2 – סוגי ניתוב (דינאמי – Dynamic, סטטי) וניתוב סטטי בהרחבה (Static Routing)

הגדרת הראוטר להגעה לרשתות מרוחקות

כיצד אנו מלמדים את הראוטר להגיע לרשתות מרוחקות? יש שתי גישות להשגת מטרה זו:

• ניתוב סטטי
• ניתוב דינאמי

ניתוב סטטי (Static Routing) - ניתוב זה מוגדר ע"י מנהל הרשת ואינו משתנה. מנהל הרשת מגדיר בראוטר שכדי להגיע לרשת מסויימת יש צורך לצאת ביציאה מסויימת. בשיטה זו הניתוב אינו משתנה אלא קבוע (סטטי) ונקבע ע"י המשתמש.
גם אם טופלוגיית הרשת משתנה, הניתוב אינו משתנה כי הוא קבוע. נניח וכבל המחובר ליציאה שהוגדרה נקרע או הפסיק לעבוד, הראוטר לא יוכל להעביר את החבילה הלאה, על מנהל הרשת להגיע ולקבוע ניתוב חדש.

ניתוב דינאמי (Dynamic Routing) - ניתוב זה מוגדר באופן אוטומטי ע"י פרוטוקולי ניתוב דינאמיים. מנהל הרשת מעביר את הראוטר למצב של פרוטוקול מסויים ומפרסם רשתות, ברגע שההליך מתחיל ע"י מנהל הרשת מכאן הכל אוטומטי.
הראוטרים ממפים את הטופלוגיה ומחפשים דרכים יעילות וטובות להגעה לרשתות יעד מרוחקות.

ישנן שתי גישות לפרוטוקולי הניתוב הדינאמי:

1. וקטור מרחק (Distance Vector) - נתבים - ראוטרים המשתמשים בפרוטוקול בגישה זו לוקחים בחשבון את המרחק אל היעד (Distance או Metric), כדי לחשב את על המרחק הם יוצרים קשר או "יחסי שכנות" (Neighbors' Relationship) עם ראוטר שכן ובעצם מחליפים מידע ביניהם. מצב זה נקרא לעיתים "ניתוב ע"י שמועה" (Routing by Rumor). הראוטרים משדרים את טבלאות הניתוב שלהם לשכניהם והנתב מכיר את הניתוב של שכנו, מקבל את המידע ממנו כיצד להגיע לרשת מרוחקת, הוא בודק מהו המרחק הקצר ביותר מבין שכניו ולוקח ניתוב זה ומכניס אותו לטבלה שלו. - בשיטה זו הנתב לא מכיר את כל טופולוגית הרשת אלא רק את הניתובים שצריך.
   פרוטוקולים בשיטה זו: RIP, EIGRP.יתרונות:
   
   • קל להגדרה.
   • אינו מחזיק מידע רב מדי, אלא רק את הניתובים הנצרכים. - לא מעמיס על הראוטר.

   חסרונות:

   • המידע מתבסס על "שמועה" ולא על חישוב פרטני בתוך הראוטר.
2. מצב חיבור (Link State) - נתבים המשתמשים בפרוטוקול בגישה זו זוכרים את כל טופלוגיית הרשת בדומיין (תחום) שאליו משוייך הראוטר. כל דרכי הניתוב ומבצעים את חישובי הדרך המהירה ביותר בעצמם.
   פרוטוקולים בשיטה זו: OSPF, IS-IS.יתרונות:
   
   • חישוב הניתוב היעיל ביותר מחושב בראוטר עצמי.
   • מחלק את הרשת לאזורים, כל ראוטר באזור מסויים מחזיק את המפה של האזור בלבד, ראוטרים הנמצאים בגבולות בין אזורים מחזיקים את המפות של שתי האיזורים.

   חסרונות:

   • מחזיק את כל טופלוגיית הרשת - מעמיס על הראוטר.

