Что такое сходимость протоколов маршрутизации
Обновлено: 15.06.2024
11. ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ СЕТЕЙ НА ОСНОВЕ ПРОТОКОЛОВ СЕТЕВОГО УРОВНЯ
11.2. Протоколы маршрутизации
Задача маршрутизации решается на основе анализа таблиц маршрутизации, размешенных во всех маршрутизаторах и конечных узлах сети. Каким же образом происходит формирование этих таблиц? Какими средствами обеспечивается адекватность содержащейся в них информации постоянно изменяющейся структуры 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. Но в то время как первые собирают и передают по сети чисто служебную информацию, вторые предназначены для передачи пользовательских данных. 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.
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 МАС-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 мо ст стр оит 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.
При изменении конфигурации сети некоторые записи в таблице становятся недействительными. От того, насколько быстро протокол маршрутизации приводит в соответствие содержимое таблицы реальному состоянию сети, зависит качество работы всей сети.
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. 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. 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. Алгоритм фиксированной 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.
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 по павшем случайном направлении, кроме исходного ;
- лавинная маршрутизация , когда пакет широковещательно посылается по всем возможным направлениям, кроме исходного ;
- 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 .
В последнее время наметилась тенденция использовать так называемые серверы маршрутов. Сервер маршрутов собирает маршрутную информацию, а затем раздает ее по запросам маршрутизаторам , которые освобождаются в этом случае от функции создания таблиц маршрутизации, либо создают только части этих таблиц. Появились специальные протоколы взаимодействия маршрутизаторов с серверами маршрутов, например, Next Hop Resolution Protocol (NHRP).
Адаптивные алгоритмы маршрутизации должны отвечать нескольким важным требованиям. Во-первых, они должны обеспечивать хотя бы рациональность маршрута. Во-вторых, алгоритмы должны быть достаточно простыми, в частности, они не должны требовать большого объема вычислений и 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:
- 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 (число хопов ). 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 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. Так как 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. Его работа 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.
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 .
В статье автор сравнивает протоколы динамической маршрутизации для дальнейшего решения задачи по оптимизации маршрутизации в высоконагруженных сетях.
Ключевые слова: сети, маршрутизация, протокол, RIP, EIGRP, OSPF, IS-IS.
Перед тем как решать задачу по оптимизации маршрутизации в высоконагруженных сетях, необходимо определить какой протокол при этом будет использоваться. Каждый протокол имеет свои достоинства и недостатки, так же протоколы зависят от размера сети. Например, согласно [1] в хорошо спроектированной сети EIGRP хорошо масштабируется и позволяет обеспечить малое время согласования при низком сетевом трафике. А OSPF обладает многими особенностями, ориентированными на применение в больших гетерогенных сетях. [2]
Во множестве подобных статей сравниваются только эти два протокола [3, 4], но я рассмотрю еще два — это RIP v2 и IS-IS. Эти два протокола используются гораздо реже. RIP v2 попросту устарел, его заменили OSPF и EIGRP, а IS-IS, несмотря на сходство с OSPF, конфигурируется сложней да и попросту не распространен у нас в России.
Итак, мы определили четыре протокола динамической маршрутизации для сравнения. Теперь необходимо определить критерии сравнения. В данной статье сравнение будет происходить по следующим критериям:
− Время конвергенции — время, которое требуется для согласования информации в таблицах маршрутизации на всех маршрутизаторах в сети. Данный показатель является динамическим, то есть в различных топологиях — будет различный показатель времени конвергенции;
− Количество служебного трафика — суммарный объем пакетов, с помощью которых маршрутизаторы устанавливают соседство, обмениваются информацией о своих сетях и согласуют свои таблицы маршрутизации. Так же динамический показатель;
− Административная дистанция — это степень надёжности источника маршрутной информации. Существует 3 источника маршрутной информации: протоколы динамической маршрутизации, статические маршруты и непосредственно подключенные сети.
Все критерии являются весьма важными для протоколов динамической маршрутизации. При низком показатели конвергенции, при изменении топологии связь восстановится быстрее, чем при высоком показателе конвергенции. Количество служебного трафика так же оказывает большое влияние на сеть, так как создает дополнительную нагрузку на каналы связи, рассылая служебные пакеты (HELLO, UPDATE, ACK и др.). Административная дистанция позволяет маршрутизатору сделать выбор из нескольких маршрутов, которые ведут в одну и ту же удалённую сеть в том случае, если маршруты получены из разных источников, или из разных протоколов маршрутизации, своего рода показывает степень доверия тому или иному протоколу маршрутизации. Меньшее значение административной дистанции соответствует большему доверию маршруту.
