Параметры протоколов маршрутизации
При разработке протоколов маршрутизации стараются учитывать следующие параметры.
1. Оптимальность алгоритма – характеризует способность алгоритма маршрутизации выбирать наилучший маршрут, который зависит от показателей и от «веса» этих показателей, используемых при расчете маршрута.
2. Низкие непроизводительные затраты. Алгоритмы маршрутизации разрабатываются как можно более простыми. То есть алгоритм маршрутизации должен эффективно обеспечивать свои функциональные возможности с минимальными затратами программного обеспечения.
3. Стабильность работы. Алгоритмы маршрутизации должны обладать устойчивостью в работе, то есть они должны четко функционировать в случае неординарных или непредвиденных обстоятельств, таких как:
· отказ аппаратуры,
· условия высокой нагрузки,
· некорректные реализации.
Причина заключается в том, что маршрутизаторы расположены в узловых точках сети и их отказ может вызвать значительные проблемы работы сети.
4. Быстрая сходимость алгоритма. Сходимость – это процесс соглашения между всеми маршрутизаторами сети об оптимальных маршрутах.
Когда какое-нибудь событие в сети приводит к тому, что маршруты или отвергаются или становятся доступными, маршрутизаторы рассылают сообщения об обновлении маршрутов. Сообщения об обновлении маршрутов пронизывают сети, стимулируя пересчет оптимальных маршрутов и в конечном итоге вынуждая все маршрутизаторы прийти к соглашению по этим маршрутам.
|
|
|
Алгоритмы маршрутизации, которые сходятся медленно, могут привезти к образованию петель маршрутизации или выходам из строя сети.
5. Гибкость алгоритма. Алгоритм маршрутизации должен быстро и точно адаптироваться к различным обстоятельствам в сети. Например, предположим, что сегмент сети отвергнут. Алгоритм маршрутизации, узнав об этой проблеме, быстро выбирает следующий наилучший маршрут для всех маршрутизаторов.
Алгоритмы маршрутизации могут быть запрограммированы таким образом, чтобы они могли адаптироваться к изменениям полосы пропускания канала связи, размеров очереди к маршрутизатору, величины задержки сети и другим переменным.
Классы протоколов маршрутизации
Протоколы маршрутизации можно квалифицировать по следующим классам.
1. Статические и динамические.
Статические алгоритмы представляют собой свод правил работы со статическими таблицами маршрутизации, которые настраиваются администратором сети до начала маршрутизации. Данные таблицы не меняются, если только администратор не изменит их. Эти алгоритмы просты для разработки и хорошо работают в окружении, где трафик сети относительно предсказуем, а топология сети проста.
|
|
|
Динамические алгоритмы маршрутизации подстраиваются к изменяющимся обстоятельствам в сети в масштабе реального времени. Они выполняют это путем анализа поступающих сообщений об обновлении маршрутов. Если в сообщении указывается, что имело место изменение в сети, программа маршрутизации пересчитывает маршруты и рассылает новые сообщения о корректировке маршрута. Такие сообщения приводят к изменению таблиц маршрутизации во всех маршрутизаторах сети.
Статические и динамические протоколы маршрутизации дополняют друг друга, где это уместно.
2. Одномаршрутные и многомаршрутные.
В одномаршрутных протоколах для каждой сети существует единственный маршрут. В многомаршрутных таких путей может быть несколько. При этом данные пути близки по оптимальности.
Когда протокол многомаршрутный, возможна балансировка нагрузки, то есть пакеты до одного и того же получателя отправляются разными маршрутами.
3. Одноуровневые и иерархические.
Данные протоколы отличаются способами взаимодействия между маршрутизаторами сети.
В одноуровневыхпротоколах все маршрутизаторы равноправны, а в иерархических – маршрутизаторы делятся на основные (базовые) и вспомогательные. Базовые маршрутизаторы составляют основу маршрутизации сети. Вспомогательные доставляют пакеты до ближайшего базового маршрутизатора и из последнего базового маршрутизатора до сети назначения.
|
|
|
4. Алгоритмы с маршрутизацией от источника и без маршрутизации от источника
В случае маршрутизации от источника маршрут задается отправителем, и маршрутизаторы действуют просто как устройства хранения и пересылки.
В случае без маршрутизации от источника отправитель ничего не знает о маршруте. При использовании такого рода алгоритма маршрутизаторы определяют к сети, базируясь на собственных расчетах.
