что такое статический маршрут
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».
Как прописать статический маршрут? И зачем он нужен?
В данной статье мы рассмотрим, что такое статический маршрут и зачем его вообще прописывать. Мы будем использовать так называемые «руты» или другими словами будем прописывать маршруты с помощью команды route add в командной строке Windows.
Прежде чем приступать к практике хотелось бы поговорить немного о теории, что бы Вы понимали, что Вы делаете, и в каких случаях это Вам может пригодиться.
Для начала пару определений:
Статическая маршрутизация — вид маршрутизации, при котором маршруты указываются в явном виде при конфигурации маршрутизатора. Вся маршрутизация при этом происходит без участия каких-либо протоколов маршрутизации.
Статический маршрут — представляет собой заданный администратором маршрут, который заставляет пакеты, перемещающиеся между источником и адресатом, отправляться по указанному пути. Другими словами — это явно указанный путь, по которому должен пройти пакет из пункта А в пункт Б.
В этой статье мы с Вами говорим, о статическом маршруте на обыкновенном компьютере с операционной системой Windows. Для чего же нам нужно уметь прописывать статические маршруты? спросите Вы, сейчас попробую объяснить, где это знание Вам может пригодиться.
Сейчас очень распространено для безопасности использовать «Виртуальные частные сети» (VPN). VPN используют как в организациях, для организации своей защищенной сети, так и провайдеры, для предоставления доступа, к глобальной сети Интернет, простым пользователям. Но, так или иначе, это иногда вызывает небольшие неудобства, как в организациях, так и у обычных пользователей.
Например, у Вас дома два компьютера, один из которых имеет доступ в Интернет по средствам VPN, также он соединен со вторым компьютером локальной сетью, и каждый раз, когда он подключается к Интернету, то связь между двумя компьютерами теряется, так как первый компьютер (который подключился к VPN) уже находится в другой сети, и поэтому недоступен со второго компа.
Это можно исправить как раз с помощью статического маршрута. Или другой случай, пригодится сисадминам, (пример из жизни) есть организация, у которой имеются небольшие удаленные офисы, связь с которыми идет по средствам OpenVPN. Был случай, когда мне пришлось узнать внешние ip адреса у этих удаленных офисов, я подключался к компьютеру по VPN сети и соответственно не мог узнать внешний ip, так как он мне бы показал внешний ip нашего VPN соединения. В итоге я просто на всего прописал один статический маршрут на удаленном компьютере, с помощью которого и попал на нужный мне сайт (который показывал внешний ip) и все. Есть, конечно, и другой вариант, съездить туда и узнать ip без подключения к VPN сети, но Вы сами понимаете, что на это нет времени и попросту неохота. Теперь Вы немного представляете, где и для чего Вам может пригодиться знание того, как прописываются статические маршруты.
Примеры использования утилиты route
Хватит теории, переходим к практике. Сейчас мы с Вами пропишем маршрут, который разрешит нам получить доступ к локальной сети при включенном VPN соединении, пригодится обычным пользователям, у которых дома более одного компьютера, а в Интернет выходят по средствам VPN.
Имеем локальную сеть: 192.168.1.0/24
Локальный IP первого компьютера (пусть он будет компьютер — A) – 192.168.1.2 (на котором присутствует VPN соединение)
Локальный IP второго компьютера (а этот компьютер — B) – 192.168.1.3
IP адрес шлюза т.е. модема – 192.168.1.1
Нам нужно прописать маршрут на компьютере A, чтобы он смог видеть компьютер B при включенном VPN соединении. Делается это следующем образом: запускаем командную строку Пуск->Выполнить->cmd и набираем следующую команду:
route –p add 192.168.1.0 mask 255.255.255.0 192.168.1.1
Добавив всего один маршрут, Вы получаете доступ к своей сети при подключенном Интернете, т.е. VPN соединении.
Вот еще один небольшой пример, у Вас дома подключение к Интернету через модем ADSL и Вам иногда (ну или постоянно) требуется подключение к VPN сети, и соответственно выхода в Интернет через свой канал у Вас уже не будет. Но с помощью статического маршрута Вы можете получить доступ к определенным сайтам (узнав предварительно их ip адреса, с помощью команды ping в командной строке, например ping yandex.ru), к которым Вам бы хотелось иметь постоянный доступ (и при подключенном VPN соединении и неподключенном). Например, сайт имеет ip адрес 172.18.24.13, а шлюз (маршрутизатор, модем) имеет IP адрес 192.168.0.1, Вам необходимо прописать следующее:
route –p add 172.18.24.13 mask 255.255.255.255 192.168.0.1
Синтаксис и основные ключи утилиты route
Теперь поговорим поподробней о команде route.
