Маршрутизация в TCP/IP сетях. Статическая и динамическая маршрутизации
Цель работы: смоделировать сеть передачи данных с использованием маршрутизатора Cisco. Рассмотреть особенности настройки последовательного канала передачи данных. Настроить DHCP сервер. Настроить статическую и динамическую маршрутизацию пакетов в локальной сети.
Теоретические сведения
Маршрутизаторы Cisco обладают возможностью соединения не только по стандарту 802.3u (Fast Ethernet), но и по серийному соединению с использованием последовательных портов. Такое соединение необходимо, например, при построении телефонного пула голосовых модемов на маршрутизаторе.
Для рассмотрения такого способа построения сети создадим локальную сеть, изображенную на рисунке 3.1.
Рис. 3.1. Схема модели сети
В модели сети используются маршрутизаторы Generic (Router-PT). Обозначим их Router0 и Router1. Сетевые имена роутеров назначаются в режиме конфигурирования командой hostname имя. Между собой они соединяются кабелем Serial DCE.
Также в сети имеются 2 сервера (в классе оконечных устройств выбирается Generic – Server-PT), 2 коммутатора Cisco 2950-24 и 2 персональных компьютера.
Примем следующее обозначение подсетей:
1. NetA: ПК PC0, сервер Server0, подключенные к маршрутизатору через коммутатор Switch0, и порт FastEthernet0/0 маршрутизатора Router0;
2. NetB: ПК PC1, сервер Server1, подключенные к маршрутизатору через коммутатор Switch1, и порт FastEthernet0/0 маршрутизатора Router1;
3. NetС: последовательное соединение – порты Serial маршрутизаторов Router0 и Router1.
|
|
|
Для примера рассмотрим подсети NetA 192.168.1.0/24, NetB 192.168.2.0/24, NetC 192.168.3.0/30.
Включение интерфейсов FastEthernet0 выполняется аналогично действиям, описанным в лабораторной работе №1. Включение портов Serial производится следующим образом:
1. Маршрутизатор переводится в режим конфигурирования – conf t;
2. Маршрутизатор переводится в режим конфигурирования интерфейса Serial2/0 – int s2/0;
3. Порту Serial2/0 назначается IP адрес;
4. Порту Serial2/0 назначается режим инкапсуляции ppp (командой encapsulation ppp), чтобы проходящие Ethernet пакеты передавались в режиме туннелирования протоколом «точка-точка» (опционально);
5. Порту Serial2/0 назначается скорость взаимодействия 64000 бит/с – clock rate 64000 (для порта, который при создании схемы сети был выбран в качестве DCE (ведущий), т.е. для порта, который при соединении выбирался первым);
6. Включить порт Serial2/0 командой no shut.
После выполнения данных команд порты и протокол PPP активируются автоматически.
Ранее были приведены примеры назначения устройствам статического IP адреса. Существует динамический способ назначения IP адресов с использованием специализированного протокола и сервиса.
Сервис DHCP (англ. Dynamic Host Configuration Protocol — протокол динамической конфигурации узла) — это сетевой протокол, позволяющий узлам (хостам) автоматически получать IP-адрес и ряд других параметров, необходимых для работы в TCP/IP сетях. Данный протокол работает по модели «клиент-сервер». Для автоматической конфигурации сетевой узел–клиент на этапе конфигурации сетевого устройства обращается к так называемому серверу DHCP и получает от него нужные параметры. Сетевой администратор может задать диапазон адресов, распределяемых сервером среди компьютеров. Это позволяет избежать ручной настройки компьютеров сети и уменьшает количество ошибок возникающих при настройке сетевых интерфейсов.
|
|
|
Помимо IP-адреса, DHCP сервер также может сообщать клиенту дополнительные параметры, необходимые для работы в сети. Эти параметры называются опциями DHCP. Некоторыми из наиболее часто используемых опций являются:
· IP-адрес шлюза по умолчанию;
· Маска подсети;
· Адреса серверов DNS;
· Имя домена DNS.
Для сети NetA DHCP-сервером будет Server0, а для сети NetB – Router1.
