5. Směrování v počítačových sítích a směrovací protokoly Studijní cíl V této kapitole si představíme proces směrování IP.. Seznámení s procesem směrování na IP vrstvě a s protokoly RIP, RIPv2, EIGRP a OSPF. Obsahem kapitoly bude: základy směrování, statické směrování, výchozí směrování, dynamické směrování. Doba nutná k nastudování 3 hodiny Směrování v počítačových sítích Základní pojmy router směrovač, routing table směrovací tabulka, v níž jsou záznamy kam směrovat pakety, next hop další směrovač, přes který se dostaneme k cíli, administrative distance číslo mezi 0 a 255, které indikuje jak je daná cesta výhodná. Směrování, které se anglicky nazývá také routing, nebo česky routování, označuje v informatice určování cest datagramů v prostředí počítačových sítí. Směrování zajišťují např. routery, a to pomocí síťové vrstvy modelu ISO/OSI a je využíváno v lokálních sítích LAN i na internetu. Pro uživatele sítě, je směrování proces, pomocí kterého se určuje cesta paketu z výchozího uzlu do cílového uzlu. Z pohledu směrovače, což může být například router, se jedná o přijmutí paketu na jednom ze svých rozhraní a předání ho na jedno ze svých rozhraní nebo o získání potřebných informací o topologii sítě. Internet se skládá jednak ze segmentů, kde jsou uzly propojeny různými způsoby, např. pomocí Ethernetu, Wi-Fi., aj. a tvoří nejrůznější autonomní oblasti. Tyto Počítačové sítě I. 1 (5) KST/IPS1
autonomní oblasti jsou propojeny protokolem IP a stejně tak i jejich vnitřní uzly. Na úrovni segmentů se jedná o všeměrnové adresování. V tomto případě je zpráva doručena všem uzlům, což je vlastnost média - toto neplatí např. u ethernetu se switchem. Uzlům, kterým není zpráva určena, ji zahodí, tedy v případě, že zrovna neodposlouchávají provoz na síti. Adresy na úrovni segmentů nejsou strukturované tak, aby obsahovaly číslo sítě a proto se na této úrovni nesměruje. Další úrovně jsou používány pomocí IP protokolu, ve kterém IP adresa obsahuje číslo sítě a číslo počítač. Uvnitř autonomní oblasti se nachází název typu protokolu, tedy Interior Gateway Protocol. Jedna autonomní oblast může obsahovat několik sítí, mezi kterým se směruje. Zároveň se přes ní ale i směrují pakety do jiných autonomních oblastí. Mezi autonomními oblastmi se nachází název typu protokolu, tedy Exterior Gateway Protocol, který bychom neměli zaměňovat s protokolem stejného jména. Autonomní oblast, která se označuje AS, což znamená Autonomous System, je identifikována 32-bitovým číslem. Původně se jednalo o 16-bitové číslo. Pokud bychom chtěli udělat jednu velkouk počítačovou síť o velkém množství počítačů, tak by doporučení každého, např. Ethernetového, rámce představovalo velkou režii. Můžeme uvést na příkladu, když bychom rozdělili takto velkoku st na několik podsítí, jedná se v podstatě o totéž jako v případě velké firmy, kterou si rozdělíme na několik oddělení a řídíme jen jejich vedoucí. Autonomní oblast tak sdružuje několik sítí. Základy směrování Propojením sítí LAN a WAN se směrovačem dojde k vytvoření datové sítě. Pro vzájemnou komunikaci hostitelů musíme nakonfigurovat logické síťové adresy (např. IP adresy). Termín směrování (routing) označuje předání paketu z jednoho zařízení a odeslání tohoto paketu jinému zařízení v odlišné síti. Směrovače slouží k propojení sítí a nalezení optimální trasy do každé sítě. Směrovač pro tuto činnost pracuje s těmito informacemi: [1] cílová adresa, sousední směrovače, od kterých lze zjistit data o vzdálených sítích, možné trasy do všech vzdálených sítí, optimální trasa do každé vzdálené sítě, způsob údržby a kontroly informací o směrování. Druhy směrování static routing statické při statickém směrování administrátor manuálně vloží směrovací informace do směrovací tabulky, Počítačové sítě I. 2 (5) KST/IPS1