Настройка и сравнение протоколов динамической маршрутизации будет проводиться на лабораторном стенде, показанном на рисунке 1.
Рис. 1 Лабораторный стенд
Данный стенд собран из шести маршрутизаторов Cisco и трех компьютеров. Компьютер PC1 имеет IP адрес 192.168.1.1/24, а PC2–192.168.2.1/24. Адреса интерфейсов на маршрутизаторах назначались по следующему принципу: 10.0.xy.x(y)/24. Вместо (x) берется меньшая цифра в названии маршрутизатора, а вместо (y) — большая. Например, адрес первого интерфейса на первом маршрутизаторе будет 10.0.12.1/24, а на первом интерфейсе второго маршрутизатора будет 10.0.12.2/24.
После назначения всех ip адресов, сконфигурируем протокол динамической маршрутизации — RIP v2. Процесс конфигурирования весьма прост:
− включить RIP на маршрутизаторах;
− указать версию протокола;
− объявить маршрутизируемые сети.
Проведем измерение критериев сравнения следующими способами. Для того чтобы измерить время конвергенции необходимо на компьютере PC2 запустить утилиту ping с интервалом отправки пакетов 10 мс, на компьютере PC1 запустить утилиту tcpdump. Далее необходимо на маршрутизаторе в ядре сети перезапустить протокол маршрутизации командой clear ip route *. Далее на компьютере PC1 по меткам времени вывода отчета утилиты tcpdump измерить время перерыва в передаче данных.
Для измерения объема служебного трафика нужно на компьютере PC3, находящимся в ядре сети, включить утилиту tcpdump (утилита показывает размер пакетов) и есть возможность посчитать объем служебного трафика.
Сведем результаты измерения критериев в таблице 1.
Результаты измерения критериев протокола RIPv2
Сопровождая большие сети с большим количеством маршрутизаторов, становится сложно заполнять таблицы маршрутов, и особенно их оперативно менять, если, к примеру, какой то из каналов не работает.
Для создания динамической маршрутизации необходимо, что бы маршрутизаторы сами обменивались маршрутной информацией. Для этого были созданы специальные протоколы.
В маршрутизаторе с динамическим протоколом резидентно загруженная программа (демон - gated или routed для UNIX) изменяет таблицы маршрутизации на основе информации, полученной от соседних маршрутизаторов.
Динамические протоколы делят на две группы:
EGP (External Gateway Protocol) - внешний протокол маршрутизации для использования между AS. В группу входят - BGP, IDPR.
IGP (Interior Gateway Protocol) - внутреннего протокола маршрутизации для использования внутри AS. В группу входят - RIP, OSPF, IGRP (CISCO), IS-IS.
14.2 Протокол RIP
RIP (Routing Information Protocol) - протокол маршрутной информации, использует алгоритм Белмана-Форда. Выбирается самый короткий маршрут (distance-vector).
Первый стандарт RIP RFC1058 (Routing Information Protocol C.L. Hedrick Jun-01-1988).
Последняя версия RIPv2 RFC2453 (RIP Version 2 G. Malkin November 1998).
Используется транспортный протокол UDP.
Порт сервера по умолчанию 520.
Маршрут характеризуется вектором расстояния до места назначения.
Описания собранных маршрутов хранятся в таблице маршрутов (не путать с таблицей маршрутизации), из которой потом выбирается наилучший маршрут и помещается в таблицу маршрутизации, ее еще называют первичной таблицей маршрутизации.
Таблица маршрутов должна содержать для каждого маршрута:
IP-адрес места назначения (направление вектора).
Метрика маршрута (от 1 до 15; число шагов до места назначения, модуль вектора).
IP-адрес ближайшего маршрутизатора по пути к месту назначения.
Флаг, что маршрутная информация была изменена.
Различные таймеры маршрута. (например, актуальности информации)
Коды поля command
Address Family Identifier - сетевой протокол, для IP=2, для Инициализации=0xFFFF.
Route Tag - Предназначено, чтобы отделить "внутренние" маршруты RIP (маршруты для сетей в пределах RIP маршрутизируемого домена) от "внешних" маршрутов RIP, которые, возможно, были импортированы от EGP или другого IGP.