Рассмотрим конфигурирование DHCP сервера на Server0. Для этого необходимо зайти во вкладку «Config», на левой панели выбрать вкладку «Services» ® «DHCP». Включить «DHCP Service». Далее указываются следующие значения:
· В поле «Pool name» – имя пула адресов (диапазона адресов);
|
|
|
· В поле «Default Gateway» – IP адрес шлюза;
· В поле «Start IP Address» – IP, с которого начнется раздача адресов;
· В поле «Subnet Mask» – маска подсети (при этом в поле «Maximum number of Users» автоматически отображается объем пула адресов).
После нажатия кнопки «Add» запись добавляется в таблицу. Запись можно редактировать, не забывая при этом нажимать кнопку «Save». Удалить запись можно нажатием на кнопку «Remove».
После того, как настроен сервер DHCP, на ПК в «IP configuration» вместо «Static» необходимо выбрать «DHCP». На сервере IP адрес присваивается вручную.
На рисунке 3.2 показан пример настройки DHCP сервера на Server0.
Рис. 3.2. Конфигурирование сервера DHCP на сервере Server0
Рассмотрим конфигурирование DHCP сервера на маршрутизаторе Router1.
По-умолчанию на маршрутизаторах Cisco включена функциональная возможность DHCP-сервера.
Объявление пула адресов производится командой:
ip dhcp pool имя_пула.
Роутер переходит в режим конфигурирования пула (консольное приглашение будет оканчиваться на (config-pool)). В этом режиме указывается подсеть: network х.х.х.х маска, затем – адрес шлюза: default-router IP_адрес.
Из пула адресов необходимо исключать адреса шлюза, DNS сервера. Исключение IP адреса из пула DHCP производится в режиме конфигурирования маршрутизатора командой ip dhcp excluded-address IP_адрес.
|
|
|
На рисунке 3.3 показано содержание файла конфигурации маршрутизатора Router1 после настройки на нем DHCP сервера.
Рис. 3.3. Конфигурирование сервера DHCP на маршрутизаторе
Как и при настройке сервера DHCP на Server0, после настройки сервера DHCP на маршрутизаторе, на ПК в «IP configuration» вместо «Static» необходимо выбрать «DHCP».
Посмотреть информацию об адресах, выданных DHCP сервером, можно командой show ip dhcp binding.
Настроим маршрутизацию IP пакетов.
Стек протоколов TCP/IP позволяет создавать маршрутизируемые сети. Маршрутизация позволяет избежать широковещательного трафика. Существуют как динамические, так и статические способы маршрутизации. Для начала рассмотрим статическую маршрутизацию. Смысл ее состоит в указании маршрутизатору достижимости какой-либо подсети через последний доступный напрямую маршрутизатор. Указание маршрута осуществляется командой:
ip route подсеть маска IP_адрес_шлюза метрика,
где подсеть и маска задаются для сети, которую мы хотим достигнуть, а IP_адрес_шлюза, соответственно, IP адрес последнего достижимого напрямую маршрутизатора или шлюза. Метрики — это значения, привязанные к определенным маршрутам, и классифицирующие их от наиболее предпочтительных до наименее предпочтительных. Параметры, используемые для расчета метрик, зависят от протокола маршрутизации. Путь с самой низкой метрикой выбирается в качестве оптимального пути и устанавливается в таблицу маршрутизации. Если к одной точке назначения существует несколько путей с одинаковыми метриками, нагрузка распределяется по этим путям.
Таким образом, в нашем случае, чтобы из подсети NetA можно было получить доступ в подсеть NetB, необходимо войти в режим конфигурации маршрутизатора (Router0) и прописать маршрут:
ip route 192.168.2.0 255.255.255.0 192.169.3.2
Аналогично настраивается маршрутизация на Router1.
Отменить маршрут можно добавив no к команде. Например:
no ip route 192.168.2.0 255.255.255.0 192.169.3.2
Статическая маршрутизация имеет ряд недостатков:
· Очень плохое масштабирование: добавление (N+1)-ой сети потребует сделать 2*(N+1) записей о маршрутах, причём на большинстве маршрутизаторов таблица маршрутов будет различной, при N>3-4 процесс конфигурирования становится весьма трудоёмким;
· Низкая устойчивость к повреждениям линий связи (особенно, в ситуациях, когда обрыв происходит между устройствами);
· Отсутствие динамического балансирования нагрузки;
· Необходимость в сопровождении отдельной документации к маршрутам, проблема синхронизации документации и реальных маршрутов.
