Routing a IP adresy

Jak paket najde cestu napříč sítěmi: routovací tabulka, výchozí cesta, statické cesty a NAT.

Lekce 1: Proč sítě potřebují mapu

Paket na rozcestí

V minulém kurzu zůstával provoz uvnitř firmy. Teď chce PC poslat data na vzdálenou síť – někam přes internet, přes několik routerů. První zastávka je R1, a ten stojí na rozcestí: vedou z něj tři cesty (na R2, na R3 a do internetu). Jak R1 pozná, kterou z nich poslat paket dál? Zkoušet všechny nejde.

Krok za krokem

PC pošle paket s cílovou IP někde daleko. Doletí na R1 – první router na cestě.
R1 je rozcestí: tři možné cesty ven. Paket ale patří jen na jednu z nich. Kterou?
Router nemůže zkoušet naslepo. Potřebuje mapu – seznam „na tuhle síť se jde tudy". Té mapě se říká routovací tabulka (další moduly). Bez ní paket nikam nedoputuje.

Router jako křižovatka

Každá cesta z routeru vede do jiné sítě – jako cedule na křižovatce: „doleva 10.2.0.0/16", „doprava 10.3.0.0/16", „rovně všechno ostatní do internetu". Router se podívá na cílovou IP adresu paketu, najde k ní odpovídající ceduli a pošle paket tím směrem (na tzv. next hop). Sleduj jeden paket.

Krok za krokem

Tři cedule: 10.2.0.0/16 přes R2, 10.3.0.0/16 přes R3, a 0.0.0.0/0 (vše ostatní) do internetu.
Přijde paket s cílem 10.3.5.20. R1 se ptá: do které sítě tahle adresa patří?
10.3.5.20 patří do 10.3.0.0/16 → cedule ukazuje na R3. R1 pošle paket tím směrem.
Tohle dělá router u každého paketu: cílová IP → odpovídající síť → next hop. Kde má ty cedule zapsané, je routovací tabulka – další modul.

Routovací tabulka

Ty cedule má router zapsané v routovací tabulce. Každý řádek říká: cílová síť → next hop → kterým rozhraním. Poslední řádek 0.0.0.0/0 je výchozí cesta (default) – „cokoli, co nesedí jinam, pošli sem" (typicky do internetu). Když by paket sedl na víc řádků, vyhraje ten nejpřesnější (nejdelší maska) – tomu se říká longest-prefix match.

Krok za krokem

Tři řádky: dvě konkrétní sítě (přes R2 a R3) a výchozí cesta 0.0.0.0/0 do internetu pro všechno ostatní.
Paket na 10.3.5.20 sedí na dva řádky: konkrétní 10.3.0.0/16 i výchozí 0.0.0.0/0. Co teď?
Longest-prefix match: vyhrává nejdelší maska /16 (přesnější než /0). Paket jde na R3. Výchozí cesta se použije jen, když nic konkrétnějšího nesedí.
A paket třeba na 200.1.1.9? Nesedí na žádnou konkrétní síť → použije se výchozí cesta a jde do internetu. Tak router obslouží celý svět pár řádky.

▶ Otevřít v simulátoru

Lekce 2: Výchozí cesta

Nemůžeš znát celý svět

Router zná svoje místní sítě – pro ty má řádek a ví, kudy na ně. Ale na internetu je skoro milion sítí. Mít řádek pro každou z nich? To by nešlo: obrovská paměť, nemožná údržba a pořád by přibývaly nové. Router prostě nemůže znát celý svět. Potřebuje chytrou zkratku.

Krok za krokem

R1 má řádky pro místní sítě (10.0.0.0/8, 192.168.1.0/24). Ty zná a ví, kudy na ně.
Ale co zbytek internetu? Skoro milion sítí. Router pro ně nemůže mít řádky – paměť ani údržba to neunese.
Zkratka: jeden řádek „0.0.0.0/0 = všechno ostatní pošli poskytovateli". To je výchozí cesta – příští modul.

Výchozí cesta = brána ven

Výchozí cesta (default route) je řádek 0.0.0.0/0: „cokoli, co nesedí na žádnou konkrétní síť, pošli sem". Obvykle vede k poskytovateli (ISP) – ven do internetu. Říká se jí taky brána poslední záchrany (gateway of last resort). Router díky ní obslouží celý internet, i když zná jen pár svých sítí + jednu výchozí cestu.