דירוג שיטת הניתוב - מרחק ניהולי (Administrative Distance)

ישנן שיטות שונות ופרוטוקולים שונים של ניתוב, ולכל שיטה יש תיעדוף על פני השניה.
לדוגמא: נניח והגדרתי פרוטוקול ניתוב מסוג RIP על הראוטרים שלי, אך יש רשת מסויימת שברצוני להגיע אליה דרך ראוטר מסויים (שלא נבחר באופן אוטומטי ע"י פרוטקול הריפ (RIP)) כלומר אני רוצה לעקוף את הסמכות של RIP - איך אני עושה זאת?
אני עושה זאת אם אגדיר על הרשת הספציפית הזאת פרוטוקול שיש לו דירוג נמוך יותר בטבלת הדירוג. לדוגמא אגדיר ניתוב סטטי, לניתוב סטטי יש דירוג ברירת מחדל של "1" ואילו ל- RIP יש דירוג של "120". מכיון שלניתוב הססטי יש דירוג נמוך מ- RIP הוא יגבור עליו.

זוהי טבלת דירוג מקוצרת (טבלה מלאה):

אנו נתחיל בהבנת הניתוב הסטטי ולאחר מכן נבין את הניתוב הדינאמי ע"י הפרוטוקולים עצמם.

ניתוב סטטי

הבה נסתכל על הטופולוגיה הבאה (תוכלו להוריד את הטופלוגיה ללא הגדרת ניתוב כאן):

דוגמא לניתוב רשת פשוטה 1

כמו שהסברנו בשיעור: ניתוב - מבוא, המחשב "1" אינו יכול לשלוח הודעה למחשב "2". להזכירכם ברגלי הראוטרים מוגדרים כתובות IP (אייפי) והם דלוקים, וכן מוגדרים כתובות IP (אייפי) במחשבים וכן מוגדרים שערי ברירת מחדל (Default Gateways).

הסיבה לכך היא שראוטר R-2 וכן ראוטר R-2 אינם יודעים כיצד להגיע לרשתות המרוחקות 192.168.10.0 ו- 192.168.1.0 בהתאמה. הראוטרים מכירים רק את סביבתם הקרובה, לדוגמא ראוטר R-1 מכיר את הרשתות הסמוכות לו: 192.168.1.0 ו- 192.168.100.0 אך לא את הרחוקות.
אם כן כיצד אנו מלמדים את הראוטר כיצד להגיע לרשת המרוחקת? - בתחילה נלמד אותו ע"י ניתוב סטטי.

הפקודה להגדרת ניתוב סטטי היא כך: 

ip route [הקפיצה הבאה - אייפי או ממשק] [מסיכת הרשת של רשת היעד] [רשת היעד]

אנו בעצם אומרים לראוטר שכדי להגיע לרשת המרוחקת עם מסכת רשת מסויימת (Subnet Mask) עליו לקפוץ לכתובת אייפי מסויימת או לצאת ממשק מסויים של הראוטר.

ולמעשה עבור R-1 הפקודה הממשית תהיה כך:

R-1>enable
R-1#configure terminal
Enter configuration commands, one per line.  End with CNTL/Z.
R-1(config)#ip route 192.168.10.0 255.255.255.0 192.168.100.2

 אפשרות אחרת שבמקום "קפיצה הבאה" יבוצע "יציאה הבאה" כלומר:

R-1>enable
R-1#configure terminal
Enter configuration commands, one per line.  End with CNTL/Z.
R-1(config)#ip route 192.168.10.0 255.255.255.0 gigabitEthernet 0/1

כעת אם ננסה לשלוח הודעה ממחשב "1" למחשב "2", לכאורה הדבר יעבוד, שהרי הראוטר יידע כיצד להגיע לרשת המרוחקת, הוא פשוט יעביר אותה לראוטר הבא (Next Hop).

האם הדבר באמת כך? - אם נעקוב אחרי החבילה נוכל לראות שהחבילה אכן תגיע ליעדה מחשב "2", אבל מה קורה בחזור? ההודעה לא תחזור למחשב "1" מכיון שכמו שאת ראוטר R-1 לימדנו כיצד להגיע אל הרשת המרוחקת, כך גם את ראוטר R-2 עלינו ללמד.

באמת אם נסתכל על טבלת הניתוב של R-1 ע"י הפקודה:

R-2>show ip route

Codes: L - local, C - connected, S - static, R - RIP, M - mobile, B - BGP
 D - EIGRP, EX - EIGRP external, O - OSPF, IA - OSPF inter area
 N1 - OSPF NSSA external type 1, N2 - OSPF NSSA external type 2
 E1 - OSPF external type 1, E2 - OSPF external type 2, E - EGP
 i - IS-IS, L1 - IS-IS level-1, L2 - IS-IS level-2, ia - IS-IS inter area
 * - candidate default, U - per-user static route, o - ODR
 P - periodic downloaded static route

Gateway of last resort is not set

 192.168.10.0/24 is variably subnetted, 2 subnets, 2 masks
C 192.168.10.0/24 is directly connected, GigabitEthernet0/0
L 192.168.10.1/32 is directly connected, GigabitEthernet0/0
 192.168.100.0/24 is variably subnetted, 2 subnets, 2 masks
C 192.168.100.0/24 is directly connected, GigabitEthernet0/1
L 192.168.100.2/32 is directly connected, GigabitEthernet0/1

כפי שניתן לראות בטבלה, הרשת שאליה אנו רוצים להגיע (הרשת בה נמצא מחשב "1") אינה נמצאת בטבלת הניתוב, כלומר הנתב אינו יודע כיצד להגיע אליה.

ההגדרות עבור R-2:

R-2>enable
R-2#configure terminal
Enter configuration commands, one per line.  End with CNTL/Z.
R-2(config)#ip route 192.168.1.0 255.255.255.0 192.168.100.1

או ניתן גם להגדיר דרך "יציאה הבאה":

R-2>enable
R-2#configure terminal
Enter configuration commands, one per line.  End with CNTL/Z.
R-2(config)#ip route 192.168.1.0 255.255.255.0 gigabitEthernet 0/1

כעת אם נשגר בדיקת חיבוריות (פינג - Ping), נוכל לראות הצלחה! זאת מכיון שהנתבים יודעים לנתב את החבילה לרשתות היעד בשני הכיוונים.
(להורדת הטופלוגיה הסופית לאחר הגדרת הניתוב הסטטי - כאן)

נביט לרגע בטבלת הניתוב של נתב R-1:

Codes: L - local, C - connected, S - static, R - RIP, M - mobile, B - BGP
 D - EIGRP, EX - EIGRP external, O - OSPF, IA - OSPF inter area
 N1 - OSPF NSSA external type 1, N2 - OSPF NSSA external type 2
 E1 - OSPF external type 1, E2 - OSPF external type 2, E - EGP
 i - IS-IS, L1 - IS-IS level-1, L2 - IS-IS level-2, ia - IS-IS inter area
 * - candidate default, U - per-user static route, o - ODR
 P - periodic downloaded static route

Gateway of last resort is not set

 192.168.1.0/24 is variably subnetted, 2 subnets, 2 masks
C 192.168.1.0/24 is directly connected, GigabitEthernet0/0
L 192.168.1.1/32 is directly connected, GigabitEthernet0/0
S 192.168.10.0/24 [1/0] via 192.168.100.2
 192.168.100.0/24 is variably subnetted, 2 subnets, 2 masks
C 192.168.100.0/24 is directly connected, GigabitEthernet0/1
L 192.168.100.1/32 is directly connected, GigabitEthernet0/1

אנו רואים שנוספה שורה על השורות שהיו בהתחלה, השורה שנוספה מסומנת באות "S", במקרא נוכל ללמוד שהאות "S" מציינת את המילה "Static" כלומר הניתוב נלמד בצורה סטטית. והרשת שנלמדה בצורה סטטית ומסובנטת ב- CIDR של 24 ביטים, עוברת (via) הקפיצה הבאה: 192.168.100.2, כך הגדרנו בדיוק.
בנוסף אנו רואים סוגריים מרובעים שבתוכם הספרות "1" ו- "0" ספרות אלו מציינות לנו: [מספר הקפיצות (Hop Count - Metric) /  מרחק ניהולי (Administrative Distance)].

• הדירוג (AD - Administrative Distance) מייצג את הדירוג של שיטת הניתוב שבהם הראוטר למד את הניתוב. - במקרה של ניתוב סטטי - "1".
• מספר הקפיצות (Metric, Hop count) מייצג כמה ראוטרים נעבור בדרך כדי להגיע לרשת היעד, מכיון שמדובר על ניתוב סטטי תמיד מספר הראוטרים יהיה אפס, שהרי אנו מקפצים לראוטר המחובר אל הרשת שלנו. (שנעסוק בניתובים אחרים המספרים יהיו שונים בהתאם לחישובים ומרחקים שונים).

בשיעור הבא נעסוק בפרוטוקולי ניתוב דינאמיים, נתחיל ב- RIP - Routing Information Protocol.