この記事の内容は、ネットワーク プロトコルとルーティング プロトコルに関する詳細な紹介 (例の説明) です。必要な友人が参考になれば幸いです。
前の例では、全員がローカル エリア ネットワーク内で作業していました。今日は範囲を拡大して、複数のローカル エリア ネットワーク、さらには広大なインターネット世界を旅して、その中間で何が起こっているのかを見てみましょう。
このプロセスでは、クロスゲートウェイ アクセスを最初に理解する必要があります。
クロスゲートウェイ アクセス
クロスゲートウェイ アクセスを理解するには、MAC アドレスと IP アドレスの変更が必要となるため、まず MAC ヘッダーと IP アドレスの詳細を見てみましょう。 IPヘッダー。
MACヘッダーとIPヘッダーの詳細
##図に示すように、MACヘッダーでは、最初に宛先MACアドレスが記述されています。 、次に送信元 MAC アドレス、最後にプロトコルの種類です。
IP ヘッダーで最も重要なのは、送信元 IP アドレスと宛先 IP アドレスです。さらに、IPv4 および IPv6 とよく呼ばれるバージョン番号、サービス タイプ TOS (パケットの優先順位を示す)、TTL (パケットのライフ サイクル)、および識別プロトコル (TCP および UDP)
#ブログ パークでは、最初に通過するゲートウェイは、設定したデフォルト ゲートウェイである必要があります。マシンがデフォルト ゲートウェイにアクセスするときも、内部 LAN アクセスの手順に従います。
##送信元アドレスと宛先 IP アドレスを IP ヘッダーに入力します。
#ARP プロトコルを通じてゲートウェイの MAC アドレスを取得します。- 3 層の転送デバイスである自宅のルーターを指します
。 MAC ヘッダーと IP ヘッダーの両方が削除され、その内容を使用してデータ パケットを次にどこに転送するかを確認します。
多くの場合、人々はゲートウェイをルーターと呼びます。実際、私には準備ができていません。この比喩の方が適切です。
ルーターは、5 つのネットワーク ポートまたはネットワーク カードを備えたデバイスであり、それぞれが 5 つの LAN に接続されています。各ハンドの IP アドレスは LAN の IP アドレスと同じネットワーク セグメント内にあり、各ハンドは保持する LAN のゲートウェイになります。 他の LAN に送信したいパケットはいずれかに到着して取り込まれ、MAC ヘッダーと IP ヘッダーが取り除かれ、独自の
ルーティングに従って別のパケットが選択されます。アルゴリズム
片手で、IP ヘッダーと MAC ヘッダーを追加して、それを捨てます。
上記のプロセスでは、
ルーティング アルゴリズム
が表示されることに注意してください。次に、それを知ってみましょう。 ルーティング アルゴリズム
ルーティング アルゴリズムは、ルーティング アルゴリズムとも呼ばれ、ルーティング プロトコルの機能を向上させ、ルーティングによって生じるオーバーヘッドを最小限に抑えるアルゴリズムです。 ルーティング アルゴリズムは、目的地までの最適なルートを見つけるために、複数の特性に基づいて区別できます。
ルーティング アルゴリズムには、
静的と動的
- 単一パスとマルチパス
など、多くの差別化ポイントがあります。
- フラット vs. レイヤード
- ホスト インテリジェンス vs. ルーター インテリジェンス
- ドメイン内 vs. インタードメイン
- リンクステータスと距離ベクトル
## ここでは主に- 静的および動的
ルーティングアルゴリズムを紹介します。
静的ルーティング
静的ルーティング アルゴリズムは、基本的にゲートウェイによって設定されるマッピング テーブルです。 我が家のルーターはこのようなルーティング構成になっている可能性があります。
ブログ パークにアクセスするには、出口 2 から出てください。ネクストホップは IP2 です。
Baidu にアクセスするには、出口から出てください。 3 アウト、ネクストホップは IP3 です。
上記のようなルールは静的ルートであり、特定の構文に従ってルーターに保存されます。
どのポートから吐き出すかを選択したい場合は、ルールを 1 つずつ照合し、一致するルールを見つけたら、そのルールに従って動作し、指定されたポートから吐き出し、次のポートを見つけます。ホップIP。
