configuration: 736 bytes
!
version 12.4
no service timestamps log datetime msec
no service timestamps debug datetime msec
no service password-encryption
!
hostname Router0
!
!
!
!
!
!
!
!
ip cef
no ipv6 cef
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
spanning-tree mode pvst
!
!
!
!
!
!
interface Loopback1
ip address 10.1.1.1 255.255.255.0
!
interface FastEthernet0/0
ip address 192.168.1.1 255.255.255.0
duplex auto
speed auto
!
interface FastEthernet0/1
ip address 192.168.3.1 255.255.255.0
duplex auto
speed auto
!
interface Vlan1
no ip address
shutdown
!
router rip
version 2
network 10.0.0.0
network 192.168.1.0
network 192.168.3.0
no auto-summary
!
ip classless
!
ip flow-export version 9
!
!
!
!
!
!
!
line con 0
!
line aux 0
!
line vty 0 4
login
!
!
!
end
Router1#show running-config
Building configuration…
Current configuration: 736 bytes
!
version 12.4
no service timestamps log datetime msec
no service timestamps debug datetime msec
no service password-encryption
!
hostname Router1
!
!
!
!
!
!
!
!
ip cef
no ipv6 cef
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
spanning-tree mode pvst
!
!
!
!
!
!
interface Loopback1
ip address 10.2.2.1 255.255.255.0
!
interface FastEthernet0/0
ip address 192.168.1.2 255.255.255.0
duplex auto
speed auto
!
interface FastEthernet0/1
ip address 192.168.4.1 255.255.255.0
duplex auto
speed auto
!
interface Vlan1
no ip address
shutdown
!
router rip
version 2
network 10.0.0.0
network 192.168.1.0
network 192.168.4.0
no auto-summary
!
ip classless
!
ip flow-export version 9
!
!
!
!
!
!
!
line con 0
!
line aux 0
!
line vty 0 4
login
!
!
!
end
Router2#show running-config
Building configuration…
Current configuration: 736 bytes
!
version 12.4
no service timestamps log datetime msec
no service timestamps debug datetime msec
no service password-encryption
!
hostname Router2
!
!
!
!
!
!
!
!
ip cef
no ipv6 cef
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
spanning-tree mode pvst
!
!
!
!
!
!
interface Loopback1
ip address 10.3.3.1 255.255.255.0
!
interface FastEthernet0/0
ip address 192.168.3.2 255.255.255.0
duplex auto
speed auto
!
interface FastEthernet0/1
ip address 192.168.4.2 255.255.255.0
duplex auto
speed auto
!
interface Vlan1
no ip address
shutdown
!
router rip
version 2
network 10.0.0.0
network 192.168.3.0
network 192.168.4.0
no auto-summary
!
ip classless
!
ip flow-export version 9
!
!
!
!
!
!
!
line con 0
!
line aux 0
!
line vty 0 4
login
!
!
!
end
Итого на Router0 мы имеем следующую таблицу маршрутизации:
Из новых маршрутов — это 10.3.3.0/24, который доступен через 192.168.3.2 (т.е. Router2). И второй маршрут — это 192.168.4.0/24, который доступен через 192.168.1.2 (т.е. Router1) и 192.168.3.2 (т.е. Router2).
Вот в тех случаях, когда маршруты от разных устройств до одной подсети приходят с одинаковой метрикой, оба заносятся в таблицу. Такой случай называют балансировкой или ECMP (Equal-cost multi-path routing).
Если пройтись по нему через traceroute:
То есть меняется next-hop по очереди. Сама тема балансировки заслуживает отдельного внимания, т.к. у балансировки есть несколько стратегий по выбору оптимального пути. Случай, когда балансировка работает по очереди, как в нашем случае — называют Round-Robin.
