Преимущества использования протокола OSPF

Протоколы маршрутизации

Задача маршрутизации решается на основе анализа таблиц маршрутизации, размещенных во всех маршрутизаторах и конечных узлах сети. Каким же образом происходит формирование этих таблиц? Какими средствами обеспечивается адекватность содержащейся в них информации постоянно изменяющейся структуре сети? Основная работа по созданию таблиц маршрутизации выполняется автоматически, но и возможность вручную скорректировать или дополнить таблицу тоже, как правило, предусматривается.

Для автоматического построения таблиц маршрутизации маршрутизаторы обмениваются информацией о топологии составной сети в соответствии со специальным служебным протоколом. Протоколы этого типа называются протоколами маршрутизации (или маршрутизирующими протоколами). Протоколы маршрутизации (например, RIP, OSPF, NLSP) следует отличать от собственно сетевых протоколов (например, IP, IPX). И те и другие выполняют функции сетевого уровня модели OSI - участвуют в доставке пакетов адресату через разнородную составную сеть. Но в то время как первые собирают и передают по сети чисто служебную информацию, вторые предназначены для передачи пользовательских данных, как это делают протоколы канального уровня. Протоколы маршрутизации используют сетевые протоколы как транспортное средство. При обмене маршрутной информацией пакеты протокола маршрутизации помещаются в поле данных пакетов сетевого уровня или даже транспортного уровня, поэтому с точки зрения вложенности пакетов протоколы маршрутизации формально следовало бы отнести к более высокому уровню, чем сетевой.

В том, что маршрутизаторы для принятия решения о продвижении пакета обращаются к адресным таблицам, можно увидеть их некоторое сходство с мостами и коммутаторами. Однако природа используемых ими адресных таблиц сильно различается. Вместо MAC - адресов в таблицах маршрутизации указываются номера сетей, которые соединяются в интерсеть. Другим отличием таблиц маршрутизации от адресных таблиц мостов является способ их создания. В то время как мост строит таблицу, пассивно наблюдая за проходящими через него информационными кадрами, посылаемыми конечными узлами сети друг другу, маршрутизаторы по своей инициативе обмениваются специальными служебными пакетами, сообщая соседям об известных им сетях в интерсети, маршрутизаторах и о связях этих сетей с маршрутизаторами. Обычно учитывается не только топология связей, но и их пропускная способность и состояние. Это позволяет маршрутизаторам быстрее адаптироваться к изменениям конфигурации сети, а также правильно передавать пакеты в сетях с произвольной топологией, допускающей наличие замкнутых контуров.

С помощью протоколов маршрутизации маршрутизаторы составляют карту связей сети той или иной степени подробности. На основании этой информации для каждого номера сети принимается решение о том, какому следующему маршрутизатору надо передавать пакеты, направляемые в эту сеть, чтобы маршрут оказался рациональным. Результаты этих решений заносятся в таблицу маршрутизации. При изменении конфигурации сети некоторые записи в таблице становятся недействительными. В таких случаях пакеты, отправленные по ложным маршрутам, могут зацикливаться и теряться. От того, насколько быстро протокол маршрутизации приводит в соответствие содержимое таблицы реальному состоянию сети, зависит качество работы всей сети.

Протоколы маршрутизации могут быть построены на основе разных алгоритмов, отличающихся способами построения таблиц маршрутизации, способами выбора наилучшего маршрута и другими особенностями своей работы.

Во всех описанных выше примерах при выборе рационального маршрута определялся только следующий (ближайший) маршрутизатор, а не вся последовательность маршрутизаторов от начального до конечного узла. В соответствии с этим подходом маршрутизация выполняется по распределенной схеме - каждый маршрутизатор ответственен за выбор только одного шага маршрута, а окончательный маршрут складывается в результате работы всех маршрутизаторов, через которые проходит данный пакет. Такие алгоритмы маршрутизации называются одношаговыми.