ゲートウェイを介した「変える」と「変わらない」
以前、MACアドレスはLAN内でのみ有効なアドレスであると学びました。したがって、MACアドレスはゲートウェイを通過する限り必ず変化します。 IP アドレスはゲートウェイを通過した後は変更されない場合があります。
ゲートウェイ A を通過した後、IP アドレスが変化しない場合、A は
転送ゲートウェイ
であり、そうでない場合は
NAT ゲートウェイ
です。
転送ゲートウェイ
## 上記のように、サーバー A がサーバー B にアクセスしたい場合は、次を経由する必要があります:
1) サーバー A は、ゲートウェイ A
にアクセスして B のネットワーク セグメントを確認し、同じネットワーク セグメント内にないことが判明したため、それを送信します。ゲートウェイへ
ゲートウェイのIPアドレスが設定されているので、ARPを送信してゲートウェイのMACアドレスを取得
-
#パケットを送信
最後に送信されたパケットの内容は主に次のとおりです:
データ パケットがネットワーク ポート 192.168.1.1 に到達すると、ネットワーク ポートは MAC アドレスが自分のものであることを認識し、パケットを受信し、どこに転送するかを「検討」し始めます。
この時点で、ルータ A にはルール A1 が設定されています。
192.168.4.0/24 にアクセスするには、ネットワーク ポート 192.168.56.1 を経由し、ネクスト ホップは 192.168.56.2 です。
2) ゲートウェイ A からゲートウェイ B
したがって、ルーター A は A1 と一致し、192.168.56.1 ポートから 192.168.56.2 にパケットを送信する必要があります。そこで、プロセスが再び開始されました。
- #B のネットワーク セグメントを確認すると、同じネットワーク セグメントで ARP が MAC アドレスを取得していることがわかりました。
- Send Packet
パケットの内容は次のとおりです:
- Source MAC: MAC
- of 192.168.56.1 #テンプレート MAC: 192.168.56.2
- 送信元 IP: 192.168.1.101
- 宛先 IP: 192.168.4.101
データ パケットは 192.168.56.2 ネットワーク ポートに到着し、その MAC アドレスがネットワーク ポートに属していることが判明すると、パケットを受信し、ルーティング ルールをチェックします。
ルーター B は、次のルール B1 を設定します。
192.168.4.0/24 にアクセスしたい場合は、192.168.4.1 に移動します。
そして、ルーター B は、適切なネットワークを検出します。ポートはターゲット アドレス ネットワーク セグメントであるため、ネクスト ホップはありません。
3) ゲートウェイ B からサーバー B
ルーター B は B1 と一致します。 192.168.4.1 から 192.168.4.101 にエクスポートします。パケットの内容:
私たちが話しているネクストホップ
は、この IP アドレスを MAC に変換して MAC ヘッダー
に入れる必要がある特定の IP です。
NAT ゲートウェイ NAT ゲートウェイ、ネットワーク アドレス変換。
# 各 LAN には独自のネットワーク セグメントがあるため、IP の競合が発生しやすくなります。上図のように、アメリカのサーバーAのIPアドレスとフランスのサーバーBのIPアドレスは、どちらも192.168.1.101/24となっており、IP的には自分自身にアクセスしているように見えます。実際、米国の 192.168.1.101 はフランスの 192.168.1.101 にアクセスします。 
この問題を解決するにはどうすればよいですか? IP の割り当ては LAN 間で交渉されておらず、全員がそれぞれのビジネスを行っているため、海外に行くとき、つまり真ん中の LAN では、海外に行くときと同じように、別のアドレスを使用する必要があります。パスポート。
まず、ターゲット サーバー B は国際的に
国際 ID