Например, маршруты, импортированные от EGP или BGP, могут иметь номер Автономной Системы, из которой маршруты были изучены.
IP Address - IP адрес, при запросе - адрес сети, для которой нужно определить маршрут. При ответе - адрес сети, которая является доступной для источника ответа.
Subnet Mask - соответствующая маска.
Metric - число шагов (hops) до места назначения, должно быть 14.2.1 Порядок работы
Периодические отклики - Каждые 30 сек маршрутизатор посылает широковещательно копию своей маршрутной таблицы соседним маршрутизаторам.
Запрос принят.
- Если был запрос "Аутентификация" отправляется полная таблица маршрутизации.
- Иначе обрабатывается каждый пункт в запросе: если присутствует маршрут на указанный адрес, показатель устанавливается в определенное значение, иначе показатель устанавливается в 16. (Показатель, установленный в 16, это специальное значение, которое означает "бесконечно" (infinity) и сообщает, что маршрута к этому пункту назначения не существует.) Возвращается ответ.
Ответ принят. Если ответ признан корректным, таблица маршрутизации может быть обновлена. Могут быть добавлены новые записи, существующие записи могут быть модифицированы или удалены. При этом timeout-timer (тайм-аут) выставляется =180 сек. По истечении запись, становится не активной на 120 сек (garbage-collection timer). По истечении 120 сек, запись удаляется и в регулярном обновлении запись рассылается с метрикой =16, т.е. на удаление.
Незапланированное обновление. Происходит в том случае, если изменяется метрика маршрута. В этом случае нет необходимости посылать таблицу маршрутизации целиком, передается только та запись, которая была изменена.
14.2.2 Недостатки RIP
Ограничение в 16 хопов. Фактически ограничивает количество сетей.
Медленная реакция на изменение сети. При этом могут возникнуть циклические маршруты.
Самый короткий маршрут может быть перегружен (медленным).
14.3 Протокол OSPF
OSPF (Open Shortest Path First) - открыть наикратчайший маршрут первым (алгоритм Дикстры), является протоколом состояния канала (link-state).
Первый стандарт - RFC1131 (OSPF specification J. Moy Oct-01-1989).
Последняя версия OSPFv2 - RFC2328 (OSPF Version 2 J. Moy April 1998).
Поле protocol = 89 (в заголовке IP).
Основные достоинства OSPF.
Отсутствие ограничения на размер сети.
Автономная система может быть поделена на области маршрутизации.
Высокая скорость установления маршрутов.
Маршрутизация учитывает тип сервиса IP (type-of-service - ToS), т.е. для разных сервисов могут быть разные маршруты.
Каждому интерфейсу может быть назначена метрика на основании
- пропускной способности
- времени возврата
- надежности
- загруженности (очередь пакетов)
- размера максимального блока данных, который может быть передан через канал.
Отдельная цена может быть назначена для каждого типа сервиса IP.
Если маршруты имеют одинаковую цену, OSPF распределяет траффик поровну между этими маршрутами. Это называется балансировкой нагрузки (Load balancing).
Поддерживает подсети (маску).
Поддержка без адресных сетей (unnumbered) - каналы точка-точка между маршрутизаторами, не имеющими IP адресов. Такой подход позволяет сэкономить IP адреса.
Используется групповая (multicast) адресация вместо широковещательной.
14.3.1 Области маршрутизации OSPF
Автономная система может быть поделена на области маршрутизации, в пределах области может работать свой протокол маршрутизации.
Опорная область (backbone) - область через которую связываются другие маршрутизаторы. Имеет ID = 0.0.0.0.
Построение сети с помощью OSPF.
Маршрутизатор опорной сети (Backbone Router - BR) - подключен к опорной сети.
Граничный маршрутизатор области (Area Border Router - ABR) - подключен к нескольким областям.
Граничный маршрутизатор автономной системы (Autonomous System Boundady Router - ASBR) - подключен к другим автономным системам.
Внутренний маршрутизатор (Internal Router - IR) - все его подключения только внутри одной области.
Ответственный маршрутизатор (Designated Router - DR) - собирает и раздает маршрутную информацию в области. В OSPF существует иерархия маршрутизаторов.
Резервный ответственный маршрутизатор (Backup Designated Router - DR) - резервирует DR.
Коды поля TYPE
Коды поля AuType
Для рассылки используется групповой адрес 224.0.0.5 (ALL-OSPF-Routers).