5. Внутренние и внешние (внутридоменные и междоменные) алгоритмы
Внутренние протоколы работают внутри доменов (автономных систем).
Внешние – как внутри, так и между доменами (областями).
6. Алгоритмы состояния канала и дистанционно-векторные
Алгоритмы состояния канала направляют потоки маршрутной информации во все маршрутизаторы сети. Однако каждый маршрутизатор посылает только ту часть таблицы маршрутизации, которая описывает состояние его собственных каналов. Таким образом, каждый маршрутизатор имеет представление о всей сети в целом и на основе этих знаний рассчитывает маршруты. При использовании этих алгоритмов, как правило, отсутствуют регулярные рассылки о состояниях каналов. Рассылки отправляются лишь в начале работы сети и в случае каких-либо изменений в сети.
|
|
|
В дистанционно-векторных протоколах соседние (и только соседние) маршрутизаторы регулярно обмениваются между собой таблицами маршрутизации и на основе этих сообщений вносят изменения в таблицу маршрутизации.
Отличаясь более быстрой сходимостью, алгоритмы состояния канала менее склоны к образованию маршрутных петель, но требуют больших вычислительных ресурсов.
Таблица маршрутизации
Задачей протоколов маршрутизации, как было показано ранее, является построение маршрутов до сети назначения. Данная информация отражается в таблицах маршрутизации в виде записей. Записи подразделяются на статические и динамические. Статические записи формируются администратором вручную, источниками динамических записей могут быть сети, подключенные напрямую к маршрутизатору, а также информация, полученная с помощью динамических протоколов маршрутизации. В общем случае подобная запись включает в себя следующую информацию:
· протокол, на основе работы которого получена информация;
· адрес сети назначения;
· административное расстояние;
· метрика;
· адрес следующего маршрутизатора;
· интерфейс маршрутизатора, с которого необходимо отправить пакет до сети назначения.
Административное расстояние (Administrative Distance, AD) – целое число от 0 до 255, показывающее приоритет источника маршрута. Маршрут с более низким AD считается более надежным. Таким образом, административное расстояние – степень доверия к источнику, предоставившему информацию о маршруте. Примером ситуации, в которой административное расстояние играет существенную роль, является ситуация, когда информация об одной и той же сети назначения предоставляется двумя и более протоколами маршрутизации (будет выбран маршрут, предоставленный протоколом с наименьшим административным расстоянием). В табл. 3 представлены значения административного расстояния по умолчанию для некоторых протоколов.
Таблица 3.
Значения административного расстояния по умолчанию.
| Источник информации о сети | Административное расстояние |
| Подключенная на прямую | 0 |
| Статический маршрут | 1 |
| EIGRP | 90 |
| OSPF | 110 |
| RIP | 120 |
Метрика – расстояние от точки сети, в которой в данный момент находится пакет, до сети назначения. Вычисляется метрика на основе различных параметров (число промежуточных маршрутизаторов, пропускная способность, надежность канала, задержка и т.п.) в зависимости от используемого протокола маршрутизации.
На рис. 36 представлен пример таблицы маршрутизации для топологии, изображенной на рис. 35, функционирующей на основе протокола маршрутизации RIP ver. 2.
Рис. 36. Пример таблицы маршрутизации
Исходя из соображения, что протоколы маршрутизации функционируют на маршрутизаторах сети, конечные устройства не имеют информацию о местоположении всех сетей. В силу данного обстоятельства необходимо обеспечить доставку пакета от конечного устройства до ближайшего маршрутизатора, имеющего представление о всей сети в целом. Данная задача решается путем настройки шлюза по умолчанию (default gateway, dg). Шлюз по умолчанию – адрес ближайшего интерфейса маршрутизатора. По сути, шлюз последней надежны. Конечное устройство при идентификации адреса получателя как адреса, не принадлежащего сети, к которой принадлежит данное конечное устройство, отправляет пакет по адресу шлюза по умолчанию, на котором принимается решение, куда именно следует отправить данный пакет. Осуществляется адресация до шлюза по умолчанию на канальном уровне. То есть на канальном уровне фигурирует MAC-адрес шлюза по умолчанию, а на сетевом уровне IP-адрес получателя, как показано на рис. 37.
