Heute beschäftigen wir uns mit statischer Routenführung und betrachten drei Themen: Was ist statische Routenführung, wie wird sie konfiguriert und was sind ihre Alternativen? Sie sehen die Netzwerk-Topologie, die einen Computer mit der IP-Adresse 192.168.1.10 zeigt, der über einen Switch mit dem Gateway oder Router verbunden ist. Für diese Verbindung wird der Router-Port f0/0 mit der IP-Adresse 192.168.1.1 verwendet.
Der zweite Port dieses Routers f0/1 mit der IP-Adresse 192.168.2.1 ist mit dem Port f0/0 eines anderen Routers verbunden, der die Adresse 192.168.2.2 hat. Der zweite Router ist über den Port f0/1 mit der Adresse 192.168.3.2 mit einem dritten Router verbunden, der für diese Verbindung den Port f0/0 mit der IP-Adresse 192.168.3.3 nutzt.
Schließlich ist der dritte Router über den Port f0/1 mit der Adresse 192.168.4.3 mit dem zweiten Switch verbunden, der wiederum an den zweiten Computer mit der IP-Adresse 192.168.4.10 angeschlossen ist.
Wenn Sie wissen, wie man Subnetze anhand von IP-Adressen unterteilt, bestimmen Sie, dass der Bereich vom ersten Computer zum ersten Router zu einem Subnetz gehört, der Bereich zwischen dem ersten und dem zweiten Router zu einem zweiten Netzwerk, zwischen dem zweiten und dem dritten Router zu einem dritten Netzwerk und zwischen dem dritten Router und dem zweiten Computer zu einem vierten Netzwerk. Somit haben wir 4 verschiedene Netzwerke.
Wenn der Computer 192.168.1.10 mit dem Computer 192.168.4.10 kommunizieren möchte, muss er zuerst seine Daten an das Gateway 192.168.1.1 senden. Er erstellt ein Frame, in das er die Quell- und Ziel-IP-Adresse sowie die Quell- und Ziel-MAC-Adresse einfügt und es an den Router sendet. Dieser verwirft die Informationen der Schicht 2, also die MAC-Adressen, und schaut sich die Informationen der Schicht 3 an. Erkennt er, dass die Daten an ein Gerät mit der IP-Adresse 192.168.4.10 gerichtet sind, versteht der Router, dass dieses Gerät nicht an ihn angeschlossen ist, und muss dieses Frame einfach weiter durch das Netzwerk leiten. Er merkt in seiner Routing-Tabelle, dass die Daten für das Netzwerk 4 an das Gerät mit der IP-Adresse 192.168.2.2 gesendet werden müssen.
Ähnlich überprüft der zweite Router seine Routingtabelle, erfährt, dass die Daten für das Netzwerk 4. an die IP-Adresse 192.168.3.3 gesendet werden müssen, und leitet das Frame an den dritten Router weiter. Schließlich vergleicht der dritte Router seine Tabelle, stellt fest, dass das Netzwerk 4. direkt mit ihm verbunden ist, und sendet das Frame zum zweiten Computer.
Schauen wir uns an, wie eine Routingtabelle erstellt wird. Dafür verwenden wir Cisco Packet Tracer und betrachten, wie das Konzept des Routings umgesetzt wird. Hier ist dasselbe Netzwerk-Topologie abgebildet, und jetzt werde ich den Routern die entsprechenden IP-Adressen zuweisen und auch die Standard-Gateway-Adressen angeben.
Wir machen nichts mit dem Switch, da er mit den Standard-Einstellungen arbeitet und VLAN1 verwendet. Lassen Sie uns mit den Einstellungen des ersten Routers Router0 beginnen. Zuerst weisen wir ihm den Hostnamen R1 zu, danach tragen wir die IP-Adresse und die Subnetzmaske für das Interface f0/0 ein. Anschließend muss der Befehl no shutdown angewendet werden. Sie sehen, wie sich das Interface-Symbol von rot nach grün ändert, was bedeutet, dass der Port ins Netzwerk aktiviert wurde.