Посмотрим базу RIP на Router0:
То есть нет никакого запасного маршрута, на случай выхода из строя 192.168.3.2. Теперь переключаю в режим симуляции и смотрю, что произойдет, если отключить на Router0 интерфейс fa0/1:
Видим, что отключился линк на Router0 и Router2. И сразу оба устройства генерируют сообщения:
Router0:
Router1:
Сразу сообщают, что данные маршруты теперь недостижимы. Делают они это, при помощи метрики, которая становится равной 16. Исторически так сложилось, что протокол RIP был рассчитан на работу с 15 транзитными участками. В то время никто не подразумевал, что сеть может быть настолько большой:-). Называется этот механизм Poison Reverse.
Таким образом сосед, получивший такой апдейт должен удалить этот маршрут из таблицы.
Вот, что происходит на Router1:
И самое интересное, что после этого Router1 отправит Router0 следующее:
То есть я больше не знаю о 192.168.3.0/24.
На данный момент таблица на Router0 выглядит следующим образом:
То есть знает о своих подсетях и тех, что анонсировал Router1.
Двигаемся дальше:
Видим, что Router1 генерирует пакет с кучей подсетей и отправляет соседям. В том числе там подсеть 10.4.4.0.
И в таблице Router0 теперь:
Замечу, что в таблице она записана с метрикой 2. Потому что данный маршрут направлен не напрямую от соседа, породившего его, а через транзитный маршрутизатор, который добавил 1.
Проверим доступность:
Пинги проходят, а через traceroute видим, что пакет сначала попадает на Router1, а дальше маршрутизируется на Router2.
То есть видно очевидное преимущество динамического протокола маршрутизации над статическими. При падении линка и наличии резервного пути, топология сама перестроилась. На сегодняшний день мало кто использует данный протокол. И на это есть множество причин. Одна из них — это количество транзитных маршрутов. Вдобавок ко всему — это время сходимости. По умолчанию все маршрутизаторы отправляют друг другу апдейты каждые 30 секунд. Если обновление не приходит в течении 180 секунд, маршрут помечается, как Invalid. А как время простоя доходит до 240 секунд, он удаляется. Конечно таймеры можно подкрутить. Но проблема еще в том, что в большой сети, при наличии проблемы где-нибудь по середине, апдейт с одного конца до другого может просто-напросто не дойти. Хотя он доступен. Есть еще одна проблема. RIP хранит только лучший маршрут. Поэтому когда отключился линк, маршрут пропал и резервного пути не было. А значит, пока никто из соседей не проанонсирует подсеть, она будет недоступной. Это очень ощутимо для сетей, в которых простой стоит дорого. В связи с этим были придуманы протоколы, у которых время сходимости выше и есть резервные пути. О них и поговорим. Хочу также отметить, что RIP — протокол не плохой (уж явно лучше, чем использование только статических маршрутов в растущей сети). Поэтому изучение лучше начать с него. Таким образом концепция динамической маршрутизации уляжется лучше. Да что тут говорить, если Cisco сначала убрала RIP из своих экзаменов, а теперь снова включила.
Теперь перейдем к EIGRP. Если RIP уже давно является открытым протоколом, то EIGRP был проприетарным и работал только на устройствах Cisco. Но в 2016 году Cisco решила все же открыть его, оставив авторство за собой. Ссылка на RFC7868.
Cisco называет его гибридным (имея в виду, что он взял что-то от Distance-Vector, а что-то от Link-State). В отличии от RIP он работает более «умно». В том плане, что у него есть резервные маршруты и он «хранит некую топологию сети» (хотя это верно очень частично).
Оперирует он 3-мя таблицами:
1) EIGRP Neighbor Table: Здесь представлены все напрямую соединенные соседи (то есть кто Next-Hop и с какого интерфейса к нему добраться).
2) EIGRP Topology Table: Здесь представлены все изученные маршруты от соседей (с точкой назначения и метрикой)
3) Global Routing Table: Общая для всех таблица и сюда попадают лучшие маршруты из предыдущей таблицы.