Существует и прямо противоположный, многошаговый подход - маршрутизация от источника (Source Routing). В соответствии с ним узел-источник задает в отправляемом в сеть пакете полный маршрут его следования через все промежуточные маршрутизаторы. При использовании многошаговой маршрутизации нет необходимости строить и анализировать таблицы маршрутизации. Это ускоряет прохождение пакета по сети, разгружает маршрутизаторы, но при этом большая нагрузка ложится на конечные узлы. Эта схема в вычислительных сетях применяется сегодня гораздо реже, чем схема распределенной одношаговой маршрутизации. Однако в новой версии протокола IP наряду с классической одношаговой маршрутизацией будет разрешена и маршрутизация от источника.

Одношаговые алгоритмы в зависимости от способа формирования таблиц маршрутизации делятся на три класса:

· алгоритмы фиксированной (или статической) маршрутизации;

· алгоритмы простой маршрутизации;

· алгоритмы адаптивной (или динамической) маршрутизации.

В алгоритмах фиксированной маршрутизации все записи в таблице маршрутизации являются статическими. Администратор сети сам решает, на какие маршрутизаторы надо передавать пакеты с теми или иными адресами, и вручную заносит соответствующие записи в таблицу маршрутизации. Таблица, как правило, создается в процессе загрузки, в дальнейшем она используется без изменений до тех пор, пока ее содержимое не будет отредактировано вручную. Такие исправления могут понадобиться, например, если в сети отказывает какой-либо маршрутизатор и его функции возлагаются на другой маршрутизатор. Различают одномаршрутные таблицы, в которых для каждого адресата задан один путь, и многомаршрутные таблицы, определяющие несколько альтернативных путей для каждого адресата. В многомаршрутных таблицах должно быть задано правило выбора одного из маршрутов. Чаще всего один путь является основным, а остальные - резервными. Понятно, что алгоритм фиксированной маршрутизации с его ручным способом формирования таблиц маршрутизации приемлем только в небольших сетях с простой топологией. Однако этот алгоритм может быть эффективно использован и для работы на магистралях крупных сетей, так как сама магистраль может иметь простую структуру с очевидными наилучшими путями следования пакетов в подсети, присоединенные к магистрали.

В алгоритмах простой маршрутизации таблица маршрутизации либо вовсе не используется, либо строится без участия протоколов маршрутизации. Выделяют три типа простой маршрутизации:

· случайная маршрутизация, когда прибывший пакет посылается в первом попавшем случайном направлении, кроме исходного;

· лавинная маршрутизация, когда пакет широковещательно посылается по всем возможным направлениям, кроме исходного (аналогично обработке мостами кадров с неизвестным адресом);

· маршрутизация по предыдущему опыту, когда выбор маршрута осуществляется по таблице, но таблица строится по принципу моста путем анализа адресных полей пакетов, появляющихся на входных портах.

Самыми распространенными являются алгоритмы адаптивной (или динамической) маршрутизации. Эти алгоритмы обеспечивают автоматическое обновление таблиц маршрутизации после изменения конфигурации сети. Протоколы, построенные на основе адаптивных алгоритмов, позволяют всем маршрутизаторам собирать информацию о топологии связей в сети, оперативно отрабатывая все изменения конфигурации связей. В таблицах маршрутизации при адаптивной маршрутизации обычно имеется информация об интервале времени, в течение которого данный маршрут будет оставаться действительным. Это время называют временем жизни маршрута (Time To Live, TTL).

Адаптивные алгоритмы обычно имеют распределенный характер, который выражается в том, что в сети отсутствуют какие-либо выделенные маршрутизаторы, которые собирали бы и обобщали топологическую информацию: эта работа распределена между всеми маршрутизаторами

Адаптивные алгоритмы маршрутизации должны отвечать нескольким важным требованиям. Во-первых, они должны обеспечивать, если не оптимальность, то хотя бы рациональность маршрута. Во-вторых, алгоритмы должны быть достаточно простыми, чтобы при их реализации не тратилось слишком много сетевых ресурсов, в частности они не должны требовать слишком большого объема вычислений или порождать интенсивный служебный трафик. И наконец, алгоритмы маршрутизации должны обладать свойством сходимости, то есть всегда приводить к однозначному результату за приемлемое время.