Krok za krokem

R1 zná své místní sítě LAN A a LAN B – pro ně má konkrétní řádky.
Přijde paket na neznámou síť (někde na internetu). Žádný konkrétní řádek nesedí. Co s ním?
Použije se výchozí cesta → paket jde k poskytovateli. R1 nemusí vědět, kde přesně ten web je – stačí „pošli to výš".
A ISP má taky svoji výchozí cestu ještě výš. Řetěz výchozích cest dovede paket kamkoli na světě – a skoro nikdo nemusí znát celý internet. Řetěz končí až u páteřních routerů, které znají celou tabulku internetu (přes protokol BGP). Elegantní.

Default gateway u tebe doma

Stejný princip máš doma v PC. Tvůj počítač zná jen svoji místní síť (třeba 192.168.1.0/24). Všechno ostatní – celý internet – pošle na výchozí bránu (default gateway), což je IP tvého routeru (např. 192.168.1.1). PC vůbec neřeší, kudy na ten web; jen to předá routeru a ten se postará dál. Default gateway je výchozí cesta očima koncového zařízení.

Krok za krokem

Tvoje PC zná jen svou místní síť (192.168.1.0/24). Internet nezná vůbec.
Otevřeš web v jiné síti. PC neví cestu → pošle to na výchozí bránu = svůj router (192.168.1.1).
Router udělá totéž: svou výchozí cestou to pošle k poskytovateli a dál do internetu. Každý posílá „neznámé o úroveň výš".
Takže default gateway u hosta = výchozí cesta u routeru – stejný nápad na každé úrovni. Proto na PC nastavuješ „bránu": je to dveře ven.

▶ Otevřít v simulátoru

Lekce 3: Statické cesty

Kdy statická cesta

Router zná automaticky jen sítě, na které je přímo připojený. Tady R1 zná LAN A a linku na R2 – ale LAN B za R2 nezná, nikdo mu o ní neřekl. Když je sítí málo, nejjednodušší řešení je cestu napsat ručně: „na 10.0.2.0/24 se jde přes R2". Tomu se říká statická cesta – pevně daný řádek, který tam vloží správce.

Krok za krokem

R1 zná LAN A (přímo) a linku na R2. Ale LAN B (10.0.2.0/24) za R2 v tabulce nemá.
PC z LAN A chce na LAN B. Paket doletí na R1 – ten ale netuší, kudy dál. Zahozeno (no route).
Správce ručně dopíše statickou cestu: „na 10.0.2.0/24 se jde přes R2". Teď už R1 ví, kudy.
A paket projde: LAN A → R1 → R2 → LAN B. Statická cesta je jednoduchá a spolehlivá – když je sítí málo.

Jak vypadá

Jak taková statická cesta vlastně vypadá? Má tři důležité části: cílovou síť (kam chceš), masku (jak je ta síť velká) a next hop (komu paket předat jako další krok). Třeba „na síť 10.0.2.0 s maskou 255.255.255.0 se jde přes souseda 10.0.0.2 (R2)". Místo next hopu se občas uvádí výstupní rozhraní. Pojď si ty části rozsvítit.

Krok za krokem

Statická cesta = příkaz se třemi částmi. Postupně si je projdeme.
Cílová síť – 10.0.2.0. „Tahle cesta platí pro pakety mířící do téhle sítě."
Maska – 255.255.255.0 (/24). Říká, jak velká ta cílová síť je (které adresy do ní patří).
Next hop – 10.0.0.2 (R2). Komu paket předat jako další krok. (Někdy se místo toho uvádí výstupní rozhraní.)

Floating static (záloha)

Co když chceš zálohu? Na LAN B vedou dvě cesty: hlavní přes R2 a záložní přes R3. Uděláš dvě statické cesty na stejný cíl, ale té záložní dáš horší „cenu" (vyšší administrativní vzdálenost – detailně v lekci Internet a kdo vyhraje). Router pak používá jen hlavní; záložní jakoby „plave" v pozadí a naskočí, až když hlavní spadne. Tomu se říká floating static route.

