Võrgukiht¶

Miks kommutaatorist ei piisa¶

Eelmistes peatükkides nägime, kuidas kommutaator õpib MAC-aadresse ja kuidas ARP seob IP- ja MAC-aadressid. Aga kommutaator tunneb ainult oma võrgu seadmeid. Kui pakett peab jõudma teise võrku — teise linna, teise riiki, internetti — on vaja ruuterit.

Mõtle oma kooli peale: IT-osakond ja raamatupidamine on mõlemad oma kommutaatori küljes, aga erinevas võrgus. IT-arvuti tahab saata faili raamatupidamisse. Kommutaator vaatab siht-MAC-i ja kehitab õlgu — tal on ainult oma MAC-tabel, teistest võrkudest ei tea midagi. Vaja on seadet, mis mõistab IP-aadresse ja teab, kuhu erinevad võrgud jäävad.

Ruuter — võrkude vaheline teejuht¶

Ruuter on Layer 3 seade, mis ühendab erinevaid võrke.¹ Igal ruuteri liidesel on oma IP-aadress ja iga liides kuulub erinevasse võrku. Mõtle ruuterist kui ristmikust — ta teab, kumba poole pakett keerama peab.

Nüüdseks oleme läbinud kolm võrguseadet kolmel OSI kihil: hub (kiht 1) kordistab signaale kõigile, kommutaator (kiht 2) saadab õigesse porti MAC-i järgi, ruuter (kiht 3) saadab õigesse võrku IP järgi. Iga kiht lisab tarkust.

Natuke ajalugu: 1969. aastal ühendas ARPANET USA ülikoolid ja sõjaväelaborid — alguses ainult neli sõlme. Probleem oli sama, mis täna: kuidas saata andmeid arvutist A arvutisse B, kui teel on mitu vahejaama? Lahendus oli pakettide marsruutimine — iga vaheseade vaatab sihtaadressi ja otsustab, kuhu edasi saata. See põhimõte ei ole 50+ aastaga muutunud.

Default gateway — uks välismaailma¶

Default gateway on ruuteri IP-aadress, kuhu su arvuti saadab kõik paketid, mis ei kuulu oma võrku. Sisuliselt su arvuti ainus tee välismaailma.

Mõtle nii: sa elad Haapsalus. Tahad naabri juurde — kõnnid otse (sama võrk, kommutaator ajab asja ära). Aga Tallinnasse? Pead minema bussijaama (default gateway). Bussijaam ise ei ole su sihtkoht, aga ta teab, kuidas Tallinnasse saada.

PC1 konfiguratsioon:
  IP-aadress:      192.168.1.10
  Alamvõrgumask:    255.255.255.0
  Default gateway:  192.168.1.1   ← ruuteri aadress su võrgus

Kuidas arvuti otsustab? Ta teeb lihtsa arvutuse:

• PC1 pingib 192.168.1.50 → sama võrk (192.168.1.x) → saadab otse, kasutab ARP-i, et MAC-aadress teada saada
• PC1 pingib 10.0.0.1 → teine võrk → saadab default gateway-le (192.168.1.1), kes teab edasi

Marsruutimistabel — ruuteri "kaart"¶

Ruuter ei tea kõiki maailma võrke peast — aga tal on marsruutimistabel (routing table). Sisuliselt kaart: "pakett läheb sinna → saada seda teed pidi".

Router# show ip route
C    192.168.1.0/24 is directly connected, Fa0/0
C    192.168.2.0/24 is directly connected, Fa0/1
S    10.0.0.0/8 [1/0] via 192.168.1.254
S*   0.0.0.0/0 [1/0] via 192.168.1.254

Mida see tähendab?

Tabel 6.1. Marsruutimistabeli tähised

Viimane rida 0.0.0.0/0 on eriline — see on vaikemarsruut (default route). See tähendab: "kui ükski teine rida tabelis ei sobi, saada pakett siia." See on ruuteri enda "default gateway" — täpselt sama loogika, mis su arvutil.

Staatiline vs dünaamiline marsruutimine¶

Seni nägime tabelis ainult C ja S marsruute. Käsitsi lisamine on staatiline marsruutimine — administraator sisestab iga marsruudi ise. Paaril ruuteril töötab hästi.

Aga ISP võrgus sadade ruuteritega? Kui ühendus katkeb, ei hakka keegi käsitsi marsruute ümber tegema. Selleks on dünaamiline marsruutimine — ruuterid räägivad omavahel ja jagavad automaatselt infot kättesaadavate võrkude kohta. Üks tee katkeb? Leiavad ise uue.

Tähised, mida näed marsruutimistabelis:

Tabel 6.2. Marsruutimistabeli tähised — staatiline vs dünaamiline

Dünaamilisi marsruutimisprotokolle (OSPF, EIGRP, BGP) käsitleme hiljem. Praegu piisab sellest: staatiline = käsitsi, dünaamiline = ruuterid õpivad ise.

Paketi teekond — kogu pilt¶

Mäletad Haapsalu-Tallinna analoogiat? Sõiduk (MAC) vahetub, aga reis (IP) jääb samaks. Vaatame, kuidas see ruuteri vaatenurgast välja näeb.

Su arvuti (192.168.1.10) tahab jõuda Google'i serverini (8.8.8.8):

1. Su arvuti vaatab: 8.8.8.8 ei ole minu võrgus → saadab paketi default gateway-le (192.168.1.1).

2. Kodune ruuter vaatab IP sihtaadressi: 8.8.8.8. Otsib marsruutimistabelist → vaikemarsruut ütleb: "saada ISP ruuterile". Ehitab uue kaadri ja saadab edasi.

3. ISP ruuter teeb sama — vaatab IP-d, otsib tabelist, saadab edasi.

4. See kordub iga ruuteri juures, kuni pakett jõuab Google'i serverini.

See ongi Layer 2 ja Layer 3 koostöö praktikas. Layer 3 (IP) ütleb "kuhu", Layer 2 (MAC + kaader) ütleb "kuidas sinna praegu jõuda". Just selles kihtide mõte ongi.

Kokkuvõte¶

Ruuter ühendab erinevaid võrke IP-aadresside ja marsruutimistabeli abil. Default gateway on su arvuti "bussijaam" — kõik paketid, mis ei kuulu oma võrku, lähevad sinna. Iga ruuter vaatab IP sihtaadressi, otsib tabelist parima tee ja ehitab uue Layer 2 kaadri. Staatiline marsruutimine = käsitsi, dünaamiline = ruuterid õpivad ise.

Enesekontroll¶