Соберем топологию и запустим на ней EIGRP. Попутно буду рассказывать, что происходит, чтобы совместить минимум теории с максимумом практики.
Топологию возьмем ту же, что и с RIP. На ней настроены все IP-адреса, подняты интерфейсы, но не запущен протокол маршрутизации.
Router0#show running-config
Building configuration…
Current configuration: 635 bytes
!
version 12.4
no service timestamps log datetime msec
no service timestamps debug datetime msec
no service password-encryption
!
hostname Router0
!
!
!
!
!
!
!
!
ip cef
no ipv6 cef
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
spanning-tree mode pvst
!
!
!
!
!
!
interface Loopback1
ip address 10.1.1.1 255.255.255.0
!
interface FastEthernet0/0
ip address 192.168.1.1 255.255.255.0
duplex auto
speed auto
!
interface FastEthernet0/1
ip address 192.168.3.1 255.255.255.0
duplex auto
speed auto
!
interface Vlan1
no ip address
shutdown
!
ip classless
!
ip flow-export version 9
!
!
!
!
!
!
!
line con 0
!
line aux 0
!
line vty 0 4
login
!
!
!
end
Router1#show running-config
Building configuration…
Current configuration: 635 bytes
!
version 12.4
no service timestamps log datetime msec
no service timestamps debug datetime msec
no service password-encryption
!
hostname Router1
!
!
!
!
!
!
!
!
ip cef
no ipv6 cef
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
spanning-tree mode pvst
!
!
!
!
!
!
interface Loopback1
ip address 10.2.2.1 255.255.255.0
!
interface FastEthernet0/0
ip address 192.168.1.2 255.255.255.0
duplex auto
speed auto
!
interface FastEthernet0/1
ip address 192.168.4.1 255.255.255.0
duplex auto
speed auto
!
interface Vlan1
no ip address
shutdown
!
ip classless
!
ip flow-export version 9
!
!
!
!
!
!
!
line con 0
!
line aux 0
!
line vty 0 4
login
!
!
!
end
Router2#show running-config
Building configuration…
Current configuration: 635 bytes
!
version 12.4
no service timestamps log datetime msec
no service timestamps debug datetime msec
no service password-encryption
!
hostname Router2
!
!
!
!
!
!
!
!
ip cef
no ipv6 cef
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
spanning-tree mode pvst
!
!
!
!
!
!
interface Loopback1
ip address 10.3.3.1 255.255.255.0
!
interface FastEthernet0/0
ip address 192.168.3.2 255.255.255.0
duplex auto
speed auto
!
interface FastEthernet0/1
ip address 192.168.4.2 255.255.255.0
duplex auto
speed auto
!
interface Vlan1
no ip address
shutdown
!
ip classless
!
ip flow-export version 9
!
!
!
!
!
!
!
line con 0
!
line aux 0
!
line vty 0 4
login
!
!
!
end
Сейчас в маршрутных таблицах роутеров только Connected подсети.
Переходим в настройки EIGRP.
Как описал выше, при включении EIGRP, ему присваивается номер AS. И он должен совпадать на всех соседях. В настройках анонса сети теперь добавляется wildcard маска. Если не вдаваться в подробности — это обратная запись маски (т.е. 0.0.0.255 — это 255.255.255.0). И отключение автосуммирования (наследие классовых сетей).
В итоге видим следующую картину:
Посмотрим, что сгенерировал Router0:
Видим кучу полей и попробуем разобраться, что в них. Мы помним, что RIP был не самым надежным вариантом. Он не понимал какой номер пакета, не было механизма отслеживания, подтверждения и прочего. Да и плюс нижестоящий протокол был UDP, который тоже не имеет механизма надежности. EIGRP вообще работает сразу поверх IP (не используя механизмы транспортного уровня). Поэтому все механизмы по отслеживанию ложатся на его поля.