Выполняет следующие функции:
Поиск соседних маршрутизаторов.
Выбор маршрутизаторов DR и BDR.
Определение статуса канала.
Установление партнерских отношений между маршрутизаторами.
Options (опции) - характеризует возможности, которые предоставляет данный маршрутизатор.
Rtr Pri (Приоритет) - используется при выборе Backup Designated Router.
Маршрутизаторы обмениваются данными из баз данных OSPF.
M-bit (The More bit) - станавливается в 1 если являются продолжением.
LSA (Link State Advertisement) - уведомление о состоянии канала, подробнее рассмотрен в 14.3.3.
Запрос части базы данных для обновления.
Передача части базы данных, которая была запрошена.
Используется для подтверждения получения фрагмента базы данных.
14.3.3 Уведомление о состоянии канала
Link State Advertisement (LSA) - уведомление о состоянии канала.
14.3.3.1 Формат заголовка LSA
Заголовок LSA
Типы уведомлений LSA
Options - содержит значения типов сервиса (TOS - type-of-service), поддерживаемые маршрутизатором.
Первый стандарт TOS - RFC1349 (Type of Service in the Internet Protocol Suite P. Almquist July 1992 ASCII).
Последняя версия TOS (теперь DSF) - RFC2474 (Definition of the Differentiated Services Field (DS Field) in the IPv4 and IPv6 Headers K. Nichols, S. Blake, F. Baker, D. Black December 1998).
Формат поля Options
PRECEDENCE - приоритет дейтаграммы.
Коды типа сервиса (TOS)
14.3.3.1 Формат Router-LSAs
описание состояния интерфейсов маршрутизатора.
bit V (virtual) - если V=1, маршрутизатор является оконечной точкой активного виртуального канала.
bit E (external) - если E=1, маршрутизатор является граничным для данной области (ABR).
bit B (border) - если B=1, маршрутизатор является граничным для автономной системы (ASBR).
Коды типов связей, поле Type
Идентификаторы канала, поле Link ID, что используется для ID в зависимости от типа связи, поле Type
/b table6td align=center height=Дополнительная специальная TOS-информация может быть включена, для обратной совместимости с предыдущими версиями OSPF. Для каждой связи и для каждого TOS, специальныя TOS-информация может кодироваться следующим образом:
TOS - зашифрованный код TOS в OSPF. Таблица "Коды типа сервиса (TOS)".
TOS metric - метрика для специальной TOS-информации.
14.3.3.2 Формат Network-LSAs
описание набора маршрутизаторов подключенных к сети
14.3.3.3 Формат Summary-LSAs
сводная информация о каналах к сетям, рассылает граничный маршрутизатор области внутри своей области.
сводная информация о канале к граничному маршрутизатору автономной системы, рассылается граничным маршрутизатором области внутри своей области.
14.3.3.4 Формат AS-external-LSAs
описания внешних каналов автономной системы.
bit E - при E=1 метрика считается больше любой метрики, при E=1 сравнивается с другими.
14.3.4 Маршрутная таблица OSPF
Маршрутная таблица OSPF содержит в себе:
IP-адрес места назначения и маску;
тип места назначения (сеть, граничный маршрутизатор и т.д.);
тип функции (возможен набор маршрутизаторов для каждой из функций TOS);
область (описывает область, связь с которой ведет к цели, возможно несколько записей данного типа, если области действия граничных маршрутизаторов перекрываются);
тип пути (характеризует путь как внутренний, межобластной или внешний, ведущий к AS);
цена маршрута до цели;
очередной маршрутизатор, куда следует послать дейтограмму;
объявляющий маршрутизатор (используется для межобластных обменов и для связей автономных систем друг с другом).
Подключится к демону OSPF, можно с помощью telnet по порту 2604, и просмотреть базу.
Реальная база OSPF. Видно, что только одна область (0.0.0.0).
ADV Router - Advertising router, который породил LS.
14.3.4 Маршрутная таблица в Linux составленная OSPF
Динамическая таблица (linux) маршрутизации составленная протоколом OSPF
1. EGP (External Gateway Protocol) - внешний протокол маршрутизации для использования между AS. В группу входят - BGP , IDPR.
2. IGP (Interior Gateway Protocol) - внутреннего протокола маршрутизации для использования внутри AS. В группу входят - RIP, OSPF , IGRP (CISCO), IS-IS.