Адаптивные протоколы обмена маршрутной информацией, применяемые в настоящее время в вычислительных сетях, в свою очередь делятся на две группы, каждая из которых связана с одним из следующих типов алгоритмов:

• дистанционно-векторные алгоритмы (Distance Vector Algorithms, DVA);
• алгоритмы состояния связей (Link State Algorithms, LSA).

В алгоритмах дистанционно-векторного типа каждый маршрутизатор периодически и широковещательно рассылает по сети вектор, компонентами которого являются расстояния от данного маршрутизатора до всех известных ему сетей. Под расстоянием обычно понимается число хопов. Возможна и другая метрика, учитывающая не только число промежуточных маршрутизаторов, но и время прохождения пакетов по сети между соседними маршрутизаторами. При получении вектора от соседа маршрутизатор наращивает расстояния до указанных в векторе сетей на расстояние до данного соседа. Получив вектор от соседнего маршрутизатора, каждый маршрутизатор добавляет к нему информацию об известных ему других сетях, о которых он узнал непосредственно (если они подключены к его портам) или из аналогичных объявлений других маршрутизаторов, а затем снова рассылает новое значение вектора по сети. В конце концов, каждый маршрутизатор узнает информацию обо всех имеющихся в интерсети сетях и о расстоянии до них через соседние маршрутизаторы.

Дистанционно-векторные алгоритмы хорошо работают только в небольших сетях, В больших сетях они засоряют линии связи интенсивным широковещательным трафиком, к тому же изменения конфигурации могут отрабатываться по этому алгоритму не всегда корректно, так как маршрутизаторы не имеют точного представления о топологии связей в сети, а располагают только обобщенной информацией - вектором дистанций, к тому же полученной через посредников. Работа маршрутизатора в соответствии с дистанционно-векторным протоколом напоминает работу моста, так как точной топологической картины сети такой маршрутизатор не имеет.

Наиболее распространенным протоколом, основанным на дистанционно-векторном алгоритме, является протокол RIP, который распространен в двух версиях - RIP IP, работающий с протоколом IP, и RIP IPX, работающий с протоколом IPX.

Алгоритмы состояния связей обеспечивают каждый маршрутизатор информацией, достаточной для построения точного графа связей сети. Все маршрутизаторы работают на основании одинаковых графов, что делает процесс маршрутизации более устойчивым к изменениям конфигурации. «Широковещательная» рассылка (то есть передача пакета всем непосредственным соседям маршрутизатора) используется здесь только при изменениях состояния связей, что происходит в надежных сетях не так часто. Вершинами графа являются как маршрутизаторы, так и объединяемые ими сети. Распространяемая по сети информация состоит из описания связей различных типов: маршрутизатор - маршрутизатор, маршрутизатор - сеть,

Чтобы понять, в каком состоянии находятся линии связи, подключенные к его портам, маршрутизатор периодически обменивается короткими пакетами HELLO со своими ближайшими соседями. Этот служебный трафик также засоряет сеть, но не в такой степени как, например, RIP-пакеты, так как пакеты HELLO имеют намного меньший объем.

Протоколами, основанными на алгоритме состояния связей, являются протоколы IS-IS (Intermediate System to Intermediate System) стека OSI, OSPF (Open Shortest Path First) стека TCP/IP и недавно реализованный протокол NLSP стека Novell.

Протокол маршрутизации OSPF

Протокол OSPF является стандартным протоколом маршрутизации для использования в сетях IP. Основные принципы организации современной версии протокола маршрутизации OSPF изложены в RFC 2328. Протокол OSPF представляет собой классический протокол маршрутизации класса Link–State, который обеспечивает:

• отсутствие ограничений на размер сети
• поддержку внеклассовых сетей
• передачу обновлений маршрутов с использованием адресов типа multicast
• достаточно большую скорость установления маршрута
• использование процедуры authentication при передаче и получении обновлений маршрутов

Иерархическая маршрутизация

Использование иерархической маршрутизации позволяет существенно повысить эффективность использования каналов передачи данных за счет сокращения доли передаваемого по ним служебного трафика.