Default routing výchozí díky výchozí bráně nemusíme mít ve směrovací tabulce explicitně definovanou cestu ke všem sítím. Výchozí brána může být definována staticky nebo dynamicky, Dynamic routing dynamické tento druh směrování dynamicky vytváří záznamy ve směrovací tabulce, používá při tom informace získané směrovacími protokoly. Statické směrování Znamená, ruční přidávání tras do routovací tabulky každého směrovače. Výhody: nezpůsobuje žádnou režii směrovače, mezi směrovači se nespotřebovává šířka pásma datovými přenosy, toto směrování zvyšuje zabezpečení. Nevýhody: při konfiguraci se může správce dopustit chybného zadání, pokud je do datové sítě přidána další síť musí být doplněna trasa do této sítě ručně, pouze pro menší sítě. Každá cesta k síti v směrovací tabulce má kromě jiného uvedenou i tzv. administrativní vzdálenost -AD. Jedná se o údaj, který určuje její spolehlivost, přičemž každá statická cesta má administrativní vzdálenost implicitně rovnu 0. Pokud existují 2 cesty do té samé sítě, má přednost ta, která má administrativní vzdálenost nižší. Syntaxe příkazu, pro přidání statické trasy do routovací tabulky: ip route [cílová síť] [maska] [adresa dalšího přeskoku nebo výstupní rozhraní] Na zobrazení aktuální konfigurace směrovače je možné použít příkaz: show running-config Na zobrazení směrovací tabulky se všemi cestami (i statickými, i dynamickými) slouží příkaz: show ip route Počítačové sítě I. 3 (5) KST/IPS1
Výchozí směrování Default route je staticky definovaná cesta, která se použije v případě, že se záznam o cílové adrese paketu nenachází v směrovací tabulce. Její použití je časté v hraničních směrovacích, které jsou do sítě připojené jediným rozhraním. Směrovací protokoly Obrázek 1 Výchozí směrování [2] Směrovací protokol je používán směrovači ke zjištění cesty. Jsou pomocí něj sdíleny s ostatními směrovači informace o připojených sítích. Definuje: jak budou informace zprostředkovány, které směrovací informace budou publikovány, kdy proběhne jejich výměna, jak zjistit příjemce aktualizací. Existují v zásadě dva druhy směrovacích protokolů Interior Gateway Protocol směrování uvnitř autonomního systému (RIP, OSPF,EIGRP), Exterior Gateway Protocol směrování mezi autonomními systémy, např.v internetu (BGP, EGP3). Směrovací protokoly se dále člení podle typu směrovacího algoritmu Distance vector rozhoduje o směru a vzdálenosti cíle (RIP), Link state abstraktní schéma sítě (OSFP), Balanced hybrid používá obě výše uvedené metody (EIGRP). Počítačové sítě I. 4 (5) KST/IPS1
Shrnutí kapitoly Směrování je proces zjištění cesty mezi dvěma sítěmi. Děje se na 3. (sítové) vrstvě ISO OSI modelu na základě cílové adresy umístěné v hlavičce každého paketu, přičemž jsou do něj zapojené jednotlivé směrovače mezi zdrojovou a cílovou destinací. Otázky na procvičení: 1. Co je to IP adresa? 2. Na které vrstvě pracuje směrovač? 3. Co je to paket? 4. Kterou vrstvu reprezentují pakety? 5. Jaký je rozdíl mezi statickým a dynamickým směrováním? 6. Popište proces směrování. Literatura [1] LAMMLE, Todd. CCNA: výukový průvodce přípravou na zkoušku 640-802. Vyd. 1. Brno: Computer Press, 2010, 928 s. ISBN 978-802-5123-591. [2] Cisco Systems, Inc [online]. 2012 [cit. 2012-04-26]. Dostupné z: http://www.cisco.com/. Počítačové sítě I. 5 (5) KST/IPS1