Cisco Training 200-125 CCNA v3.0. יום 18 יסודות הניתוב

היום נתחיל ללמוד נתבים. אם סיימת את קורס הווידאו שלי מהשיעור הראשון עד השיעור ה-17, אז כבר למדת את היסודות של מתגים. כעת נעבור למכשיר הבא - הנתב. כפי שאתם יודעים משיעור הסרטון הקודם, אחד מהנושאים של קורס CCNA נקרא Cisco Switching & Routing.

בסדרה זו, לא נלמד נתבי סיסקו, אלא נבחן את מושג הניתוב באופן כללי. יהיו לנו שלושה נושאים. הראשון הוא סקירה של מה שאתה כבר יודע על נתבים ושיחה על איך אפשר ליישם את זה ביחד עם הידע שצברת בתהליך של לימוד מתגים. עלינו להבין כיצד מתגים ונתבים עובדים יחד.

לאחר מכן, נבחן מהו ניתוב, מה זה אומר ואיך הוא עובד, ולאחר מכן נעבור לסוגי פרוטוקולי הניתוב. היום אני משתמש בטופולוגיה שכבר ראיתם בשיעורים קודמים.

בדקנו כיצד נתונים עוברים ברשת וכיצד מתבצעת לחיצת יד תלת כיוונית של TCP. ההודעה הראשונה שנשלחת דרך הרשת היא חבילת SYN. בואו נסתכל כיצד מתרחשת לחיצת יד תלת כיוונית כאשר מחשב עם כתובת IP 10.1.1.10 רוצה ליצור קשר עם שרת 30.1.1.10, כלומר, הוא מנסה ליצור חיבור FTP.
כדי להתחיל את החיבור, המחשב יוצר יציאת מקור עם מספר אקראי 25113. אם שכחת איך זה קורה, אני ממליץ לך לעיין במדריכי הווידאו הקודמים שדנו בבעיה זו.

לאחר מכן, הוא מכניס את מספר יציאת היעד למסגרת כי הוא יודע שהוא צריך להתחבר ליציאה 21, ואז הוא מוסיף מידע OSI Layer 3, שהוא כתובת ה-IP שלו וכתובת ה-IP של היעד. הנתונים המנוקדים אינם משתנים עד שהם מגיעים לנקודת הסיום. לאחר שהגיעו לשרת, הם גם לא משתנים, אבל השרת מוסיף מידע ברמה שנייה למסגרת, כלומר, כתובת ה-MAC. זה נובע מהעובדה שמתגים קולטים רק מידע OSI ברמה 2. בתרחיש זה, הנתב הוא התקן הרשת היחיד שמתחשב במידע שכבה 3; באופן טבעי, המחשב גם עובד עם המידע הזה. אז, המתג עובד רק עם מידע ברמה XNUMX, והנתב עובד רק עם מידע ברמה XNUMX.

המתג יודע את כתובת ה-MAC המקור XXXX:XXXX:1111 ורוצה לדעת את כתובת ה-MAC של השרת שאליו המחשב ניגש. הוא משווה את כתובת ה-IP המקור עם כתובת היעד, מבין שהתקנים אלו ממוקמים ברשתות משנה שונות ומחליט להשתמש בשער כדי להגיע לרשת משנה אחרת.

לעתים קרובות שואלים אותי השאלה מי מחליט מה צריכה להיות כתובת ה-IP של השער. ראשית, זה נקבע על ידי מנהל הרשת, אשר יוצר את הרשת ומספק כתובת IP לכל מכשיר. כמנהל מערכת, אתה יכול להקצות לנתב כל כתובת בטווח הכתובות המותרות ברשת המשנה שלך. זו בדרך כלל הכתובת החוקית הראשונה או האחרונה, אך אין כללים נוקשים לגבי הקצאתה. במקרה שלנו, המנהל הקצה את הכתובת של השער, או הנתב, 10.1.1.1 והקצה אותו ליציאה F0/0.

כאשר אתה מגדיר רשת במחשב עם כתובת IP סטטית של 10.1.1.10, אתה מקצה מסיכת רשת משנה של 255.255.255.0 ושער ברירת מחדל של 10.1.1.1. אם אינך משתמש בכתובת סטטית, המחשב שלך משתמש ב-DHCP, אשר מקצה כתובת דינמית. ללא קשר לאיזו כתובת IP משתמש מחשב, סטטית או דינמית, חייבת להיות לו כתובת שער כדי לגשת לרשת אחרת.