Nun müssen wir den zweiten Port des Routers f0/1 einrichten, wobei der Hostname gleich bleibt. Wir fügen einfach die IP-Adresse 192.168.2.1 und die Subnetzmaske 255.255.255.0 hinzu. Hier gibt es nichts Neues, es handelt sich um eine einfache Konfiguration. Sie kennen bereits alle Befehle, deshalb werde ich schnell die restlichen Router durchgehen. Während ich IP-Adressen zuweise und den Befehl no shut verwende, ändern die Ports der Router ihre Farbe auf grün, was zeigt, dass die Verbindung zwischen den Geräten hergestellt ist. Dabei erstelle ich die Netzwerke 1., 2., 3. und 4. Der letzte Oktett der IP-Adresse des Routerports zeigt die Nummer des Routers an, während der vorletzte Oktett die Nummer des Netzwerks angibt, das an diesen Port angeschlossen ist.
Der erste Router erhält die Ports mit den Adressen 192.168.1.1 (erster Router, erstes Netzwerk) und 192.168.2.1 (erster Router, zweites Netzwerk). Der zweite Router hat 192.168.2.2 (zweiter Router, zweites Netzwerk) und 192.168.3.2 (zweiter Router, drittes Netzwerk). Der dritte Router verwendet 192.168.3.3 (dritter Router, drittes Netzwerk) und 192.168.4.3 (dritter Router, viertes Netzwerk). Meiner Meinung nach ist das relativ einfach zu merken, jedoch können die Adressen in der Praxis anders zugewiesen werden, abhängig von den Richtlinien, die in Ihrem Unternehmen gelten. Es ist wichtig, sich an diese Richtlinien zu halten, da es Ihrem Kollegen die Fehlersuche in Ihrem Netzwerk erleichtert, wenn Sie es entsprechend den festgelegten Regeln strukturieren.
Ich habe nun die IP-Adressen den Ports des Routers zugewiesen, und Sie können sehen, dass der Port des zweiten Switches ebenfalls grün geworden ist, da die Verbindung zwischen ihm und dem zweiten Computer automatisch hergestellt wurde.
Jetzt rufe ich das Befehlszeilen-Terminal des ersten Computers auf und ping den zweiten Computer unter der Adresse 192.168.4.10. Lassen Sie uns in den Simulationsmodus wechseln – nun sehen Sie die animierte Bewegung von Ping-Paketen durch das Netzwerk. Ich werde jetzt erneut den Ping ausführen, damit Sie genau beobachten können, was dabei passiert. Rechts in der Tabelle sehen Sie ICMP, das Internet Control Message Protocol – so wird der Ping bezeichnet. Ping ist ein Protokoll, das wir verwenden, um die Verbindung zu überprüfen.
Sie senden ein Testpaket an ein anderes Gerät, und wenn es dieses zurücksendet, ist die Verbindung erfolgreich hergestellt. Wenn Sie auf das Ping-Paket im Diagramm klicken, können Sie Informationen zur Übertragung einsehen.
Sie sehen die Daten der 3. OSI-Schicht – das sind die IP-Adressen des Quell- und Ziel-Pings, die Daten der 2. Schicht in Form der entsprechenden MAC-Adressen und die Daten der 1. Schicht in Form der Portbezeichnung(en) – das ist FastEthernet0. Sie können sich auch das Format des Ping-Frames ansehen: Header, Typ und Payload des Pakets.
Der Frame wird an den Switch gesendet, der die MAC-Adressen analysiert und ihn weiter zum Router im Netzwerk leitet. Der Router sieht die IP-Adresse 192.168.4.10 und verwirft das Paket, da er diese Adresse nicht kennt. Lassen Sie uns sehen, was in Echtzeit passiert, indem wir zum Ping im Fenster der Eingabeaufforderung zurückkehren.