Информационный обмен, который осуществляют маршрутизаторы для определения маршрута передачи данных внутри области, показан на рисунке зелеными стрелками. Определение маршрута и информационный обмен между областями в данном случае производится через специальную центральную область - AREA 0. Использование такой схемы логического построения сети позволяет существенно уменьшить долю неинформативного трафика, который передается по каналам передачи данных между областями. В частности в этом случае по каналам, используемых для передачи данных между областями, (красный цвет) не будет передаваться информация о сетях, которые имеют чисто локальное значение.

 

Autonomous System

Автономной системой (AS) называется группа маршрутизаторов, которая для обеспечения взаимного обмена информацией о маршрутах использует единый протокол маршрутизации.

Neighboring Routers

Маршрутизаторы, которые подключены к одной и той же сети называются соседними маршрутизаторами.

Adjacency

Два маршрутизатора из числа соседних могут быть выбраны для установления близких отношений, которые предполагают обмен информацией о маршрутах. Близкие отношения устанавливаются не в каждой паре соседствующих маршрутизаторов.

Link State Advertisement (LSA)

Блок данных, который содержит информацию о состоянии маршрутизатора или сети называется объявлением о состоянии канала. В том случае, если данное объявление представляет состояние маршрутизатора, оно должно содержать информацию о статусе его интерфейсов и близких ему маршрутизаторов. Каждое такое объявление распространяется по всей автономной системе. Совокупность таких LSA формирует базу данных маршрутизации в каждом из маршрутизаторов.

Flooding

Процесс распространения LSA в пределах автономной системы называется затоплением (Flooding).

Hello Protocol

Одним из компонентов протокола OSPF является Hello протокол, с помощью которого маршрутизаторы устанавливают и обслуживают соседские отношения. С помощью этого протокола, в частности производится выбор назначенного маршрутизатора для некоторых сетей.

Designated Router

Возможно возникновение ситуации, когда к одной сети типа broadcast окажутся подключенными несколько входящих в один домен маршрутизации OSPF маршрутизаторов. Для того, чтобы избежать дублирования представления сети типа broadcast несколькими маршрутизаторами в протоколе OSPF используется специальный алгоритм, с помощью которого выбирается Designated Router (назначенный маршрутизатор). В этом случае только один маршрутизатор обеспечивает передачу информации о маршрутах в сегменте сети.

Типы маршрутизаторов OSPF

Протокол OSPF относится к протоколам, которые обеспечивают иерархическую маршрутизацию. При использовании протоколов данного типа информационная система разбивается на независимые области по функциональному принципу. Как уже было выше отмечено, область №0 играет роль backbone и используется для обеспечения информационного взаимодействия между остальными областями. В зависимости от того, к какой области принадлежит маршрутизатор, и какие информационные потоки через него проходят, различают четыре типа маршрутизаторов OSPF:

• Internal Router - IR
• Area Border Router - ABR
• Backbone Router - BR
• AS Boundary Router - ASBR

На рисунке представлены различные типы маршрутизаторов OSPF.

Internal Router

Маршрутизаторы типа Internal Router – внутренний маршрутизатор – размещаются внутри автономной системы и не имеют интерфейсов, которые выходят за пределы этой автономной системы. На приведенном рисунке маршрутизаторы этого типа обозначены буквами IR.

Backbone Router

К данному типа относятся все маршрутизаторы, которые имеют интерфейсы в нулевую область. На приведенном рисунке маршрутизаторы Backbone Router обозначены символами BR.

Area Border Router

Маршрутизаторы типа Area Border Router (пограничный маршрутизатор области) – размещаются на границе между несколькими областями в пределах автономной системы. Такие маршрутизаторы имеют интерфейсы, которые связывают их с маршрутизаторами, находящимися в других областях. Маршрутизаторы данного типа обозначены на рисунке ABR и предназначены для того, чтобы передавать информацию о маршрутах между различными областями.

