Дәріс. IP-желілердегі адрестеу мен маршрутизациялау
IP дестесі дербестендірудің (адрестеу) үш механизмі бар:
– бірмекендік (бірадрестік)(unicast). Белгілі бір хост мекені (адресі) көрсетіледі және дәл осы торап OSI эталонды моделінің біршама жоғарғы деңгейлеріне дестені жіберетінін анықтайды;
– кең таратқыштар (broadcast). Дестелер жергілікті желінің барлық пайдаланушыларына таратылады;
– көп адресті (multicast). Бұл дестелер пайдаланушы топтарға түрлі желіастында сол мәліметтер ағынын алуға мүмкіндік беретін арнайы адрес аралықтарын қолданады. Дәл осы таратушыға бір дестені жіберуге мүмкіндік береді, яғни бірдестен бірнеше хосттарды қабылдайды.
IP желілердегі адрес типтері. TCP/ IP желісіндегі әр терминал үш деңгей адрестерінен тұрады:
– физикалық (МАС-адресі) – ол арқылы осы торап енетіндей жергілікті желі құрылатын технологиямен анықталатын, тораптың жергілікті адресі;
– желілік (IP-адресі), бүкіл құрылымдық желі аралығында тораптардың біртекті етіп теңестіруге қолданылады;
– домендік аты (DNS-аты) – пайдаланушы жиі қолданатын, тораптың таңбалық идентификаторы
Жалпы жағдайда желілік интерфейс бір мезгілде бір немесе бірнеше жергілікті адрестен, сондай-ақ бір немесе бірнеше домендік аттан тұруы мүмкін.
IP-адрестердің класстары. IP-адрес 4 байттан тұрады, әдетте әр байттың мәні ондық түрде болатындай және нүктелермен бөлінген 4 сан түрінде жазылады, мысалы : 128.10.2.30 – адрестің ондың түрд жазылуы; 10000000 00001010 00000010 00011110 – осы адрестің екілік түрі.
IP-адрес астынан тағайындалған 32 биттің қай бөлігі желі нөміріне, ал қай бөлігі торап нөміріне тиісті? Бұл мәселені шешуде бірнеше нұсқаларды ұсынуға болады.
Ең қарапайым нұсқада адрестің 32 биттік өрісінің бәрі алдын ала екі бөлікке бөлінеді, теңдей бөлінуі міндетті емес, бірақ тиянақталған ұзындықта болуы тиіс, олардың біреуінде міндетті түрде желі нөмірі, ал басқасында тораптікі орналасады. Мұндай адрес құрылымы әлі қолданыста болмаған.
Басқа әдісжелі мен нөмір арасындағы шекараны икемді орнатуға мүмкіндік беретін маскаларды қолдануға негізделген. Бұл жағдайдағы маска – бұл IP-адрес жұбында қолданылатын сан; масканың екілік жазбасы IP-адресте желі нөмірі ретінде түсіндірілетін үш разраядтағы бірліктер тізбегінен тұрады. Желі нөмірі адрестің қаншалықты толықтай бөлігі болғанымен, маскадағы бірліктер үздіксіз тізбекті құрауы қажет. Маскадағы бірліктер мен нөлдер тізбектіліктері арасындағы шекара IP-адрестегі торап нөмірі мен желі нөмірі арасындағы шекарамен сәйкес келеді. Мұндай тәсілде адрестік кеңістік түрлі өлшемдегі көптеген желілердің жиынтығы ретінде қарауға болады.
Желілердің бірнеше класстары енгізіледі және әр класс үшін өзінің өлшемі анықталған. 2.1 суретте IP-адрестің құрылымы көрсетілген.
2.1- сурет. IP-адрес құрылымы
Егер адрес нөлден басталса, онда бұл адрес А классына жатады. А классының желілері желілік адрес өрісі үшін 8 биттен және хост өрісі үшін 24 биттен тұрғанымен, олар бірнеше үлкен желілерді қолдануға арналған, қол жетімді желілер 126, ал қол жетімді хосттар 16 777 214 (224).