Sie sehen, dass bei dem Versuch, den Computer 192.168.4.10 zu pingen, alle 4 Pakete verloren gegangen sind – vom Router 192.168.1.1 wurde die Rückmeldung gegeben, dass der Zielhost nicht erreichbar ist. Lassen Sie uns zum Fenster des Router-Befehlszeileninterfaces zurückkehren und den Befehl show ip route eingeben. Sie sehen den wichtigsten Teil – die Routingtabelle. Der von mir eingegebene Befehl ist einer der grundlegenden Routingbefehle von Cisco. Momentan enthält diese Tabelle 2 Einträge. Am Anfang der Tabelle befindet sich eine Liste der verwendeten Abkürzungen, aus der hervorgeht, dass die Buchstaben C für direkte Verbindungen stehen. Der erste Eintrag zeigt an, dass das Netzwerk 192.168.1.0/24 direkt mit dem Port FastEthernet0/0 verbunden ist, und dass das Netzwerk 192.168.2.0/24 direkt mit dem Port FastEthernet0/1 verbunden ist. Das bedeutet, dass der Router momentan nur diese beiden Netzwerke kennt.
Die Bedeutung von 192.168.1.0/24 ist die Netzwerkkennung. Als wir die Subnetze erstellten, legten wir gleichzeitig auch deren Identifikatoren fest. Diese Identifikatoren informieren den Router, dass alle Geräte, deren IP-Adressen im Bereich von 192.168.1.1 bis 192.168.1.254 liegen, zu diesem Subnetz gehören. Somit sollten all diese Geräte technisch gesehen für den Router erreichbar sein, da er mit diesem Netzwerk verbunden ist.
Wenn am Ende des Identifikators der Wert /24 steht, bedeutet dies, dass an alle Geräte dieses Netzwerks von 1 bis 254 eine Broadcast-Anfrage gesendet wird. So sind nur die Netzwerke 1 und 2 mit diesem Router verbunden, weshalb er nur über diese Netzwerke informiert ist. Daher weiß der Router nicht, dass die Adresse 192.168.4.10 über den Pfad Router0 - Router1 - Router2 erreichbar ist.
Aber als Netzwerkadministrator wissen Sie, dass dieser Pfad verfügbar ist, also dass der erste Router dieses Paket an den zweiten Router senden kann. Daher müssen Sie eine statische Routenplanung einrichten. Lassen Sie uns versuchen, das zu tun.
Wir werden diesem Router sagen, dass alle Pakete und sämtlicher Datenverkehr, der für das Netzwerk 192.168.4.0/24 bestimmt ist, an den zweiten Router gesendet werden soll. Das Format des Befehls für die statische Routenbildung sieht wie folgt aus: ip route .
Jetzt werde ich Ihnen zeigen, was das bedeutet. Für diesen Befehl verwenden wir den globalen Konfigurationsmodus des Routers. Ich gebe ip route 192.168.4.0 255.255.255.0 ein – das bedeutet, dass hier jeglicher Datenverkehr für Geräte im Netzwerk ankommt, deren IP-Adresse einen Wert im letzten Oktett zwischen 1 und 254 hat, und danach gebe ich entweder eine IP-Adresse oder die Bezeichnung des Ports ein, an den dieser Datenverkehr gesendet werden soll. In diesem Fall gebe ich die Schnittstellenbezeichnung f0/1 ein, sodass der Befehl wie folgt aussieht: ip route 192.168.4.0 255.255.255.0 f0/1.
Statt der Gateway-Schnittstelle kann ich auch seine IP-Adresse angeben, dann würde der Befehl für die statische Routenbildung so aussehen: ip route 192.168.4.0 255.255.255.0 192.168.2.2.