Krok za krokem

Dvě cesty na LAN B: hlavní přes R2, záložní přes R3. Záložní má horší cenu, takže zatím čeká.
Za normálu jede provoz hlavní cestou přes R2. Záložní přes R3 se nepoužívá – jen tiše „plave".
Linka na R2 spadne. Hlavní cesta zmizí z tabulky. Bez zálohy by teď LAN B byla nedostupná.
Floating static naskočí: provoz se přepne na záložní cestu přes R3. Redundance bez dynamického protokolu – ručně, ale funguje.

Kde statika nestačí

Statické cesty jsou skvělé, dokud je sítí málo. Ale představ si desítky routerů a stovky sítí. Každou cestu bys musel napsat ručně na každém routeru – a při každé změně to celé přepisovat. A hlavně: když spadne linka, statická cesta to nepozná a klidně posílá pakety do slepé uličky. To nejde uhlídat. Potřebujeme, aby si routery cesty řekly samy a reagovaly na výpadky – dynamické routování. Než k němu dojdeme: v úloze k této lekci si statickou cestu sám zapíšeš – router R1 ji má v tabulce prázdnou a ty ji doplníš.

Krok za krokem

U dvou tří routerů je ruční zápis cest v pohodě. Pár řádků a hotovo.
Ale takhle? Každý router musí znát cestu na každou síť – to je spousta řádků ručně, a při každé změně přepisovat. Nezvládnutelné.
A když spadne linka, statická cesta na ni pořád ukazuje – pakety mizí do prázdna. Ručně to nikdo nestihne opravit.
Řešení: dynamické routování – routery si cesty vyměňují samy a po výpadku se přepočítají. Jak si vlastně povídají, je další lekce (a pak OSPF).

▶ Otevřít v simulátoru

Lekce 4: NAT a PAT

Proč NAT

IPv4 adres je málo – volné bloky registry prakticky rozdaly (kolem 2019–2020) a nové se přidělují jen výjimečně, jinak se draze přeprodávají. Proto má skoro každá domácnost i firma privátní adresy (10.x, 192.168.x), které se na internetu nesmí použít (nejsou routovatelné). Jak se pak dostaneš ven? Router na hraně dělá NAT (Network Address Translation): při odchodu přepíše zdrojovou privátní adresu na svou jednu veřejnou. Celá síť tak vystupuje ven pod jedinou veřejnou IP.

Krok za krokem

PC má privátní IP 192.168.1.10. Ta platí jen doma – na internetu je neplatná.
PC pošle paket ven se zdrojem 192.168.1.10. Takhle by se odpověď nevrátila – tahle adresa na internetu „neexistuje".
Router udělá NAT: přepíše zdroj na svou veřejnou IP 203.0.113.5. Teď je to platná adresa a internet ví, kam odpovědět.
Odpověď se vrátí na 203.0.113.5, router ji přeloží zpátky na 192.168.1.10 a doručí PC. Celá LAN sdílí jednu veřejnou IP.

PAT: jedna IP pro všechny

Když má celá síť jen jednu veřejnou IP, jak router pozná, komu vrátit odpověď? Použije port (číslo spojení, znáš z kurzu ISO/OSI a TCP/IP). Tomuhle vylepšenému NATu se říká PAT (Port Address Translation, někdy „NAT overload"). Každému odchozímu spojení přiřadí unikátní zdrojový port a zapíše si do NAT tabulky: kdo (vnitřní IP:port) = jaký veřejný port. Podle portu pak odpovědi roztřídí zpět. Takhle za jednou IP schováš klidně stovky zařízení.

Krok za krokem

Dvě PC, jedna veřejná IP (203.0.113.5). Až se obě ozvou ven, jak router rozliší jejich odpovědi?
PC1 jde ven. Router přeloží na veřejnou IP s portem 40001 a zapíše do NAT tabulky.
PC2 jde ven taky – stejná veřejná IP, ale port 40002. Liší se jen portem.
Odpovědi se vrací na různé porty. Router podle portu v NAT tabulce pozná, komu patří, a roztřídí je zpět. To je PAT.