route [-f] [-p] [destination] [mask ] [gateway] [metric ] [if ]
Для того чтобы просто посмотреть таблицу маршрутизации у себя на компьютере введите в командную строку следующие:
route print
Вот в принципе и все что я хотел Вам рассказать, но следует помнить что, проводя все выше указанные манипуляции нужно быть внимательным, так как ошибка всего в одной цифре приведет к нежелательным результатам, не критичным, но нежелательным. В особенности это относится к корпоративным сетям, где маршрутизация уже настроена, и Вы можете легко изменить, удалить нужные маршруты.
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:
Тренинг Cisco 200-125 CCNA v3.0. День 20. Статическая маршрутизация
Сегодня мы поговорим о статической маршрутизации и рассмотрим три темы: что такое статическая маршрутизация, как она настраивается и какая у неё альтернатива. Вы видите топологию сети, которая включает в себя компьютер с IP-адресом 192.168.1.10, подсоединенный через свитч к шлюзу, или роутеру. Для этого соединения используется порт роутера f0/0 с IP-адресом 192.168.1.1.
Второй порт этого роутера f0/1 с IP-адресом 192.168.2.1 подключен к порту f0/0 другого роутера, и этот интерфейс имеет адрес 192.168.2.2. Второй роутер соединен портом f0/1 с адресом 192.168.3.2 с третьим роутером, который использует для этого соединения порт f0/0 с IP-адресом 192.168.3.3.
Наконец, третий роутер соединен со вторым свитчем через порт f0/1 с адресом 192.168.4.3, а свитч подсоединен ко второму компьютеру с IP-адресом 192.168.4.10.
Если вы знаете, как по IP-адресам можно разделить подсети, то определите, что участок от первого компьютера до первого роутера относится к одной подсети, участок межу первым и вторым роутером – ко второй сети, между вторым и третьим роутером – к третьей сети и между третьим роутером и вторым компьютером – к четвертой сети. Таким образом, у нас имеется 4 различных сети.
Если компьютер 192.168.1.10 хочет связаться с компьютером 192.168.4.10, то сначала он должен послать свои данные шлюзу 192.168.1.1. Он создает фрейм, в который помещает IP-адрес источника и назначения, MAC-адрес источника и назначения и отсылает его роутеру. Тот отбрасывает информацию 2-го уровня, то есть MAC-адреса, и смотрит на информацию 3-го уровня. Узнав, что данные адресованы устройству с IP-адресом 192.168.4.10, роутер понимает, что такое устройство к нему не подсоединено, поэтому он просто должен пропустить этот фрейм через себя дальше по сети. Он обращается к своей таблице маршрутизации и видит, что данные для сети 4. нужно посылать устройству с IP-адресом 192.168.2.2.
Аналогично второй роутер сверяется со своей таблицей маршрутизации, узнает, что данные для сети 4. нужно отправить на IP-адрес 192.168.3.3, и отправляет фрейм третьему роутеру. Наконец, третий роутер сверяется со своей таблицей, определяет, что сеть 4. подсоединена к нему самому, и отправляет фрейм второму компьютеру.
Давайте рассмотрим, как создается таблица маршрутизации. Для этого используем Cisco Packet Tracer и посмотрим, как реализуется концепция роутинга. Здесь изображена та же топология сети, и сейчас я присвою роутерам соответствующие IP-адреса, указав также адреса шлюзов по умолчанию.
Мы ничего не делаем со свитчем, потому что он работает с настройками по умолчанию и использует VLAN1. Приступим к настройкам первого роутера Router0. Сначала присвоим ему имя хоста R1, после чего пропишем IP-адрес и маску подсети для интерфейса f0/0. Затем нужно применить команду no shutdown. Вы видите, как маркер интерфейса сменился с красного на зеленый, то есть порт включился в сеть.
Далее нам нужно настроить второй порт роутера f0/1, при этом имя хоста остается прежним, мы просто добавляем IP-адрес 192.168.2.1 и маску подсети 255.255.255.0. Здесь нет ничего нового, это простая настройка, вы уже знаете все команды, поэтому я быстро пробегусь по остальным роутерам. По мере того, как я буду присваивать IP-адреса и использовать команду no shut, порты роутеров будут изменять цвет на зеленый, показывая, что связь между устройствами установлена. При этом я создаю сети 1., 2., 3. и 4. Последний октет IP-адреса порта роутера указывает на номер самого роутера, а предпоследний октет – на номер сети, подключенной к этому порту.
