Лекція №11. Маршрутизація в IP-мережах

Протоколи маршрутизації (рис. 6.4.1) являють собою найбільш склад­ну групу протоколів Internet, яка динамічно розвивається і сьогодні. Під маршрутизацією розуміють рішення завдання з пошуку оптимального шляху від відправника інформації до її одержувача. В ІР-мережах (Internet та ін.) головним параметром маршрутизації є адреса в ІР-про- токолі. Internet організована як сукупність взаємопов'язаних між собою автономних систем або доменів (domains), що включають в себе значну кількість IP-мереж, які мають єдине адміністративне управління та за­гальну єдину політику маршрутизації (policy routing). В домені вико­ристовують протоколи внутрішньої - IGP (Interior Gateway Protocol), а між ними - зовнішньої маршрутизації - EGP (Exterior Gateway Proto­col). Обладнання, яке займається просуванням інформації (пакетів) ме­режного рівня, має назву маршрутизатор (router).

При розгляді маршрутизації виділяють дві проблеми:

• визначення і розповсюдження маршрутів у мережі (домені), що пов'язане з реалізацією політики маршрутизації та регламентується ал­горитмами вектор - відстань (distance vector) і стан каналів (link state);

• просування за встановленими маршрутами пакетів від відправника До одержувача, що визначаються в алгоритмах маршрутизації (hop-by- hop routing) і маршрутизацією від відправника (source specified routing).

Алгоритм вектор-відстань базується на тому, що кожний об'єкт

(маршрутизатор), який бере участь у маршрутизації, зберігає у своїй маршрутній базі інформацію про всі адреси мережі та метрику, яка ви­значає відстань до одержувача інформації. Об'єкти обмінюються між собою маршрутними базами. При прийнятті рішення про маршрут пе­редавання пакета оцінюється кожний шлях до об'єкта та вибирається найкращий. Цей алгоритм реалізований у протоколі маршрутизації RIP.

Алгоритм стану каналів полягає в тому, що на першому етапі кож­ний об'єкт будує в собі граф зв'язків мережі, який описує її топологію з урахуванням того, що кожний зв'язок (канал) характеризується своєю метрикою та формує в собі топологічну базу (link state database). Після обміну базами, кожний об'єкт має нове уявлення про мережі і на дру­гому етапі вирішує проблему визначення оптимального шляху до кож­ної відомої їм мережі. Цей алгоритм реалізований у протоколі OSPF.

Постадійна маршрутизація. В цьому випадку кожний маршрутиза­тор приймає незалежне рішення про просування пакета. Рішення зале­жить від адреси та інформації, що знаходиться в маршрутній базі.

Маршрутизація від відправника. Маршрут формується відправником пакета і записується в кожний пакет, що відправляється в мережу.

Протоколи маршрутизації

Протокол RIP - перша версія протоколу стандартизована RFC 1058, а друга - RFC 1722 та іншими. Протокол RIP- це протокол внутріш­ньої маршрутизації призначений для невеликих мереж. Для передаван­ня RIP-повідомлень використовують UDP протокол (порт 520), а також метрику- кількість кроків (маршрутизаторів) до одержувача. Макси­мальна кількість кроків - 15. В одному RIP-повідомленні може бути інформація про 25 маршрутів. При включенні маршрутизатора, на яко­му працює RIP, він будує свою таблицю маршрутизації, в якій пропи­сані всі шляхи до інших мереж, та відсилає її маршрутизаторам за до­помогою RIP-повідомлень. Таку процедуру виконує кожний маршрути­затор, що підключений до мережі. При обміні RIP-повідомленнями маршрутизатори кожний раз оновлюють свої таблиці маршрутизаторів через кожні 30 секунд та за їх допомогою виконують просування паке­тів з інформацією.

Недоліки протоколу:

- погано відпрацьовує в мережах, де є петльові маршрути;

- велика кількість службової інформації, що завантажує мережу (таблиці відсилаються цілком);

- потрібно багато часу на поновлення таблиці після збою в роботі маршрутизатора;

- не працює з адресами підмереж та не використовує поняття «ав­тономна система».

