Routování směrovač směrovač 1
Předmět: Téma hodiny: Třída: _ Počítačové sítě a systémy Routování směrovač 3. a 4. ročník SŠ technické Autor: Ing. Fales Alexandr Software: SMART Notebook 11.0.583.0 Obr. 1 Síťové prvky Ing. Fales Alexandr 2
Router: FTP klient TCP protokol FTP protokol TCP FTP server TCP IP protokol IP IP protokol IP IP ovladač Ethernetu MAC ovladač Ethernetu ovladač Token Ring MAC ovladač Token Ring směrovač Schéma směrovač propojující 2 sítě 3
Router: Routování směrovač Jedná se o aktivní prvek sítě, sloužící k propojení homogenních sítí (stejného protokolu). Propojuje mezi sebou sítě. Provádí filtraci, fragmentaci a směrování paketů. Vytváří si routovací (směrovací) tabulku s cestami s nejlepší "cenou" do jemu známých sítí, Blokuje broadcast. Snižuje TTL (dobu života paketu) o 1. Zahazuje pakety a generuje ICMP. Pracuje na třetí (síťové) vrstvě referenčního ISO/OSI modelu. Jedná se o vyšší zařízení s určitou inteligencí. Jde o most s možností volby směru toku dat k cíli, přičemž se rozhoduje na základě IP adres. Používá se při připojování sítí k Internetu. Klasický malý router je dnes součástí kombinovaného zařízení v domácnostech. 4
Router: Routování směrovač Základní funkce: zajišťuje a vybírá tu nejlepší cestu v PC síti rozhoduje se o (ne)směrování na základě směrovací (routovací) tabulky, obsahující záznamy o dostupných sítích vč. metriky cesty, vycházející z logického uspořádání PC sítě, k portům směrovače jsou přiřazeny známé sítě s cestou a metrikou jedním z rozhodovacích faktorů je délka prefixu cílové IP adresy blokuje broadcast (všesměrové vysílání) paket s neznámou cílovou adresou sítě je buď zničen s následným vygenerováním ICPM zprávy nebo je zaslán na port s implicitní sběrnou sítí vnitřně přepíná pakety ze vstup. portu na výstupní 5
Router: Routování směrovač Základní funkce: provádí fragmentaci paketů, a to v případě, že má přijatý paket větší délku než povolená maximální přenosová jednotka (MTU) na vybraném portu. Paket je fragmentován (rozdělen) na fragmenty (části) odpovídající velikosti a jednotlivým částem jsou přidělena čísla a informace pro opětovné složení pakety z všech fragmentovaných částí. Určující je i skutečnost "0" nebo "1" v bitu nesoucí info o možnostech fragmentace. V případě "1" jde o "Don t fragment", což znamená, že paket nesmí být fragmentován, proto bude zahozen a následně vygenerovaná ICMP pro zdrojovou stanici. Na ní je už zda fragmentaci provede nebo pošle paket jinam. 6
Router: Routování směrovač Základní funkce: jednou z hlavních činností je snižování hodnoty pole TTL (Time to Live), což je doba života paketu. Toto pole zabraňuje bloudění paketů v sítí do nekonečna vlivem cyklického nebo nepřesného směrování, apod. Pro jednoduchost se jedná o počet hopů (směrovačů) na cestě k cíli, kterými může paket projít, než bude zahozen (zničen). Každý router, kterým paket projde, sníží toto pole o "1", dokud není pole nulové. V případě, že dojde paketu život, pole TTL se dostane na "0" dřív než dosáhne cíle, je buď zahozen s následným vygenerováním ICMP zprávy nebo, nachází li se směrovač v cílové síti, je dále do cílové cítě směrován. 7
Router: Routování směrovač Základní funkce: aby měly směrovače aktuální informace ve svých směrovacích tabulkách o okolních sítích a metrice, musí si mezi sebou vyměňovat informace nezbytné pro směrování. Také musí pružně reagovat na změny v topologii sítě, ať už výpadkem spoje, směrovač či celé sítě, nebo připojením nového směrovače do sítě. Směrovače udržují konvergenci, jde o jakousi logickou mapu sítě se správnými cestami pro přesné směrování. V případě její změny či ztráty musí obnovení proběhnout co nejrychleji. Pro výměnu těchto informací mezi směrovači slouží směrovací protokoly. 8