Сообщения LSA

Сообщения, в которых содержатся LSA, формируются при каждом изменении состояния канала и передаются всеми маршрутизаторами данной области методом затопления. Для формирования базы данных используются различные типы LSA:

• LSA типа 1 – router link advertisement
• LSA типа 2 – network link advertisement
• LSA типа 3, 4 – summary link advertisement
• LSA типа 5 – external link advertisement

Сообщения LSA типа 1

Сообщения типа router link advertisement (состояния каналов маршрутизатора) формируются каждым маршрутизатором для каждой области, в которой он имеет активные интерфейсы. Сообщения LSA типа 1 содержат объединенную информацию о состоянии каналов, которые имеет маршрутизатор в данной области. Сообщения этого типа распространяются только в пределах одной области.

Сообщения LSA типа 2

Сообщения LSA типа network link advertisement (состояние сети) формируется только в сетях, которые могут быть отнесены к классу broadcast (Ethernet) или NBMA (Non Broadcast Multi Access). В сообщении LSA типа 2 указываются идентификаторы всех маршрутизаторов, подключенных к данной сети. Формирование сообщений данного типа выполняется маршрутизатором, который называется Designated Router. Выбор этого маршрутизатора выполняется по специальному алгоритму среди всех маршрутизаторов, которые подключены к данной сети.

Сообщения LSA типа 3, 4

Сообщения LSA типа – summary link advertisement формируются Area Border Router – маршрутизаторами и направляются за пределы области, в которой они сформированы. Каждое сообщение данного типа содержит маршрут, который может быть использован для информационного обмена между различными областями в пределах одной автономной системы. В частности, LSA типа 3 описывают маршруты к сетям, LSA типа 4 описывают маршруты к AS Boundary Router – маршрутизаторам.

Сообщения LSA типа 5

Сообщения LSA типа external link advertisement формируются AS Boundary Router- маршрутизаторами и содержат информацию о маршрутах, которые являются внешними по отношению к данной автономной системе. Сообщения данного типа распространяются по всем областям автономной системы за исключением отдельных специально сконфигурированных областей, которые называются stub-areas.

Протокол Hello

Помимо установления партнерских отношений данный протокол используется для регулярного подтверждения наличия двустороннего обмена между маршрутизаторами. Для этого пакеты Hello периодически отправляются через все интерфейсы маршрутизатора. В пакете Hello маршрутизатор размещает IP адреса соседей, от которых он получил сообщения Hello. Двусторонний характер обмена заключается в том, что маршрутизатор должен обнаружить в принятом от партнера пакете Hello свой собственный идентификатор.

В broadcast и NBMA сетях данный протокол используется для выбора назначенного маршрутизатора. Процедуры, которые маршрутизатор выполняет в рамках протокола Hello, являются различными в сетях различного типа.

В broadcast сетях маршрутизатор периодически заявляет о себе путем передачи пакетов адресованных в адрес типа multicast. В данном случае эти пакеты Hello содержат представления данного маршрутизатора по поводу кандидатуры назначенного маршрутизатора, а также, список маршрутизаторов, от которых были получены пакеты Hello в течение установленного интервала времени.

Сети core architecture

Для сетей, которые построены по данной схеме, характерным является наличие ядра (Core), к которому должны быть подключены все периферийные информационные системы. Ядро системы образуют несколько маршрутизаторов, которые и выполняют задачу определения маршрута в сети.

Концепция автономных систем

Концепция автономных систем предполагает разбиение сети на отдельные области, в пределах которых управление процессами определения маршрута производится автономно. На рисунке приведена структурная схема организации информационного взаимодействия в соответствии с концепцией автономных систем. В данном случае каждая из автономных систем AS_N может объединять в себе несколько локальных сетей. Взаимодействие между этими локальными сетями в пределах автономной системы производится в соответствии с правилами определения маршрута,

которые приняты в данной автономной системе. Внутри каждой автономной системы могут быть использованы различные правила определения маршрута и протоколы маршрутизации. Информационное взаимодействие между компонентами различных автономных систем может быть выполнено только через специальную область, которая предназначена для интеграции всей системы в целом. Такая область, в соответствии с терминологией, которая принята в данной концепцией, называется Backbone Area

Алгоритм RIP

Протокол маршрутизации RIP (Routing Information Protocol) относится к алгоритмам класса " distance vector ". Этот алгоритм является одним из первых алгоритмов маршрутизации, которые были использованы в информационно – вычислительных сетях вообще и в сети Internet – в частности.