לפיכך, מחשב 10.1.1.10 יודע שהוא חייב לשלוח מסגרת לנתב 10.1.1.1. העברה זו מתבצעת בתוך הרשת המקומית, שם כתובת ה-IP לא חשובה, רק כתובת ה-MAC חשובה כאן. נניח שהמחשב מעולם לא תקשר עם הנתב בעבר ואינו יודע את כתובת ה-MAC שלו, ולכן עליו לשלוח תחילה בקשת ARP ששואלת את כל המכשירים ברשת המשנה: "היי, למי מכם יש את הכתובת 10.1.1.1? בבקשה תגיד לי את כתובת ה-MAC שלך! מכיוון ש-ARP היא הודעת שידור, היא נשלחת לכל היציאות של כל המכשירים, כולל הנתב.

מחשב 10.1.1.12, לאחר שקיבל את ה-ARP, חושב: "לא, הכתובת שלי היא לא 10.1.1.1", ומבטל את הבקשה; מחשב 10.1.1.13 עושה את אותו הדבר. הנתב, לאחר שקיבל את הבקשה, מבין שזה הוא שנשאל, ושולח את כתובת ה-MAC של פורט F0/0 - ולכל הפורטים כתובת MAC שונה - למחשב 10.1.1.10. כעת, כשמכירים את כתובת השער XXXX:AAAA, שבמקרה זה היא כתובת היעד, המחשב מוסיף אותה לקצה המסגרת המופנית לשרת. במקביל, הוא מגדיר את כותרת המסגרת של FCS/CRC, שהיא מנגנון בדיקת שגיאות שידור.

לאחר מכן, המסגרת של מחשב 10.1.1.10 נשלחת דרך החוטים לנתב 10.1.1.1. לאחר קבלת המסגרת, הנתב מסיר את ה-FCS/CRC באמצעות אותו אלגוריתם כמו המחשב לצורך אימות. נתונים הם לא יותר מאוסף של אחדות ואפסים. אם הנתונים פגומים, כלומר, 1 הופך ל-0 או 0 הופך לאחד, או שיש דליפת נתונים, המתרחשת לעתים קרובות בעת שימוש ברכזת, אז ההתקן חייב לשלוח שוב את המסגרת.

אם בדיקת ה-FCS/CRC הצליחה, הנתב מסתכל על כתובות ה-MAC של המקור והיעד ומסיר אותן, מכיוון שמדובר במידע של Layer 2, ועובר לגוף המסגרת, המכיל מידע Layer 3. ממנו הוא לומד שהמידע הכלול בפריים מיועד למכשיר בעל כתובת IP 30.1.1.10.

הנתב איכשהו יודע איפה המכשיר הזה ממוקם. לא דיברנו על הנושא הזה כשבדקנו איך מתגים עובדים, אז נסתכל על זה עכשיו. לנתב יש 4 יציאות, אז הוספתי לו עוד כמה חיבורים. אז איך הנתב יודע שצריך לשלוח נתונים עבור המכשיר עם כתובת ה-IP 30.1.1.10 דרך יציאה F0/1? למה זה לא שולח אותם דרך יציאה F0/3 או F0/2?

העובדה היא שהנתב עובד עם טבלת ניתוב. לכל נתב יש טבלה כזו שמאפשרת להחליט דרך איזו יציאה לשדר מסגרת ספציפית.

במקרה זה, יציאה F0/0 מוגדרת לכתובת IP 10.1.1.1 וזה אומר שהיא מחוברת לרשת 10.1.1.10/24. באופן דומה, יציאה F0/1 מוגדרת לכתובת 20.1.1.1, כלומר מחוברת לרשת 20.1.1.0/24. הנתב מכיר את שתי הרשתות הללו מכיוון שהן מחוברות ישירות ליציאות שלו. לפיכך, המידע שתעבורה עבור רשת 10.1.10/24 צריכה לעבור דרך יציאה F0/0, ועבור רשת 20.1.1.0/24 דרך יציאה F0/1, ידוע כברירת מחדל. איך הנתב יודע דרך אילו יציאות לעבוד עם רשתות אחרות?

