Хоп (компьютерные сети)

В проводных сетях счётчик хопов отражает количество сетей или сетевых устройств, через которые проходят данные между источником и получателем (в зависимости от протокола маршрутизации, это число может включать источник/получатель; при этом первый хоп может считаться либо 0, либо 1^[1]). Таким образом, счётчик хопов является приблизительной мерой расстояния между двумя хостами. Для протоколов маршрутизации, использующих отсчёт с 1^[1] (например, RIP), хопов n означает, что n сетей разделяют отправителя и получателя^[1][2]. В других протоколах, например DHCP, термин «хоп» используется для обозначения количества раз, когда сообщение было переслано^[3].

В сетях третьего уровня (например, IP) каждый маршрутизатор на пути данных считается отдельным хопом. Однако сам по себе этот показатель не подходит для оценки оптимального маршрута, поскольку не учитывает скорость, загрузку, надёжность или задержку в каждом хопе — только их общее число. Тем не менее, некоторые протоколы маршрутизации, например RIP, используют только счётчик хопов как основную метрику^[4].

Каждый раз, когда маршрутизатор принимает пакеты, он изменяет их, уменьшая значение параметра time to live, или TTL. Если пакет поступил с нулевым значением TTL, маршрутизатор его удаляет. Это предотвращает бесконечное перемещение пакетов по сети в случае ошибок маршрутизации. Маршрутизаторы могут отслеживать счётчик хопов, но другие сетевые устройства (такие как хабы Ethernet или мосты) обычно этого не делают.

В IPv4 данный предел называется время жизни, а в IPv6 — ограничение хопов. Это поле указывает максимальное количество хопов, которое разрешено пакету до его удаления. Маршрутизаторы при пересылке пакетов соответствующим образом уменьшают значения TTL или ограничения хопов. Они не пересылают пакет, если результат оказывается равным нулю или меньше. Это предотвращает попадание пакетов в бесконечный цикл.

В конфигурации сетевых устройств под хопом часто понимают следующий хоп^[5]. При пересылке трафика сетевой хоп направляет его следующему элементу цепочки на пути к получателю. Маршрутизирующая таблица обычно содержит список известных подсетей или IP-адресов, для которых определён следующий хоп. Благодаря хранению только информации о следующем хопе, next-hop routing позволяет уменьшать размер таблицы маршрутизации. Используемый шлюз знает только один дальнейший шаг маршрута, а не полный путь до получателя. Если не найден следующий хоп, устройство может либо без сообщения удалить пакет, либо вернуть ошибку — в зависимости от типа сети. В домашних сетях устройство обычно получает только маршруты для локальной сети, а также шлюз по умолчанию, так как трафик или направляется к локальной сети, или передаётся интернет-провайдеру^[6]. Для маршрутизации между разными сетями маршрутизаторы должны располагать несколькими маршрутами^[7]. Обычно маршруты настраиваются либо неявно при назначении адреса с помощью маски сети, либо вручную (например, через команду route), либо динамически с помощью протоколов конфигурирования, таких как DHCP или различные протоколы маршрутизации.

В сетях TCP/IP, использующих Ethernet как уровень связи, в качестве получателя всегда указывается IP-адрес, однако следующий хоп технически не обязан относиться к той же семье адресов. Поскольку пакет должен быть передан на канальном уровне, следующий хоп должен разрешаться только до канального адреса, например, MAC-адреса. В Linux, например, следующий хоп должен быть либо IP-адресом, либо интерфейсом. Семейства адресов для крайней и промежуточной точек не обязаны совпадать, благодаря чему возможно, например, передавать IPv4-трафик по IPv6-сети и наоборот. При отсутствии явного адреса считается, что получатель находится на локальной линии, иначе используется следующий хоп. Любой из этих адресов затем передаётся соответствующему протоколу разрешения адресов: NDP для IPv6 или ARP для IPv4 — для разрешения до необходимого канального адреса. В других сценариях, например, через VPN, для определения конечного адресата могут использоваться иные методы. Во всех случаях пересылки принципиально важно, чтобы следующий хоп был логически связан с текущим, формируя непрерывную цепочку от источника до получателя. Логическая связь не обязательно означает физическое подключение, так как пакет может быть передан через виртуальный туннель.

Source routing описывает ситуацию, когда данные, вложенные в пакет, позволяют хопу, например, источнику, влиять на решения о маршрутизации на промежуточных хопах^[8]. Это позволяет проводить инженерно-гибкое планирование сетевого трафика, оптимизировать задержки в сети, снизить нагрузку на сеть или соответствовать дополнительным требованиям.

Команда traceroute используется для измерения количества маршрутизаторов между двумя хостами. Счётчики хопов могут использоваться для поиска неисправностей в сети или проверки корректности маршрутизации.

В беспроводных ad hoc сетях зачастую каждый узел действует и как маршрутизатор. Поэтому термины «хоп» и «счётчик хопов» могут трактоваться по-разному. Часто отправляющий узел считается за первый хоп, что приравнивает понятие числа «хопов» с подсчётом по числу промежуточных маршрутизаторов или по переходам от узла к узлу. Например, RFC 6130 определяет «соседей в 1 хопе» как любые другие узлы, до которых можно добраться напрямую по беспроводному интерфейсу.