Port forwarding (DNAT)

NAT chrání vnitřní síť: zvenku na ni normálně nikdo nevidí. Jenže co když chceš mít vlastní web nebo herní server dostupný z internetu? Server je uvnitř s privátní IP. Řešení je port forwarding (taky DNAT): na routeru řekneš „příchozí na veřejná IP:443 pošli na 192.168.1.20:443". Router pak konkrétní příchozí spojení přesměruje na ten interní server. (Přesně tohle si nastavíš v simulátoru u firewallu.)

Krok za krokem

WEB server je uvnitř s privátní IP 192.168.1.20. Z internetu na něj normálně nikdo nedosáhne – NAT ho schovává.
Klient zkusí veřejná IP:443. Router ale neví, komu uvnitř to patří → zahodí to. Bez pravidla se dovnitř nedostaneš.
Přidáš port-forward: „příchozí na veřejnou IP:443 → 192.168.1.20:443". Teď router ví, kam to uvnitř poslat.
Klient se připojí: router přesměruje (DNAT) příchozí :443 na interní WEB. Server je dostupný z internetu, zbytek sítě zůstává schovaný.

Hairpin NAT

Poslední finta. Máš web server uvnitř dostupný i zvenku (port forward) přes veřejnou IP / doménu. Co když na něj chce PC ze stejné sítě, ale přes tu veřejnou adresu (třeba zadá doménu)? Provoz vyrazí směrem ven k routeru (to je brána), router pozná, že ta veřejná IP patří jeho vlastnímu internímu serveru, a otočí provoz zpátky dovnitř. Téhle „otočce" se říká hairpin NAT (NAT loopback).

Krok za krokem

WEB server je uvnitř a má i veřejnou adresu (port forward). PC je ve stejné síti.
PC zadá veřejnou IP (doménu) serveru. Protože to není místní adresa, pošle to na bránu = router.
Router pozná, že ta veřejná IP patří jeho vlastnímu serveru uvnitř, a provoz otočí zpátky na WEB. Ven do internetu vůbec nejde.
To je hairpin NAT (NAT loopback). Není vždy zapnutý automaticky – proto někdy „domácí server přes doménu zevnitř nejde", dokud to na routeru nepovolíš.

▶ Otevřít v simulátoru

Lekce 5: Kdy router nestačí

Firma má víc poboček (WAN)

Dosud jsme byli v jedné budově. Reálná firma má ale centrálu a pobočky – každá je vlastní síť a propojují se přes WAN (pronajaté linky, internet, VPN). Provoz mezi pobočkami musí routovat: uživatel v pobočce A na server v centrále, A na B… Se statickými cestami to jde – dokud jsou pobočky dvě tři. Ale co když jich je dvacet?

Krok za krokem

Centrála (HQ) a dvě pobočky, každá vlastní síť, spojené přes WAN. Tři sítě, které spolu musí mluvit.
Uživatel z pobočky A na server v centrále → provoz routuje přes WAN. Se statickými cestami to zatím funguje.
Ale u dvaceti poboček potřebuje každý router cesty na všechny ostatní sítě. To je spousta řádků ručně a roste to závratně. Statika to neunese.

WAN linka spadne

A přijde to nejhorší: WAN linka spadne. Se statickou cestou je problém – ta pořád ukazuje na mrtvou linku a provoz mizí. Pobočka je odříznutá, dokud někdo ručně nepřepne na záložní cestu (třeba přes druhou pobočku). To je u kritického provozu nepřijatelně pomalé. Chtěli bychom, aby se přepnutí stalo samo a hned.

Krok za krokem

Normálně teče provoz HQ ↔ pobočka A po WAN lince. Vše v pořádku.
WAN linka na A spadne. Statická cesta na ni ale dál ukazuje – provoz se sype do prázdna.
Pobočka A je odříznutá. Existuje sice záložní cesta (A↔B↔HQ), ale statika ji sama nepoužije – musel by ji někdo ručně nahodit.
Chtěli bychom, aby se provoz sám přesměroval přes B (A→B→HQ) během vteřin. Tohle statika neumí – potřebujeme, aby routery spolupracovaly.

Co bychom chtěli

Pojďme si sepsat přání. Aby velká síť fungovala, chtěli bychom, aby routery zvládly tři věci samy, bez ručního zapisování: naučit se, kam vedou sítě; vybrat nejlepší cestu, když jich je víc; a přepočítat se po výpadku. Přesně tohle dělá dynamické routování – routery si mezi sebou povídají a mapu sítě si udržují samy. Jak to dělají, je další lekce.