אנו רואים שרשת 40.1.1.0/24 מחוברת ליציאה F0/2, רשת 50.1.1.0/24 מחוברת ליציאה F0/3, ורשת 30.1.1.0/24 מחברת את הנתב השני לשרת. לנתב השני יש גם טבלת ניתוב, שאומרת שרשת 30. מחוברת ליציאה שלה, נסמן אותה 0/1, והיא מחוברת לנתב הראשון דרך יציאה 0/0. הנתב הזה יודע שהיציאה 0/0 שלו מחוברת לרשת 20., ויציאה 0/1 מחוברת לרשת 30., ולא יודע שום דבר אחר.

באופן דומה, הנתב הראשון יודע על רשתות 40 ו-50 המחוברות ליציאות 0/2 ו-0/3, אך לא יודע דבר על רשת 30. פרוטוקול הניתוב מספק לנתבים מידע שאין להם כברירת מחדל. המנגנון שבו נתבים אלו מתקשרים זה עם זה הוא הבסיס לניתוב, ויש ניתוב דינמי וסטטי.

ניתוב סטטי הוא שהנתב הראשון מקבל מידע: אם אתה צריך ליצור קשר עם הרשת 30.1.1.0/24, אז אתה צריך להשתמש ביציאה F0/1. עם זאת, כאשר הנתב השני מקבל תעבורה משרת שמיועד למחשב 10.1.1.10, הוא לא יודע מה לעשות איתו, כי טבלת הניתוב שלו מכילה רק מידע על רשתות 30. ו-20. לכן, גם הנתב הזה צריך לרשום ניתוב סטטי: אם הוא מקבל תעבורה עבור רשת 10., הוא צריך לשלוח אותו דרך יציאה 0/0.

הבעיה עם ניתוב סטטי היא שאני צריך להגדיר ידנית את הנתב הראשון לעבוד עם רשת 30. ואת הנתב השני לעבוד עם רשת 10. זה קל אם יש לי רק 2 נתבים, אבל כשיש לי 10 נתבים, הגדרה ניתוב סטטי לוקח הרבה זמן. במקרה זה, הגיוני להשתמש בניתוב דינמי.
אז, לאחר שקיבל מסגרת מהמחשב, הנתב הראשון מסתכל על טבלת הניתוב שלו ומחליט לשלוח אותה דרך יציאה F0/1. במקביל, הוא מוסיף למסגרת את כתובת ה-MAC המקור XXXX.BBBB ואת כתובת ה-MAC היעד XXXX.CCSS.

לאחר שקיבל את המסגרת הזו, הנתב השני "חותך" את כתובות ה-MAC הקשורות לשכבת OSI השנייה ועובר למידע השכבה השלישית. הוא רואה שכתובת ה-IP היעד 3 שייכת לאותה רשת כמו יציאה 30.1.1.10/0 של הנתב, מוסיף את כתובת ה-MAC המקור ואת כתובת ה-MAC של היעד למסגרת ושולח את המסגרת לשרת.

כפי שכבר אמרתי, אז תהליך דומה חוזר על עצמו בכיוון ההפוך, כלומר מתבצע השלב השני של לחיצת היד, בו השרת שולח חזרה הודעת SYN ACK. לפני שתעשה זאת, הוא משליך את כל המידע המיותר ומשאיר רק את חבילת ה-SYN.

לאחר שקיבל חבילה זו, הנתב השני סוקר את המידע שהתקבל, משלים אותו ושולח אותו הלאה.

אז, בשיעורים קודמים למדנו איך מתג עובד, ועכשיו למדנו איך נתבים עובדים. בואו נענה על השאלה מהו ניתוב במובן הגלובלי. נניח שנתקלתם בתמרור כזה המותקן בצומת כיכר. ניתן לראות שהסניף הראשון מוביל ל-RAF Fairfax, השני לשדה התעופה, השלישי לדרום. אם תצאו ביציאה הרביעית תהיו במבוי סתום, אבל בחמישית תוכלו לנסוע דרך מרכז העיירה לטירת ברקסבי.

באופן כללי, ניתוב הוא מה שמאלץ את הנתב לקבל החלטות לגבי לאן לשלוח תעבורה. במקרה זה, עליך, כנהג, להחליט באיזו יציאה מהצומת לצאת. ברשתות, נתבים צריכים לקבל החלטות לגבי לאן לשלוח מנות או מסגרות. עליך להבין כי ניתוב מאפשר לך ליצור טבלאות על סמך אילו נתבים מקבלים את ההחלטות הללו.