Ограничения протокола RIP

Протокол RIP не обеспечивает решение всех возможных проблем, которые могут возникнуть в процессе определения маршрута в сетях передачи данных. Как уже упоминалось выше, в первую очередь он предназначен для использования в качестве IGP в гомогенных сетях небольшого размера. Кроме того, использование данного протокола приводит к появлению специфических ограничений на параметры сети, в которой он может быть использован.

Зацикливание маршрутов

Использование протокола RIP может в ряде случаев привести к появлению "зацикленных маршрутов ". Для предотвращения возникновения подобных ситуаций должны быть использованы специальные меры (poison reverse, split horizon).

Формат метрики

Для сравнения маршрутов протокол RIP использует достаточно простую "метрику" – число переходов. Однако использование данного критерия в целом ряде случаев не может обеспечить оптимальный выбор маршрута.

Правило split horizon

Алгоритм split horizon является неотъемлемой частью протокола маршрутизации RIP и предназначен для предотвращения появления циклических маршрутов в сети. Для предотвращения возникновения подобных ситуаций достаточно использовать следующее правило:

Недостатки алгоритма RIP-1

К основным недостаткам, которые присущи алгоритму RIP-1, помимо возможности возникновения циклических маршрутов, относятся:

• Невозможность использования внеклассовых сеток
• Невозможность использования независимых областей маршрутизации

Эти недостатки были устранены при формировании современной версии данного протокола, которой было присвоено наименование RIP-2.

Формат сообщения RIP-2

Для передачи сообщений протокола RIP используются дейтаграммы, которые адресуются в порт №520 UDP. Формат сообщения протокола маршрутизации RIP приведен в таблице:

Поле COMMAND

В первом поле дейтаграммы RIP размещается код сообщения:

• Значение 1 соответствует сообщению типа request (запрос)
• Значение 2 соответствует сообщению типа response (ответ)

 

COMMAND	VERSION	ROUTING DOMAIN/ZERO
Address Family ID (2)	ROUTE TAG (0)
IP ADDRESS
SUBNET MASK
NEXT HOP
METRIC
IP ADDRESS
…

Поле Address Family ID

В данном поле сообщения RIP размещается признак типа протокола сетевого уровня, который определяет схему формирования адресов. Протокол маршрутизации RIP используется для определения маршрутов в сетях, которые имеют различные схемы построения сетевого адреса (IP,IPX). Протоколу IP, в частности, соответствует значение 2 поля Address Family ID.

Поле ROUTE TAG

Поле ROUTE TAG занимает два байта в заголовке дейтаграммы протокола RIP. В том случае, когда протокол маршрутизации RIP используется для передачи информации о маршрутах между автономными системами, то есть выполняет функции протокола маршрутизации BGP или EGP, в поле ROUTE TAG может быть помещен номер автономной системы.

Поле IP ADDRESS

Поле IP ADDRESS занимает 4 байта в заголовке дейтаграммы протокола RIP. В сообщении типа RIP request в данном поле содержится адрес сети, для которой необходимо определить маршрут. В сообщениях типа RIP response в данное поле помещается адрес сети, которая является достижимой для источника данного сообщения.

Поле SUBNET MASK

Поле SUBNET MASK занимает 4 байта в заголовке дейтаграммы протокола RIP. В этом поле сообщений протокола RIP–2 размещается маска сети, адрес которой расположен в соответствующем поле IP ADDRESS. У сообщений, которые сформированы протоколом RIP-1, содержимое данного поля должно быть равно 0.

Поле NEXT HOP

В этом поле сообщений протокола RIP-2 размещается адрес маршрутизатора, который является непосредственно достижимым для источника данного сообщения и может быть использован в качестве next hop для передачи данных в сеть, адрес которой указан в поле IP ADDRESS.

Поле METRIC

Поле METRIC также занимает 4 байта в заголовке дейтаграммы протокола RIP, однако в данном поле может быть размещена только характеристика маршрута, который определен полями IP ADDRESS, SUBNET MASK, NEXT HOP – метрика, которая может принимать значение от 0 до 15.