Krok za krokem

Naučit se sítě samy. Ať mi router neříká „nevím" – ať si zjistí, kam které sítě vedou, bez mého ručního psaní.
Vybrat nejlepší cestu. Když existuje víc cest, ať router vybere tu nejlepší (nejrychlejší / nejkratší), ne náhodnou.
Přepočítat se po výpadku. Když něco spadne, ať se síť sama a rychle přesměruje – žádné noční budíčky pro správce.
Tyhle tři přání splňuje dynamický routovací protokol. Routery si povídají, sdílí mapu a počítají cesty. Jak konkrétně si povídají, je hned další lekce.

▶ Otevřít v simulátoru

Lekce 6: Jak routery sdílí mapy

Routery si povídají

Jádro dynamického routování je překvapivě prosté: routery si mezi sebou povídají. Každý řekne sousedům, jaké sítě zná („umím se dostat na síť A"), a co se dozví, předá dál. Informace se tak rozšíří po celé síti a za chvíli zná každý router cestu na každou síť – bez jediného ručně psaného řádku. Sleduj, jak se zpráva šíří.

Krok za krokem

Na začátku zná každý router jen svou přímo připojenou síť: R1 síť A, R2 síť B, R3 síť C. O ostatních neví.
R1 řekne sousedovi R2: „umím na síť A". R2 si to zapíše: na síť A se jde přes R1.
R2 to předá dál R3 – a přidá i svoji síť B. Informace se šíří po síti dál a dál.
Za chvíli každý zná cestu na každou síť – samo, bez ručního psaní. A když se něco změní, rozešle se nová zpráva. To je dynamické routování.

Distance-vector vs link-state

Jak přesně si routery cesty řeknou? Existují dva přístupy. Distance-vector (např. RIP): „řeknu sousedům, jak daleko (kolik skoků) mám kam" – soused tomu věří a počítá z druhé ruky. Jednoduché, ale pomalejší (šíří se po celých tabulkách, ne jen po změnách) a „krátkozraké". Link-state (např. OSPF): „každý zveřejní své linky, všichni složí kompletní mapu sítě a nejlepší cestu si spočítají sami". Chytřejší a rychlejší – a právě k němu míříme.

Krok za krokem

Dva způsoby, jak si routery předávají cesty. Pojďme oba.
Distance-vector: router řekne sousedovi jen vzdálenost („2 skoky"), ne celou mapu. Soused tomu věří. Jednoduché, ale po výpadku se to šíří pomalu a může se splést.
Link-state: každý zveřejní své linky všem. Z toho si každý sám složí kompletní mapu sítě a spočítá nejlepší cestu. Víc práce, ale přesné a rychlé.
Moderní firemní sítě jedou link-state – konkrétně OSPF. Má celou mapu, takže reaguje rychle a chytře. Jak OSPF funguje uvnitř, je další lekce (a postavíme si ho).

Hello a sousedství

Než si routery vymění cesty, musí se vůbec najít a domluvit. Posílají si proto malé pakety Hello („ahoj, jsem tu"). Když si dva sousedi Hello vymění, poznají se a stanou se sousedy (naváží adjacency). Hello pak chodí pořád dokola jako tlukot srdce – „žiju, linka funguje". A když Hello přestane chodit, druhá strana během desítek vteřin (výchozí dead interval; s laděním časovačů nebo BFD i pod vteřinu) pozná výpadek a spustí přepočet cest.

Krok za krokem

R1 a R2 si pošlou Hello pakety – „ahoj, jsem tu, mluvím OSPF".
Vymění se a poznají se → stanou se sousedy. Teď si můžou začít vyměňovat informace o cestách.
Hello chodí pořád dokola jako tlukot srdce: „žiju, linka funguje". Tím se sousedství udržuje.
Když Hello přestane chodit, R1 během desítek vteřin pozná, že R2 (nebo linka) padl, a spustí přepočet cest. Takhle síť rychle reaguje na výpadky.