Таким образом, у первого роутера адреса портов будут 192.168.1.1 (первый роутер, первая сеть) и 192.168.2.1 (первый роутер, вторая сеть), у второго роутера — 192.168.2.2 (второй роутер, вторая сеть) и 192.168.3.2 (второй роутер, третья сеть) и у третьего роутера — 192.168.3.3 (третий роутер, третья сеть) и 192.168.4.3 (третий роутер, четвертая сеть). По-моему, это довольно легко запомнить, однако в реальности адреса могут формироваться по-другому, в зависимости от правил, принятых в вашей компании. Вы должны придерживаться правил компании, потому что вашему коллеге будет легче устранять неисправности в вашей сети, если вы будете формировать ее в соответствии с правилами.
Итак, я закончил присваивать портам роутера IP-адреса, и вы видите, что порт второго свитча также поменял цвет на зеленый, так как соединение между ним и вторым компьютером создалось автоматически.
Теперь я вызову терминал командной строки первого компьютера и пропингую второй компьютер по адресу 192.168.4.10. Перейдем к режиму симуляции – теперь вы видите анимированное движение пакетов пинга по участкам сети. Сейчас я ещё раз запущу пингование, чтобы вы смогли внимательно посмотреть, что при этом происходит. Справа в таблице вы видите ICMP, Internet Control Message Protocol – так обозначается пинг. Пинг – это протокол, который мы используем для проверки соединения.
Вы посылаете тестовый пакет на другое устройство, и если оно его возвращает, то связь успешно установлена. Если щелкнуть по пакету пинга на схеме, можно посмотреть информацию о передаче.
Вы видите данные 3 уровня OSI – это IP-адреса источника и назначения пинга, данные 2-го уровня в виде соответствующих MAC-адресов и данные 1-го уровня в виде обозначения порта (портов) – это FastEthernet0. Вы также можете взглянуть на формат фрейма пинга: заголовок, тип и тело пакета.
Фрейм направляется к свитчу, свитч анализирует MAC-адреса и отправляет его дальше по сети роутеру. Роутер видит IP-адрес 192.168.4.10 и отбрасывает пакет, потому что не знает такого адреса. Давайте посмотрим, что происходит в режиме реального времени, для чего вернемся к пингу в окне командной строки.
Вы видите, что попытке пропинговать компьютер 192.168.4.10 все 4 пакета были потеряны – от роутера 192.168.1.1 был получен ответ, что хост назначения не доступен. Вернемся в окно интерфейса командной строки роутера и введем команду show ip route. Вы видите самую важную часть – таблицу маршрутизации, а введенная мной команда это одна из основных команд роутинга Cisco. В настоящий момент эта таблица содержит 2 записи. В начале таблицы находится список используемых сокращений, из которого видно, что буквой С обозначаются соединения. Первая запись сообщает, что сеть 192.168.1.0/24 напрямую подсоединена к порту FastEthernet0/0, а сеть 192.168.2.0/24 напрямую подсоединена к порту FastEthernet0/1. Это значит, что в данный момент роутер знает только эти две сети.
Значение 192.168.1.0/24 является идентификатором сети. Когда мы создавали подсети, мы одновременно создавали их идентификаторы. Эти идентификаторы говорят роутеру, что все устройства, IP-адреса которых находятся в диапазоне от 192.168.1.1 до 192.168.1.254, расположены в данной подсети. Таким образом, все эти устройства технически должны быть доступны для роутера, поскольку он подсоединен к данной сети.
Если в конце идентификатора расположено значение /24, это означает, что всем устройствам данной сети от 1 до 254-го будет рассылаться широковещательный запрос. Итак, к данному роутеру подсоединены только сети 1. и 2., поэтому он знает только об этих сетях. Поэтому когда пинг с адресом 192.168.4.10 попадает к роутеру, он не знает, что этот адрес доступен по маршруту Router0- Router1- Router2.
Но вы как администратор сети знаете, что этот маршрут доступен, то есть что первый роутер может отправить этот пакет второму роутеру. Поэтому вы должны организовать статическую маршрутизацию. Давайте попробуем это сделать.
Сейчас я покажу вам, что это означает. Мы используем для этой команды режим глобальной конфигурации настроек роутера. Я набираю ip route 192.168.4.0 255.255.255.0 – это означает, что сюда попадает любой трафик для устройств сети, чей IP-адрес имеет значение последнего октета от 1 до 254, и далее набираю либо IP-адрес, либо обозначение порта, куда должен отправляться этот трафик. В данном случае я набираю обозначение интерфейса f0/1, то есть команда приобретает такой вид: ip route 192.168.4.0 255.255.255.0 f0/1.
