Компьютерные сети соединяются между собой специальными устройствами, называемыми маршрутизаторами. Маршрутизатор — это устройство, которое собирает информацию о топологии межсетевых соединений и на ее основании пересылает пакеты в сеть назначения.
Маршрутная информация может быть сконфигурирована вручную сетевым администратором – при этом реализуется статическая маршрутизация.
При статической маршрутизации записи в таблице маршрутизации вводятся и изменяются вручную. Такой способ требует вмешательства администратора каждый раз, когда происходят изменения в топологии сети. С другой стороны, он является наиболее стабильным и требующим минимума аппаратных ресурсов маршрутизатора для обслуживания таблицы. Понятно, что алгоритм статической маршрутизации с его ручным способом формирования таблиц маршрутизации приемлем только в небольших сетях с простой топологией. Однако этот алгоритм может быть эффективно использован и для работы на магистралях крупных сетей, так как сама магистраль может иметь простую структуру с очевидными наилучшими путями следования пакетов в подсети, присоединенные к магистрали входных портах.
|
|
Однако, самыми распространенными являются алгоритмы адаптивной (или динамической) маршрутизации. Динамическая (адаптивная) маршрутизация реализуется протоколами маршрутизации, когда маршрутная информация собирается автоматически в ходе динамического процесса обмена обновлениями между маршрутизаторами сети.
Чтобы сконфигурировать статическую маршрутизацию, администратор должен задать маршруты ко всем возможным сетям назначения, которые не присоединены к данному маршрутизатору.
Таблица статической маршрутизации должна содержать:
1) адрес сети назначения,
2) маску сети назначения
3) адрес входного интерфейса следующего маршрутизатора на пути к сети назначения (next hop).
Адрес входного интерфейса следующего маршрутизатора на пути к сети назначения также называют шлюзом по умолчанию.
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО РЕШЕНИЮ ЗАДАЧ
Задача 1
По данным IP-адресам определить, к сети какого класса они принадлежат, получить IP-адрес сети, маску сети и IP-адрес широковещательной рассылки в данной сети: 99.157.23.184
Решение:
первый октет равен 99, значит это сеть класса А;
IP-адрес сети 99.0.0.0;
маска сети 255.0.0.0;
IP-адрес широковещательной рассылки данной сети: 99.255.255.255.
Задача 2
Используйте IP-адреса из задания 1 и соответствующую длину маски сети из таблицы 3.1, чтобы получить IP-адрес сети, маску сети и IP-адрес широковещательной рассылки в данной сети.
Решение:
Дано: 99.157.23.184/12
|
|
Сначала необходимо получить маску сети в двоичном виде: /12 — это 12 единичных бит слева направо:
11111111.1111 0000.00000000.00000000 или в десятичном виде
255.240.0.0.
Чтобы получить IP-адрес сети с данной маской, необходимо выполнить операцию конъюнкции (логического «И») между IP-адресом и маской сети.
Таблица 5.1 – Определение IP-адреса сети
Октеты | 1 байт | 2 байт | 3 байт | 4 байт |
IP-адрес устройства | 01100011. | 10011101. | 00010111. | 10111000 |
Маска в двоичном виде | 11111111. | 11110000. | 00000000. | 00000000 |
IP-адрес сети в двоичн. виде | 01100011. | 10010000. | 00000000. | 00000000 |
IP-адрес сети в десятичн. виде | 99. | 144. | 0. | 0 |
Чтобы получить адрес широковещательной рассылки в сети, необходимо выполнить операцию дизъюнкции (логического «ИЛИ») между IP-адресом и инверсией маски сети
Инверсия маски сети будет иметь вид:
00000000.00001111.11111111.11111111
или в десятичном виде: 0.15.255.255
Расчёт широковещательного адреса (ШВА) для данного примера показан в таблице 5.2.