Егер адрестің алғашқы екі биті 10-ға тең болса, онда бұл адрес В классына жатады. В класстың адрестерінде: желінің және тораптың нөмірлері астында 2 байттан апарылады. Адрестердің бұл классы хост пен желі арасындағы адресстік кеңістікте жап-жақсы келісімге ие, қол жетімді желілер 16 384, ал қол жетімді хосттар 65 534 (216).
Егер адрес 110 биттер тізбегінен басталса, онда С классына жатады. Мұндай жағдайда желі нөмірі астына 24 бит қоршалады, ал торап нқмірі астына – 8 бит. Сети класса C класс желілері біршама кең таралған, бірақ та олардағы (хост) торап саны 28 (256) мәнімен шектелген.
Егер адрес 1110 тізбектігінен басталса, онда ол D классына жатады және ерекше (multicast)топтық адресті білдіреді. Топтық адрес жалпы жағдайда түрлі желілерге жататын, (желілік интерфейстердің) торап топтарын сәйкестендіреді. Топқа кіретін интерфейс әдеттегідей жеке IP-адреспен тағы бір топтық адресті қабылдайды. Егер дестені тарату кезінде адресс белгісінде D классы көрсетілсе, онда мұндай пакет топқа кіретін барлық тораптарға жеткізілуі тиіс.
Егер адрес 11110 тізбектігінен басталса, онда бұл адресс Е классына кіреді. Бұл класстың адресстері болашақта қолдану үшін сақталған.
Бағыттық протоколдар дестелерді тарату кезінде ең жақсы бағытты таңдауда маршрутизатор ретінде қолданылады. Бағыттық протоколдар мәліметтер дестесі тақырыпшасының форматын анықтайды. Дестелер тақырыпшаларында ақпарат бар, оны маршрутизаторлар дестелерді керекті бағытта ретрансляциялауды таңдау үшін қоладанады. Бұл таңдау тағайындау желілері адрестері мен бағыттау кестесіндегі тиімді бағытты іздеу негіздерінде жүзеге асырылады.
Бағыттаудың протоколдары, яғни динамикалық бағыттаудың үрдістерін басқару протоколдары бағыттау кестесін құруға және жаңарту үшін қолданылады. Бұл протоколдар маршрутизаторлар арасындағы бағыттар туралы қызметтік мәліметтер алгоритмін бейнелейді. TCP/IP желілерінде осы мақсаттар үшін RIP, OSPF протоколдарын қолданады.
Бағыттаудың протоколдары бағыттау кестесінің автоматты түрде құрылуына арналаған, ал олардың негізінде желілік деңгейдің дестелерінің жылжуы жүзеге асырылады.
Қазірде IP желілері динамикалық бағыттаудың протоколдарының екі негізгі типін қолданады – қашықтық-векторлық бағыттау және арна күйіне байланысты бағыттау.
Қашықтық-векторлық бағыттау тіркелген транзиттік бөліктер санына жауап береді, бұл алгоритмде ең жақсы бағытты анықтау үшін бағыттағыштар(маршрутизаторлар) қолданылады.
Бағыттау арна күйіне байланысты, ең алдымен бағыттағыш ұстайтын интерфейс күйін қозғайды(яғни, байланыс бар немесе жоқ екендігін). Арна күйінің бағыттағыштары топология кестесін қолдайды, ал ол топоплогия көмегімен желінің толық бейнесі құрылады. Бұл бағыттау жайлы ақпараттың жаңару трафигінің жіберілетіндігін білдіреді және ол топология кестесін кез-келген интерфейс қосылғанда немесе ажыратылған кезде ғана жаңартады.
Желі көзінен белгіленген желіге дейінгі дестенің қозғалуының тапсырмасы әр бағыттағышта екі тапсырмаға бөлінеді: бағыттағыш кестесі бар дестенің өңделуі; бағыттағыш кестесінің құрылуы.