Router: Routování směrovač Základní funkce: provádí inteligentní filtrování paketů ze směrovacích informací na základě protokolů a IP adres zvyšuje průchodnost sítě díky frontám, což znamená vytvoření ne jedné vstupní a proti ní výstupní frontě na každém portu, ale řady front v závislosti na prioritách paketu dle daných protokolů podporuje rozložení zátěže na jednotlivé porty ve smyslu paralelních cest výkonný směrovač s vnitřní páteřní sběrnicí může nahradit páteřní síť využívá přenosové linky pouze v případě potřeby dnešní směrovače mají autokonfiguraci nebo dálkovou konfiguraci prostřednictvím serveru 9
Konvergence: Velmi důležitá je vzájemná spolupráce směrovačů: 1) komunikují spolu o aktuální situaci cest v síti (pakety mohou v sítí putovat různými cestami) 2) informují zdrojovou stanici v případě problému s doručováním (posláním) paketu k cíli. Rychlá konvergence je asi nejdůležitějším úkolem směrovačů a směrovacích protokolů. Konvergenci sítě si lze představit jako náhled směrovačů na celou síť, který spolu sdílejí a díky tomu směrují dle aktuálního stavu a především správně. Dojde li k výpadku spoje nebo směrovače, nastává ztráta konvergence a směrovače musí rychle distribuovat směrovací informace o aktuálním stavu, čímž si zaktualizují i směrovací (routovací) tabulky. 10
Protokoly: Směrovatelné protokoly jde o protokoly, jejichž pakety lze směrovat. Jedná se hlavně o protokoly síťové vrstvy, komunikační jako je IP, dále firemní protokoly DECnet, AppleTalk, Novell, XNS, aj., tyto protokoly používají logické adresy, díky nimž mohou směrovače jejich pakety směrovat (přepojovat) k cíli. Směrovací protokoly jde o protokoly sloužící ke zjištění vhodné cesty k cílové stanici (adrese) pro směrované pakety dle určitého algoritmu. Současné směrovače jsou multiprotokolové, resp. podporují více různých síťových protokolů, kdy každý směrovatelný protokol má právě 1 směrovací tabulku. 11
MAC adresa: Směrovač využívá jak síťovou vrstvu, tak i spojovou vrstvu. Na svých rozhraních podporuje spojový protokol, resp. MAC (fyzickou) adresaci a také zapouzdření rámce. V okamžiku určení cesty pro paket si zjišťuje mapováním (protokolem ARP) mezi cílovou IP adresou paketu a MAC adresou, na kterou paket po zapouzdření do rámce pošle. Cílová IP adresa se v paketu směrovaném PC sítí nikdy nemění, oproti tomu se cílová MAC adresa mění skok od skoku, a to vždy na hodnotu MAC adresy rozhraní dalšího směrovače/cílové stanice v síti. Zdrojová IP adresa se také nemění, ale MAC adresa odchozího rozhraní se mění dle aktuálního odesílatele, resp. souseda dalšího skoku. 12
Výhody a nevýhody: Výhody: zvýšení bezpečnosti a průchodnosti v síti díky inteligentní filtraci paketů na základě IP adres a směrovacích informací zvýšení průchodnosti sítě díky inteligenci podpory frontových mechanismů (ke každému portu lze konfigurovat několik front dle priority paketů) segmentace sítí pro zamezení průchodu chybných paketů, broadcastů a paketů na neznámou adresu možnost užívat linky jen v případě potřeby 13
Výhody a nevýhody: náhrada páteřní sítě výkonným směrovačem se sdruženou vnitřní páteřní sběrnicí dle výrobce podpora automatické konfigurace směrovače a konfigurace na dálku přes server podpora rozložení zatížení do paralelních cest Nevýhody: náročnost na správu a management v síti náročnost na konfiguraci 14
15
16
17
18
19
Routování směrovač 20
Přibližte aplikaci směrovače z hlediska routování: Nad výsledky odborně diskutejte s vyučujícím. 21
Popište jednotlivé funkce směrovače v PC sítích: Nad výsledky odborně diskutejte s vyučujícím. 22
Přibližte konvergenci a objasněte otázku protokolů: Nad výsledky odborně diskutejte s vyučujícím. 23
Klasifikujte výhody a nevýhody použití směrovače: Nad výsledky odborně diskutejte s vyučujícím. 24
Dotazy Děkuji za pozornost. Ing. Fales Alexandr Obr. 1 Síťové prvky Ing. Fales Alexandr 25
Zdroje informací Literární publikace: PUŽMANOVÁ, R. Moderní komunikační sítě od A do Z. 2. akt. vyd. Brno: Computer Press, 2006. ISBN: 80 251 1278 0. s. 430 HORÁK, J. KERŠLÁGER, M. Počítačové sítě pro začínající správce. 5. akt. vyd. Brno: Computer Press, 2013. ISBN: 978 80 251 3176 3. s. 303 Fotografie a obrázky: Autorem fotografií a obrázků, není li uvedeno jinak, je Ing. Fales Alexandr Obr. 1 Síťové prvky Ing. Fales Alexandr 26