Расширенные опции ядра
В ядре 2.4.x предусмотрены расширенные опции маршрутизации. Они располагаются в меню Networking Options. Многие из них являются подопциями опции IP: Advanced Router; чтобы активизировать подопции, надо активизировать саму опцию IP: Advanced Router. Расширенные опции маршрутизации позволяют задавать особенности маршрутизации пакетов: способы назначения приоритетов, обработку приоритетов, указанных в принятых пакетах, поддержку типов пакетов и т.д. Чтобы активизировать опцию, надо установить переключатель в положение Y (или M, если вы хотите, чтобы средства поддержки этой опции были реализованы в виде модуля). Многие опции требуют настройки посредством специальных утилит. Некоторые из них достаточно сложны, поэтому в данном разделе приведены лишь общие сведения о соответствующих инструментах.
На заметку
В различных версиях ядра наборы опций могут различаться: некоторые из них разделяются на отдельные опции, другие объединяются в одну. В данном разделе описаны опции ядра 2.4.17. В других версиях ядра опции могут отличаться от описанных здесь.
Одна из опций, определяющих использование расширенных средств маршрутизации Linux, называется IP: Policy Routing. Она поддерживает следующие способы маршрутизации.
• Фильтрация на основе маркеров. Пакеты, передаваемые по сети, могут содержать специальные данные — маркеры. В случае необходимости можно организовать передачу пакетов, помеченных такими маркерами, по специальным маршрутам. Фильтрацией на базе маркеров управляет опция IP: Use Netfilter MARK Value as Routing Key. Если вы собираетесь активизировать эту опцию, надо установить также опцию Packet Filtering, находящуюся в том же меню.
• Быстрое NAT-преобразование. Средства NAT позволяют "спрятать" компьютеры сети так, чтобы они были невидимы для остальных узлов Internet. При этом всю сеть представляет один компьютер, а единственный IP-адрес, выделенный для этого компьютера, используется для организации работы всей сети. Если вы хотите, чтобы ваша система функционировала как NAT-маршрутизатор, вы можете установить опцию IP: Fast NAT, однако это не обязательное условие NAT-маршрутизации. (Подробно средства NAT рассматриваются в главе 25.)
Компоненты, включаемые посредством описанных выше опций, используются при работе пакета iproute2, который взаимодействует с ядром и поддерживает расширенные средства маршрутизации. Этот пакет будет рассматриваться далее в настоящей главе.
В IP-пакетах предусмотрено специальное поле под названием TOS (Type-of-Service — тип сервиса). Это поле позволяет компонентам сети определять, какие из пакетов требуют специальной обработки. В результате подобной обработки для некоторых клиентов и серверов реализуются более быстрые и надежные соединения по сравнению с другими. Для того чтобы разрешить обработку этого поля, надо активизировать опцию ядра IP: Use TOS Value as Routing Key.
Данная опция также используется при работе пакета iproute2. В поле TOS содержится числовое значение. Большинство маршрутизаторов игнорирует поле TOS, поэтому чаще всего его содержимое не влияет на качество соединения.
Передача пакетов по различным маршрутам
Большинство маршрутизаторов проверяет адрес назначения приходящего пакета на соответствие правилам, содержащимся в таблице маршрутизации. Например, в таблице может быть указано, что пакеты, направленные в сеть 10.201.0.0/16, должны передаваться через интерфейс eth1. He исключено, что адрес пакета будет соответствовать двум правилам; это не приводит к возникновению конфликта. Предположим, что, помимо приведенного выше правила, в таблице указано, что пакеты, адресованные в сеть 10.201.34.0/24, должны передаваться через интерфейс ррр0. Если некоторый пакет отвечает обоим условиям, к нему будет применено второе правило, как более конкретное. Если же в таблицу будет включено еще одно правило для сети 10.201.0.0/16, то пакет будет обработан посредством того правила, которое первым встретится маршрутизатору.
При активизации опции ядра IP: Equal Cost Multipath система будет вести себя следующим образом. Если пакет соответствует нескольким правилам маршрутизации, то правило, применяемое для обработки пакета, будет выбрано случайным образом. Такой алгоритм можно рассматривать как примитивный способ распределения нагрузки между различными соединениями. Более конкретному правилу отдается предпочтение перед более общим.
Протоколирование работы маршрутизатора
Опция IP: Verbose Route Monitoring управляет выводом сведений о маршрутизации в файл протокола. В обычных условиях ядро не протоколирует ход маршрутизации пакетов. Если данная опция установлена, регистрируются сведения о пакетах, корректность которых вызывает сомнения.