Бағыттағыштың протоколдарының тағайындалуы екінші тапсырманың автоматты шешілуінен тұрады. Бұл бағыттағыштар үшін желілер құрылымдың желінің топологиясы жайлы арнайы қызметтің ақпараттармен ауыстырылады, олардың негізінде әр бағыттағыш белгіленген тораптарға бағыт таңдайды. Бағыттау протоколы бағыттағыштарда бір бірімен сәйкестендірілген бағыттау кестелерін құру тиіс, яғни бұл дестенің бастапқы желіден белгіленген желіге дейін соңғы қадамға дейін жеткізілуін қамтамасыз етеді.
RIP бағыттауының ішкі протоколы. Бұл протокол салыстырмалы түрде үлкен және біршама біртекті желілерге арналған. (Белмана-Форд алгоритмі). OSPF протоколы (Дикстр арқылы ұсынылған алгоритмдер) бағыттаудың ішкі протоколы ретінде RIP-тің баламасы болып табылдаы. OSPF бағыт күйі протоколынан тұрады. (метрика ретінде – қызмет сапасы коэффициенті қолданылады). Әр маршрутизатор автономды жүйенің (ауыстырып-қосқыштардың) барлық бағыттарының барлық интерфейстерінің күйі жайлы түгел ақпаратқа ие. IGRP протоколы 80 жылдардың ортасында бүкіл көп протоколды бағытағыштар үшін CISCO фирмасымен жасалған. IGRP көптеген бағыттағыштарға өзінің жұмысын нұсқап отыруға мүмкіндік беретін протоколдардан тұрады. BGP протоколы IBM және CISCO компаниялармен өңделген. BGP-дың негізгі мақсаты –транзиттік трафикті қысқарту.
Бағыттау тәсілдері. Қазіргі таңда желілерде ДК-мен бағыттау протоколдары қолданылады, және олардың негізінде келесідей бағыттау тәсілдерінің бірі жүзеге асырылады: мөлдір бағыттау; бірқадамдық бағыттау; дерек көзінен бағыттау.
Мөлдір бағыттау Ethernet және кейбір Token Ring желілерінде орнатылған барлық көпірлерде қолданылады. Бұл әдіс негізінде мына қағида жатыр: дестенің немесе көпірдің өзі арқылы емес, ол арқылы жіберіледі, десте тарату бағыты жайлы белгісіз болуы тиіс. Әр көпір бір желіден бүкіл тіркелген желілерге олар қабылдағыш адрестерге жеткенше дестелерді жіберіп отырады. Дестелердің желі бойынша қозғалуы мақсатты әрекет емес.
Бірқадамдық бағыттау әдісі - TCP/IP желілерінде қолданылады. Әр бағыттағыш (маршрутизатор) және шеткі торап дейтаграмманың тарату қадамынің тек біреуін таңдауға қатысады. Бағыттау (маршрутизация) кестесінің әр бір қатарында дейтаграмманы жіберуге қажетті келесі бағыттағыштың бір ғана IP-адресі көрсетіледі.
Дерек көзінен бағыттау кезінде бағытты таңдау таратқыштың шеткі торабы немесе дестенің жүру жолындағы бірінші бағыттағышепн жүзеге асырылады. Қалған бағыттағыштар тек таңдалған жолды өңдейді.ғ яғни тиімді бағытты таңдау жауапкершілігі желіге емес, таратқыш-торапқа немесе бірінші бағыттағышқа міндеттеледі.
Негізгі әдебиеттер: 1[94 – 104], 3[146 – 154].
Қосымша әдебиеттер: 11[29 –39].
Бақылау сұрақтары:
1. IP-адрестерінің қандай типтері мен кластарын білесіз?
2. Маршрутизация хаттамаларының маршруттық хаттамалардан айырмашылығы қандай?
3. Арақашықтық-векторлық маршрутизация мен каналдар жағдайының маршрутизациясы неге жауап береді?
4. Маршрутизацияның қандай әдістерін білесіз?
5. Айқын маршрутизация нені білдіреді?