Рис. 37. Пример заполнения адресной информации в заголовках кадра и пакета: а – топология сети с описанием конфигурации, б – адресная информация в заголовках кадра и пакета
Протокол маршрутизации RIP
Протокол маршрутизации RIP (Routing Information Protocol) – дистанционно-векторный протокол маршрутизации. Следовательно, его алгоритм работы заключается в регулярных обменах между соседними маршрутизаторами полными таблицами маршрутизации. Интервал данной регулярной рассылки составляет 30 секунд.
Метрикой для данного протокола служит количество промежуточных маршрутизаторов до сети назначения (число прыжков, число hop’ов). Максимальное значение метрики – 15, то есть сеть назначения не может находится на расстоянии 16 и более hop’ов, данная сеть будет считаться недостижимой.
Для корректной работы динамических протоколов маршрутизации предусмотрены таймеры, регламентирующие время актуальности и жизни записи в таблице маршрутизации. Для протокола RIP по умолчанию установлено два таймера (кроме таймера регулярной рассылки обновлений, update):
· invalid, равный по умолчанию 180 секунд;
· таймер уборки мусора (garbage collection, flush timer) – 240 секунд.
Таймер таймаут запускается в момент занесения записи в таблицу маршрутизации и сбрасывается каждый раз, когда маршрутизатор получает обновление, содержащее информацию о данной записи. Если запись не обновляется в течение 180 секунд, то маршрутизатор считает, что запись более непригодна: метрика становится равной 16 (что соответствует недостижимому маршруту для данного протокола), и запускается таймер уборки мусора. Если в течение работы таймера уборки мусора обновления о маршруте не поступает, запись удаляется. В противном случае – восстанавливается и таймер invalid сбрасывается.
Версия 1
На рис. 38 представлен формат сообщения регулярного обновления протокола RIP версии 1. При этом рассылка организовывается широковещательно. На сетевом и канальном уровнях стека протоколов TCP/IP.
Рис. 38. Формат сообщения протокола RIP версии 1
Поле «Команда» в заголовке сообщения указывает функциональное назначение сообщения:
1. запрос – запрос, распространяемый какой-либо системой для получения полной таблицы маршрутизации;
2. ответ – сообщение, содержащее полную таблицу маршрутизации. Данный тип сообщения может быть ответом на запрос или может рассылаться на регулярной основе.
Поле «Версия» содержит номер версии протокола.
Поле «Идентификатор адресного семейства» (Address Family Identifier, AFI)– тип используемого адреса. В случае использования адреса типа IP версии 4 поддерживается запись AF_INET, которая равна 2. В случае запроса полной таблицы маршрутизации данное поле имеет значение, равное нулю.
Поле «IP-адрес» содержит адрес сети назначения.
Поле «Метрика» содержит значение метрики до сети назначения для того маршрутизатора, который является получателем данного сообщения.
Максимальное число записей в одном сообщении – 25.
Версия 2
Протокол RIP версии 2 является только расширением протокола RIP версии 1, так как не внес каких-либо серьезных изменений в механизм или формат сообщения, а только обеспечивает передачу дополнительной информации для исправления недостатков:
1. классовая адресация – в силу отсутствия поля в сообщении RIP версии 1, содержащего маску IP-адреса, возможно использования только информации о классовых сетях, то есть информация о подсетях рассылаться не будет.
2. широковещательная рассылка, которая является всегда недостатком в силу «захламления» сети ненужными данными и возможного возникновения широковещательных штормов.
На рис. 39 представлен формат сообщения регулярной рассылки протокола RIP версии 2.
Рис. 39. Формат сообщения протокола RIP версии 2
В дополнение к полям, определенным в формате сообщения протокола RIP версии 1 в формате сообщения протокола RIP версии 2 добавлены:
· поле «Тэг маршрута», которое используется для идентификации источника информации о маршруте с точки зрения протокола маршрутизации: маршруты, изученные с помощью протокола RIP (внутренние маршруты), или маршруты, изученные с помощью других протоколов маршрутизации (внешние маршруты);
· поле «Маска подсети», идентифицирующую бесклассовые сети (деление на подсети);
· поле «Адрес следующего маршрутизатора», содержащее IP-адрес интерфейса маршрутизатора, с которого пришло сообщение.
Максимальное число записей в сообщении составляет 25, как и в сообщении протокола RIP версии 1. Но сами сообщения рассылаются не на широковещательный адрес назначения, а на групповой – 224.0.0.9.
Дата добавления: 2018-06-01; просмотров: 684; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!