Таблица 5.2 – Определение широковещательного адреса (ШВА)
Октеты | 1 байт | 2 байт | 3 байт | 4 байт |
IP-адрес устройства | 01100011. | 10011101. | 00010111. | 10111000 |
Инверсия маски в двоичн. виде | 00000000. | 00001111. | 11111111. | 11111111 |
ШВА в двоичном виде | 01100011. | 10011111. | 11111111. | 11111111 |
ШВА в десятичном виде | 99. | 159. | 255. | 255 |
Задача 3
Является ли данная маска сети правильной, и какова ее длина в битах: 255.254.0.0?
Решение:
По определению маска сети является непрерывной последовательностью битов 1 от старшего разряда, после которых идут только биты 0. Поэтому необходимо перевести в двоичное представление указанные маски и проверить этот факт.
В двоичном коде 255.254.0.0 представимо так:
11111111.11111110.00000000.00000000
Очевидно, последовательность единиц идет от старшего бита IP-адреса и является непрерывной. Следовательно, эта маска является правильной и имеет длину 15 бит
Задача 4
Является ли данный IP-адрес адресом сети с указанной длиной маски сети: 169.23.0.0/14?
Решение: Получим маску сети в двоичном виде.
/14 — это 14 единичных бит слева направо:
11111111.11111100.00000000.00000000 = 255.252.0.0
Таблица 5.3 – Определение IP-адреса сети
Октеты | 169 | 23 | 0 | 0 |
IP-адрес сети по заданию | 10101001. | 00010111. | 00000000. | 00000000 |
Маска в двоичном виде | 11111111. | 11111100. | 00000000. | 00000000 |
IP-адрес сети в двоичн. виде | 10101001. | 00010100. | 00000000. | 00000000 |
IP-адрес сети в десятичн. виде | 169. | 20. | 0. | 0 |
Так как IP-адрес 169.23.0.0 не равен адресу 169.20.0.0, то IP-адрес 169.23.0.0 не может выступать в качестве адреса сети с маской /14.
Задача 5
Принадлежат ли указанные IP-адреса к одной подсети: 135.95.4.150 - 135.96.221.49/15?
Решение:
Чтобы узнать принадлежат ли адреса к одной подсети, необходимо получить IP-адрес сети для каждого из адресов и сравнить адреса сетей.
Рассчитаем маску сети в двоичном виде:
/15 — это 15 единичных бит слева направо: 11111111.11111110.0.0 = 255.254.0.0.
Таблица 5.4 – Определение адреса сети для IP-адреса 135.95.4.150/15
Октеты | 135 | 95 | 4 | 150 |
IP-адрес сети по заданию | 10000111. | 01011111. | 00000100. | 10010110 |
Маска в двоичном виде | 11111111. | 11111110. | 00000000. | 00000000 |
IP-адрес сети в двоичн. виде | 10000111. | 01011110. | 00000000. | 00000000 |
IP-адрес сети в десятичн. виде | 135. | 94. | 0. | 0 |
Из таблицы 5.4 следует, что для IP-адреса 135.95.4.150/15 IP-адресом сети является адрес: 135. 94. 0. 0
Таблица 5.5 – Определение адреса сети для IP-адреса 135.96.221.49/15
Октеты | 135 | 96 | 221 | 49 |
IP-адрес сети по заданию | 10000111. | 01100000. | 11011101. | 00110001 |
Маска в двоичном виде | 11111111. | 11111110. | 00000000. | 00000000 |
IP-адрес сети в двоичн. виде | 10000111. | 01100000. | 00000000. | 00000000 |
IP-адрес сети в десятичн. виде | 135. | 96. | 0. | 0 |
Из таблицы 5.5 следует, что для IP-адреса 135.96.221.49/15 IP-адресом сети является адрес: 135. 96. 0. 0
Адреса сетей не совпадают, значит, указанные в задании IP-адреса с длиной маской 15 бит не могут находиться в одной подсети.