Для устранения недостатков статической маршрутизации разработаны протоколы динамической маршрутизации. В отличие от статической маршрутизации динамическая маршрутизация имеет следующие преимущества:
· Периодический обмен информацией о маршрутах между маршрутизаторами;
· Повышенная отказоустойчивость.
Рассмотрим основные динамические способы маршрутизации.
Протокол RIP (англ. Routing Information Protocol) — один из наиболее распространенных протоколов маршрутизации в небольших компьютерных сетях, который позволяет маршрутизаторам динамически обновлять маршрутную информацию (направление и дальность в хопах), получая ее от соседних маршрутизаторов.
RIP — дистанционно-векторный протокол, который оперирует хопами (ретрансляционными «скачками», переходами) в качестве метрики маршрутизации. Максимальное количество хопов, разрешенное в RIP — 15 (метрика 16 означает «бесконечно большую метрику»). Каждый RIP-маршрутизатор по умолчанию вещает в сеть свою полную таблицу маршрутизации раз в 30 секунд, генерируя достаточно большой объем служебного трафика. Протокол RIP работает на сетевом уровне стека TCP/IP, используя UDP порт 520.
В современных сетевых средах RIP — не самое лучшее решение для выбора в качестве протокола маршрутизации, так как его возможности уступают более современным протоколам, таким как EIGRP, OSPF. Ограничение на 15 хопов не дает применять его в больших сетях. Единственный плюс этого протокола — простота конфигурирования.
Для того чтобы включить данный режим маршрутизации, необходимо:
1. Войти в режим конфигурирования маршрутизатора – conf t;
2. Войти в режим маршрутизации RIP – router rip;
3. Перечислить подсети, которые будут маршрутизироваться, и о которых будет передаваться информация вовне, то есть для каждого маршрутизатора должны быть описаны подсети, в общем случае, напрямую подключенные к маршрутизатору. Описание ведется с помощью команды network x.x.x.x.
В соответствии с определением протокола, данным выше, необходимо подождать синхронизации в течение 30 секунд или перезагрузить маршрутизатор командой reload, предварительно сохранив конфигурацию командой write memory (write mem) или заменив стартовую конфигурацию текущей при помощи команды copy running-config startup-config. Последняя команда производит запись содержимого первой указанной памяти во вторую, т.е. в нашем случае содержимое энергозависимой памяти копируется в энергонезависимую память.
OSPF (англ. Open Shortest Path First) – протокол динамической маршрутизации, основанный на технологии отслеживания состояния канала и использующий для нахождения кратчайшего пути алгоритм Дейкстры.
Протокол OSPF представляет собой протокол внутреннего шлюза. Протокол OSPF распространяет информацию о доступных маршрутах между маршрутизаторами одной автономной системы. Автономную систему можно рассматривать как набор сетей или сред с общим элементов маршрутизации. К автономным системам можно обращаться как к самостоятельным объектам, адресуя данные целой сети.
Чтобы включить режим маршрутизации OSPF, в режиме конфигурирования маршрутизатора необходимо ввести команду router ospf 1111, где 1111 – произвольный идентификатор процесса OSPF. Затем указываются подсети, которые будут участвовать в процессе OSPF:
network x.x.x.x wildcard_mask area id,
где команда area указывает зону действия OSPF, wildcard_mask – шаблонная маска (обратная маска):
wildcard_mask = 255.255.255.255 – маска_сети.
Для настройки протокола OSPF в нашей сети примем подсеть NetA за area 1, подсеть NetB – за area 2, подсеть NetC – за area 0. Таким образом, на Router0 необходимо прописать:
routerospf 1111
network 192.168.1.0 0.0.0.255 area 1
network 192.168.3.0 0.0.0.255 area 0
А на Router1:
router ospf 1111
network 192.168.2.0 0.0.0.255 area 2
network 192.168.3.0 0.0.0.3 area 0
После настройки маршрутизатора Router1 должно появиться сообщение о том, что процесс OSPF загрузил таблицу маршрутизации. Пример:
%OSPF-5-ADJCHG: Process 1111, Nbr 192.168.3.1 on Serial2/0 from LOADING to FULL, Loading Done
EIGRP (англ. Enhanced Interior Gateway Routing Protocol) – протокол динамической маршрутизации, разработанный фирмой Cisco. EIGRP для выбора наиболее короткого маршрута использует механизм DUAL.
