Protokoły routingu IP
Routing a przełączanie

Routing jest często porównywany z przełączaniem. Niedoświadczonemu obserwatorowi może wydawać się, że routing i przełączanie pełnią tę samą funkcję. Główna różnica polega na tym, że przełączanie odbywa się w 2 warstwie modelu OSI — w warstwie łącza danych, natomiast routing jest prowadzony w warstwie 3. Oznacza to, że routing i przełączanie wykorzystują różne informacje w procesie przesyłania danych ze źródła do celu.

Relacja pomiędzy przełączaniem i routingiem jest taka sama jak między lokalnymi i międzymiastowymi rozmowami telefonicznymi. Rozmowa lokalna prowadzona w obrębie tego samego numeru kierunkowego obsługiwana jest przez centralę lokalną. Jednakże centrala lokalna może przechowywać informacje dotyczące jedynie numerów lokalnych w swoim zasięgu. Nie może ona obsługiwać połączeń ze wszystkimi numerami telefonicznymi na świecie. Gdy centrala otrzymuje żądanie połączenia z telefonem spoza obsługiwanego numeru kierunkowego, przełącza je do centrali wyższego poziomu, która rozpoznaje numery kierunkowe. Centrala wyższego poziomu przełącza rozmowę, tak aby została przekazana do centrali lokalnej odpowiadającej strefie wybranego numeru kierunkowego.

Router pełni funkcję zbliżoną do centrali wyższego poziomu opisanej w przytoczonym przykładzie. Na rysunku  pokazane zostały tablice ARP wykorzystywane do adresowania w warstwie 2 (adresy MAC) oraz tablice routingu wykorzystywane do adresowania w warstwie 3 (adresy IP). Każdy interfejs komputera oraz routera utrzymuje własną tablicę ARP dla celów komunikacji w warstwie 2. Tablica ARP danego urządzenia ma zastosowanie tylko w domenie rozgłoszeniowej, do której jest ono podłączone. Routery przechowują dodatkowo tablicę routingu pozwalającą na przesyłanie danych poza domenę rozgłoszeniową. Każda pozycja tablicy ARP zawiera parę adresów IP-MAC. Adresy MAC na Rysunku są zastąpione akronimem MAC, gdyż rzeczywiste adresy MAC są zbyt długie i nie zmieściłyby się na rysunku. Tablice routingu przechowują dodatkowo informację na temat sposobu zapamiętania danej trasy (w tym przypadku — połączonej bezpośrednio [C] albo odnalezionej z wykorzystaniem protokołu RIP [R]), adresy IP osiągalnych sieci, liczbę przeskoków lub odległości do tych sieci oraz interfejs, przez który dane muszą zostać wysłane, aby dotarły do celu.

Przełącznik warstwy 2 tworzy swoją tablicę przekazywania (forwarding table), zawierającą adresy MAC. Kiedy host ma dane do wysłania na adres IP inny niż lokalny, wysyła ramkę do najbliższego routera, zwanego także jego bramą domyślną. Adres MAC routera jest używany przez hosta jako adres MAC odbiorcy.

Przełącznik łączy segmenty należące do tej samej sieci lub podsieci logicznej.  Jeśli przełącznik ma przesłać ramkę do hosta nie należącego do sieci lokalnej, przekazuje ją na podstawie adresu MAC odbiorcy do routera. Router dokonuje analizy adresu odbiorcy warstwy 3 w celu podjęcia decyzji dotyczącej przesłania pakietu. Host X zna adres IP routera, ponieważ w jego konfiguracji IP jest zawarty adres IP bramy domyślnej.

Podobne jak przełącznik przechowuje tablicę znanych adresów MAC, router przechowuje tablicę adresów IP zwaną tablicą routingu.  Adresy MAC nie są logicznie zorganizowane, natomiast adresy IP tworzą strukturę hierarchiczną. Przełącznik jest w stanie obsługiwać umiarkowaną liczbę niezorganizowanych adresów MAC, gdyż musi on przeszukiwać tablicę tylko w celu odnalezienia adresów należących do tego samego segmentu. Routery muszą obsłużyć większą liczbę adresów. Dlatego routery wymagają zastosowania zorganizowanego systemu adresowania z możliwością grupowania podobnych adresów i traktowania ich jak pojedynczej jednostki sieciowej do momentu, aż dane nie dotrą do segmentu docelowego. Jeśli adresy IP nie miałyby zorganizowanej struktury, Internet po prostu nie mógłby funkcjonować. Taką sytuację można porównać do biblioteki zawierającej miliony pojedynczych zadrukowanych stron ułożonych na ogromnym stosie. Cały ten materiał jest bezużyteczny, gdyż nie jest możliwe odnalezienie pojedynczego dokumentu. Gdy strony są zorganizowane w formie książek, możliwa jest identyfikacja każdej strony, a kiedy książki są także uporządkowane w formie indeksu, odnalezienie i wykorzystanie informacji staje się dużo łatwiejsze.

Kolejną różnicą pomiędzy sieciami przełączanymi a sieciami routowanymi jest to, że sieci przełączane nie blokują rozgłoszeń. W rezultacie przełączniki mogą zostać przeciążone przez burze rozgłoszeń. Routery blokują rozgłoszenia sieci LAN, więc burze rozgłoszeń obejmują tylko macierzyste domeny rozgłoszeniowe. Dzięki blokowaniu rozgłoszeń routery zapewniają wyższy poziom bezpieczeństwa i kontroli szerokości pasma niż przełączniki.


Ćwiczenie interaktywne

Przeciągnij i upuść: Routing a przełączanie

Po wykonaniu tego ćwiczenia uczestnik kursu będzie potrafił określić różnice pomiędzy routingiem a przełączaniem.

Łącza WWW