Задача 6
Определить максимальную длину маски сети, чтобы указанные IP-адреса находились в одной сети: 24.177.20.45 - 24.177.23.169.
|
|
Решение:
Чтобы определить максимальную длину маски сети необходимо перевести в двоичное представление оба адреса и посчитать число совпадающих бит, начиная со старшего бита, до первого различия. В задании первые два байта IP-адресов совпадают, и поэтому их нет смысла переводить в двоичное представление. Так как каждый байт — это 8 бит, то имеем 8 * 2 = 16 совпадающих бит. Рассмотрим третий байт IP-адресов.
Переведём третий байт адресов в двоичный вид:
20 = 000101 00
23 = 000101 11
В третьем байте совпадают 6 бит. Таким образом, всего совпадает 16 + 6 = 22 бита. Поэтому максимальная длина маски сети, при которой оба указанных IP-адреса будут лежать в одной подсети, составит 22 бита.
Задача 7
Написать таблицы статической маршрутизации для всех роутеров сети связи. Схема компьютерной сети приведена на рисунке 3.1. Рисунок 5.1 – Схема компьютерной сети
Решение:
Чтобы сконфигурировать статическую маршрутизацию, администратор должен задать маршруты ко всем возможным сетям назначения, которые не присоединены непосредственно к данному маршрутизатору.
Таблица статической маршрутизации должна содержать:
1) адрес сети назначения,
2) маску сети назначения
3) адрес входного интерфейса следующего маршрутизатора на пути к сети назначения (next hop).
Адрес входного интерфейса следующего маршрутизатора на пути к сети назначения также называют шлюзом по умолчанию.
Из рисунка 5.1 видно, что маска у всех локальных сетей равна 24 (255.255.255.0), а значит, адресом сети будут первые 3 байта IP-адреса.
К роутеру А непосредственно подключены сеть 1 и сеть 4, значит, к этим сетям маршрут прописывать нет необходимости. Отсюда следует, что для роутера А необходимо прописать маршруты к сетям 2, 3 и 5.
IP-адрес сети 2: 192.168.20.0; маска: 255.255.255.0; адрес шлюза из сети 1 в сеть 2: 1.1.1.12
IP-адрес сети 3: 192.168.30.0; маска: 255.255.255.0; адрес шлюза из сети 1 в сеть 3: 1.1.1.12
IP-адрес сети 5: 2.2.2.0; маска: 255.255.255.0; адрес шлюза из сети 1 в сеть 5: 1.1.1.12
К роутеру В непосредственно подключены сеть 2, сеть 4 и сеть 5, значит, к этим сетям маршрут прописывать нет необходимости.
|
|
Отсюда следует, что для роутера В необходимо прописать маршруты к сетям 1 и 3.
IP-адрес сети 1: 192.168.10.0; маска: 255.255.255.0; адрес шлюза из сети 2 в сеть 1: 1.1.1.11
IP-адрес сети 3: 192.168.30.0; маска: 255.255.255.0; адрес шлюза из сети 2 в сеть 3: 2.2.2.12.
К роутеру С непосредственно подключены сеть 5 и сеть 3, значит, к этим сетям маршрут прописывать нет необходимости. Отсюда следует, что для роутера С необходимо прописать маршруты к сетям 1, 2 и 4.