Sie fragen sich vielleicht, was besser ist. Ich denke, dass es für Broadcast-Netzwerke wie Ethernet besser ist, eine IP-Adresse zu verwenden. Wenn Sie jedoch Punkt-zu-Punkt-Netzwerke wie Frame Relay einsetzen, ist es besser, die Ausgangsschnittstelle zu verwenden. Später werden wir uns mit Frame Relay-Netzwerken befassen; zurzeit benutze ich die passendere Routing-Befehlsoption -192.168.4.0 255.255.255.0.
Schauen wir uns jetzt die Routing-Tabelle an, indem wir den Befehl do show ip address verwenden. Sie sehen, dass ein neuer Eintrag mit dem Buchstaben S, also static, hinzugefügt wurde.
Dieser Eintrag besagt, dass, wenn Verkehr für das Netzwerk 192.168.4.0/24 vorhanden ist, er über das Gerät mit der IP-Adresse 192.168.2.2 an den Zielort weitergeleitet werden sollte. Kehren wir zur Eingabeaufforderung des Computers zurück und pingen die gewünschte Adresse erneut an. Jetzt sollte der Verkehr durch den ersten Router geleitet werden und den zweiten Router erreichen, der die Pakete verwerfen sollte.
Im ersten Fall hat der Router nicht nur die Pakete verworfen, sondern auch dem Computer mitgeteilt, dass die IP-Adresse 192.168.4.10 nicht erreichbar ist. Der zweite Router kann jedoch nur dem ersten Router antworten, von dem er den Verkehr erhalten hat. Lassen Sie uns die Routing-Tabelle des zweiten Routers betrachten. Dort steht, dass Router1 nur über die Netzwerke 2 und 3 informiert ist und nichts über das Netzwerk 4 weiß, zu dem er die Pakete des ersten Computers senden sollte. Er würde eine Nachricht zurücksenden, dass der Zielhost nicht erreichbar ist, weiß aber nicht, wie er mit dem Computer kommunizieren soll, der diese Pakete gesendet hat, da er nichts über das Netzwerk 1 weiß. Deshalb haben wir anstelle einer Nachricht über die Nichterreichbarkeit des Zielhosts die Meldung „Request timed out“ erhalten – die Zeit für die Anfrage ist abgelaufen. Verschiedene Netzwerkequipment haben unterschiedliche TTL-Werte, daher werden IP-Pakete zerstört, wenn sie diesen Wert erreichen. Dabei erfolgt ein Rückwärtszählen – es wird ein Hop durchgeführt, und der TTL-Zähler ändert sich von 16 auf 15, beim zweiten von 15 auf 14 und so weiter, bis der TTL-Wert 0 erreicht und das Paket zerstört wird.
So funktioniert der Mechanismus zur Verhinderung von IP-Paket-Schleifen. Wenn ein Gerät daher nicht innerhalb eines festgelegten Zeitrahmens eine Anfrage erhält, gibt das System eine entsprechende Meldung aus. Lassen Sie uns also zu den Einstellungen des zweiten Routers gehen und ihm zeigen, wie die vierte Subnetz erreicht werden kann. Dafür verwende ich den Befehl ip route 192.168.4.0 255.255.255.0 192.168.3.3. Jetzt ist der entsprechende Eintrag in der Routingtabelle erschienen, die wir mit dem Befehl do show ip route aufgerufen haben.
Router1 weiß jetzt, wie er den Datenverkehr an die Empfänger des vierten Subnetzes weiterleiten kann. Er sendet ihn an den dritten Router. Router2, der mit Netzwerk 4 verbunden ist, weiß definitiv, wie er das Paket an den zweiten Computer weiterleiten kann.
Was passiert, wenn ich erneut einen Ping sende? Jetzt wissen alle Netzwerkgeräte, wie sie den zweiten Computer erreichen können. Wird das Pingen der IP-Adresse 192.168.4.10 erfolgreich sein? Nein, wird es nicht!
