Маршрутизация в IP-сетях

Цель работы: получить представление о работе IP-маршрутизатора; получить опыт в составлении таблиц маршрутизации и работе протоколов внутренней и внешней маршрутизации.

Работа перенесена из Cisco Packet Tracer в GNS3. Маршрутизаторы здесь — FRR: его командная строка устроена как в Cisco IOS, отличия собраны в таблице команд.

Краткие теоретические сведения

Маршрутизаторы (аппаратные или программные) выполняют задачу выбора оптимального маршрута следования IP-пакета и его отправки по этому маршруту. Для принятия решения анализируется адрес получателя и устанавливается маршрут следования на основе формализованных записей о структуре составной сети. Эти записи называются таблицами маршрутизации.

В таблице маршрутизации присутствуют как минимум следующие поля: адрес назначения (адрес IP-сети или IP-адрес хоста), идентификатор порта, через который пакет идёт до сети назначения (порт обозначается IP-адресом или внутренним номером), шлюз (IP-адрес, на который необходимо пойти после того, как пакет покинет порт), метрика (показатель качества маршрута).

На каждом маршрутизаторе сети присутствует таблица, полностью описывающая структуру всей сети и иногда содержащая записи о маршрутах по умолчанию.

Таблицы маршрутизации составляются вручную или с помощью протоколов внутренней маршрутизации, автоматизирующих этот процесс. Одним из таких протоколов является протокол RIP2.

Эти протоколы используются внутри автономных систем. Автономная система (AS) в интернете — это система IP-сетей и маршрутизаторов, управляемых одним или несколькими операторами, имеющими единую политику маршрутизации с Интернетом.

Автономные системы обмениваются маршрутной информацией через протоколы внешней маршрутизации, например BGP. BGP (англ. Border Gateway Protocol, протокол граничного шлюза) — основной протокол динамической маршрутизации в Интернете. Он предназначен для передачи обобщённых маршрутов между различными сетями (автономными системами), т. е. фактически распространяет информацию о том, какие сети принадлежат какой AS и как AS подключены друг к другу. В частности, стык между двумя провайдерами организуется через BGP.

Основные команды

Консоль маршрутизатора сразу открывает его командную строку. Если в столбце «FRR» стоит «так же», команда пишется как в Cisco IOS.

Компьютеры — VPCS:

Сеть

Прокрутите схему по горизонталиОткрыть схему целиком

Прокрутите схему по горизонталиОткрыть схему целиком

Схема уже собрана: узлы, кабели и интерфейсы на своих местах. Маршрутизаторы — как новые: без адресов, все интерфейсы выключены. Всё остальное настраиваете вы.

Сохраняйте настройки: copy running-config startup-config на маршрутизаторе, save на компьютере. Тогда они переживут перезапуск узла.

1. Настройка инфраструктуры

1. Схема рис. 1 уже собрана в AS 100. Сеть №3 (LAN3) — одна локальная сеть, в которой маршрутизаторы R2, R3 и R4 соединяются через коммутатор SW1. По одному компьютеру стоит в сетях №1, №4, №5: PC1, PC4, PC5.
2. Оборудование: коммутатор SW1 (1 шт.), маршрутизаторы R1–R4 (4 шт.), компьютеры (3 шт.), интерфейсы и кабели — в нужном количестве.
3. Для всех сетей выберите подсети из сети 192.168.0.0/24.
4. Назначьте адреса интерфейсам маршрутизаторов и включите интерфейсы. Компьютерам задайте адрес и шлюз: ip <IP>/<ПРЕФИКС> <ШЛЮЗ>, затем save.
5. Проверьте доступность ближайших соседей в локальных сетях.

Например, один интерфейс маршрутизатора:

R1

configure terminalinterface eth0 ip address <IP>/<ПРЕФИКС> no shutdownexit

2. Настройка статической маршрутизации

1. Настройте статическую маршрутизацию в данной сети.
2. Проверьте возможность передачи пакетов данных между всеми узлами модели.
3. Выведите на консоль и сохраните таблицы маршрутизации всех маршрутизаторов.

3. Настройка динамической маршрутизации

1. Копия вашей сети уже собрана: маршрутизаторы R11, R12, R13, R14, коммутатор SW2, компьютеры PC11 (LAN1), PC14 (LAN4), PC15 (LAN5). Маршрутизатор со звёздочкой — R12.
2. Для всех сетей выберите подсети из сети 192.168.1.0/24.
3. Проверьте доступность ближайших соседей в локальных сетях.
4. Настройте работу протокола RIP2 на всех маршрутизаторах так, чтобы:
   • маршрутные записи не объединялись;
   • рассылка таблиц осуществлялась только через интерфейсы, подключённые к другим маршрутизаторам.
5. Включите вывод отладочных сообщений на консоль маршрутизаторов.
6. Убедитесь, что вся необходимая информация получена.
7. Проверьте возможность передачи пакетов данных между всеми узлами модели.
8. Выведите на консоль и сохраните таблицы маршрутизации всех маршрутизаторов.

