Для чего нужен route
Для чего нужен route
Маршрутизация в Windows
Маршрутизация – это процесс передачи IP-трафика адресатам в сети, то есть процесс передачи пакетов от хоста-источника к хосту-адресату через промежуточные маршрутизаторы. Изучая эту статью предполагается что вы изучили материал основы компьютерных сетей.
Изучим как работает маршрутизация в Windows, что бы понять как она работает, а не просто прочитать и забыть, вам необходимо несколько виртуальных машин, а именно:
Учтите, что при настройке виртуальных машин, в настройках сети нужно указать «Внутренняя сеть» и задать одинаковое имя сети для всех машин.
Если вы не поленитесь и установите три виртуальные машины, а так же изучите этот материал до конца, то у вас будет практическое понимание работы сети в операционных системах семейства Windows.
Для простоты передачи данных хост-источник и маршрутизатор принимают решения о передаче пакетов на основе своих таблиц IP-маршрутизации. Записи таблицы создаются при помощи:
По сути, таблица маршрутизации – это база данных, которая хранится в памяти всех IP-узлов. Цель таблицы IP-маршрутизации это предоставление IP-адреса назначения для каждого передаваемого пакета для следующего перехода в сети.
Пример маршрутизации в Windows
Допустим, у нас есть три узла:
Хост XP имеет один сетевой адаптер (интерфейс) с IP-адресом 192.168.0.2 и маской подсети 255.255.255.0. Маршрутизатор Server1 имеет два интерфейса с IP-адресами 192.168.0.1 и 192.168.1.1 и масками подсети 255.255.255.0. Маршрутизатор Server2 также имеет 2 сетевых адаптера с IPадресами 192.168.1.2 и 192.168.2.1 и масками подсети 255.255.255.0. Таким образом, мы имеем 3 сети: сеть с IP-адресом 192.168.0.0 (Net 1), сеть с IP-адресом 192.168.1.0 (Net 2), сеть с IP-адресом 192.168.2.0 (Net 3).
Таблица маршрутизации
Таблица маршрутизации по умолчанию создается на узле автоматически с помощью программного обеспечения стека TCP/IP.
При настройке сетевого подключения на хосте XP были статически заданы IP-адрес 192.168.0.2 и маска подсети 255.255.255.0, основной шлюз задан не был. Программное обеспечение стека TCP/IP автоматически создало таблицу маршрутизации по умолчанию.
Таблица маршрутизации содержит для каждой записи следующие поля: Сетевой адрес (Network Destination), Маска сети (Netmask), Адрес шлюза (Gateway), Интерфейс (Interface) и Метрика (Metric). Разберем каждое поле подробнее.
Сетевой адрес. Поле определяет диапазон IP-адресов достижимых с использованием данной таблицы.
Маска сети. Битовая маска, которая служит для определения значащих разрядов в поле Сетевой адрес. Маска состоит из непрерывных единиц и нулей, отображается в десятичном коде. Поля Сетевой адрес и Маска определяют один или несколько IP-адрес.
Адрес шлюза. В этом поле содержаться IP-адрес, по которому должен быть направлен пакет, если он соответствует данной записи таблицы маршрутизации.
Интерфейс. Данное поле содержит адрес логического или физического интерфейса, используемого для продвижения пакетов, соответствующих данной записи таблицы маршрутизации.
Метрика. Используется для выбора маршрута, в случае если имеется несколько записей, которые соответствуют одному адресу назначения с одной и той же маской, то есть в случае если одного адресата можно достичь разными путями, через разные маршруты. При этом, чем меньше значение метрики тем короче маршрут.
На начальном этапе работы (т.е. с таблицами маршрутизации по умолчанию) маршрутизатор (хост) знает только, как достичь сетей, с которыми он соединен непосредственно. Пути в другие сети могут быть «выяснены» следующими способами:
Рассмотрим каждый из способов по порядку.
Статическая маршрутизация
Статические маршруты задаются вручную. Плюс статических маршрутов в том, что они не требуют рассылки широковещательных пакетов с маршрутной информацией, которые занимают полосу пропускания сети.
Минус статических маршрутов состоит в том, что при изменении топологии сети администратор должен вручную изменить все статические маршруты, что довольно трудоемко, в случае если сеть имеет сложную структуру с большим количеством узлов.
Второй минус заключается в том, что при отказе какого-либо канала статический маршрут перестанет работать, даже если будут доступны другие каналы передачи данных, так как для них не задан статический маршрут.
Но вернемся к нашему примеру. Наша задача, имя исходные данные, установить соединения между хостом XP и Server2 который находится в сети Net3, то есть нужно что бы проходил пинг на 192.168.2.1.
Начнем выполнять на хосте XP команды ping постепенно удаляясь от самого хоста. Выполните в Командной строке команды ping для адресов 192.168.0.2, 192.168.0.1, 192.168.1.1.
Мы видим, что команды ping по адресу собственного интерфейса хоста XP и по адресу ближайшего интерфейса соседнего маршрутизатора Server1 выполняются успешно.
Однако при попытке получить ответ от второго интерфейса маршрутизатора Server1 выводится сообщение «Заданный узел недоступен» или «Превышен интервал ожидания для запроса».
Это связано с тем, что в таблице маршрутизации по умолчанию хоста XP имеются записи о маршруте к хосту 192.168.0.2 и о маршруте к сети 192.168.0.0, к которой относится интерфейс маршрутизатора Server1 с адресом 192.168.0.1. Но в ней нет записей ни о маршруте к узлу 192.168.1.1, ни о маршруте к сети 192.168.1.0.
Добавим в таблицу маршрутизации XP запись о маршруте к сети 192.168.1.0. Для этого введем команду route add с необходимыми параметрами:
route add [адресат] [mask маска] [шлюз] [metric метрика] [if интерфейс]
Параметры команды имеют следующие значения:
Индекс интерфейса можно определить из секции Список интерфейсов (Interface List) выходных данных команды route print.
Теперь, зная индекс физического интерфейса, на хосте добавьте нужный маршрут, выполнив следующую команду:
route add 192.168.1.0 mask 255.255.255.0 192.168.0.1 metric 2 if 0x2
Данная команда сообщает хосту XP о том, что для того, чтобы достичь сети 192.168.1.0 с маской 255.255.255.0, необходимо использовать шлюз 192.168.0.1 и интерфейс с индексом 0x2, причем сеть 192.168.1.0 находится на расстоянии двух транзитных участка от хоста XP.
Выполним пинг на 192.168.1.1 и убедимся, что связь есть.
Продолжим пинговать серверы, теперь проверьте отклик от второго маршрутизатора, присоединенного к сети Net2 (Server2). Он имеет IP-адрес 192.168.1.2.
Получаем сообщение «Превышен интервал ожидания запроса». В данном случае это означает что наш хост XP знает как отправлять данные адресату, но он не получает ответа.
Это происходит по тому, что хост Server2 не имеет информации о маршруте до хоста 192.168.0.1 и до сети 192.168.0.0 соответственно, поэтому он не может отправить ответ.
Для этого необходимо выполнить команду route add с соответствующими параметрами, однако сначала необходимо узнать индекс интерфейса с адресом 192.168.1.2.
На Server2 выполним команду route print и посмотрим индекс первого физического интерфейса. Далее, с помощью команды route add добавьте на Server2 маршрут до сети Net1, аналогично тому, как мы добавляли маршрут хосту XP.
В моем случае это команда:
route add 192.168.0.0 mask 255.255.255.0 192.168.1.1 metric 2 if 0x10003
0x10003 — это индекс физического интерфейса сервера 2.
Индекс физического интерфейса может быть разным, обязательно обращайте на него внимание.
После того, как удостоверитесь в наличии связи между узлами XP и Server2, выполните команду ping 192.168.2.1, т.е. проверьте наличие маршрута узла XP до сети Net3 (192.168.2.1 – IP-адрес маршрутизатора Server2 в сети Net3).
Вместо ответа вы получите сообщение «Заданный узел недоступен». С этой проблемой мы сталкивались еще в самом начале лабораторной работы, машина XP не знает путей до сети 192.168.2.0.
Добавьте в таблицу маршрутизации хоста XP запись о маршруте к сети 192.168.2.0. Это можно сделать путем ввода в командной строке хоста XP команды route add с соответствующими параметрами:
route add 192.168.2.0 mask 255.255.255.0 192.168.0.1 metric 3 if 0x2
Я не буду подробно описывать как полностью настроить статическую маршрутизацию между узлами, думаю что суть ясна. Если у вас появились вопросы — задавайте их в комментариях.
Маршрутизация по умолчанию
Второй способ настройки маршрутизации в Windows — то маршрутизация по умолчанию.
Для маршрутизации по умолчанию необходимо задать на всех узлах сети маршруты по умолчанию.
Для добавления такого маршрута на хосте XP выполните следующую команду:
route add 0.0.0.0 mask 0.0.0.0 192.168.0.1 metric 2 if 0x10003
Это так называемый маршрут по умолчанию.
Проверьте работоспособность с помощью команды ping.
Динамическая маршрутизация, протокол RIP
Протокол RIP (Routing Information Protocol или Протокол передачи маршрутной информации) является одним из самых распространенных протоколов динамической маршрутизации.
Его суть заключается в том, что маршрутизатор использующий RIP передает во все подключенные к нему сети содержимое своей таблицы маршрутизации и получает от соседних маршрутизаторов их таблицы.
Есть две версии протокола RIP. Версия 1 не поддерживает маски, поэтому между сетями распространяется только информация о сетях и расстояниях до них. При этом для корректной работы RIP на всех интерфейсах всех маршрутизаторов составной сети должна быть задана одна и та же маска.
Протокол RIP полностью поддерживается только серверной операционной системой, тогда как клиентская операционная система (например, Windows XP) поддерживает только прием маршрутной информации от других маршрутизаторов сети, а сама передавать маршрутную информацию не может.
Настраивать RIP можно двумя способами:
Рассмотрим настройку в режиме командной строки с помощью утилиты netsh.
Netsh – это утилита командной строки и средство выполнения сценариев для сетевых компонентов операционных систем семейства Windows (начиная с Windows 2000).
Введите в командной строке команду netsh, после появления netsh> введите знак вопроса и нажмите Enter, появиться справка по команде.
Введите последовательно команды:
Вы увидите, что среди доступных команд этого контекста есть команда add interface, позволяющая настроить RIP на заданном интерфейсе. Простейший вариант этой команды – add interface «Имя интерфейса».
Настроим RIP на Server1. Но сначала нужно выключит брандмауэр.
Теперь в оснастке «Маршрутизация и удаленный доступ» в контекстном меню пункта SERVER1 (локально) выберите пункт «Настроить и включить Маршрутизация ЛВС
маршрутизацию и удаленный доступ».
В появившемся окне мастера нажмите «Далее». 
На следующем этапе выберите «Особая конфигурация» и нажмите «Далее». 
После чего нужно выбрать «Маршрутизация ЛВС» и завершить работу мастера. 
То же самое нужно выполнить на Server2.
Настройка через оснастку
В контекстном меню вкладки «Общие» (SERVER1 –> IP-маршрутизация –> Общие) нужно выбрать пункт «Новый протокол маршрутизации».
Затем выделяем строку «RIP версии 2 для IP». 
В контекстном меню появившейся вкладки «RIP» выберите «Новый интерфейс». Выделите строку «Подключение по локальной сети» и нажмите ОК. 
Перед вами появиться окно. 
В появившемся окне необходимо задать следующие настройки:
Оставьте оставшиеся настройки по умолчанию и нажмите ОК.
Далее необходимо выполнить эти действия для второго сетевого интерфейса.
После выполните те же действия для Sever2.
Проверьте, с помощью команды ping, работу сети.
Поздравляю! Маршрутизация в Windows изучена.
Обучаю HTML, CSS, PHP. Создаю и продвигаю сайты, скрипты и программы. Занимаюсь информационной безопасностью. Рассмотрю различные виды сотрудничества.
Маршрутизация — принцип работы и таблица маршрутизации
Маршрутизация работает на сетевом уровне модель взаимодействия открытых систем OSI. Маршрутизация — это поиск маршрута доставки пакета в крупной составной сети через транзитные узлы, которые называются маршрутизаторы.
Маршрутизация состоит из двух этапов:
Варианты действий маршрутизатора
В качестве примера, рассмотрим схему составной сети, здесь показаны отдельные подсети, для каждой подсети есть ее адрес и маска, а также маршрутизаторы, которые объединяют эти сети.
Рассмотрим маршрутизатор D, на него пришел пакет, и маршрутизатор должен решить, что ему делать с этим пакетом. Начнем с того, какие вообще возможны варианты действий у маршрутизатора. Первый вариант, сеть которой предназначен пакет подключена непосредственно к маршрутизатору. У маршрутизатора D таких сетей 3, в этом случае маршрутизатор передает пакет непосредственно в эту сеть.
Второй вариант, нужная сеть подключена к другому маршрутизатору (А), и известно, какой маршрутизатор нужен. В этом случае, маршрутизатор D передает пакет на следующий маршрутизатор, который может передать пакет в нужную сеть, такой маршрутизатор называется шлюзом.
Третий вариант, пришел пакет для сети, маршрут которой не известен, в этом случае маршрутизатор отбрасывает пакет. В этом отличие работы маршрутизатора от коммутатора, коммутатор отправляет кадр который он не знает куда доставить на все порты, маршрутизатор так не делает. В противном случае составная сеть очень быстро может переполнится мусорными пакетами для которых не известен маршрут доставки.
Что нужно знать маршрутизатору для того чтобы решить куда отправить пакет?
Таблица маршрутизации
Эту информацию маршрутизатор хранит в таблице маршрутизации. На картинке ниже показан ее упрощенный вид, в которой некоторые служебные столбцы удалены для простоты понимания.
Первые два столбца это адрес и маска подсети, вместе они задают адрес подсети. Затем столбцы шлюз, интерфейс и метрика. Столбец интерфейс говорит о том, через какой интерфейс маршрутизатора нам нужно отправить пакет.
Таблица маршрутизации Windows
Продолжим рассматривать маршрутизатор D, у него есть три интерфейса. Ниже на картинке представлен вид таблицы маршрутизации для windows, которые в качестве идентификатора интерфейса используют ip-адрес, который назначен этому интерфейсу. Таким образом в столбце интерфейс есть 3 ip-адреса, которые соответствуют трем интерфейсам маршрутизатора.
Столбец шлюз, говорит что делать с пакетом, который вышел через заданный интерфейс. Для сетей, которые подключены напрямую к маршрутизатору D, в столбце шлюз, указывается «подсоединен», которое говорит о том, что сеть подключена непосредственно к маршрутизатору и передавать пакет нужно напрямую в эту сеть.
Если же нам нужно передать пакет на следующий маршрутизатор то в поле шлюз указывается ip-адрес этого маршрутизатора.
Таблица маршрутизации Linux
В операционной системе linux таблица маршрутизации выглядит немного по-другому, основное отличие это идентификатор интерфейсов. В linux вместо ip-адресов используется название интерфейсов. Например, wlan название для беспроводного сетевого интерфейса, а eth0 название для проводного интерфейса по сети ethernet.
Также здесь некоторые столбцы удалены для сокращения (Flags, Ref и Use). В других операционных системах и в сетевом оборудовании вид таблицы маршрутизации может быть несколько другой, но всегда будут обязательны столбцы ip-адрес, маска подсети, шлюз, интерфейс и метрика.
Только следующий шаг!
Часто возникает вопрос, что делать, если сеть для который пришел пакет находится не за одним маршрутизатором? Чтобы в неё попасть, нужно пройти не через один, а через несколько маршрутизаторов, что в этом случае нужно вносить в таблицу маршрутизации.
В таблицу маршрутизации записываем только первый шаг, адрес следующего маршрутизатора, все что находится дальше нас не интересует.
Считаем, что следующий маршрутизатор должен знать правильный маршрут до нужной нам сети, он знает лучше следующий маршрутизатор, тот знает следующий шаг и так далее, пока не доберемся до нужные нам сети.
Метрика
Можно заметить, что в нашей схеме в одну и ту же сеть, например вот в эту (10.2.0.0/16) можно попасть двумя путями, первый путь проходят через один маршрутизатор F, а второй путь через два маршрутизатора B и E.
В этом отличие сетевого уровня от канального. На канальном уровне у нас всегда должно быть только одно соединение, а на сетевом уровне допускаются и даже поощряются для обеспечения надежности несколько путей к одной и той же сети.
Какой путь выбрать? Для этого используются поле метрика таблицы маршрутизации.
Метрика это некоторое число, которые характеризует расстояние от одной сети до другой. Если есть несколько маршрутов до одной и той же сети, то выбирается маршрут с меньшей метрикой.
Раньше, метрика измерялось в количестве маршрутизаторов, таким образом расстояние через маршрутизатор F было бы один, а через маршрутизаторы B и E два.