Протоколирование работы маршрутизатора предоставляет администратору информацию, которую он может использовать для того, чтобы принять меры по защите системы. Однако процедура регистрации требует дополнительных ресурсов, и если нагрузка на маршрутизатор велика, то его производительность может уменьшиться. Кроме того, при выполнении протоколирования маршрутизатор становится более уязвимым для атак с целью вывода серверов из строя. (При организации такой атаки злоумышленник передает в сеть большое количество пакетов, намереваясь создать такую нагрузку на сервер или маршрутизатор, с которой тот не сможет справиться, либо вызвать переполнение диска.)
Использование больших таблиц маршрутизации
Обычно ядро Linux настраивается для работы с таблицами маршрутизации, содержащими не больше 64 записей. Если этих записей не хватает для того, чтобы задать требуемую конфигурацию маршрутизатора, вам надо активизировать опцию IP: Large Routing Tables. Эта опция позволяет использовать таблицы маршрутизации большего размера.
Поддержка группового вещания
Как правило, в Internet-взаимодействии участвуют два компьютера, например, клиент обращается к Web-серверу, а Web-сервер возвращает клиенту ответ на его запрос. При этом пакет, передаваемый по сети, предназначен только одному получателю. Существует также широковещательная передача данных, когда передаваемый пакет адресован всем узлам локальной сети. Для широковещательной передачи в пределах локальной сети используется адрес получателя 255.255.255.255, который определяет все компьютеры, подключенные к этой сети. Если широковещательный пакет направляется в другую сеть, адрес получателя формируется путем замены части адреса, соответствующего узлу сети, на число, состоящее из единиц. Например, широковещательный адрес для сети 192.168.34.0/24 будет иметь вид 192.168.34.255. Широковещательный адрес используют клиенты DHCP для обращения к серверу DHCP. Кроме того, широковещательная передача применяется при работе некоторых других протоколов.
При групповом вещании пакеты адресуются одновременно нескольким получателям (но не всем узлам сети). Такой способ передачи информации применяется для трансляции аудио- и видеоданных. Для организации группового вещания предназначена система Multicast Backbone (MBONE; http://www.cs.columbia.edu/~hgs/internet/mbone-faq.html). Данная система реализует групповое вещание в пределах Internet. Существуют также средства группового вещания с ограниченными возможностями; такой тип группового вещания называется локальными связями (link-local). Эти средства не нашли широкого распространения, но иногда используются при взаимодействии маршрутизаторов.
Если вы хотите, чтобы ваш маршрутизатор поддерживал групповое вещание, установите опцию IP: Multicast Routing. Кроме того, для управления групповым вещанием также предусмотрены две подопции данной опции: IP: PIM-SM Version 1 Support и IP: PIM-SM Version 2 Support. Они управляют передачей сообщений группового вещания по сетям с ограниченной пропускной способностью.
Помимо опций ядра, для поддержки группового вещания должно использоваться специализированное программное обеспечение, например mrouted. Этот инструмент предназначен для настройки базовых средств группового вещания Linux. Если данная программа не входит в состав дистрибутивного пакета, вы можете получить ее, обратившись по адресу ftp://ftp.rge.com/pub/communications/ipmulti/beta-test/; подробная информация о ней приведена в документе http://jukie.net/~bart/multicast/Linux-Mrouted-MiniHOWTO.html. Если у вас установлена опция IP: PIM-SM Version 2 Support, вам понадобится программа pimd (http://netweb.usc.edu/pim/pimd/).
В большинстве случаев средства маршрутизации Linux обрабатывают пакеты по принципу "первый пришёл/первый обработан" (first-come/first-served). Такая процедура дает хорошие результаты в тех случаях, когда пропускная способность линий достаточна для передачи всех пакетов с минимальной задержкой и когда нет необходимости предоставлять некоторым пакетам более высокий приоритет по сравнению с остальными. Если нагрузка на маршрутизатор велика, приходится использовать другие способы обработки пакетов, которые позволяют уменьшить поток данных на некоторые узлы или гарантировать своевременную доставку информации определенным пользователям или приложениям. Для установки подобных режимов маршрутизации в системе Linux предусмотрен ряд опций. Они объединены в подменю QoS and/or Fair Queueing, которое вызывается с помощью одноименного пункта меню Networking Options.
