Oavsett hur väl du konfigurerar ditt nätverk kommer något alltid att sluta fungera korrekt, eller till och med sluta fungera helt. Detta är en enkel sanning inom nätverk. Så, även om du redan vet en hel del om routing, behöver du ändå förstå hur dina routrar faktiskt fungerar. Denna kunskap är avgörande för att du ska kunna felsöka ditt nätverk effektivt. Detta avsnitt går på djupet om hur en router fungerar. Låt oss gå genom följande:

• Path Determination eller vägval
• Packet Forwarding eller paketvidarebefordran
• Grundläggande granskning av routerkonfiguration (Basic Router Configuration Review)
• IP-routingtabell (IP Routing Table)
• Statisk och dynamisk routing (Static and Dynamic Routing)

Path determination eller vägval

Innan en router vidarebefordrar ett paket, måste den avgöra den bästa vägen för paketet att ta. Routrar ansluts till switchar och till switchar slutenheter. Ethernet-switchar används för att ansluta slutenheter och andra mellanliggande enheter, såsom andra Ethernet-switchar, till samma nätverk. En router ansluter flera nätverk, vilket innebär att den har flera interface som var och ett tillhör olika IP-nätverk.

När en router tar emot ett IP-paket på ett interface, bestämmer den vilket interface som ska användas för att vidarebefordra paketet till dess destination. Detta kallas routing. Interfacet som routern använder för att vidarebefordra paketet kan vara den slutgiltiga destinationen, eller det kan vara ett nätverk anslutet till en annan router som används för att nå destinationsnätverket. Varje nätverk som en router ansluter till kräver vanligtvis ett separat interface, men det finns undantag.

Routers funktioner

De primära funktionerna hos en router är att bestämma den bästa vägen för att vidarebefordra paket baserat på informationen i routing-tabellen och att vidarebefordra paket mot deras destination.

Bästa vägen är längsta matchning

Vad innebär det att routern måste avgöra den bästa vägen i routing-tabellen? Den bästa vägen i routing-tabellen kallas också den längsta matchningen. Den längsta matchningen är en process där routern hittar en överensstämmelse mellan paketets destinations-IP-adress och en ruttpost i routing-tabellen.

Routing-tabellen innehåller ruttposter som består av ett prefix (nätverksadress) och en prefixlängd. För att det ska finnas en överensstämmelse mellan paketets destinations-IP-adress och en rutt i routing-tabellen, måste ett minimum antal av de längst till vänster belägna bitarna stämma överens mellan paketets IP-adress och rutten i routing-tabellen. Prefixlängden för rutten i routing-tabellen används för att bestämma det minsta antalet längst till vänster belägna bitar som måste stämma överens. Kom ihåg att ett IP-paket endast innehåller destinations-IP-adressen och inte prefixlängden.

Den längsta matchningen är den rutt i routing-tabellen som har det största antalet längst till vänster matchande bitar med paketets destinations-IP-adress. Rutten med det största antalet motsvarande längst till vänster belägna bitar, eller den längsta matchningen, är alltid den föredragna rutten.

Observera: Termen prefixlängd kommer att användas för att hänvisa till nätverksdelen av både IPv4- och IPv6-adresser.

Exempel på längsta matchning för IPv4-adress

I tabellen har ett IPv4-paket destinations-IP-adressen 172.16.0.10. Routern har tre ruttposter i sin IPv4 routing-tabell som matchar detta paket: 172.16.0.0/12, 172.16.0.0/18 och 172.16.0.0/26. Av de tre rutterna har 172.16.0.0/26 den längsta matchningen och skulle väljas för att vidarebefordra paketet. Kom ihåg att för någon av dessa rutter att betraktas som en matchning måste det finnas åtminstone det antal matchande bitar som anges av rutens nätmask.

Exempel på längsta matchning för IPv6-adress

I tabellen har ett IPv6-paket destinationsadressen 2001:db8:c000::99.

Detta exempel visar tre ruttposter, men endast två av dem är giltiga matchningar, och en av dessa är den längsta matchningen. De två första ruttposterna har prefixlängder som uppfyller kravet på antal matchande bitar enligt prefixlängden. Den första ruttposten med en prefixlängd på /40 matchar de 40 längst till vänster belägna bitarna i IPv6-adressen. Den andra ruttposten har en prefixlängd på /48 och med alla 48 bitar som matchar destinationsadressen, är den den längsta matchningen. Den tredje ruttposten är inte en matchning eftersom dess /64-prefix kräver 64 matchande bitar.

Byggande av Routing-tabellen

En routing-tabell består av prefix (nätverksadresser) och deras prefixlängder. Utifrån ett nätverk där en router befinner sig, hur bygger routern sin routing-tabell? För att svara frågan analyserar vi router R1 och det nätverket den befinner sig i:

Bilden visar:

• två typer av nätverk: Direktanslutet nätverk och fjärrnätverk
• en standard rutt (Default route).
• Router1 (R1) är ansluten direkt till två switchar, S1 och S2, som i sin tur är anslutna till två datorer, PC1 och PC2.
• R1 och Router2 (R2) är direktanslutna via en punkt-till-punkt-förbindelse.
• R2 är ansluten till två switchar, S3 och S4, där varje switch har en dator, PC3 respektive PC4, ansluten till sig.
• R2 utgör fjärrnätverket.
• R2 har dessutom en fjärranslutning till internetleverantören via en punkt-till-punkt-förbindelse, vilket utgör internetanslutningen.
• Adresschemat för varje enhet är en dual-stack med både IPv4- och IPv6-adresser.

Direktanslutna Nätverk

Direktanslutna nätverk är nätverk som är konfigurerade på de aktiva gränssnitten på en router. Ett direktanslutet nätverk läggs till i routingtabellen när ett gränssnitt är konfigurerat med en IP-adress och nätmask (prefixlängd) och är aktivt (up and up).

Fjärrnätverk

Fjärrnätverk är nätverk som inte är direktanslutna till routern. Routrar lär sig om fjärrnätverk på två sätt:

• Statisk routing: Läggs till i routing-tabellen när en rutt konfigureras manuellt.
• Dynamiska routing: Läggs till i routing-tabellen när routing-protokoll dynamiskt lär sig om fjärrnätverket. Dynamiska routing-protokoll inkluderar Enhanced Interior Gateway Routing Protocol (EIGRP), Open Shortest Path First (OSPF) samt flera andra.

Default route

En standardrutt specificerar en nästa-hop-router som används när routing-tabellen inte innehåller en specifik rutt som matchar destinations-IP-adressen. Standardrutten kan anges manuellt som en statisk rutt eller läras automatiskt från ett dynamiskt routingprotokoll.

En standardrutt för IPv4 har en ruttpost på 0.0.0.0/0 och en standardrutt för IPv6 har en ruttpost på ::/0. Prefixlängden /0 indikerar att noll bitar eller inga bitar behöver matcha destinations-IP-adressen för att denna ruttpost ska användas. Om det inte finns några rutter med en längre matchning, fler än 0 bitar, används standardrutten för att vidarebefordra paketet. Standardrutten kallas ibland för ”gateway of last resort”.