4. Создание дополнительных сетей

1. Две дополнительные сети из одного маршрутизатора и одного компьютера уже собраны: R21 с PC21 и R31 с PC31. Компьютер подключён к eth0 маршрутизатора.
2. Адреса для сетей назначьте из 192.168.2.0/24 (R21, PC21) и 192.168.3.0/24 (R31, PC31).

5. Объединение сетей

1. Созданные вами сети — это автономные системы. В настройке используйте следующие номера AS:

   Сеть	AS	Edge-маршрутизатор
   192.168.0.0/24	100	R2
   192.168.1.0/24	101	R12
   192.168.2.0/24	102	R21
   192.168.3.0/24	103	R31

2. Сети соединены так, как показано на рис. 2; нужные интерфейсы уже добавлены: eth2–eth4 у R2 и R12, eth1–eth2 у R21 и R31. Для сетей-соединения используйте отдельные подсети из сети 10.0.0.0/16.

3. Настройте edge-маршрутизаторы. Для AS 100 и 101 это маршрутизатор, помеченный звёздочкой на рис. 1. Для остальных AS — единственные в них маршрутизаторы. При настройке создайте пиринги со всеми AS. В FRR добавьте в router bgp команду no bgp ebgp-requires-policy.

4. Убедитесь, наблюдая за таблицами маршрутизации, что маршруты обновились.

5. Внутри AS 100 на маршрутизаторах, не являющихся пограничными, установите в качестве default gateway соответствующий внутренний IP edge-маршрутизатора. Для этого можно использовать стандартный адрес 0.0.0.0 и маску 0.0.0.0.

6. В edge-маршрутизаторе AS 101 используйте команду default-information originate (в router rip), чтобы распространить маршрут по умолчанию. На остальных маршрутизаторах сети он должен обновиться сам.

7. Проведите трассировку маршрута между компьютерами из всех AS. При трассировке из AS 100 и AS 101 задействуйте по одному компьютеру из LAN1 и LAN5.

8. Отключите линию между AS 102 и AS 100. Повторите трассировку. Сравните результаты.

Примечание. BGP-роутер анонсирует только те сети, маршруты к которым он «знает». В AS 101 все IP-сети входят в одну большую IP-сеть. Логично объявлять один анонс на эту сеть целиком, а не несколько анонсов на каждую мелкую сеть. Для этого на маршрутизаторе надо добавить маршрут на общую сеть для анонса, при этом в качестве gateway следует указать интерфейс Null0 (например, ip route 192.168.0.0 255.255.255.0 Null0).

Отключение линии в GNS3. Выключение интерфейса не доходит до другого конца кабеля, поэтому отключите линию с обеих сторон: shutdown на R21 eth1 и на R2 eth2. Если выключить только одну сторону, BGP заметит обрыв лишь по истечении hold time (180 с). Сравнив результаты, включите линию обратно (no shutdown на обоих концах) и дождитесь восстановления пиринга: проверка ждёт пиринги со всеми AS.

Содержание отчёта

Подготовьте отчёт в формате DOC/DOCX или PDF. Отчёт содержит титульный лист, артефакты выполнения и ответы на вопросы и задания.

Артефакты:

• Команды для настройки маршрутизатора, помеченного звёздочкой, из части 2 и части 3.
• Команды настройки BGP на этих маршрутизаторах из части 5.
• Итоговые таблицы маршрутизации из части 5.
• Вывод информации о пирах (neighbor) с edge-маршрутизатора AS 100.

Текущие команды маршрутизатора показывает show running-config.

Вопросы и задания:

• Поясните результаты, полученные в части 5, п. 7.
• Как, имея доступ к консоли маршрутизатора, узнать, что проходят обновления информации BGP?
• Какие различия в настройке и работе протоколов BGP и RIP вы отметили по ходу выполнения работы?

Понятийный минимум по работе

• IP-сеть
• Маршрут
• Метрика
• Таблица маршрутизации
• Default Gateway
• Порядок поиска маршрута по таблице маршрутизации
• RIP, принципы распространения маршрутной информации
• BGP, принцип распространения маршрутной информации
• BGP-пир
• BGP-анонс сети

Проверка

Пять шагов проверки соответствуют частям 1–5. Конкретные адреса не проверяются: только то, что они взяты из нужной сети, каким протоколом получен маршрут и проходит ли пинг между компьютерами. В части 5 R12 должен анонсировать AS 101 одной сетью 192.168.1.0/24 через маршрут на Null0 (см. примечание). Перед проверкой линия между AS 102 и AS 100 должна быть включена.

Нажмите «Проверить». Когда все шаги пройдены, нажмите «Завершить».