Wie bereits erwähnt, ist ICMP ein Protokoll für bidirektionale Kommunikation. Das bedeutet, dass, wenn jemand Ping-Pakete sendet, diese auch zurückkommen müssen. Die Routing-Funktion besteht darin, dass jedes Netzwerkgerät nicht nur wissen muss, wie es eine Nachricht sendet, sondern auch, wie es die Antwort zurück an den Absender des Anfrages sendet. Ein Paket, das vom ersten Computer gesendet wurde, hat erfolgreich den zweiten Computer erreicht. Der zweite Computer denkt: "Prima, ich habe Ihre Nachricht erhalten und muss Ihnen nun antworten." Diese Antwort, die an das Gerät mit der IP-Adresse 192.168.1.10 adressiert ist, gelangt zu Router2. Der dritte Router sieht, dass er das Paket an das erste Subnetz senden muss, hat jedoch in seiner Routing-Tabelle nur Einträge für das dritte und vierte Subnetz. Daher müssen wir eine statische Route mit dem Befehl ip route 192.168.1.0 255.255.255.0 192.168.3.2 erstellen. Dieser Befehl besagt, dass der Verkehr, der für das Netzwerk mit der ID 192.168.1.0 bestimmt ist, an den zweiten Router mit der IP-Adresse 192.168.3.2 gesendet werden soll.
Was passiert danach? Der zweite Router hat Kenntnis von den Netzwerken 2., 3. und 4., weiß jedoch nichts über das erste Netzwerk. Daher müssen Sie die Einstellungen des zweiten Routers Router1 aufrufen und den Befehl ip route 192.168.1.0 255.255.255.0 192.168.2.1 verwenden, um anzugeben, dass der Verkehr für Netzwerk 1 über Netzwerk 2 zum ersten Router Router0 geleitet werden soll.
Nach diesem Schritt erreicht das Paket den ersten Router, der das Gerät 192.168.1.10 kennt, da das erste Netzwerk, in dem sich dieser Computer befindet, an den Port dieses Routers angeschlossen ist. Ich möchte darauf hinweisen, dass der erste Router nun nichts über Netzwerk 3 weiß, während der dritte Router nichts über das zweite Netzwerk kennt. Dies kann ein Problem darstellen, da diese Router nicht über die Existenz der dazwischen liegenden Subnetze informiert sind.
Ich pinge noch einmal die Adresse 192.168.4.0 und wie Sie sehen, war der Ping diesmal erfolgreich. Die Pakete haben den gesamten Weg vom ersten zum zweiten Computer zurückgelegt und die Antwort kam zum Absender zurück. Im Befehlszeilenfenster ist die Nachricht zu sehen, dass jedes der 4 Antwortpakete von 192.168.4.0 32 Bytes groß ist, TTL= 125 ms, und die Ping-Erfolgsquote 100% beträgt. Das bedeutet, dass die Quelle der Übertragung eine Antwort vom Zielhost erhalten hat. Selbst wenn die Geräte nicht über einige zwischenliegende Netzwerke informiert sind, spielt das keine Rolle, solange sie nach dem Prinzip "endlicher Absender – endlicher Empfänger" arbeiten. Der erste Computer weiß, wie er den zweiten Computer erreichen kann, und der zweite weiß, wie er zu dem ersten gelangen kann.
Lassen Sie uns eine andere Situation betrachten. Der erste Computer kann erfolgreich mit dem zweiten Computer kommunizieren, während der Datenverkehr durch all diese Geräte geht. Sehen wir, ob PC0 den dritten Router Router2 unter der Adresse 192.168.3.3 erreichen kann – das ist der Netzport 3 des dritten Routers. Der Ping zeigt, dass dies nicht möglich ist – der Zielhost ist nicht erreichbar.
Lassen Sie uns die Ursache herausfinden. Wenn wir die Routing-Tabelle des ersten Routers öffnen, sehen wir, dass er nur drei Netzwerke kennt – das erste, das zweite und das vierte, aber nichts über das dritte Netzwerk weiß. Daher muss, wenn ich mit diesem Netzwerk kommunizieren möchte, eine statische Route festgelegt werden.