 

Алгоритм DUAL

Данный алгоритм был разработан в SRI International доктором J.J. Garcia – Luna - Aceves. Использование данного алгоритма предполагает определение для представления маршрута для каждой сети двух специальных маршрутизаторов – successor и feasible successor.

Для определения этих маршрутизаторов каждому маршруту ставится в соответствие размер его дистанции, который представляет собой сумму аналогичных характеристик компонентов данного маршрута. Так, на представленном примере, для доставки дейтаграмм в сеть N маршрутизатор A может использовать несколько маршрутов. В соответствии с требованиями протокола EIGRP каждому из этих маршрутов может быть поставлено в соответствие два значения дистанции:

• Advertised Distance – представляемая дистанция
• Feasible Distance - ожидаемая дистанция

Advertised Distance

Представляемая дистанция представляет собой метрику маршрута, который проходит через одного из непосредственных соседей данного маршрутизатора по сети до искомой сети (в данном случае – N). При вычислении Advertised Distance не учитывается стоимость последнего участка маршрута – от представляющего маршрутизатора до конечного – в данном случае – A.

Feasible Distance

Ожидаемая дистанция представляет собой метрику, которая соответствует значению Advertised Distance для данного маршрута увеличенную на стоимость последнего участка маршрута– от представляющего маршрутизатора до конечного – в данном случае – A.

Значения Advertised Distance и Feasible Distance для приведенного варианта сети представлены в таблице:

Network	Advertised Distance	Feasible Distance	Neighbor
N			B
N			C
N			D

Для данного примера также могут быть определены маршрутизаторы successor и feasible successor.

Successor

Последующим маршрутизатором (successor) для сети N считается тот маршрутизатор, из числа непосредственных соседей A, через который проходит маршрут до данной сети, которому соответствует минимальное значение Advertised Distance. Этот маршрутизатор используется в качестве next hop для доставки пакетов в данную сеть.

Feasible successor

Потенциальным последующим маршрутизатором (feasible successor) для сети N считается тот маршрутизатор из числа непосредственных соседей A, через который проходит маршрут до данной сети, которому соответствует значение Advertised Distance меньшее, чем значение Feasible Distance маршрута, проходящего через Successor.

В качестве последующего маршрутизатора (successor) для сети N и маршрутизатора A в данном случае будет выбран маршрутизатор C, через который проходит маршрут, имеющий минимальное значение Advertised Distance – 35. Потенциальным последующим маршрутизатором в данном случае будет выбран маршрутизатор B, у которого значение Advertised Distance – 40 меньше, чем значение Feasible Distance для маршрута через C – 45.

Маршрут, который проходит через Feasible Successor используется в системе качестве резервного маршрута. В том случае, если маршрут через successor по каким – либо причинам не может быть использован для передачи данных, маршрутизатор A должен произвести переключение на резервный маршрут.

 

Основы маршрутизации

 

Маршрутизация — это процесс, при котором осуществляется передача единиц информации. В компьютерных сетях трафик, создаваемый пользователями (будь то электронная почта, графические или текстовые документы), от логического отправителя передается логическому получателю. Устройства в сети имеют логические адреса, таким образом, к ним можно получить доступ как индивидуально, так и в составе групп устройств.

Рассмотрим принципы, на основании которых в сетях IP происходит выбор маршрута передачи пакета между сетями. Сначала необходимо обратить внимание на тот факт, что не только маршрутизаторы, но и конечные узлы - компьютеры - должны принимать участие в выборе маршрута.

 

В общем случае, задача маршрутизации – передача информации от одного пункта сети до другого по оптимальному пути. Покажем принцип работы маршрутизатора, устройства используемого для соединения сетей. Задача, которую выполняет маршрутизатор, заключается в перенаправлении пришедшего к нему пакета на один из своих интерфейсов. Перенаправление осуществляется в соответствии с таблицей маршрутизации – перечнем записей, каждая из которых описывает один маршрут. К одной точке назначения могут вести несколько путей, чем и реализуется отказоустойчивость сети. Это видно из таблиц маршрутизации двух маршрутизаторов – R1 и R2. Так в сети №5 от маршрутизатора R1 пакет может попасть через маршрутизатор R2 либо через маршрутизатор R3. Так как путь через маршрутизатор R2 короче, то для передачи пакетов выбирается именно он. Стрелками показан пример передачи пакета от компьютера А к компьютеру B. Если же соединение между маршрутизаторами R1 и R2 разорвется, то пакет пойдет по обходному пути. Пример прохождения пакета в этом случае показан нижними стрелками.