Из важного: появились флаги, SEQ. NUM (номер отправляемого пакета), ACK.NUM (подтверждение на принятый пакет), номер автономной системы (заданный при создании), и параметры K. Вот тут остановлюсь. В RIP метрика считалась тривиально. Пакет пришел, добавляю единицу и передаю дальше. В EIGRP метрика считается исходя из K значений:
1) K1 — bandwidth (или пропускная способность)
2) K2 — load (загруженность)
3) K3 — delay (задержка)
4) K4 — reliability (надежность)
5) K5 — MTU (Maximum Transmission Unit).
Но как правило, при расчете используются только K1 и K3.
Формула таким образом выглядит:
.
Запоминать ее наизусть не надо. Просто важно понимать, как происходит расчет метрики.
Вот, что происходит, когда пакет доходит до Router0:
К сожалению CPT наглухо тормозит от количества пакетов, поэтому покажу, что происходит в непосредственно таблицах Router0 (в остальных будет аналогично. Поэтому покажу на одном). А после подробно покажу процесс установления соседства в режиме дебага между двумя маршрутизаторами:
Из важного. Здесь показан сосед, интерфейс (за которым он находится), hold (таймер, по истечении которого, произойдет разрыв соседства. При получении пакета от соседа, он повышается), uptime (как долго живет соседство), SRTT (время между отправкой и подтверждением), RTO (интервал между отправкой) и номер пакета.
2) Router0#show ip eigrp topology
Тут все просто. Если все хорошо с полученным маршрутом, то он становится Passive. О других полях и их значениях расскажу чуть позже. Сейчас достаточно того, что в данной таблице все хорошо. Из нового — вводится понятие Successor. Successor-ом выбирается тот, у кого наименьшая стоимость до конкретной подсети. Сейчас на каждый маршрут по одному Successor-у и только на маршрут 192.168.4.0 их два. Причем они оба выбраны Successor-ами из за одинаковой метрики (следовательно будет работать балансировка). Теперь обращу внимание на странные числа у каждого Successor-а.
EIGRP при расчете метрики оперирует 2-мя понятиями: Advertised Distance и Feasible Distance. Оба рассчитываются той страшной формулой:
1) Advertised Distance — это анонс стоимости от соседа. То есть сколько стоит от него (соседа) и до точки назначения.
2) Feasible Distance — это стоимость от самого роутера до точки назначения. То есть — это Adverticed Distance + стоимость линка до соседа.
Возьмем для примера запись от маршрута 10.2.2.0:
Число 128256 — это Advertised Distance, а 156160 — это Feasible Distance.
Соответственно, чем меньше Feasible Distance, тем выгоднее маршрут и такой сосед объявляется Successor-ом. После записи о количестве successors, всегда пишется какая FD была выбрана.
На текущий момент он работает приблизительно также, как и RIP. Только почему то метрика стала сложнее и добавилось больше таблиц. Но вот у EIGRP есть несколько фокусов в кармане. Один из них — это Feasible Successor (не путать с Feasible Distance). Это как раз тот самый резервный путь на случай отказа Successor. Сейчас у нас нет резервного пути (например до маршрута 10.2.2.0). Если падает 192.168.1.2, этот маршрут теряется до момента, пока о нем не расскажет другой сосед. Но мы прекрасно знаем, что о нем может рассказать Router2 (пусть и с худшей метрикой). Но EIGRP все же основан на неких правилах, что не позволяет ему так сделать. А правило заключается в следующем:
.
То есть стоимость анонсируемая от Feasible Successor (потенциально backup-роутера) должна быть меньше, чем Feasible Distance Successor (то есть полная стоимость через основного).
Звучит тяжело, но если проще. Взять тот же маршрут 10.2.2.0. Через него FD = 156160. Значит AD от Feasible Successor должна принять любое число меньшее 156160. Причем не важно сколько стоит линк от текущего роутера до соседа (хоть 1000000). Главное, чтобы backup-сосед анонсировал с меньшей метрикой, чем successor. Это правило используется для предотвращения петель.