Вместо интерфейса шлюза я могу указать его IP-адрес, тогда команда статической маршрутизации будет выглядеть как ip route 192.168.4.0 255.255.255.0 192.168.2.2.
Давайте теперь посмотрим на таблицу маршрутизации, использовав команду do show ip address. Вы видите, что в ней появилась новая запись, озаглавленная буквой S, то есть static.
Эта запись говорит о том, что если имеется трафик для сети 192.168.4.0/24, его нужно пересылать адресату через устройство с IP-адресом 192.168.2.2. Вернемся к командной строке компьютера и пропингуем нужный адрес еще раз. Теперь трафик должен пройти через первый роутер и достигнуть второго роутера, который должен отбросить пакеты.
В первом случае роутер не просто отбросил пакеты, он еще и ответил компьютеру, что IP-адрес 192.168.4.10 недоступен. Однако второй роутер может ответить только первому роутеру, от которого получил трафик. Давайте посмотрим на таблицу маршрутизации второго роутера. Здесь сказано, что Router1 знает только сети 2. и 3. и ничего не знает о сети 4., куда он должен отправить пакеты первого компьютера. Он бы отправил назад сообщение, что хост назначения не доступен, но не знает, как связаться с компьютером, который послал эти пакеты, потому что ничего не знает о сети 1. Вот почему вместо сообщения о недоступности хоста назначения мы получили сообщение Request timed out – время ожидания запроса истекло. Различные сетевые устройства имеют различные значения TTL, поэтому, когда IP пакеты достигают этого значения, они уничтожаются. При этом происходит обратный отсчет – совершается один хоп, и счетчик TTL меняется с 16 до 15, второй – с 15 до 14 и так далее, пока значение TTL не достигнет 0 и пакет будет уничтожен.
Так работает механизм предотвращения зацикленности IP-пакетов. Таким образом, если устройство не получает запрос в установленное время, система выдаёт подобное сообщение. Поэтому давайте перейдем к настройкам второго роутера и покажем ему, как можно достичь четвертой подсети. Для этого я использую команду ip route 192.168.4.0 255.255.255.0 192.168.3.3. Теперь соответствующая запись появилась в таблице маршрутизации, которую мы вызвали командой do show ip route.
Теперь Router1 знает, как отправлять трафик адресатам четвертой подсети. Он отправляет его третьему роутеру. Третий роутер Router2, поскольку к нему подсоединена сеть 4., определенно знает, как отправить пакет второму компьютеру.
Что произойдет, если я еще раз отправлю пинг? Ведь теперь все сетевые устройства знают, как достичь второго компьютера. Будет ли теперь пингование IP-адреса 192.168.4.10 удачным? Нет, не будет!
Как я уже говорил, ICMP представляет собой протокол двусторонней коммуникации, поэтому, если кто-то посылает пакеты пинга, они должны вернуться обратно. Маршрутизация заключается в том, что каждое сетевое устройство должно не только знать, как отправить кому-либо сообщение, оно также должно знать, как доставить ответное сообщение отправителю запроса. Итак, пакет, отправленный первым компьютером, успешно достиг второго компьютера. Второй компьютер думает: «отлично, я получил ваше сообщение и теперь должен выслать вам ответ». Этот ответ, адресованный устройству с IP-адресом 192.168.1.10, добирается до роутера Router2. Третий роутер видит, что должен отправить пакет в первую подсеть, но в его таблице маршрутизации есть записи только о третьей и четвертой подсети. Поэтому мы должны создать статический маршрут с помощью команды ip route 192.168.1.0 255.255.255.0 192.168.3.2. Данная команда говорит, что трафик, предназначенный для сети с идентификатором 192.168.1.0 должен быть отправлен второму роутеру с IP-адресом 192.168.3.2.
Что произойдет после этого? Второй роутер знает про сети 2., 3. и 4., но ничего не знает о первой сети. Поэтому нужно зайти в настройки второго роутера Router1 и использовать команду ip route 192.168.1.0 255.255.255.0 192.168.2.1, то есть указать, что трафик для сети 1. должен быть отправлен по сети 2. первому роутеру Router0.
После этого пакет достигает первого роутера, который знает об устройстве 192.168.1.10, потому что первая сеть, в которой находится этот компьютер, подключена к порту этого роутера. Замечу, что теперь первый роутер ничего не знает о сети 3., а третий роутер ничего не знает о второй сети. Это может создать проблему, потому что эти роутеры не знают о существовании промежуточных подсетей.