כפי שאמרתי, יש ניתוב סטטי ודינמי. בואו נסתכל על ניתוב סטטי, עבורו אצייר 3 מכשירים המחוברים זה לזה, כאשר המכשיר הראשון והשלישי מחוברים לרשתות. נניח שרשת אחת 10.1.1.0 רוצה לתקשר עם רשת 40.1.1.0, ובין הנתבים יש רשתות 20.1.1.0 ו-30.1.1.0.

במקרה זה, יציאות הנתב חייבות להיות שייכות לרשתות משנה שונות. נתב 1 כברירת מחדל יודע רק על רשתות 10 ו-20 ואינו יודע דבר על רשתות אחרות. נתב 2 יודע רק על רשתות 20. ו-30. כי הם מחוברים אליו, ונתב 3 יודע רק על רשתות 30. ו-40. אם רשת 10. רוצה ליצור קשר עם רשת 40., אני צריך לספר לנתב 1 על רשת 30. ... ושאם הוא רוצה להעביר מסגרת לרשת 40. עליו להשתמש בממשק של רשת 20. ולשלוח את המסגרת על אותה רשת 20.

אני חייב להקצות 2 מסלולים לנתב השני: אם הוא רוצה להעביר חבילה מרשת 40. לרשת 10. אז הוא חייב להשתמש ביציאת רשת 20., וכדי להעביר חבילה מרשת 10. לרשת 40. - רשת. יציאה 30. באופן דומה, אני חייב לספק מידע לנתב 3 לגבי רשתות 10 ו-20.

אם יש לך רשתות קטנות, הגדרת ניתוב סטטי היא קלה מאוד. עם זאת, ככל שהרשת גדלה יותר, כך מתעוררות יותר בעיות בניתוב סטטי. בואו נדמיין שיצרתם חיבור חדש שמחבר ישירות את הנתב הראשון והשלישי. במקרה זה, פרוטוקול הניתוב הדינמי יעדכן אוטומטית את טבלת הניתוב של נתב 1 בדברים הבאים: "אם אתה צריך ליצור קשר עם נתב 3, השתמש במסלול ישיר"!

ישנם שני סוגים של פרוטוקולי ניתוב: Internal Gateway Protocol IGP ו-External Gateway Protocol EGP. הפרוטוקול הראשון פועל על מערכת נפרדת ואוטונומית המכונה תחום ניתוב. תאר לעצמך שיש לך ארגון קטן עם 5 נתבים בלבד. אם אנחנו מדברים רק על החיבור בין הנתבים האלה, אז אנחנו מתכוונים ל-IGP, אבל אם אתה משתמש ברשת שלך כדי לתקשר עם האינטרנט, כפי שעושים ספקי ISP, אז אתה משתמש ב-EGP.

IGP משתמש ב-3 פרוטוקולים פופולריים: RIP, OSPF ו-EIGRP. תוכנית הלימודים של CCNA מזכירה רק את שני הפרוטוקולים האחרונים מכיוון ש-RIP מיושן. זהו הפרוטוקולי הפשוט ביותר מבין פרוטוקולי הניתוב והוא עדיין בשימוש במקרים מסוימים, אך אינו מספק את אבטחת הרשת הדרושה. זו אחת הסיבות מדוע סיסקו הוציאה את RIP מקורס ההכשרה. עם זאת, אני אספר לך על זה בכל מקרה כי לימוד זה עוזר לך להבין את היסודות של ניתוב.

סיווג פרוטוקול EGP משתמש בשני פרוטוקולים: BGP ופרוטוקול EGP עצמו. בקורס CCNA, נסקור רק BGP, OSPF ו-EIGRP. הסיפור על RIP יכול להיחשב למידע בונוס, שיבוא לידי ביטוי באחד ממדריכי הווידאו.
ישנם עוד 2 סוגים של פרוטוקולי ניתוב: פרוטוקולי Distance Vector ו-Link State פרוטוקולי ניתוב.

המעבר הראשון מסתכל על וקטורי המרחק והכיוון. לדוגמה, אני יכול ליצור חיבור ישירות בין הנתב R1 ו-R4, או שאני יכול ליצור חיבור לאורך הנתיב R1-R2-R3-R4. אם אנחנו מדברים על פרוטוקולי ניתוב המשתמשים בשיטת וקטור המרחק, אז במקרה זה החיבור תמיד יתבצע בנתיב הקצר ביותר. זה לא משנה שלחיבור זה תהיה מהירות מינימלית. במקרה שלנו מדובר ב-128 kbps, שהם הרבה יותר איטיים מהחיבור לאורך המסלול R1-R2-R3-R4, שבו המהירות היא 100 Mbps.