Маршрутизация является одной из самых фундаментальных областей сетей, которые должен знать администратор. Протоколы маршрутизации определяют, как ваши данные попадают в пункт назначения, и помогают максимально упростить этот процесс. Однако существует так много разных типов протокола маршрутизации, что может быть очень трудно отследить их все!
В этом посте мы собираемся обсудить ряд различных типов протоколов и концепций протоколов. Протоколы маршрутизатора включают в себя:
- Протокол маршрутизации информации (RIP)
- Протокол межсетевого шлюза (IGRP)
- Сначала откройте кратчайший путь (OSPF)
- Протокол внешнего шлюза (EGP)
- Усовершенствованный протокол маршрутизации внутреннего шлюза (EIGRP)
- Протокол пограничного шлюза (BGP)
- Промежуточная система-промежуточная система (IS-IS)
Прежде чем мы перейдем к рассмотрению самих протоколов маршрутизации, важно сосредоточиться на категориях протоколов. Все протоколы маршрутизации можно разделить на следующие:
- Протокол вектора расстояния или состояния соединения
- Протоколы внутреннего шлюза (IGP) или Протоколы внешнего шлюза (EGP)
- Классные или бесклассовые протоколы
Протокол вектора расстояния и состояния соединения
| Посылает всю таблицу маршрутизации во время обновлений | Предоставляет только информацию о состоянии ссылки |
| Отправляет периодические обновления каждые 30-90 секунд | Использует инициированные обновления |
| Обновления трансляций | Мультикаст обновления |
| Уязвим к петлям маршрутизации | Нет риска маршрутизации петли |
| RIP, IGRP | OSPF, IS-IS |
Протоколы векторного расстояния - это протоколы, которые использовать расстояние, чтобы определить лучший путь для пакетов в сети. Эти протоколы измеряют расстояние, основываясь на том, сколько данных прыжков должно пройти, чтобы добраться до места назначения. Количество прыжков - это, по сути, количество маршрутизаторов, необходимых для достижения пункта назначения..
Как правило, протоколы векторного расстояния отправляют таблицу маршрутизации, полную информации, на соседние устройства. Такой подход делает их низкими инвестициями для администраторов, поскольку их можно развернуть без особой необходимости в управлении. Единственная проблема заключается в том, что им требуется больше пропускной способности для отправки по таблицам маршрутизации, а также они могут работать в циклах маршрутизации..
Протоколы состояния канала
Протоколы состояния канала используют другой подход к поиску наилучшего пути, поскольку они обмениваются информацией с другими маршрутизаторами, находящимися поблизости. Маршрут рассчитывается исходя из скорости пути до пункта назначения и стоимость ресурсов. Протоколы состояния канала используют алгоритм для решения этой проблемы. Одно из ключевых отличий от протокола векторного расстояния состоит в том, что протоколы состояния канала не отправляют таблицы маршрутизации; вместо этого маршрутизаторы уведомляют друг друга при обнаружении изменений.
Маршрутизаторы, использующие протокол состояния канала, создают три типа таблиц; соседний стол, таблица топологии, и таблица маршрутизации. В таблице соседей хранятся сведения о соседних маршрутизаторах с использованием протокола состояния канала, в таблице топологии - вся топология сети, а в таблице маршрутизации - наиболее эффективные маршруты..
IGP и EGP
Протоколы маршрутизации также могут быть классифицированы как протоколы внутреннего шлюза (IGP) или протоколы внешнего шлюза (EGP). IGP - это протоколы маршрутизации, которые обмениваются информацией о маршрутизации с другими маршрутизаторами в пределах одной автономной системы (AS). AS определяется как одна сеть или совокупность сетей под управлением одного предприятия. Таким образом, компания AS отделена от ISP AS.
Каждое из следующего классифицируется как IGP:
- Сначала откройте кратчайший путь (OSPF)
- Протокол маршрутизации информации (RIP)
- Промежуточная система для промежуточной системы (IS-IS)
- Усовершенствованный протокол маршрутизации внутреннего шлюза (EIGRP)
С другой стороны, EGP - это протоколы маршрутизации, которые используются для передачи информации о маршрутизации между маршрутизаторами в разных автономных системах. Эти протоколы более сложные, и BGP - единственный протокол EGP, с которым вы, вероятно, столкнетесь. Однако важно отметить, что существует протокол EGP с именем EGP..
