Мельников Д.А. Лекция №11: Маршрутизация в IP-сетях. Решение проблемы нехватки IPv4-адресов
Подождите немного. Документ загружается.
Лекция
Лекция
№
№
11:
11:
Маршрутизация
Маршрутизация
в
в
IP
IP
-
-
сетях
сетях
.
.
Решение
Решение
проблемы
проблемы
нехватки
нехватки
IPv
IPv
4
4
-
-
адресов
адресов
Сообщение “Запрос данных о состоянии
линии связи” (“Link State Update packet”)
является OSPF-сообщением четвёртого типа
(рис.11.18). Этот тип OSPF-сообщений
используется для массовой рассылки LSA-блоков,
при этом каждое такое сообщение содержит
несколько LSA-блоков. Для повышения
надёжности такой рассылки LSA-блоков
используется OSPF-сообщение пятого типа
(рис.11.19), которое служит подтверждением
корректного приёма OSPF-сообщения четвёртого
типа.
Сообщение “Запрос данных о состоянии
линии связи” (“Link State Update packet”)
является OSPF-сообщением четвёртого типа
(рис.11.18). Этот тип OSPF-сообщений
используется для массовой рассылки LSA-блоков,
при этом каждое такое сообщение содержит
несколько LSA-блоков. Для повышения
надёжности такой рассылки LSA-блоков
используется OSPF-сообщение пятого типа
(рис.11.19), которое служит подтверждением
корректного приёма OSPF-сообщения четвёртого
типа.
Лекция
Лекция
№
№
11:
11:
Маршрутизация
Маршрутизация
в
в
IP
IP
-
-
сетях
сетях
.
.
Решение
Решение
проблемы
проблемы
нехватки
нехватки
IPv
IPv
4
4
-
-
адресов
адресов
Если необходима повторная передача, то тогда LSA-блоки
передаются непосредственно соседнему маршрутизатору.
В OSPF-сообщении “Запрос данных о состоянии линии
связи” используется следующая кодировка:
Если необходима повторная передача, то тогда LSA-блоки
передаются непосредственно соседнему маршрутизатору.
В OSPF-сообщении “Запрос данных о состоянии линии
связи” используется следующая кодировка:
“Количество передаваемых LSA-блоков” — 32-битовое
число, которое определяет количество LSA-блоков, которое
включено в данное сообщение.
“Количество передаваемых LSA-блоков” — 32-битовое
число, которое определяет количество LSA-блоков, которое
включено в данное сообщение.
OSPF-сообщение “Ответ на запрос данных о
состоянии линии связи” (“Link State Acknowledgment
packet”) содержит ответные LSA-блоки, при этом каждый
из них имеет свой LSA-заголовок.
OSPF-сообщение “Ответ на запрос данных о
состоянии линии связи” (“Link State Acknowledgment
packet”) содержит ответные LSA-блоки, при этом каждый
из них имеет свой LSA-заголовок.
Лекция
Лекция
№
№
11:
11:
Маршрутизация
Маршрутизация
в
в
IP
IP
-
-
сетях
сетях
.
.
Решение
Решение
проблемы
проблемы
нехватки
нехватки
IPv
IPv
4
4
-
-
адресов
адресов
“
“
LSA
LSA
-
-
блоки
блоки
”
”
0 7
0 7
8 15
8 15
16 23
16 23
24 31
24 31
“
“
Количество
Количество
передаваемых
передаваемых
LSA
LSA
-
-
блоков
блоков
”
”
“
“
OSPF
OSPF
-
-
заголовок
заголовок
”
”
Рис.11.18. Формат OSPF-сообщения
“Запрос данных о состоянии линии связи”
Рис.11.18. Формат OSPF-сообщения
“Запрос данных о состоянии линии связи”
Лекция
Лекция
№
№
11:
11:
Маршрутизация
Маршрутизация
в
в
IP
IP
-
-
сетях
сетях
.
.
Решение
Решение
проблемы
проблемы
нехватки
нехватки
IPv
IPv
4
4
-
-
адресов
адресов
0 7
0 7
8 15
8 15
16 23
16 23
24 31
24 31
0
0
“
“
Дополнительные
Дополнительные
функции
функции
”
”
“
“
Последовательный
Последовательный
номер
номер
ОМДБ
ОМДБ
-
-
сообщения
сообщения
”
”
“
“
LSA
LSA
-
-
заголовок
заголовок
”
”
“
“
Максимальный
Максимальный
размер
размер
IP
IP
-
-
пакета
пакета
”
”
“
“
OSPF
OSPF
-
-
заголовок
заголовок
”
”
0
0
0
0
MS
MS
M
M
I
I
0
0
0
0
Рис.11.19. Формат OSPF-сообщения
“Ответ на запрос данных о состоянии линии связи”
Рис.11.19. Формат OSPF-сообщения
“Ответ на запрос данных о состоянии линии связи”
Лекция
Лекция
№
№
11:
11:
Маршрутизация
Маршрутизация
в
в
IP
IP
-
-
сетях
сетях
.
.
Решение
Решение
проблемы
проблемы
нехватки
нехватки
IPv
IPv
4
4
-
-
адресов
адресов
11.4. Решение проблемы нехватки IPv4-адресов
11.4. Решение проблемы нехватки IPv4-адресов
Опубликованный в мае 1994 года стандарт RFC-1631 ввёл
понятие транслятора сетевых адресов, который используется
как средство преодоления проблемы уменьшение числа
свободных IPv4-адресов. В основе решения этой проблемы
лежит способ, с помощью которого IP-адреса отображаются
из одного адресного пространства (принадлежащего какой-
либо сетевой администрации) вдругое(принадлежащего
другой сетевой администрации). Специализированный
программный модуль, реализующий NAT-функцию (NAT-
модуль), ничего не знает о прикладной службе (процессе),
сообщения которой транслируются через него, так как он
“просматривает” только IP-адреса (рис.11.20).
Опубликованный в мае 1994 года стандарт RFC-1631 ввёл
понятие транслятора сетевых адресов, который используется
как средство преодоления проблемы уменьшение числа
свободных IPv4-адресов. В основе решения этой проблемы
лежит способ, с помощью которого IP-адреса отображаются
из одного адресного пространства (принадлежащего какой-
либо сетевой администрации) вдругое(принадлежащего
другой сетевой администрации). Специализированный
программный модуль, реализующий NAT-функцию (NAT-
модуль
), ничего не знает о прикладной службе (процессе),
сообщения которой транслируются через него, так как он
“просматривает” только IP-адреса (рис.11.20).
Лекция
Лекция
№
№
11:
11:
Маршрутизация
Маршрутизация
в
в
IP
IP
-
-
сетях
сетях
.
.
Решение
Решение
проблемы
проблемы
нехватки
нехватки
IPv
IPv
4
4
-
-
адресов
адресов
Региональный
маршрутизатор
Региональный
маршрутизатор
Локальный
маршрутизатор
(с NAT)
Локальный
маршрутизатор
(с NAT)
LAN
LAN
Граница
субсегмента
Граница
субсегмента
Субсегмент
Субсегмент
Рис.11.20. Простейший вариант конфигурации NAT
Рис.11.20. Простейший вариант конфигурации NAT
Лекция
Лекция
№
№
11:
11:
Маршрутизация
Маршрутизация
в
в
IP
IP
-
-
сетях
сетях
.
.
Решение
Решение
проблемы
проблемы
нехватки
нехватки
IPv
IPv
4
4
-
-
адресов
адресов
Теперь, по прошествии нескольких лет, применение NAT-
модулей стало повсеместным в Internet-сети. Более того,
сейчас проводится работа по адаптации NAT-модулей к
IPv6-адресации. Архитектурный смысл NAT-модулей
состоит в том, чтобы разделить всю Internet-сеть на
независимые адресные зоны (административные зоны) и
способствовать более упрощенному использованию
специально выделенных и зарегистрированных (RFC-
1918) диапазонов корпоративных (локальных) IP-адресов
(рис.11.21). Как было указано в RFC-2101, как только в
сети началось корпоративное (локальное) использование
IPv4-адресов, то сразу после этого IP-адреса были
обречены на неоднозначность и двусмысленность.