Однако сейчас метрика учитывает не только количество промежуточных маршрутизаторов, но и скорость каналов между сетями, потому что иногда бывает выгоднее пройти через два маршрутизатора, но по более скоростным каналам. Также может учитываться загрузка каналов, поэтому сейчас метрика — это число, которое учитывает все эти характеристики. Мы выбираем маршрут с минимальной метрикой в данном примере выше, будет выбран первый маршрут через маршрутизатор F.
Записи в таблице маршрутизации
Откуда появляются записей в таблице маршрутизации? Есть два варианта статическая маршрутизация и динамическая маршрутизация.
При статической маршрутизации, записи в таблице маршрутизации настраиваются вручную, это удобно делать если у вас сеть небольшая и изменяется редко, но если сеть крупная, то выгоднее использовать динамическую маршрутизацию, в которой маршруты настраиваются автоматически. В этом случае маршрутизаторы сами изучают сеть с помощью протоколов маршрутизации RIP, OSPF, BGP и других.
Преимущество динамической маршрутизации в том, что изменение в сети могут автоматически отмечаться в таблице маршрутизации. Например, если вышел из строя один из маршрутизаторов, то маршрутизаторы по протоколам маршрутизации об этом узнают, и уберут маршрут, который проходит через этот маршрутизатор. С другой стороны, если появился новый маршрутизатор, то это также отразится в таблице маршрутизации автоматически.
Маршрут по умолчанию
Если маршрутизатор не знает куда отправить пакет, то такой пакет отбрасывается. Таким образом получается, что маршрутизатор должен знать маршруты ко всем подсетям в составной сети. На практике для крупных сетей, например для интернета это невозможно, поэтому используются следующие решения.
В таблице маршрутизации назначается специальный маршрутизатор по умолчанию, на которой отправляются все пакеты для неизвестных сетей, как правило это маршрутизатор, который подключен к интернет.
Предполагается что этот маршрутизатор лучше знает структуру сети, и способен найти маршрут в составной сети. Для обозначения маршрута по умолчанию, в таблице маршрутизации используются четыре нуля в адресе подсети и четыре нуля в маске (0.0.0.0, маска 0.0.0.0), а иногда также пишут default.
Ниже пример маршрута по умолчанию в таблице маршрутизации в операционной системе linux.
Ip-адрес и маска равны нулю, в адрес и шлюз указываются ip-адрес маршрутизатора по умолчанию.
Длина маски подсети
Рассмотрим пример. Маршрутизатор принял пакет на ip-адрес (192.168.100.23), в таблице маршрутизации есть 2 записи (192.168.100.0/24 и 192.168.0.0/16) под который подходит этот ip-адрес, но у них разная длина маски. Какую из этих записей выбрать? Выбирается та запись, где маска длиннее, предполагается, что запись с более длинной маской содержит лучший маршрут интересующей нас сети.
Чтобы понять почему так происходит, давайте рассмотрим составную сеть гипотетического университета. Университет получил блок ip-адресов, разделил этот блок ip-адресов на две части, и каждую часть выделил отдельному кампусу.
На кампусе находятся свои маршрутизаторы, на которых сеть была дальше разделена на части предназначенные для отдельных факультетов. Разделение сетей производится с помощью увеличения длины маски, весь блок адресов имеет маску / 16, блоки кампусов имеют маску / 17, а блоки факультетов / 18.
Ниже показан фрагмент таблицы маршрутизации на маршрутизаторе первого кампуса. Он содержит путь до сети первого факультета, 2 факультета, до обще университетской сети, который проходит через университетский маршрутизатор, а также маршрут по умолчанию в интернет, который тоже проходит через обще университетский маршрутизатор.
Предположим, что у на этот маршрутизатор пришел пакет предназначенный для второго факультета, что может сделать маршрутизатор? Он может выбрать запись, которая соответствует второму факультету и отправить непосредственно в сеть этого факультета, либо может выбрать запись, которая соответствует всей университетской сети, тогда отправит на университетский маршрутизатор, что будет явно неправильным.
И так получается, что выбирается всегда маршрут с маской максимальной длины. Общие правила выбора маршрутов следующие.
Следует отметить, что таблица маршрутизации есть не только у сетевых устройств маршрутизаторов, но и у обычных компьютеров в сети. Хотя у них таблица маршрутизации гораздо меньше.
Для того чтобы просмотреть таблицу маршрутизации, можно использовать команды route или ip route (route print (Windows); route и ip route (Linux)).
Маршрутизация — поиск маршрута доставки пакета между сетями через транзитные узлы — маршрутизаторы.