Чтобы понять, как это работает, внесем изменения в топологию.
Сейчас на Router0 таблица топологии выглядит следующим образом:
Маршрут до 10.2.2.0/24 доступен через 192.168.1.2, что верно, так как Router1 его породил и так добраться быстрее всего. Поэтому Router2 не сможет проанонсировать лучше, так как его AD будет всегда выше.
Теперь переведем скорость интерфейсов между Router0 и Router1 на 10Мбит/с. Таким образом ухудшим канал, и внесем изменения в пересчет топологии.
Таким образом на Router0:
Видим, что до 10.2.2.0 теперь 2 пути, но Successor выбирается тот, у кого FD выгоднее. А выгоднее, через 192.168.3.2 (то есть Router2), так как у него скорость интерфейсов 100Мбит/с, хоть и преодолеть придется 2 хопа. А теперь обратим внимание, почему попали 2 записи в этот маршрут.
А потому что AD у 192.168.1.2 лучше, чем FD у 192.168.3.2 (128256 Router0
Router0#show running-config
Building configuration…
Current configuration: 622 bytes
!
version 12.4
no service timestamps log datetime msec
no service timestamps debug datetime msec
no service password-encryption
!
hostname Router0
!
!
!
!
!
!
!
!
ip cef
no ipv6 cef
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
spanning-tree mode pvst
!
!
!
!
!
!
interface Loopback1
ip address 10.1.1.1 255.255.255.0
!
interface FastEthernet0/0
ip address 192.168.1.1 255.255.255.0
duplex auto
speed auto
!
interface FastEthernet0/1
no ip address
duplex auto
speed auto
shutdown
!
interface Vlan1
no ip address
shutdown
!
ip classless
!
ip flow-export version 9
!
!
!
!
!
!
!
line con 0
!
line aux 0
!
line vty 0 4
login
!
!
!
end
Router1#show running-config
Building configuration…
Current configuration: 622 bytes
!
version 12.4
no service timestamps log datetime msec
no service timestamps debug datetime msec
no service password-encryption
!
hostname Router1
!
!
!
!
!
!
!
!
ip cef
no ipv6 cef
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
spanning-tree mode pvst
!
!
!
!
!
!
interface Loopback1
ip address 10.2.2.1 255.255.255.0
!
interface FastEthernet0/0
ip address 192.168.1.2 255.255.255.0
duplex auto
speed auto
!
interface FastEthernet0/1
no ip address
duplex auto
speed auto
shutdown
!
interface Vlan1
no ip address
shutdown
!
ip classless
!
ip flow-export version 9
!
!
!
!
!
!
!
line con 0
!
line aux 0
!
line vty 0 4
login
!
!
!
end
Теперь включаю OSPF для интерфейсов FastEthernet0/0 и Loopback1 обоих роутеров:
Конфигурация простая. Указывается подсеть, wildcard маска и номер зоны. После видим сообщения:
Соседство, судя по сообщению установилось. Но, если обратить внимание, то почему то соседство выбрано между адресами из Loopback интерфейсов. Это на самом деле не адрес, а идентификатор или Router ID. Если в самом процессе он явно не указывается, то выбирается автоматически. Если настроены Loopback интерфейсы, то выбирается наибольший IP-адрес из них. Если Loopback не настроены, то выбирается наибольший IP-адрес из обычного физического интерфейса. У нас Loopback был настроен, а значит он и будет выбран RID.
Так как процессы на обоих роутерах одинаковые, покажу на примере Router0:
Так как соседство установлено, посмотрим список соседей.
Видим 10.2.2.1 (Router1). Статус Full (чуть ниже расскажу и об этом), роль BDR (то есть Router0 выбран DR). Его физический IP-адрес и с какого интерфейса доступен.