を持っている必要があり、ゲートウェイ B では国際 ID 192.168.56.2 が対応していることに注意します。国内 ID は 192.168.1.101 です。192.168.56.2 にアクセスしたい場合は、ゲートウェイを 192.168.1.101 に変更する必要があります。
したがって、ソース サーバー A がターゲット サーバー B にアクセスしたい場合、ターゲット アドレスは国際 IP アドレス 192.168.56.2 になります。プロセスは次のとおりです。
1) ソース サーバー A がデータ パケットをゲートウェイ A
サーバー B の IP を確認します。同じネットワークセグメント
- ARP がゲートウェイの MAC アドレスを取得します
#パケットの送信-
##パケットの内容パケットは次のとおりです。
-
送信元 MAC: サーバー A
宛先 MAC: 192.168.1.1 このネットワーク ポートの MAC
-
ソース IP: 192.168.1.101
-
宛先 IP: 192.168.56.2
-
ネットワーク ポート 192.168。 1.1 ルータ A がデータ パケットを受信します。 最後に、MAC アドレスが一致していることを確認して、パケットを受信します。
- ルーター A でルールが設定されています: 192.168.56.2/24 にアクセスする場合は、192.168.56.1 ネットワーク ポートから 192.168.56.2 に送信します。ネクスト ホップはありません。
ルーターの右側のネットワーク ポートの IP アドレス (192.168.56.1) とターゲット IP アドレスは同じネットワーク セグメント内にあるため、ネクスト ホップはありません。
2) ゲートウェイ A からゲートウェイ B
ネットワーク パケットが中間 LAN に送信される場合、サーバー A も国際 ID を持っている必要があります。したがって、送信元 IP アドレス 192.168.1.101 を 192.168.56.1 に変更する必要があるため、データ パケットの内容は次のようになります。
#送信元 MAC: MAC# 192.168.56.1 の番号
#宛先 MAC: 192.168.56.2の MAC
- #送信元 IP: 192.168.56.1
ターゲット IP: 192.168.56.2
パケットがネットワーク ポート 192.168.56.2 に到着すると、MAC が一貫していることがわかり、パケットが受信されます。
ルーター B は NAT ゲートウェイであり、国際 ID 192.168.56.2 が国内 ID 192.168.1.101 に対応するように設定されているため、ターゲット アドレスは 192.168.1.101 に変更されます。
同様に、ルータ B でルールが設定されています。
192.168.1.101 にアクセスする場合は、192.168.1.1 ネットワーク ポートを経由して外に出ます。ネクスト ホップはありません。
したがって、データ パケットはネットワーク ポート 192.168.1.1 から 192.168.1.101 に送信されます。
3) ゲートウェイ B からサーバー B
データ パケットが 192.168.1.1 ネットワーク ポートから送信された後、次の手順も実行されます。
同じネットワーク セグメント内のサーバー B の IP を確認します
- #ARP がサーバー B の MAC アドレスを取得します
#パケットを送信
動的ルーティング
動的ルーティング アルゴリズム
距離ベクトル ルーティング アルゴリズム
1) 基本的な考え方
ベースベルマン・フォードアルゴリズムについて。各ルーターは、複数の行を含むルーティング テーブルを保存します。各行は、ネットワーク内のルーターに対応し、1 つはターゲット ルーターに向かう回線、もう 1 つはターゲットまでの距離です。
2) 問題があります
a. 良いニュースはすぐに広がりますが、悪いニュースはゆっくりと広がります。
新しく追加されたルーターは、新しいルーター情報をすぐにブロードキャストできます。ただし、ルータがハングアップした場合、ハングアップ メッセージはブロードキャストされません。このダウンしたノードを通過する各ルータは、ノードがダウンしていることを知る方法がありませんが、他のパスを介してそのノードにアクセスしようとします。すべてのパスが試行されるまで、ルータがダウンしていることがわかりません。
例:
b.