Протокол OSPF стандартизований в RFC 1370, 1578, 1793, 1850, 2328. Це також протокол внутрішньої маршрутизації, який використовує алго­ритм стану каналів та може обслуговувати автономну систему, яка скла дається з декількох зон. Протокол OSPF значно ефективніше протоколу RIP і він розроблявся як альтернатива протоколу RIP. Маршрутизатор, на якому працює OSPF, вирішує проблему оптимізації маршрутів, аналі­зуючи граф мережі з метрикою, що характеризує якість обслуговування. Основними параметрами метрики є пропускна спроможність, затримка, надійність, а додатковими - завантаження каналу, вимоги безпеки. Тіль­ки при зміні топології мережі маршрутизатори обмінюються повідом­леннями і OSPF швидко перебудовує маршрутні таблиці.

До основних переваг OSPF відносять:

• швидке розповсюдження інформації тільки при зміні топології мережі, що дозволяє значно зменшити кількість службової інформації;

• можливість розподілення інформації по паралельних каналах у залежності від їх пропускної спроможності, що значно поліпшує роботу мережі в цілому.

Протоколи IGRP і EIGRP - це протоколи внутрішньої маршрути­зації, які розроблені фірмою Cisco Systems.

IGRP використовує алгоритм вектор-відстань і має значно поліпшені характеристики ніж протокол RIP та вирішує такі проблеми:

• надійно відпрацьовує в мережах складної топології і петльоподіб- ними маршрутами;

• швидко відновлює роботу в мережі при зміні топології;

• значно знижує кількість передавання службової інформації;

• забезпечує розподілення інформації між каналами з однаковою метрикою;

Метрика протоколу включає такі параметри: пропускну спроможність каналу, затримку, навантаження каналу, надійність роботи. Ці параметри мають значний інтервал визначень. Наприклад, навантаження каналу і на­дійність можуть змінюватися від 1 до 225, а пропускна спроможність - від 1200 біт/с до 10 Гбіт/с. Це дозволяє здійснювати регулювання великих мереж та забезпечувати їх надійне функціонування. З вищенаведеного маємо, що протокол IGRP додав до себе всі переваги протоколу OSPF.

EIGRP - це протокол, який об'єднує всі переваги алгоритмів вектор- відстань та стану каналів, а також можливість використання масок підмереж. Протокол реалізований на базі алгоритму розподіленого оновлення - DUAL (Distributed Update Algorithm), який дозволяє марш- рутизатору швидко поновлювати свою роботу відразу ж після зміни мережної топології, що значно поліпшує надійність функціонування розподільної мережі. Протокол має такі складові частини:

• спроможність знаходити сусіда;

• алгоритм DUAL;

• удосконалений механізм інкапсуляції повідомлень в протокол IP.

В першу чергу, маршрутизатор знаходить і визначає сусідів (марш­рутизатори), які напрямки взаємодіють з ним, а також до нього надхо­дить пакет Hello у призначений час, тобто визначається область, в якій

він обмінюється маршрутною інформацією з іншими маршрутизатора- ми. Подруге, алгоритм DUAL визначає оптимальний маршрут переда­вання трафіка з виключенням петльових маршрутів. Ці обставини знач­но поліпшують механізм маршрутизації, однак потребують певних об­числювальних ресурсів та високої продуктивності маршрутизаторів.

Протоколи EGP та BGP

EGP належить до протоколів зовнішньої маршрутизації мережі Internet. Він організовує зв'язок з виділеними маршрутизаторами різних автономних систем, які збирають інформацію про систему за допомо­гою внутрішніх протоколів маршрутизації. Обмін трафіка між автоном­ними системами відбувається через граничні маршрутизатори. До знач­них недоліків EGP можна віднести те, що протокол не використовує метрику, тобто не виконує інтелектуальну маршрутизацію, не має мож­ливості відстежувати появу петльових маршрутів і його службові пові­домлення мають значний розмір.

Останнім часом замість протоколу EGP використовують більш удо­сконалений протокол BGP, який для передавання службової інформації використовує протокол TCP. Це значно поліпшує зв'язок між автоном­ними системами, оскільки TCP гарантує доставлення маршрутної інфор­мації. BGP, повністю виключаючи недоліки протоколу EGP. Протокол добре взаємодіє з протоколами внутрішньої маршрутизації та за допо­могою метрики (швидкість каналу, його надійність та ін.), яку задає адміністратор, дозволяє значно поліпшити умови взаємодії автономних систем. На сьогодні використовують протокол BGP третьої версії, і це основний протокол мережі Internet, який визначає шлях до віддалення автономних систем.

Поиск по сайту: