Путеводитель по маршрутам: как пакеты находят дорогу в сети

Если бы ваши данные были туристами, то маршрутизация — это гид, который показывает им правильный путь. Без этого гида пакеты данных превращаются в потерявшихся туристов, бегущих по сети, как мальчик, который не мог решить, к кому идти — к маме или папе, пока TTL не кончился (а TTL — это время жизни пакета, чтобы он не бегал бесконечно). Давайте вместе разберемся, как работает этот сетевой навигатор и как правильно его настроить, чтобы ваши данные всегда приходили вовремя и без приключений.

Что такое маршрутизация и зачем она нужна?

Маршрутизация — это процесс выбора пути для передачи пакетов данных от одного устройства (хоста) к другому через сеть. Представьте, что вы хотите отправить посылку другу в другой город: вы должны решить, каким транспортом и по каким дорогам ее доставить. В сетях это делают маршрутизаторы, которые хранят таблицы маршрутизации — своего рода карты с путями.

Типы маршрутов: статические, динамические и маршруты по умолчанию

• Статические маршруты — это маршруты, которые вы прописываете вручную. Они как указатели, которые вы сами ставите на дороге. Их преимущество — надежность и простота, но если сеть меняется, приходится обновлять вручную.
• Динамические маршруты — маршрутизаторы обмениваются информацией о путях автоматически с помощью протоколов (например, OSPF, RIP, BGP).
• Маршрут по умолчанию — это когда маршрутизатор не знает, куда отправить пакет, он направляет его на "шлюз последней надежды". Это как на дороге: если знаков нет, едешь по главной трассе.

Таблица маршрутизации, RIB и FIB — что за звери?

• RIB (Routing Information Base) — база данных маршрутов, куда поступает вся информация от протоколов и настроек.
• FIB (Forwarding Information Base) — база для быстрого принятия решения о пересылке пакетов. Она содержит только лучшие маршруты.
• Таблица маршрутизации — это карта, по которой маршрутизатор решает, куда отправить пакет.

Подключенные маршруты и маршруты по умолчанию

Подключенные маршруты — это сети, напрямую соединённые с интерфейсами маршрутизатора. Они появляются автоматически.

Маршрут по умолчанию используется, когда нет другого маршрута к адресу назначения. В IPv4 он обозначается как 0.0.0.0/0.

Следующий хоп — кто это и зачем нужен?

Следующий хоп (next-hop) — это адрес следующего устройства, куда отправляется пакет по пути к конечному адресу. Это как первый пункт пересадки в пути.

Определение следующего хопа — важный этап, чтобы пакет не заблудился.

Процесс выбора маршрута и ECMP

Если в таблице несколько путей к одному месту, маршрутизатор выбирает лучший, обычно по "расстоянию" или метрике.

Если маршрутов несколько с одинаковой стоимостью, используется ECMP (Equal Cost Multi-Path) — балансировка нагрузки по нескольким путям.

Настройка статической маршрутизации: простой пример

Допустим, у вас есть сеть 192.168.1.0/24 и нужно дойти до 192.168.2.0/24 через маршрутизатор с адресом 172.16.1.2.

Команда для MikroTik:

/ip route add dst-address=192.168.2.0/24 gateway=172.16.1.2

В Cisco IOS:

ip route 192.168.2.0 255.255.255.0 172.16.1.2

Это говорит устройству: чтобы достучаться до сети 192.168.2.0/24, отправляй пакет на 172.16.1.2.

InterVLAN маршрутизация — когда VLANы начинают разговаривать

VLANы — это отдельные логические сети. Чтобы устройства из разных VLAN обменивались данными, нужен маршрутизатор или L3-коммутатор с маршрутизацией между VLAN.

Как это работает?

• Устанавливаем транковый порт между коммутатором и маршрутизатором.
• Создаем сабинтерфейсы (подинтерфейсы) с тегами VLAN по стандарту 802.1Q.
• Назначаем IP-адреса на сабинтерфейсы — это шлюзы по умолчанию для устройств VLAN.
• Например, для VLAN 2 на Cisco:

interface FastEthernet0/0.2
 encapsulation dot1Q 2
 ip address 172.16.2.1 255.255.255.0

Теперь пакеты из VLAN 2 будут маршрутизироваться через этот интерфейс.