Теперь посмотрим на базу данных OSPF:
Подробное ее содержание изучается в курсе CCNP Route, поэтому расскажу вкратце. Есть несколько типов LSA-сообщений. В нашей схеме используются только Type1 (Router) и Type2(Network). Первое генерится каждым маршрутизатором в пределах зоны и дальше зоны не уходит. Второй тип генерируется DR-ом и содержит адрес DR и инфу о всех маршрутизаторах в зоне.
Например, так выглядит Type1 с консоли Router0:
То есть LSA каждого маршрутизатора, в которых он сообщает о своих сетях.
То есть как раз адрес DR (кому отправлять свои LSA и список маршрутизаторов в зоне).
И теперь можно посмотреть на таблицу маршрутизации:
Видим букву O (это значит, что маршрут получен из той же зоны, что и данный маршрутизатор). Можно заметить, что в таблицу записан с маской /32. Это потому что адрес из Loopback интерфейса и обычно такие адреса служат для всяких RID и прочих идентификаторов. Это не подсеть, а значит нет смысла анонсировать с тем же префиксом, что и сам интерфейс. Но такое поведение работает не на всех цисках. Поэтому тут надо быть внимательнее. Рядом видим привычную административную дистанцию (у циски это 110, но можно поменять) и метрику, которая равна 2-ум. Здесь метрика считается проще, чем у EIGRP. Формула:
.
Reference Bandwidth — это некое заданное число (здесь по-умолчанию 100). Оно прошито внутри логики и меняется командой auto-cost reference-bandwidth число в настройках OSPF процесса.
А вот Interface Bandwidth берется ровно такое, какая пропускная способность у интерфейса. На нашем интерфейсе это 100, поэтому метрика = 1. Так как Router1 анонсирует уже с метрикой 1, то накладывая свою стоимость в 1-цу, получаем 2.
OSPF для меня в свое время менялся в сложности понимания. Сначала казалось все легко, включил и все работает. Дальше, когда начинаешь углубляться в структуру LSA и как происходит формирование и расчет, теряешься. А после понимания, он снова становится легким. Его понимание приходит только после практики. Поэтому можете потренироваться на этой топологии. Ссылка на нее.
Пару слов по балансировке. Здесь она строго эквивалентная. Нельзя делать, как в EIGRP. Всего в кандидатах может быть до 16 маршрутов, но в таблицу попадут только 4.
Если предыдущая схема понятна, то двигаемся дальше. Добавим еще один маршрутизатор и соединим их, при помощи коммутатора:
Я взял за основу предыдущую, адреса все те же самые, включен OSPF. На Router2 также включен OSPF и настроены адреса согласно схеме. Теперь смотрим, что произошло со стороны того же Router0. Ввожу команду просмотра соседей:
И вижу нового соседа, но с пометкой DROTHER. Это значит, что маршрутизатор Router2 (новый) не является DR или BDR. Обратите внимание, что DR (Router0) установил Full соседство со всеми соседями.
Ввожу нового игрока на поле — Router3:
Единственное, что у него настроено — это IP-адрес 192.168.1.4/24 на FastEthernet 0/0 и включен OSPF. Он тут для наглядности.
Со стороны Router0:
Так как нет адреса на Loopback интерфейсе и не задан вручную RID, выбран адрес с физического интерфейса. А теперь переходим к Router2 и смотрим на его список соседей:
Видим, что с ним у него не Full отношения, а 2Way. Почему не Full? На этом остановлюсь и расскажу про процесс установления соседства. В хорошо работающей сети процесс соседства происходит настолько быстро, что все состояния вы не успеете увидеть. Я только опишу их, для общего понимания:
1) Down — это самый старт, когда маршрутизатор еще не предпринял попытку соседства и ничего в ответ не получает.
2) Init — маршрутизатор переходит в это состояние после отправки Hello-сообщения, до момента получения ответа.