Metrika: nejlepší cesta

Když existuje víc cest k cíli, podle čeho vybrat tu nejlepší? Tomu kritériu se říká metrika. RIP počítá skoky (hop count) – vybere cestu přes nejmíň routerů, i kdyby vedla po pomalé lince. OSPF používá cost podle rychlosti linek – radši pošle provoz přes víc rychlých skoků než jeden pomalý. Proto OSPF vybírá chytřeji. Sleduj rozdíl.

Krok za krokem

Z A na B vedou dvě cesty: horní 1 skok, ale pomalá linka; dolní 2 skoky po rychlých linkách. Která je lepší?
RIP (hop count) počítá skoky → vybere horní cestu (1 skok). Jenže ta vede po pomalé lince – ve skutečnosti je horší.
OSPF (cost) počítá podle rychlosti → vybere dolní cestu: víc skoků, ale po rychlých linkách = nižší cena. Reálně lepší.
Proto je metrika podle rychlosti (OSPF) chytřejší než pouhé počítání skoků. Jak OSPF tu cenu spočítá a najde nejlepší cestu, je další lekce – a postavíme to do simulátoru.

▶ Otevřít v simulátoru

Lekce 7: OSPF uvnitř

Stejná mapa, vlastní výpočet

OSPF je link-state protokol a jeho princip je překvapivě prostý: každý router řekne ostatním, jaké má linky (kdo je soused, jak rychlá linka). Když si to routery vymění, má každý stejnou kompletní mapu celé sítě – té se říká LSDB. A z té mapy si každý sám spočítá nejlevnější cestu ke každé síti (algoritmus Dijkstra; cena cesty = součet cen linek). Stejná mapa u všech → cesty do sebe zapadnou bez smyček.

Krok za krokem

Na začátku zná každý router jen své vlastní linky (na koho je přímo napojený). Celou síť nevidí.
Každý řekne ostatním, co vidí – informace o linkách se rozšíří po celé síti od souseda k sousedovi.
Výsledek: každý router má identickou mapu celé sítě – LSDB. Nikdo nemá náskok ani slepé místo.
Z mapy si každý sám spočítá nejlevnější cestu ke každé síti (Dijkstra; cena cesty = součet cen linek) a naplní routovací tabulku. To je celé OSPF v kostce.

Cost: jak se počítá

Odkud OSPF bere cenu linky? Z její rychlosti: rychlejší linka = nižší cena (zjednodušeně cena ≈ referenční rychlost ÷ rychlost linky). Pomalá 100Mb/s linka má vysokou cenu, rychlá 1Gb/s nízkou. Cena cesty = součet cen linek po cestě. OSPF pak vybere cestu s nejnižším součtem – klidně víc skoků po rychlých linkách. A přesně tohle teď umí i tenhle simulátor: nastav lince cenu a provoz pojede nejlevnější cestou.

Krok za krokem

Z A na B: horní cesta = 1 skok po 100Mb/s (cena 100). Dolní = 2 skoky po 1Gb/s (cena 10 + 10 = 20).
Kdyby OSPF počítalo skoky jako RIP, vybralo by horní cestu (1 skok). Jenže cena 100 je vysoká – po pomalé lince. Špatná volba.
OSPF sečte ceny: dolní cesta 20 < 100 → vybere ji, i když má víc skoků. Nižší cena = lepší cesta.
V simulátoru: tahle logika je teď zabudovaná v enginu – jakmile lince nastavíš cenu, routery hledají nejlevnější cestu (Dijkstra), ne nejkratší. Rychlost linky teď cenu určí sama (rychlejší = levnější) a pravým klikem na spoj ji můžeš přepsat ručně. Vyzkoušej si to v úloze.

Co je pod kapotou → Kurz 7

Tohle je princip OSPF – a pro praktickou práci se sítí ti zatím stačí. Pod kapotou toho je samozřejmě víc: jak přesně se routery najdou a naváží sousedství (Hello, DR/BDR), jak se mapa šíří a udržuje (LSA, flooding), jak Dijkstra krok za krokem staví strom cest – a jak se velká síť dělí na oblasti (areas), aby to škálovalo. Tomu všemu se do hloubky věnuje kurz OSPF do hloubky. Teď se pojďme podívat, jak rychle se síť vzpamatuje ze změny – konvergence.