Wir haben also besprochen, wie man die statische Routing-Konfiguration für drei Router einrichtet. Wenn Sie jedoch über 10 Router und 50 verschiedene Subnetze verfügen, würde die manuelle Konfiguration der statischen Routing viel Zeit in Anspruch nehmen. Genau dafür benötigen wir dynamisches Routing.
Jetzt werde ich alle Routen löschen, die ich erstellt habe. Dazu werde ich nacheinander die Routing-Tabellen aller Router aufrufen und das Wort „no“ am Anfang jedes Eintrags der statischen Routen hinzufügen, also den Negationsbefehl verwenden. Jetzt können wir uns ansehen, was dynamisches Routing bedeutet.
Für die dynamische Routensteuerung muss ich das RIP-Protokoll aktivieren, das ist ein sehr schnelles Protokoll. Aber heute werden wir über RIP nicht sprechen, unser Thema ist die statische Routensteuerung, und ich möchte Ihnen zeigen, wie mühsam und zeitaufwendig das ist. Dennoch werde ich Ihnen kurz demonstrieren, wie RIP funktioniert, das wir im nächsten Unterricht detailliert behandeln werden.
Am Beispiel des ersten Routers verwende ich den Befehl router rip und gebe dann ver 2 ein, um die Protokollversion anzugeben. Dann liste ich in separaten Zeilen die Netzwerke auf, für die das dynamische Routenprotokoll genutzt werden soll: 192.168.1.0, 192.168.2.0. Anschließend gehe ich zum zweiten Router und werde es ähnlich machen. Technisch gesehen gebe ich einfach die Netzwerke an, die mit diesem Gerät verbunden sind, deshalb werde ich für den zweiten Router 192.168.2.0 und 192.168.3.0 angeben, und für den dritten nach dem Befehl rip ver 2 – die Adressen 192.168.3.0 und 192.168.4.0. Dann kehre ich zum ersten Router zurück und schaue mir die Routentabelle an.
Sie sehen, dass plötzlich alle Netzwerke erscheinen. Die ersten beiden sind direkt mit dem Router verbunden, während die anderen beiden über das dynamische Routingprotokoll RIP kommunizieren. Diese Situation zeigt sich auch in den Routing-Tabellen des zweiten und dritten Routers. Wenn ich die Netzwerke 5 und 6 an den zweiten Router anschließe, werden alle Geräte, die RIP verwenden, von diesen neuen Netzwerken erfahren. Das ist der Vorteil dynamischen Routings.
Wenn ich jetzt den zweiten Computer anpinge, wird die Verbindung problemlos funktionieren. Ich kann auch den dritten Router anpingen, und der Ping wird erfolgreich sein, da der erste Router dank RIP über alle Geräte in allen Netzwerken informiert ist. Der zweite und dritte Router werden über dieses Wissen ebenfalls verfügen. Ich will nicht behaupten, dass RIP das beste Protokoll ist, aber es kann viele Aufgaben effizient erfüllen. Bis jetzt möchte ich, dass Sie verstehen, was Routing ist, wie es funktioniert, was eine Routing-Tabelle ist und welche Bedeutung sie hat.
Unabhängig davon, ob Sie statische oder dynamische Routing-Methoden verwenden, besteht die Aufgabe der Protokolle darin, die Routing-Tabelle zu erstellen. Diese Tabelle muss über alle Routen zu allen Geräten im Netzwerk informiert sein, damit ein Gerät mit einem anderen kommunizieren kann.
Heute haben Sie also erfahren, dass Routing der Prozess ist, der dafür sorgt, dass Routen in den Routing-Tabellen aufgeführt werden, damit der Router Entscheidungen über den Datenverkehr im Netzwerk treffen kann.
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Quelle: habr.com