3) 2-WAY — маршрутизатор переходит в это состояние, если получает ответный Hello и видит внутри него свой RID. Это как раз момент установления соседства. В сетях множественного доступа (типа Ethernet) это состояние конечное между «не DR/BDR» маршрутизаторами. Как раз в этом состоянии осталось соседство между Router2 и Router3.
4) ExStart — это состояние выбора DR/BDR. Маршрутизатор с наилучшим RID берет на себя эту роль. Он начинает первым процесс обновления LSDB у всех соседей.
5) Exсhange — состояние, в котором маршрутизаторы отправляют друг другу состояние своих LSDB.
6) Loading — если маршрутизатор видит, что в присланном сообщении есть подсеть, о которой он не знает, он запрашивает информацию о ней. И вот пока запрашиваемая инфа не дойдет до него, он будет висеть в этом состоянии.
7) Full — конечное состояние. Наступает оно в том случае, когда LSDB между соседями синхронизировано.
Стоит упомянуть, что в OSPF есть таймеры соседства. Нужно для того, чтобы узнать жив ли сосед или пора исключить его. Поэтому каждые 10 секунд маршрутизаторы отсылают друг другу Hello-пакеты, чтобы подтвердить свое существование. Если в течении 40 секунд от соседа ничего не поступало, соседство с ним разрывается.
Посмотреть на таймеры и другие параметры интерфейса, на котором включен OSPF, можно командой show ip ospf interface:
Если интересно, как происходит весь процесс установления соседства, откройте топологию по ссылке. Переключитесь в режим симуляции и перезагрузите один из маршрутизаторов. Все сразу особого смысла нет. Скорее быстрее заглючит CPT, нежели получиться разобраться.
И последнее, что стоит рассмотреть из раздела OSPF — это Multiarea OSPF (или многозонный OSPF).
Теперь есть 3 маршрутизатора. Router0 находится в нулевой зоне, Router1 в 0-ой и 1-ой зоне и Router2 в 1-ой зоне. Конфигурация проста. Я оставлю ее под спойлерами:
Router0#show running-config
Building configuration…
Current configuration: 734 bytes
!
version 12.4
no service timestamps log datetime msec
no service timestamps debug datetime msec
no service password-encryption
!
hostname Router0
!
!
!
!
!
!
!
!
ip cef
no ipv6 cef
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
spanning-tree mode pvst
!
!
!
!
!
!
interface Loopback1
ip address 10.1.1.1 255.255.255.0
!
interface FastEthernet0/0
ip address 192.168.1.2 255.255.255.0
duplex auto
speed auto
!
interface FastEthernet0/1
no ip address
duplex auto
speed auto
shutdown
!
interface Vlan1
no ip address
shutdown
!
router ospf 1
log-adjacency-changes
network 192.168.1.0 0.0.0.255 area 0
network 10.1.1.0 0.0.0.255 area 0
!
ip classless
!
ip flow-export version 9
!
!
!
!
!
!
!
line con 0
!
line aux 0
!
line vty 0 4
login
!
!
!
end
Router1#show running-config
Building configuration…
Current configuration: 693 bytes
!
version 12.4
no service timestamps log datetime msec
no service timestamps debug datetime msec
no service password-encryption
!
hostname Router1
!
!
!
!
!
!
!
!
ip cef
no ipv6 cef
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
spanning-tree mode pvst
!
!
!
!
!
!
interface FastEthernet0/0
ip address 192.168.1.1 255.255.255.0
duplex auto
speed auto
!
interface FastEthernet0/1
ip address 192.168.2.1 255.255.255.0
duplex auto
speed auto
!
interface Vlan1
no ip address
shutdown
!
router ospf 1
log-adjacency-changes
network 192.168.1.0 0.0.0.255 area 0
network 192.168.2.0 0.0.0.255 area 1
!
ip classless
!
ip flow-export version 9
!
!
!
!
!
!
!
line con 0
!
line aux 0
!
line vty 0 4
login
!
!