 

 

Принцип формирования таблицы маршрутизации может быть как статическим, так и динамическим.

Чтобы маршрутизатор мог работать эффективно как коммутирующее устройство, ему должна быть известна логическая топология сети и должна иметься возможность обмена данными, со всеми соседними устройствами.

Механизм обучения и поддержки данных о топологии называется функцией маршрутизации. Ретрансляция трафика через маршрутизатор от входного интерфейса на выходной представляет собой отдельную функцию и является функцией коммутации. Для того чтобы стать эффективным устройством коммутации, маршрутизирующее устройство должно успешно выполнять обе эти функции.

Маршрутизатор является устройством третьего уровня семиуровневой модели OSI, которое предполагает наличие информации о логической топологии сети.

Требования к процессу маршрутизации

В процессе маршрутизации маршрутизатору необходимо иметь:

- возможность определения активности необходимого протокола;

- информацию о сети получателя;

- информацию об оптимальном пути к получателю.

Чтобы маршрутизирующее устройство имело возможность производить маршрутизацию, оно сначала должно иметь возможность распознавать логический адрес получателя. Для этого на маршрутизаторе должен быть активен набор протоколов, использующих эту схему логической адресации. Вот несколько примеров самых популярных протоколов — Transmission Control Protocol/Internet Protocol (TCP/IP), Internetwork Packet Exchange (IPX) и протокол DECnet, разработанный в компании Digital Equipment Corporation (DEC).

После того как проблема распознавания схемы адресации решена, встает следующая проблема — определение допустимости логической сети получателя с точки зрения действующей таблицы маршрутизации. В случае, когда логическая сеть получателя в таблице маршрутизации отсутствует, маршрутизирующее устройство должно быть запрограммировано таким образом, чтобы отказаться от пересылки такого пакета и выдать сообщение об ошибке (например, сообщение в соответствии с межсетевым протоколом управления сообщениями — IP Internet Control Message Protocol (ICMP)), для того, чтобы поставить отправителя в известность. Некоторые сетевые администраторы уменьшают размер своих таблиц маршрутизации, указывая несколько адресуемых сетей и задавая стандартный путь. Такой стандартный путь используется в том случае, когда логическая сеть получателя отсутствует в таблице маршрутизации устройства.

Наконец, самое последнее, что должно «уметь» делать маршрутизирующее устройство – в случае, когда сеть получателя присутствует в таблице маршрутизации, — делать выбор внешнего интерфейса, через который пакет будет пересылаться. Таблица маршрутизации будет содержать только лучший путь (или пути) к любой логической сети получателя. Лучший путь к адресуемой сети будет с помощью процесса протокольной маршрутизации привязан к определенному внешнему интерфейсу. Для определения оптимального пути к получателю протоколы маршрутизации используют метрики. Самый оптимальный путь должен иметь минимальную метрику. Если два (или более) пути имеют одинаковую минимальную метрику, они могут использоваться одновременно. Такое многовариантное использование путей называется выравниванием нагрузки. При известном выходном интерфейсе маршрутизатор при перемещении пакета на следующее логическое устройство может использовать метод инкапсуляции (другими словами, тип фрейма 2-го уровня).

Информация о пути

Информация, необходимая для осуществления операции маршрутизации, включается в таблицу маршрутизации, находящуюся на маршрутизаторе и сгенерированную одним или более процессом протокола маршрутизации. Таблица маршрутизации содержит записи, каждая из которых отражает следующее.

- Механизм, по которому был распознан маршрут. Методы распознавания могут быть как динамическими, так и настраиваемыми.

- Логический получатель в виде сети или подсети. В отдельных случаях таблица маршрутизации может содержать адреса узлов.

- Административное расстояние, явл<