Co to jest routing IP?

Komunikacja w Internecie odbywa się w większości na przesyłaniu pakietów IP poprzez sieć. Podzielona (fragmentowana) informacja zostaję opakowana w odpowiednie nagłówki, które zawierają adres IP nadawcy i adres IP odbiorcy oraz dodatkowe informacje, służące do zapewnienia poprawnej transmisji. Proces ten nazywa się enkapsulacją. Następnie pakiet wysyłany jest poprzez sieć do adresata. Istnieje szereg mechanizmów umożliwiających dobór najlepszej możliwej trasy (ang. routing).

Komunikacja lokalna

Pierwszy przypadek – adres odbiorcy znajduje się w tej samej podsieci co adres nadawcy. Sytuacja taka wystąpi wtedy, kiedy dwa komputery (lub inne urządzenia sieciowe) połączone są bezpośrednio kablem sieciowym lub poprzez przełącznik (tak zwany. switch). Urządzenia znajdujące się w tej samej podsieci wiedzą, jak wysłać pakiet do siebie nawzajem. Potrzebna jest im tylko informacja o adresie fizycznym karty sieciowej nadawcy (tak zwany adres MAC). Adres fizyczny jest to 48 bitowy adres zapisywany w systemie szesnastkowym np: 00:4f:62:23:4e:5f i jest unikalny dla każdego interfejsu sieciowego w skali globalnej. Wiedzę na temat adresów fizycznych MAC nadawca zdobędzie korzystając z protokołu ARP (ang. Address Resolution Protocol). Protokół ARP działa na zasadzie wysyłania do wszystkich hostów w sieci (na adres rozgłoszeniowy) zapytania o treści o treści: „Jaki jest adres MAC urządzenia o adresie IP adresata”. Host, który zna odpowiedź na to pytanie (w szczególności adresat) odpowie na to pytanie treścią „Adres MAC, o który pytasz to … ". Po takiej wymianie wiadomości na temat adresów MAC, nadawca może wysłać pakiet bezpośrednio do odbiory co jest jednocześnie najprostszym rozwiązaniem przesyłania pakietów w sieci.

Komunikacja globalna

Drugi przypadek - adres odbiorcy znajduje się w innej podsieci niż adres nadawcy. Tutaj nie ma możliwości bezpośredniego wysłania pakietu do nadawcy. Router to urządzenie sieciowe, które ma za zadanie przekazywać pakiety między różnymi podsieciami. W większości przypadków ścieżka pomiędzy nadawcą a odbiorcą składa się z kilku lub kilkunastu routerów, które połączone są ze sobą różnymi drogami. Istnieje wiele możliwych tras (ang. route) do wybrania. Zadaniem routerów jest wybranie najlepszej możliwej trasy do dostarczenia pakietu do celu. Wybór ten jest dokonywany w zależności od zadanych kryteriów np. największa przepustowość, najmniejsze opóźnienia, najmniejsza ilość urządzeń po drodze itd. Aby jednak pakiet mógł „wyjść” z sieci lokalnej, nadawca musi znać adres IP routera, przez który pakiet zostanie wysłany. W większości systemów operacyjnych oraz urządzeń sieciowych adres taki nazywa się adresem bramy domyślnej (ang. default gateway). Określa on w rzeczywistości urządzenie, przez które pakiet zostanie wysłany jeśli nadawca nie wie co z nim zrobić. Adres IP bramy domyślnej musi bezwzględnie należeć do podsieci, w której znajduje się nadawca.

Jeśli nadawca wie, że adresat znajduje się poza jego siecią lokalną to wysyła pakiet przez bramę domyślną, jeśli ma taką ustawioną w swojej konfiguracji. Wysyłanie pakietu do bramy domyślnej przebiega identycznie jak w pierwszym przypadku czyli najpierw wykorzystywany jest protokół ARP (pytanie o adres MAC bramy, odpowiedź), a później bezpośrednio wysłany jest pakiet do adresu MAC bramy domyślnej.

Protokoły routingu IP

Routery, które znajdują się na drodze od źródła do celu dokonują wyboru najlepszej trasy o oparciu o swoje tablice routingu. Ponieważ warunki w sieci często się zmieniają (awarie urządzeń pośredniczących, przeciążenia sieci), routery muszą podejmować na bieżąco decyzje o najlepszych trasach. W tym celu opracowano protokoły dynamicznego routingu takie jak RIP, RIPv2, OSPF oraz EIGRP, które działają w segmentach sieci LAN oraz MAN. W segmentach sieci WAN (między operatorami) dominującym protokołem dynamicznego routingu jest BGP.