Я еще раз пингую адрес 192.168.4.0, и вы видите, что на этот раз пингование прошло успешно. Пакеты прошли весь путь от первого до второго компьютера и ответ вернулся отправителю. В окне командной строки видно сообщение о том, что каждый из 4-х ответных пакетов 192.168.4.0 представляет собой 32 байта, TTL= 125 мс, и успешность пинга составляет 100%. Это означает, что источник передачи получил ответ от хоста назначения. Таким образом, даже если устройства не знают о существовании некоторых промежуточных сетей, это не имеет значения, если они работают по принципу «конечный отправитель – конечный получатель». Первый компьютер знает, как добраться до второго компьютера, а второй – как добраться до первого.
Давайте рассмотрим другую ситуацию. Итак, первый компьютер может успешно общаться со вторым компьютером, при этом трафик проходит через все эти устройства. Посмотрим, сможет ли PC0 связаться с третьим роутером Router2 по адресу 192.168.3.3 – это порт сети 3 третьего роутера. Пинг показывает, что это невозможно – хост назначения недоступен.
Посмотрим, в чем причина. Открыв таблицу маршрутизации первого роутера, мы видим, что он знает только 3 сети – первую, вторую и четвертую, но ничего не знает о третьей сети. Поэтому, если я хочу связаться с этой сетью, для неё нужно задать статический маршрут.
Итак, мы рассмотрели, как можно настроить статическую маршрутизацию для трех роутеров. Если у вас имеется 10 роутеров и 50 различных подсетей, ручная настройка статической маршрутизации займет очень много времени. Вот зачем нам нужна динамическая маршрутизация.
Сейчас я удалю все маршруты, которые создал. Для этого я поочередно вызову таблицы маршрутизации всех роутеров и допишу слово «no» в начале каждой записи статической маршрутизации, то есть использую команду отрицания. Теперь мы можем рассмотреть, что представляет собой динамическая маршрутизация.
Для динамической маршрутизации я должен активировать протокол RIP, это очень быстрый протокол. Но сегодня мы не будем обсуждать RIP, наша тема – это статическая маршрутизация, и я хотел показать вам, насколько это кропотливое и утомительное дело. Я все же быстро продемонстрирую вам, как работает RIP, который мы подробно рассмотрим на следующем уроке.
На примере первого роутера я использую команду router rip, затем введу ver 2, чтобы указать версию протокола, и затем отдельными строками перечислю сети, для которых нужно использовать протокол динамической маршрутизации: 192.168.1.0, 192.168.2.0, после чего перейду ко второму роутеру и поступлю с ним аналогично. Технически я просто указываю сети, которые подключены к данному устройству, поэтому для второго роутера я укажу 192.168.2.0 и 192.168.3.0, а для третьего после команды rip ver 2 – адреса 192.168.3.0 и 192.168.4.0. Затем я вернусь к первому роутеру и посмотрю на таблицу маршрутизации.
Вы видите, что в ней волшебным образом появились все сети, две первые – это те, что подсоединены непосредственно к роутеру, а две остальные – те, связь с которыми осуществляется по протоколу динамической маршрутизации RIP. Аналогичная ситуация наблюдается в таблицах маршрутизации второго и третьего роутеров. Если я подсоединю ко второму роутеру сети 5. и 6., то все устройства, использующие RIP, будут знать об этих новых сетях. Вот в чем заключается преимущество динамической маршрутизации.
Если я сейчас пропингую второй компьютер, связь будет работать без проблем. Я могу пропинговать третий роутер, и пинг будет успешным, потому что первый роутер благодаря RIP знает обо всех устройствах всех сетей. Аналогичным «знанием» будут обладать второй и третий роутеры. Я не говорю, что RIP самый лучший протокол, но он способен эффективно выполнять множество вещей. Пока что я просто хочу, чтобы вы поняли, что такое маршрутизация и как она работает, что такое таблица маршрутизации и в чем заключено её значение.
Независимо от того, используете вы статическую или динамическую маршрутизацию, роль протоколов заключается в том, чтобы заполнить таблицу маршрутизации. Эта таблица должна знать обо всех маршрутах ко всем устройствам сети, чтобы одно устройство могло установить соединение с другим устройством.
Итак, сегодня вы узнали, что маршрутизация – это процесс, обеспечивающий появление записей о маршрутах в таблицах маршрутизации для того, чтобы роутер мог принять решение об отправке трафика по сети.