!
end
Router2#show running-config
Building configuration…
Current configuration: 734 bytes
!
version 12.4
no service timestamps log datetime msec
no service timestamps debug datetime msec
no service password-encryption
!
hostname Router2
!
!
!
!
!
!
!
!
ip cef
no ipv6 cef
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
spanning-tree mode pvst
!
!
!
!
!
!
interface Loopback1
ip address 10.2.2.1 255.255.255.0
!
interface FastEthernet0/0
ip address 192.168.2.2 255.255.255.0
duplex auto
speed auto
!
interface FastEthernet0/1
no ip address
duplex auto
speed auto
shutdown
!
interface Vlan1
no ip address
shutdown
!
router ospf 1
log-adjacency-changes
network 192.168.2.0 0.0.0.255 area 1
network 10.2.2.0 0.0.0.255 area 1
!
ip classless
!
ip flow-export version 9
!
!
!
!
!
!
!
line con 0
!
line aux 0
!
line vty 0 4
login
!
!
!
end
Отличие от предыдущих схем только в том, что для Router1 и Router2 добавляется другой номер зоны, при включении.
Если посмотреть таблицу маршрутизации c Router0:
То добавились маршруты OIA (или OSPF inter area). То есть маршрут из другой зоны. Если посмотреть базу:
Здесь появился Summary LSA или Type3. Его генерирует маршрутизатор, который находится на границе двух зон. Такой маршрутизатор называют пограничным или ABR (от англ. Area Border Gateway).
Если посмотреть на него поглубже:
То можно заметить, что анонсирует его 192.168.2.1 (это RID Router1).
Если же посмотреть на таблицу маршрутизации со стороны ABR (т.е. Router1):
То для него все маршруты помечены O. Все потому что он находится в обеих зонах и для него они локальны.
А если посмотреть базу:
То тут их больше. Все потому, что у него представлены эти LSA на каждую зону, а также он генерирует Type3 в обе стороны. Для самостоятельного ознакомления лабу можно скачать по данной ссылке.
Таким образом OSPF можно делить на зоны. То есть маршрутизатор видит соседей в своей зоне и просчитывает лучший путь сам. А вот межзоннные маршруты (Type3) диктует ABR. Поэтому на границу чаще ставят производительные маршрутизаторы. На самом деле EIGRP и OSPF уж очень много всего умеют. И заслуживают отдельных статей. Более подробно они разбираются уже в топиках CCNP. Так что для основ достаточно.
В итоге мы разобрались с маршрутизацией и встает вопрос: что использовать? Однозначного ответа тут нет. Если у вас вся сеть построена на цисках, то можно выбирать EIGRP. Если у вас сеть мультивендорная, то тут однозначно OSPF. Да, циска вроде как открыла стандарт, но относительно старые железки (не циски) не получат поддержку этого протокола, да и не на всех новых его внедрят. Более того, могу сказать, что даже в сетях построенных исключительно на цисках, выбирают OSPF. Аргументируя это тем, что OSPF более гибок в настройке, нежели EIGRP. Да и нельзя быть уверенным, что в какой то момент придется ставить сетевое устройство другого вендора. А значит внедрение такого устройства пройдет безболезненно и без перенастройки всей сети.
Подводя итоги, можно сказать, что это самая долгая статья из всех, что я писал. Все потому, что писал я ее больше 2-х лет. Постоянно что-то стопорило ее написание, а когда садился, то не мог сконцентрироваться и написать больше 2-х предложений. Но теперь она написана и можно спокойно выдохнуть. Ее как раз не хватало для основ компьютерных сетей, ведь предыдущие статьи концентрировались в большинстве на L2 уровне. Столь длительное написание привело к тому, что циска уже меняет программу своего экзамена. А значит некоторые темы, которые я хотел далее осветить, уже не актуальны. Поэтому я уберу из содержания будущие темы и буду выкладывать статьи, исходя из актуальности.
Спасибо всем, кто ждал статью и интересовался.