Теперь, по прошествии нескольких лет, применение NAT-
модулей стало повсеместным в Internet-сети. Более того,
сейчас проводится работа по адаптации NAT-модулей к
IPv6-адресации. Архитектурный смысл NAT-модулей
состоит в том, чтобы разделить всю Internet-сеть на
независимые адресные зоны (административные зоны) и
способствовать более упрощенному использованию
специально выделенных и зарегистрированных (RFC-
1918) диапазонов корпоративных (локальных) IP-адресов
(рис
.11.21). Как было указано в RFC-2101, как только в
сети началось корпоративное (локальное) использование
IPv4-адресов, то сразу после этого IP-адреса были
обречены на неоднозначность и двусмысленность.
Лекция
Лекция
№
№
11:
11:
Маршрутизация
Маршрутизация
в
в
IP
IP
-
-
сетях
сетях
.
.
Решение
Решение
проблемы
проблемы
нехватки
нехватки
IPv
IPv
4
4
-
-
адресов
адресов
LAN
LAN
10.33.96.5
10.33.96.5
10.81.13.22
10.81.13.22
Виртуальное
Виртуальное
соединение
соединение
{S=10.33.96.5;
D=198.76.28.4}
{S=10.33.96.5;
D=198.76.28.4}
{S=198.76.29.7;
D=10.81.13.22}
{S=198.76.29.7;
D=10.81.13.22}
{S=198.76.29.7;
D=198.76.28.4}
{S=198.76.29.7;
D=198.76.28.4}
{S=198.76.29.7;
D=198.76.28.4}
{S=198.76.29.7;
D=198.76.28.4}
Субсегмент В
Субсегмент В
Субсегмент А
Субсегмент А
Региональный
маршрутизатор
Региональный
маршрутизатор
Граница
субсегмента А
Граница
субсегмента А
Граница
субсегмента В
Граница
субсегмента В
Локальный
маршрутизатор
(с NAT)
Локальный
маршрутизатор
(с NAT)
Локальный
маршрутизатор
(с NAT)
Локальный
маршрутизатор
(с NAT)
LAN
LAN
Рис.11.21. Пример функционирования NAT
Рис.11.21. Пример функционирования NAT
Лекция
Лекция
№
№
11:
11:
Маршрутизация
Маршрутизация
в
в
IP
IP
-
-
сетях
сетях
.
.
Решение
Решение
проблемы
проблемы
нехватки
нехватки
IPv
IPv
4
4
-
-
адресов
адресов
Важным фактором нормального функционирования
Internet-сети является ее гибкость, которая, всвою
очередь, является следствием нескольких
фундаментальных принципов:
Важным фактором нормального функционирования
Internet-сети является ее гибкость, которая, всвою
очередь, является следствием нескольких
фундаментальных принципов:
ипреждевсего, это принцип “сквозного соединения”
(end-to-end principle), который гласит, что сетевые
терминалы (оконечные прикладные программные
модули/процессы) могут выполнять только определенные
функции, ивкакой-то степени они осуществляют
контроль соединения, асетьдолжнабытьпросто
службой доставки IP-пакетов (дейтаграмм), которая
транслирует биты между этими сетевыми терминалами;
ипреждевсего, это принцип “сквозного соединения”
(end-to-end principle), который гласит, что сетевые
терминалы (оконечные прикладные программные
модули/процессы) могут выполнять только определенные
функции, ивкакой-то степени они осуществляют
контроль соединения, а сеть должна быть просто
службой доставки IP-пакетов (дейтаграмм), которая
транслирует биты между этими сетевыми терминалами;
Лекция
Лекция
№
№
11:
11:
Маршрутизация
Маршрутизация
в
в
IP
IP
-
-
сетях
сетях
.
.
Решение
Решение
проблемы
проблемы
нехватки
нехватки
IPv
IPv
4
4
-
-
адресов
адресов
другим принципом является то, что сеть
функционирует на основании информации
осостояниисамойсети, то есть всех
возможных соединений (анетольколишь
одного соединения). Это позволяет быстро
перенаправлять трафик по альтернативным
маршрутам в обход неисправного сетевого
сегмента, и улучшать масштабирование всей
сети в целом.
другим принципом является то, что сеть
функционирует на основании информации
осостояниисамойсети, то есть всех
возможных соединений (анетольколишь
одного соединения). Это позволяет быстро
перенаправлять трафик по альтернативным
маршрутам в обход неисправного сетевого
сегмента, и улучшать масштабирование всей
сети в целом.