▶ Otevřít v simulátoru

Lekce 8: Konvergence

Co je konvergence

Síť je zkonvergovaná, když se všechny routery shodují na aktuální mapě a cestách – provoz teče, kam má. Jakmile se ale něco změní (spadne linka, přibude síť), nastane krátké okno, kdy někdo ještě neví a cesty se neshodují. Routery si rozešlou aktualizaci, přepočítají Dijkstru a zase se srovnají. Tomu ustálení se říká konvergence a době do něj konvergenční čas. Sleduj, jak to proběhne.

Krok za krokem

Síť je zkonvergovaná: provoz z R1 na R4 jede přes R2. Všichni se shodují, vše funguje.
Linka R2–R4 spadne. Najednou cesta, kterou všichni počítali, neexistuje. Síť je krátce v nesouladu.
Rozešle se nové LSA („R2–R4 je pryč"). Každý router přepočítá nejlevnější cesty z aktuální mapy.
Hotovo: provoz teď jede R2 → R3 → R4. Síť je zase zkonvergovaná. Tohle celé proběhne během vteřin a samo.

Jak rychle

Jak rychle se síť ustálí? U OSPF řádově v sekundách: nejdéle trvá všimnout si, že soused vypadl; rozšíření zprávy o změně a přepočet cest jsou pak zlomky vteřiny. Právě rychlá konvergence je jedna z hlavních předností OSPF – starší protokoly jako RIP se po změně vzpamatovávají klidně minuty (proč, uvidíš v příští lekci při srovnání protokolů). A jak se dá detekce výpadku ladit – Hello/dead intervaly a BFD – to si rozebereme v kurzu OSPF do hloubky.

▶ Otevřít v simulátoru

Lekce 9: Protokoly ve firemní síti

Jak se router učí cesty

Vracíme se k tomu, co už znáš: statika neškáluje (lekce o statických cestách) a routery si umí mapy vyměňovat samy — viděl jsi jak (hello, sousedství, metrika) i jak rychle (konvergence). Teď to rozšíříme o otázku ČÍM se konkrétní protokoly liší. V praxi jich potkáš pět: RIP, OSPF, EIGRP, IS-IS a BGP. Neliší se principem „vyměň si cesty", ale metrikou, rychlostí konvergence a hlavně kde se nasazují — LAN, páteř ISP, nebo hrana k internetu. A protože jich na routeru může běžet víc najednou, v závěrečné lekci kurzu vyřešíme novou otázku: který vyhraje?

Krok za krokem

R1 zná jen přímo připojené sítě (třeba tu s PC). Ke vzdálenému SRV zatím cestu nemá.
Cestu k SRV se R1 naučí staticky, nebo dynamicky – to už znáš. Nová otázka: kterým protokolem? Volba rozhodne, jaká cesta vyhraje.
Na stejné síti vybere každý protokol jinou cestu, protože měří jinou metrikou. Projdeme je od nejjednoduššího: RIP – dál.

RIP — počítání skoků

Distance-vector už znáš: router věří sousedovu „je to daleko takhle" a celou mapu nevidí. RIP je jeho nejstarší a nejčistší ztělesnění – a teď konkrétní čísla, která jsi ještě neměl: metrika = počet skoků, strop 15 (16 = „nedosažitelné"), aktualizace celé tabulky každých 30 sekund a po výpadku ještě dlouhé hold-down časovače (proto ta pomalá konvergence, kterou jsi viděl minule), důvěryhodnost AD 120 – nejhorší z běžných protokolů. A slabina v praxi: nejmíň skoků ≠ nejrychlejší cesta. Dnes obsolete – potkáš ho leda ve staré síti nebo v laborce.

Krok za krokem

Dvě cesty PC→SRV: přímá přes 1 mezikrok (R1→R4, ale pomalá), a rychlý řetěz přes R2+R3 (víc skoků, rychlé linky).
RIP počítá jen skoky: přímá cesta = míň routerů, tak vyhraje – i když jede po pomalé lince. Rychlost RIP nezajímá.
Provoz teče pomalou přímou cestou. To je slabina RIP: nejmíň skoků ≠ nejlepší cesta. Proto přišel OSPF – dál.