メッセージが送信されるたびに、グローバル ルーティング テーブル全体を送信する必要があります
上記の 2 つの問題により制限が生じます
ディスタンス ベクトル ルーティング
ネットワーク サイズは、小規模ネットワーク (ホップ 15 未満) にのみ適しています。
リンクステートルーティングアルゴリズム1) 基本的な考え方
ダイクストラアルゴリズムに基づいています。ルーターがネットワークに参加すると、まず近隣ルーターを検出し、近隣ルーターに挨拶し、近隣ルーターが応答します。次に、隣人までの距離を計算し、エコーを送信し、2 で割って距離を取得します。次に、それ自体と近隣ルータの間のリンク ステータス パケットをブロードキャストし、ネットワーク全体のすべてのルータに送信します。
このアルゴリズムでは、各ルーターは完全なグラフをローカルで構築し、このグラフでダイクストラのアルゴリズムを使用して 2 点間の最短パスを見つけることができます。
ディスタンス ベクター ルーティング プロトコルとは異なり、更新時にルーティング テーブル全体が送信されます。リンクステート ルーティング プロトコルは、更新または変更されたネットワーク トポロジのみをブロードキャストするため、更新メッセージが小さくなり、帯域幅と CPU 使用率が節約されます。また、ルーターがハングアップすると、近隣ルーターがニュースをブロードキャストするため、悪いニュースがすぐに収束します。
ダイナミック ルーティング プロトコル
リンク ステート ルーティング アルゴリズムに基づく OSPF
##OSPF (Open Shortest Path First、オープン最短パス ファースト) プロトコル、データセンターで広く使用されているプロトコル。主にデータ センター内でルーティングの決定に使用されるため、インテリア ゲートウェイ プロトコル (略して IGP) と呼ばれます
内部ゲートウェイ プロトコルの焦点は、最短パスを見つけることです
。最短パスが複数ある場合、これらの複数のパス間で負荷分散を実行できます。これは、
等コスト ルーティング
と呼ばれることがよくあります。 等コスト ルーティングを使用すると、トラフィックを共有できるだけでなく、1 つのパスがブロックされた場合でも、別のパスを介して宛先に到達できるようになります。 距離ベクトル ルーティング アルゴリズムに基づく BGP
ネットワーク間のルーティング プロトコルは、ボーダー ゲートウェイ プロトコル (略して BGP) と呼ばれます
各データセンターには独自のルーティング構成があります。たとえば、どの外部 IP が内部で知られているか、どの内部 IP が外部で知られているか、どの IP がパススルー可能で、どの内部 IP がパススルーできないかなどです。
したがって、さまざまなデータセンターと通信する場合、データセンター間の最適なルートを見つけるために、隣接するデータセンターのルーティング構成を知ることができるプロトコルが必要です。
BGP 契約はそのような契約です。ルートの検出と計算ではなく、ルート伝播の制御と最適なルートの選択に重点を置いています。
概要
この LAN から出るには、データ パケットはルーターのネットワーク ポートであるゲートウェイを通過する必要があります;
ルーターは 3 層のデバイスであり、その理由は次のホップを見つける方法にルールがあるためです。
ルーターを通過した後の MAC ヘッダーは、確実に変わります。 IP が変更されない場合は フォワーディング ゲートウェイ 、そうでない場合は NAT ゲートウェイ になります。ルーティングは静的ルーティングと動的ルーティングに分けられます。 、および動的ルーティングを構成できます。 複雑なポリシー ルーティング、制御転送戦略;
動的ルーティングには、距離ベクトル アルゴリズムとリンク ステート アルゴリズムという 2 つの主流アルゴリズムがあります。 BGP プロトコルと OSPF プロトコルという 2 つのアルゴリズムに基づいて 2 つのプロトコルが生成されます。
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