Планирование IP-адресации и подсетей: как не утонуть в цифрах

Выделяем диапазоны адресов для каждой подсети с учетом количества устройств.

Для линковых сетей (между двумя маршрутизаторами) используют маску /30 (4 адреса, 2 из которых — для устройств), чтобы не тратить адреса.

Интерфейсы и сабинтерфейсы: виртуальная магия

• Физический интерфейс — это порт на устройстве.
• Сабинтерфейс — виртуальный интерфейс на физическом, обычно для работы с VLAN.
• Нумерация сабинтерфейсов часто совпадает с номером VLAN.

ARP и шлюз по умолчанию: как найти адрес соседа

Для отправки данных в подсети нужны MAC-адреса. ARP — протокол, который помогает узнать MAC по IP.

• Если адрес в той же подсети — отправляем кадр напрямую.
• Если в другой — отправляем на шлюз по умолчанию, для которого сначала узнаём MAC через ARP.

Типичные ошибки и диагностика маршрутизации

• Отсутствие маршрута к сети назначения → пакет отбрасывается.
• Неправильно настроенный маршрут по умолчанию → потеря связи с внешними сетями.
• Петли маршрутизации → пакеты бродят по сети пока не истечет TTL (time-to-live).

Инструменты для диагностики:

• ping — проверка доступности.
• traceroute — показывает путь пакета по сети.
• show ip route — вывод таблицы маршрутизации.

Плавающий статический маршрут: резерв на случай ЧП

Когда статический маршрут конкурирует с динамическим, можно установить более высокое административное расстояние, чтобы он использовался только при отсутствии лучшего пути.

Например, статический маршрут с distance 130, динамический — 110. Значит статический применяется при падении динамического.

L3-коммутаторы: маршрутизаторы в свитчевом обличии

• Обрабатывают маршрутизацию между VLAN аппаратно, не нагружая CPU.
• Дешевле отдельного маршрутизатора.
• Могут иметь ограничения по функциям, но подходят для многих задач.

Как избежать петель и что такое TTL?

TTL — поле в IP-пакете, которое уменьшается на 1 при прохождении каждого маршрутизатора. Если TTL = 0, пакет уничтожается.

Это предотвращает бесконечное блуждание пакетов при петлях в маршрутизации.

Маршрутизатор на палочке (Router on a Stick)

Схема, когда один физический порт маршрутизатора обслуживает несколько VLAN через сабинтерфейсы с тегами 802.1Q.

Экономит порты и упрощает инфраструктуру.

FAQ

Что делать, если пакет не доходит до другого VLAN?
Проверьте, настроена ли маршрутизация между VLAN на маршрутизаторе или L3-коммутаторе и правильно ли указан шлюз по умолчанию на устройствах.

Как настроить маршрут по умолчанию?
Для IPv4 это обычно команда вида:

ip route 0.0.0.0 0.0.0.0 <адрес шлюза>

Почему маршруты с одинаковым назначением могут быть несколько?
Разные протоколы или настройки могут добавлять маршруты. Выбирается лучший по административному расстоянию и метрике.

Чек-лист по настройке маршрутизации

• [ ] Определить подсети и их маски
• [ ] Назначить IP-адреса и шлюзы на интерфейсах
• [ ] Настроить статические маршруты для удаленных подсетей
• [ ] Добавить маршрут по умолчанию (если необходимо)
• [ ] Проверить таблицу маршрутизации командой show ip route
• [ ] Настроить InterVLAN маршрутизацию (сабинтерфейсы и тегирование)
• [ ] Тестировать связь с помощью ping и traceroute
• [ ] Использовать плавающие маршруты для резервирования путей
• [ ] Следить за отсутствием петель и корректностью TTL

Советы от знатока сетевых дорог

• Всегда планируйте IP-адреса заранее — так вам не придется бегать с мапой по сети, как турист с компасом.
• Используйте маршруты по умолчанию, чтобы облегчить работу маршрутизаторов в тупиковых сетях.
• Помните про ARP — без него ваши IP-адреса — просто красивые номера без реальной доставки.
• Не бойтесь сабинтерфейсов — они ваши друзья в мире VLAN!
• И наконец, не забывайте: статическая маршрутизация — это как велосипед: просто и надежно, но для больших дистанций лучше выбрать автомобиль (динамическую маршрутизацию).

Так что садитесь за конфигурацию — и пусть ваши пакеты едут без пробок и сбоев!