IP-адрес сети 1: 192.168.10.0; маска: 255.255.255.0; адрес шлюза из сети 3 в сеть 1: 2.2.2.11
IP-адрес сети 2: 192.168.20.0; маска: 255.255.255.0; адрес шлюза из сети 3 в сеть 2: 2.2.2.11
IP-адрес сети 4: 1.1.1.0; маска: 255.255.255.0; адрес шлюза из сети 3 в сеть 4: 2.2.2.11
Таблица 5.6 – Таблицы статической маршрутизации для роутеров
IP-адрес сети | Маска сети | IP-адрес шлюза | |
Роутер A | 192.168.20.0 | 255.255.255.0 | 1.1.1.12 |
192.168.30.0 | 255.255.255.0 | 1.1.1.12 | |
2.2.2.0 | 255.255.255.0 | 1.1.1.12 | |
Роутер B | 192.168.10.0 | 255.255.255.0 | 1.1.1.11 |
192.168.30.0 | 255.255.255.0 | 2.2.2.12 | |
Роутер C | 192.168.10.0 | 255.255.255.0 | 2.2.2.11 |
192.168.20.0 | 255.255.255.0 | 2.2.2.11 | |
1.1.1.0 | 255.255.255.0 | 2.2.2.11 |
Для тупиковых маршрутизаторов (на рисунке 5.1 это роутеры А и С) таблицы маршрутизации могут быть сильно упрощены, поскольку для этих роутеров маршрут в любую искомую сеть всегда проходит через один и тот же шлюз. В данной ситуации имеет смысл прописать маршруты по умолчанию.
В процессе конфигурирования маршрутизации по умолчанию в адресе и маске сети задействуют все нули, которые означают все сети и все маски (любые сети с любыми масками). Например, для всех пакетов, попавших в маршрутизатор A, маршрут по умолчанию будет через шлюз 1.1.1.12. А для всех пакетов, попавших в маршрутизатор С, маршрут по умолчанию будет через шлюз 2.2.2.11.
Тогда таблица маршрутизации для тупиковых роутеров А и С сильно упростится и будет иметь вид:
Таблица 5.7 – Маршрутизация по умолчанию для тупиковых роутеров
IP-адрес сети | Маска сети | IP-адрес шлюза | |
Роутер A | 0.0. 0.0 | 0.0.0.0 | 1.1.1.12 |
Роутер C | 0.0.0.0 | 0.0.0.0 | 2.2.2.11 |
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
1 Олифер В.Г. Олифер Н.А. Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы. 4-е издание – Спб.: Питер, 2010 г, 944 стр.
2 Олифер В.Г. Олифер Н.А. Основы компьютерных сетей, учебник, – Спб.:Питер,2009 г.
3 Некрасова Е.М. «Технология монтажа и обслуживания компьютерных сетей», Учебное пособие - Хабаровск, 2015 г
4 Учебное пособие - Коммутаторы локальных сетей D-Link, 3-е издание – Москва, 2004 г
5 Васин Н.Н. Построение сетей на базе коммутаторов и маршрутизаторов – Интернет Университет, http://www.intuit.ru/
6 Брайан Хилл - Полный справочник по CISCO – Санкт-Петербург, 2004 г, 1079 стр.
7 Филимонов А.Ю. Построение мультисервисных сетей Ethernet – СПб.: БХВ - Петербург, 2007.
Приложение 1
Оформление титульного листа рукописной контрольной работы
Хабаровский институт инфокоммуникаций (филиал) федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования «Сибирский государственный университет телекоммуникаций и информатики» Домашняя контрольная работа №___ ____________________________________________ (наименование дисциплины) Вариант_________________________________ Выполнил ________________________________________ (ФИО) _______________курс _________________группа ______________шифр _______________ специальность Проверил ____________________________________ (ФИО преподавателя) Отметка________________ ______________ (зачтено/незачтено) дата проверки | №__________________ № регистрации ЗО Дата________________ регистрации Подпись ____________ специалиста ЗО |
Приложение 2
Оформление титульного листа домашней контрольной работы,
выполненной в электронном варианте
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО СВЯЗИ
ХАБАРОВСКИЙ ИНСТИТУТ ИНФОКОММУНИКАЦИЙ
(ФИЛИАЛ)
ФЕДЕРАЛЬНОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО
БЮДЖЕТНОГО ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО УЧРЕЖДЕНИЯ
ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ
«СИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
ТЕЛЕКОММУНИКАЦИЙ И ИНФОРМАТИКИ»