Idag ska vi börja studera routrar. Om du slutfört min videokurs från den första till den 17:e lektionen, har du redan lärt dig grunderna i switchar. Nu går vi vidare till nästa enhet - routern. Som ni vet från föregående videolektion heter ett av ämnena på CCNA-kursen Cisco Switching & Routing.
I den här serien ska vi inte studera Cisco-routrar, utan titta på konceptet med routing i allmänhet. Vi kommer att ha tre ämnen. Den första är en översikt över vad du redan vet om routrar och ett samtal om hur det kan tillämpas i samband med den kunskap du fått i processen att studera switchar. Vi måste förstå hur switchar och routrar fungerar tillsammans.
Därefter ska vi titta på vad routing är, vad det betyder och hur det fungerar, och sedan går vi vidare till typerna av routingprotokoll. Idag använder jag en topologi som du redan har sett i tidigare lektioner.
Vi tittade på hur data rör sig över ett nätverk och hur TCP trevägshandskakning utförs. Det första meddelandet som skickas över nätverket är ett SYN-paket. Låt oss titta på hur en trevägshandskakning uppstår när en dator med IP-adress 10.1.1.10 vill kontakta server 30.1.1.10, det vill säga den försöker upprätta en FTP-anslutning.
För att starta anslutningen skapar datorn en källport med ett slumpmässigt nummer 25113. Om du har glömt hur detta händer rekommenderar jag att du granskar de tidigare videohandledningarna som diskuterade det här problemet.
Därefter lägger den in destinationsportnumret i ramen eftersom den vet att den ska ansluta till port 21, sedan lägger den till OSI Layer 3-information, vilket är dess egen IP-adress och destinations-IP-adressen. Den prickade informationen ändras inte förrän den når slutpunkten. Efter att ha nått servern ändras de inte heller, men servern lägger till andranivåinformation till ramen, det vill säga MAC-adressen. Detta beror på det faktum att switchar endast uppfattar OSI nivå 2-information. I det här scenariot är routern den enda nätverksenheten som tar hänsyn till Layer 3-information; naturligtvis arbetar datorn också med denna information. Så switchen fungerar bara med nivå XNUMX-information, och routern fungerar bara med nivå XNUMX-information.
Switchen känner till källans MAC-adress XXXX:XXXX:1111 och vill veta MAC-adressen för servern som datorn ansluter till. Den jämför källans IP-adress med destinationsadressen, inser att dessa enheter finns på olika undernät och bestämmer sig för att använda en gateway för att nå ett annat undernät.
Jag får ofta frågan om vem som bestämmer vad gatewayens IP-adress ska vara. Först bestäms det av nätverksadministratören, som skapar nätverket och tillhandahåller en IP-adress till varje enhet. Som administratör kan du tilldela din router vilken adress som helst inom intervallet av tillåtna adresser på ditt subnät. Detta är vanligtvis den första eller sista giltiga adressen, men det finns inga strikta regler för att tilldela den. I vårt fall tilldelade administratören adressen till gatewayen, eller routern, 10.1.1.1 och tilldelade den till port F0/0.
När du ställer in ett nätverk på en dator med en statisk IP-adress på 10.1.1.10 tilldelar du en subnätmask på 255.255.255.0 och en standardgateway på 10.1.1.1. Om du inte använder en statisk adress använder din dator DHCP, som tilldelar en dynamisk adress. Oavsett vilken IP-adress en dator använder, statisk eller dynamisk, måste den ha en gateway-adress för att komma åt ett annat nätverk.
Dator 10.1.1.10 vet alltså att den måste skicka en ram till router 10.1.1.1. Denna överföring sker inom det lokala nätverket, där IP-adressen inte spelar någon roll, bara MAC-adressen är viktig här. Låt oss anta att datorn aldrig har kommunicerat med routern tidigare och inte känner till dess MAC-adress, så den måste först skicka en ARP-förfrågan som frågar alla enheter på subnätet: "hej, vem av er har adressen 10.1.1.1? Snälla berätta din MAC-adress! Eftersom ARP är ett broadcast-meddelande skickas det till alla portar på alla enheter, inklusive routern.
Dator 10.1.1.12, efter att ha tagit emot ARP, tänker: "nej, min adress är inte 10.1.1.1" och ignorerar begäran, dator 10.1.1.13 gör detsamma. Routern, efter att ha mottagit förfrågan, förstår att det är han som tillfrågas, och skickar MAC-adressen för port F0/0 - och alla portar har en annan MAC-adress - till dator 10.1.1.10. När datorn nu känner till gatewayadressen XXXX:AAAA, som i det här fallet är destinationsadressen, lägger datorn till den i slutet av ramen som är adresserad till servern. Samtidigt ställer den in FCS/CRC-ramhuvudet, vilket är en mekanism för kontroll av överföringsfel.
Efter detta skickas ramen för dator 10.1.1.10 över ledningarna till router 10.1.1.1. Efter att ha tagit emot ramen tar routern bort FCS/CRC med samma algoritm som datorn för verifiering. Data är inget annat än en samling av ettor och nollor. Om data är skadad, det vill säga en 1 blir en 0 eller en 0 blir en etta, eller det finns en dataläcka, som ofta uppstår när man använder en hubb, måste enheten skicka om ramen igen.
Om FCS/CRC-kontrollen lyckas, tittar routern på käll- och destinations-MAC-adresserna och tar bort dem, eftersom detta är Layer 2-information, och går vidare till ramens kropp, som innehåller Layer 3-information. Av den får han veta att informationen i ramen är avsedd för en enhet med IP-adress 30.1.1.10.
Routern vet på något sätt var den här enheten är placerad. Vi diskuterade inte den här frågan när vi tittade på hur switchar fungerar, så vi ska titta på det nu. Routern har 4 portar, så jag la till några fler anslutningar till den. Så, hur vet routern att data för enheten med IP-adress 30.1.1.10 ska skickas via port F0/1? Varför skickar den dem inte via port F0/3 eller F0/2?
Faktum är att routern fungerar med en routingtabell. Varje router har en sådan tabell som låter dig bestämma genom vilken port du ska överföra en specifik ram.
I detta fall är port F0/0 konfigurerad till IP-adress 10.1.1.1 och det betyder att den är ansluten till nätverket 10.1.1.10/24. På liknande sätt är port F0/1 konfigurerad till adressen 20.1.1.1, det vill säga ansluten till nätverket 20.1.1.0/24. Routern känner till båda dessa nätverk eftersom de är direkt anslutna till dess portar. Således är informationen om att trafik för nätverk 10.1.10/24 ska passera genom port F0/0 och för nätverk 20.1.1.0/24 genom port F0/1 känd som standard. Hur vet routern genom vilka portar den ska fungera med andra nätverk?
Vi ser att nätverk 40.1.1.0/24 är anslutet till port F0/2, nätverk 50.1.1.0/24 är anslutet till port F0/3 och nätverk 30.1.1.0/24 ansluter den andra routern till servern. Den andra routern har också en routingtabell, som säger att nätverk 30. är anslutet till dess port, låt oss beteckna det 0/1, och det är anslutet till den första routern via port 0/0. Denna router vet att dess port 0/0 är ansluten till nätverk 20., och port 0/1 är ansluten till nätverk 30., och vet inget annat.
På samma sätt känner den första routern till nätverk 40. och 50. anslutna till portarna 0/2 och 0/3, men vet ingenting om nätverk 30. Routningsprotokollet förser routrar med information som de inte har som standard. Mekanismen genom vilken dessa routrar kommunicerar med varandra är grunden för routing, och det finns dynamisk och statisk routing.
Statisk routing är att den första routern får information: om du behöver kontakta nätverket 30.1.1.0/24 måste du använda port F0/1. Men när den andra routern tar emot trafik från en server som är avsedd för dator 10.1.1.10 vet den inte vad den ska göra med den, eftersom dess routingtabell bara innehåller information om nätverk 30. och 20. Därför behöver även denna router för att registrera statisk routing : Om den tar emot trafik för nätverk 10. bör den skicka den via port 0/0.
Problemet med statisk routing är att jag måste manuellt konfigurera den första routern för att fungera med nätverk 30. och den andra routern för att fungera med nätverk 10. Detta är enkelt om jag bara har 2 routrar, men när jag har 10 routrar, konfigurera statisk routing tar mycket tid. I det här fallet är det vettigt att använda dynamisk routing.
Så, efter att ha fått en ram från datorn, tittar den första routern på sin routingtabell och bestämmer sig för att skicka den via port F0/1. Samtidigt lägger den till källans MAC-adress XXXX.BBBB och destinations-MAC-adressen XXXX.CCSS till ramen.
Efter att ha tagit emot denna ram "klipper" den andra routern MAC-adresserna relaterade till det andra OSI-lagret och går vidare till det tredje lagrets information. Han ser att destinationens IP-adress 3 tillhör samma nätverk som port 30.1.1.10/0 på routern, lägger till källans MAC-adress och destinations-MAC-adressen till ramen och skickar ramen till servern.
Som jag redan sa, då upprepas en liknande process i motsatt riktning, det vill säga det andra steget av handskakningen utförs, där servern skickar tillbaka ett SYN ACK-meddelande. Innan du gör detta kasserar den all onödig information och lämnar endast SYN-paketet.
Efter att ha tagit emot detta paket granskar den andra routern den mottagna informationen, kompletterar den och skickar den vidare.
Så i tidigare lektioner lärde vi oss hur en switch fungerar, och nu lärde vi oss hur routrar fungerar. Låt oss svara på frågan om vad routing är i global mening. Anta att du stöter på en sådan vägskylt installerad i en rondellkorsning. Du kan se att den första grenen leder till RAF Fairfax, den andra till flygplatsen, den tredje i söder. Om du tar den fjärde avfarten hamnar du i en återvändsgränd, men vid den femte kan du köra genom centrum till Braxby slott.
I allmänhet är routing det som tvingar routern att fatta beslut om vart den ska skicka trafik. I det här fallet måste du som förare bestämma vilken avfart från korsningen du ska ta. I nätverk måste routrar fatta beslut om var de ska skicka paket eller ramar. Du måste förstå att routing låter dig skapa tabeller baserat på vilka routrar som fattar dessa beslut.
Det finns som sagt statisk och dynamisk routing. Låt oss titta på statisk routing, för vilken jag kommer att rita 3 enheter anslutna till varandra, med den första och tredje enheten anslutna till nätverk. Låt oss anta att ett nätverk 10.1.1.0 vill kommunicera med nätverk 40.1.1.0, och mellan routrarna finns det nätverk 20.1.1.0 och 30.1.1.0.
I det här fallet måste routerportarna tillhöra olika undernät. Router 1 känner som standard bara till nätverk 10. och 20. och vet ingenting om andra nätverk. Router 2 vet bara om nätverk 20. och 30. eftersom de är anslutna till det, och router 3 vet bara om nätverk 30. och 40. Om nätverk 10. vill kontakta nätverk 40. måste jag berätta för router 1 om nätverk 30 ... och att om han vill överföra en ram till nätverk 40. måste han använda gränssnittet för nätverk 20. och skicka ramen över samma nätverk 20.
Jag måste tilldela 2 rutter till den andra routern: om den vill överföra ett paket från nätverk 40. till nätverk 10. måste den använda nätverksport 20., och för att överföra ett paket från nätverk 10. till nätverk 40. - nätverk port 30. På samma sätt måste jag ge router 3-information om nätverk 10. och 20.
Om du har små nätverk är det mycket enkelt att ställa in statisk routing. Men ju större nätverket växer, desto fler problem uppstår med statisk routing. Låt oss föreställa oss att du har skapat en ny anslutning som direkt kopplar samman den första och tredje routern. I det här fallet kommer det dynamiska routingprotokollet automatiskt att uppdatera Router 1:s routingtabell med följande: "om du behöver kontakta Router 3, använd en direkt rutt"!
Det finns två typer av routingprotokoll: Internal Gateway Protocol IGP och External Gateway Protocol EGP. Det första protokollet fungerar på ett separat, autonomt system som kallas en routingdomän. Föreställ dig att du har en liten organisation med endast 5 routrar. Om vi bara pratar om anslutningen mellan dessa routrar, så menar vi IGP, men om du använder ditt nätverk för att kommunicera med Internet, som ISP-leverantörer gör, så använder du EGP.
IGP använder 3 populära protokoll: RIP, OSPF och EIGRP. CCNA-läroplanen nämner bara de två sista protokollen eftersom RIP är föråldrat. Detta är det enklaste av routingprotokollen och används fortfarande i vissa fall, men ger inte den nödvändiga nätverkssäkerheten. Detta är en av anledningarna till att Cisco uteslöt RIP från utbildningen. Men jag kommer att berätta om det ändå eftersom att lära dig det hjälper dig att förstå grunderna för routing.