OSPF — nejlevnější cesta

Princip OSPF už znáš – sdílená mapa (LSDB) a nejlevnější cesta podle ceny (Dijkstra). Tady ho zařadíme do rodiny a přidáme, co jsi ještě neměl: je to otevřený standard (RFC – běží na krabicích všech výrobců, žádný vendor lock-in), má AD 110 a v podnikové síti je dnes výchozí volba. A hlavně si ho na stejné topologii jako RIP ukážeme v přímém souboji: kde RIP slepě vybral pomalou „krátkou" cestu, OSPF díky ceně podle rychlosti vybere delší, ale rychlejší.

Krok za krokem

Stejná síť, ale OSPF sleduje cenu: přímá pomalá = 100, rychlý řetěz R2+R3 = 10+10+10 = 30.
Dijkstra vybere nejlevnější cestu: řetěz (30) < přímá (100). Víc skoků, ale rychleji – přesně naopak než RIP.
Provoz teče rychlým řetězem. To je síla OSPF: rozhoduje reálná rychlost, ne počet routerů.

EIGRP — složená metrika

EIGRP je Ciscovský: metrika je složená – hlavně šířka pásma a zpoždění, ne jen skoky nebo jediná cena. Drží si předpočítanou záložní cestu (feasible successor), takže při výpadku přepne skoro okamžitě (rychlá konvergence). Byl proprietární, Cisco ho později zveřejnilo (částečně otevřený). V simulátoru vybírá „nejlepší cestu" podobně jako OSPF – reálný rozdíl je typ metriky a nižší admin distance (90), takže když běží vedle OSPF, vyhraje EIGRP.

Krok za krokem

EIGRP jako OSPF vybere rychlou cestu (složená metrika). Navíc si drží záložní cestu předpočítanou.
Rychlá linka spadne. Díky feasible successor má EIGRP zálohu už spočítanou – nečeká na přepočet celé mapy.
Přepnutí je skoro okamžité na záložní (přímou) cestu. A protože má EIGRP AD 90, vedle OSPF (110) by vyhrál on.

▶ Otevřít v simulátoru

Lekce 10: Internet a kdo vyhraje

IS-IS a BGP — páteře a internet

IS-IS je link-state jako OSPF (taky Dijkstra, taky cena), ale běží přímo na L2 a je oblíbený na páteřích ISP – velmi škáluje. Ber ho jako „OSPF providerů". BGP je úplně jiná liga – mezi autonomními systémy (AS), je to protokol internetu. Nevybírá podle rychlosti, ale podle politiky (délka AS-path = přes kolik operátorů cesta vede, preference, obchodní vztahy mezi operátory). Pomalý, ale stabilní; drží celou globální routovací tabulku. V simulátoru ho neuvidíš jako volbu na LAN routeru – patří na hranu k internetu (hraniční router „mluví BGP s ISP").

Krok za krokem

Uvnitř firmy jede routing třeba OSPF (R-LAN). Ale jak se paket dostane na internet?
Na hraně mluví R-EDGE s poskytovatelem přes BGP – to je protokol mezi operátory. Vybírá podle politiky, ne rychlosti.
Provoz na neznámé cíle jde výchozí cestou ven – v path testu uvidíš „via BGP (AD 20)". ISP páteř přitom často jede na IS-IS.

Který vyhraje? Administrativní vzdálenost

Co když má router pro stejnou síť cestu z víc zdrojů? Rozhodne administrativní vzdálenost – čím nižší, tím důvěryhodnější. Pořadí: přímo připojeno 0 · statická 1 · eBGP 20 · EIGRP 90 · OSPF 110 · IS-IS 115 · RIP 120. Takže když na routeru běží OSPF i RIP, vyhraje OSPF (110 < 120). AD je lokální rozhodnutí routeru, ne metrika protokolu.

Krok za krokem

Každý zdroj cesty má svou AD. Připojená síť (0) a statická (1) mají vždycky přednost před dynamikou.
Běží OSPF (110) i RIP (120) a oba znají cestu k téže síti. Kdo vyhraje?
OSPF – má nižší AD (110 < 120), takže je důvěryhodnější. RIP cesta se do tabulky ani nedostane. A tím máš celý kurz o routingu za sebou: síť umí najít cestu kamkoli. Jenže tou cestou zatím projde kdokoli – jak provoz hlídat a filtrovat, to je kurz o bezpečnosti sítě.

▶ Otevřít v simulátoru