Протокол EIGRP — переработанный и улучшенный вариант протокола IGRP, свободный от основного недостатка дистанционно-векторных протоколов — особых ситуаций с зацикливанием маршрутов — благодаря специальному алгоритму распространения информации об изменениях в топологии сети. EIGRP более прост в реализации и менее требователен к вычислительным ресурсам маршрутизатора, чем OSPF.
Для того чтобы войти в режим конфигурирования протокола EIGRP, необходимо набрать команду router eigrp номер_автономной_системы.
Далее с помощью команды network x.x.x.x wildcard_mask задается сеть, которая непосредственно подключена к маршрутизатору и о существовании которой наш маршрутизатор будет сообщать своим соседям. Так же с помощью команды passive-interface можно указать порт, в который маршрутизатор не должен отправлять обновленную таблицу маршрутизации.
Текущие обслуживаемые маршрутизатором подсети (таблицу маршрутизации) можно посмотреть с помощью команды sh ip route или с помощью инструмента программного эмулятора – «The Inspect»: выбрать интересующий маршрутизатор и в раскрывающемся меню – пункт «Routing Table» (Рис. 3.4).
Рис. 3.4. Таблица маршрутизации
Как видно из рисунка, слева от каждой записи, содержащейся в таблице, имеется буквенный код:
· Код C означает, что обслуживаемые подсети непосредственно подсоединены к маршрутизатору. Запись с кодом C появляется в таблице сразу после включения интерфейса маршрутизатора и назначения ему IP адреса;
· Код S является обозначением статического маршрута;
· Маршруты, полученные от протоколов динамической маршрутизации:
o Код R – RIP;
o Код D – EIGRP;
o Код O – OSPF;
· Код * – маршрут по умолчанию.
Задание к лабораторной работе:
1. В утилите Cisco Packet Tracer собрать модель сети по схеме, изображенной на рисунке 3.1;
2. Присвоить Server0 – IP 192.168.1.3, шлюз 192.168.1.1, маска 255.255.255.0;
Присвоить int s2/0 на Router0 – 192.168.3.1/30;
Присвоить int s2/0 на Router1 – 192.168.3.2/30;
(см. варианты ниже).
3. Настроить DHCP: для подсети NetA DHCP-сервером будет Server0, а для подсети NetB – Router1.
4. Настроить маршрутизацию статическим и динамическими способами.
5. Посмотреть полученные таблицы маршрутизации.
6. Проверить работу сети, используя команды ping и tracert.
Варианты заданий:
| Вариант | NetA | NetB | NetC |
| 1 | 192.169.1.0/24 | 192.169.2.0/24 | 192.169.3.0/30 |
| 2 | 172.16.1.0/24 | 172.16.2.0/28 | 172.16.3.0/30 |
| 3 | 10.10.1.0/24 | 10.10.2.0/24 | 10.10.3.0/30 |
| 4 | 172.168.1.0/24 | 172.168.2.0/24 | 172.168.3.0/30 |
| 5 | 192.16.1.0/28 | 192.16.2.0/24 | 192.16.3.0/30 |
| 6 | 172.12.1.0/24 | 172.12.2.0/24 | 172.12.3.0/30 |
Контрольные вопросы:
1. Понятие инкапсуляции.
2. Основные понятия протокола PPP (точка-точка).
3. Понятие маршрутизации в сетях TCP/IP. Маршруты и таблица маршрутизации.
4. Статическая маршрутизация, настройка и недостатки.
5. Динамическая маршрутизация, основные понятия, протоколы и алгоритмы реализации.
6. Основные принципы маршрутизации по протоколу RIP.
7. Основные принципы маршрутизации по протоколу OSPF.
8. Основные принципы маршрутизации по протоколу EIGRP.
9. Назначение протокола DHCP. Опции DHCP.
10. Сегментирование TCP/IP сетей.
Лабораторная работа №4
Дата добавления: 2018-06-01; просмотров: 1032; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!