EGP-protokollklassificeringen använder två protokoll: BGP och själva EGP-protokollet. I CCNA-kursen kommer vi endast att täcka BGP, OSPF och EIGRP. Berättelsen om RIP kan betraktas som bonusinformation, vilket kommer att återspeglas i en av videohandledningarna.
Det finns ytterligare två typer av routingprotokoll: Distance Vector-protokoll och Link State routingprotokoll.
Det första passet tittar på avstånds- och riktningsvektorerna. Till exempel kan jag upprätta en anslutning direkt mellan router R1 och R4, eller så kan jag göra en anslutning längs vägen R1-R2-R3-R4. Om vi pratar om routingprotokoll som använder avståndsvektormetoden, kommer i detta fall anslutningen alltid att utföras längs den kortaste vägen. Det spelar ingen roll att denna anslutning kommer att ha en lägsta hastighet. I vårt fall är detta 128 kbps, vilket är mycket långsammare än anslutningen längs R1-R2-R3-R4-rutten, där hastigheten är 100 Mbps.
Låt oss betrakta avståndsvektorprotokollet RIP. Jag kommer att rita nätverk 1 framför router R10 och nätverk 4 bakom router R40. Låt oss anta att det finns många datorer i dessa nätverk. Om jag vill kommunicera mellan nätverk 10. R1 och nätverk 40. R4, kommer jag att tilldela statisk routing till R1 som: "om du behöver ansluta till nätverk 40., använd en direktanslutning till router R4." Samtidigt måste jag manuellt konfigurera RIP på alla 4 routrarna. Då kommer routingtabellen R1 automatiskt att säga att om nätverk 10. vill kommunicera med nätverk 40. måste det använda en direktanslutning R1-R4. Även om förbikopplingen visar sig vara snabbare kommer Distance Vector-protokollet fortfarande att välja den kortaste vägen med det kortaste överföringsavståndet.
OSPF är ett länk-tillståndsroutningsprotokoll som alltid tittar på tillståndet för sektioner av nätverket. I det här fallet utvärderar den kanalernas hastighet och om den ser att trafiköverföringshastigheten på R1-R4-kanalen är mycket låg, väljer den vägen med den högre hastigheten R1-R2-R3-R4, även om dess längden överstiger den kortaste vägen. Således, om jag konfigurerar OSPF-protokollet på alla routrar, när jag försöker ansluta nätverk 40. till nätverk 10., kommer trafiken att skickas längs vägen R1-R2-R3-R4. Så RIP är ett distansvektorprotokoll och OSPF är ett länktillståndsroutingprotokoll.
Det finns ett annat protokoll - EIGRP, ett proprietärt Cisco-routingprotokoll. Om vi pratar om nätverksenheter från andra tillverkare, till exempel Juniper, så stöder de inte EIGRP. Detta är ett utmärkt routingprotokoll som är mycket effektivare än RIP och OSPF, men det kan bara användas i nätverk baserade på Cisco-enheter. Senare kommer jag att berätta mer i detalj varför detta protokoll är så bra. För tillfället kommer jag att notera att EIGRP kombinerar funktioner för distansvektorprotokoll och länktillståndsroutingprotokoll, vilket representerar ett hybridprotokoll.
I nästa videolektion kommer vi närmare övervägandet av Cisco-routrar, jag kommer att berätta lite om operativsystemet Cisco IOS, som är avsett för både switchar och routrar. Förhoppningsvis, på dag 19 eller dag 20, kommer vi att gå in mer i detalj om routingprotokoll, och jag ska visa hur man konfigurerar Cisco-routrar med hjälp av små nätverk som exempel.
Tack för att du stannar hos oss. Gillar du våra artiklar? Vill du se mer intressant innehåll? Stöd oss genom att lägga en beställning eller rekommendera till vänner, 30 % rabatt för Habr-användare på en unik analog av nybörjarservrar, som uppfanns av oss för dig: (tillgänglig med RAID1 och RAID10, upp till 24 kärnor och upp till 40 GB DDR4).
Dell R730xd 2 gånger billigare? Bara här i Nederländerna! Dell R420 - 2x E5-2430 2.2Ghz 6C 128GB DDR3 2x960GB SSD 1Gbps 100TB - från $99! Läs om
Källa: will.com