בואו ניקח בחשבון את פרוטוקול וקטור המרחק RIP. אצייר רשת 1 לפני הנתב R10, ורשת 4 מאחורי הנתב R40. נניח שיש הרבה מחשבים ברשתות האלה. אם אני רוצה לתקשר בין רשת 10. R1 לרשת 40. R4, אז אני אקצה ניתוב סטטי ל-R1 כמו: "אם אתה צריך להתחבר לרשת 40., השתמש בחיבור ישיר לנתב R4." במקביל, אני צריך להגדיר ידנית RIP בכל 4 הנתבים. ואז טבלת הניתוב R1 תגיד אוטומטית שאם רשת 10. רוצה לתקשר עם רשת 40., היא חייבת להשתמש בחיבור ישיר R1-R4. גם אם יתברר שהמעקף מהיר יותר, פרוטוקול Distance Vector עדיין יבחר בדרך הקצרה ביותר עם מרחק השידור הקצר ביותר.

OSPF הוא פרוטוקול ניתוב מצב קישור שתמיד מסתכל על מצב חלקי הרשת. במקרה זה, הוא מעריך את מהירות הערוצים, ואם הוא רואה שמהירות העברת התעבורה בערוץ R1-R4 נמוכה מאוד, הוא בוחר את הנתיב עם המהירות הגבוהה יותר R1-R2-R3-R4, גם אם האורך חורג מהנתיב הקצר ביותר. לפיכך, אם אני מגדיר את פרוטוקול OSPF בכל הנתבים, כאשר אני מנסה לחבר את רשת 40. לרשת 10., התעבורה תישלח לאורך המסלול R1-R2-R3-R4. אז, RIP הוא פרוטוקול וקטור מרחק, ו-OSPF הוא פרוטוקול ניתוב מצב קישור.

יש פרוטוקול נוסף - EIGRP, פרוטוקול ניתוב קנייני של סיסקו. אם אנחנו מדברים על התקני רשת מיצרנים אחרים, למשל, Juniper, הם לא תומכים ב- EIGRP. זהו פרוטוקול ניתוב מצוין שהוא הרבה יותר יעיל מ-RIP ו-OSPF, אך ניתן להשתמש בו רק ברשתות המבוססות על מכשירי סיסקו. בהמשך אספר לכם ביתר פירוט מדוע הפרוטוקול הזה כל כך טוב. לעת עתה, אציין כי EIGRP משלב תכונות של פרוטוקולי וקטור מרחק ופרוטוקולי ניתוב מצב קישורים, המייצגים פרוטוקול היברידי.

בשיעור הווידאו הבא נעמוד מקרוב על השיקול של נתבי סיסקו, אספר לכם מעט על מערכת ההפעלה Cisco IOS המיועדת הן למתגים והן לנתבים. אני מקווה שביום 19 או ביום 20, נפרט יותר על פרוטוקולי ניתוב, ואני אראה כיצד להגדיר נתבי סיסקו באמצעות רשתות קטנות כדוגמאות.

תודה שנשארת איתנו. האם אתה אוהב את המאמרים שלנו? רוצים לראות עוד תוכן מעניין? תמכו בנו על ידי ביצוע הזמנה או המלצה לחברים, 30% הנחה למשתמשי Habr על אנלוגי ייחודי של שרתים ברמת הכניסה, שהומצא על ידינו עבורכם: כל האמת על VPS (KVM) E5-2650 v4 (6 ליבות) 10GB DDR4 240GB SSD 1Gbps החל מ-$20 או איך לשתף שרת? (זמין עם RAID1 ו-RAID10, עד 24 ליבות ועד 40GB DDR4).

Dell R730xd זול פי 2? רק כאן 2 x Intel TetraDeca-Core Xeon 2x E5-2697v3 2.6GHz 14C 64GB DDR4 4x960GB SSD 1Gbps 100 TV החל מ-$199 בהולנד! Dell R420 - 2x E5-2430 2.2Ghz 6C 128GB DDR3 2x960GB SSD 1Gbps 100TB - החל מ-$99! לקרוא על כיצד לבנות תשתיות קורפ. מחלקה עם שימוש בשרתי Dell R730xd E5-2650 v4 בשווי 9000 יורו עבור אגורה?

מקור: www.habr.com