Примеры EGP включают в себя:
- Протокол пограничного шлюза (BGP)
- Протокол внешнего шлюза (EGP)
- Протокол междоменной маршрутизации ISO (IDRP)
Типы протокола маршрутизации
График маршрутизации
- 1982 - EGP
- 1985 - IGRP
- 1988 - RIPv1
- 1990 - есть
- 1991 - OSPFv2
- 1992 - EIGRP
- 1994 - RIPv2
- 1995 - BGP
- 1997 - RIPng
- 1999 - BGPv6 и OSPFv3
- 2000 - IS-ISv6
Протокол маршрутизации информации (RIP)
Протокол маршрутизации информации или RIP является одним из первых протоколов маршрутизации, которые будут созданы. RIP используется в обоих Локальные сети (Локальные сети) и Глобальные сети (WAN), а также работает на прикладном уровне модели OSI. Есть несколько версий RIP, включая RIPv1 и RIPv2. Исходная версия или RIPv1 определяет сетевые пути на основе IP-адреса и количества переходов в пути..
RIPv1 взаимодействует с сетью, передавая свою таблицу IP всем маршрутизаторам, подключенным к сети. RIPv2 немного сложнее и отправляет свою таблицу маршрутизации на адрес многоадресной рассылки. RIPv2 также использует аутентификацию для обеспечения большей безопасности данных и выбирает маску подсети и шлюз для будущего трафика. Основным ограничением протокола RIP является то, что он имеет максимальное число переходов 15, что делает его непригодным для больших сетей..
Смотрите также: Инструменты мониторинга локальной сети
Протокол межсетевого шлюза (IGRP)
Протокол внутреннего шлюза или IGRP - это протокол векторного расстояния, разработанный Cisco. IGRP был разработан на основе принципов, заложенных в RIP, для более эффективного функционирования в крупных сетях и снял колпачок на 15 прыжков это было помещено на RIP. IGRP использует такие показатели, как пропускная способность, задержка, надежность и нагрузка, для сравнения жизнеспособности маршрутов в сети. Однако в настройках IGRP по умолчанию используются только пропускная способность и задержка..
IGRP идеально подходит для больших сетей, потому что передает обновления каждые 90 секунд и имеет максимальное количество прыжков 255. Это позволяет поддерживать большие сети, чем протокол, такой как RIP. IGRP также широко используется, потому что он устойчив к петлям маршрутизации, потому что он автоматически обновляется, когда происходят изменения в сети.
Сначала откройте кратчайший путь (OSPF)
Протокол Open Shortest Path First или OSPF - это протокол IGP с состоянием канала, разработанный специально для IP-сетей, использующих Кратчайший путь первый (SPF) алгоритм. Алгоритм SPF используется для вычисления связующего дерева кратчайшего пути для обеспечения эффективной передачи пакетов. Маршрутизаторы OSPF поддерживают базы данных, детализирующие информацию об окружающей топологии сети. Эта база данных заполнена данными, взятыми из Объявления о состоянии ссылок (LSA) отправлено другими роутерами. LSA - это пакеты, которые содержат подробную информацию о том, сколько ресурсов займет данный путь..
OSPF также использует Алгоритм Дейкстры пересчитать сетевые пути при изменении топологии. Этот протокол также относительно безопасен, так как он может аутентифицировать изменения протокола для обеспечения безопасности данных. Он используется многими организациями, потому что его можно масштабировать до больших сред. Изменения топологии отслеживаются, и OSPF может пересчитать скомпрометированные маршруты пакетов, если ранее использованный маршрут был заблокирован.
Протокол внешнего шлюза (EGP)
Протокол внешнего шлюза или EGP - это протокол, который используется для обмена данными между хостами шлюза, которые соседствуют друг с другом в автономных системах. Другими словами, EGP предоставляет форум для маршрутизаторов для обмена информацией между различными доменами. Самым ярким примером EGP является сам Интернет. Таблица маршрутизации протокола EGP включает в себя известные маршрутизаторы, стоимость маршрутов и адреса соседних устройств. EGP широко использовался крупными организациями, но с тех пор был заменен на BGP.
Причина, по которой этот протокол потерял популярность, заключается в том, что он не поддерживает многопутевые сетевые среды. Протокол EGP работает, храня базу данных о близлежащих сетях и пути, по которым они могут добраться до них. Эта информация отправляется на подключенные маршрутизаторы. Как только он прибудет, устройства могут обновить свои таблицы маршрутизации и провести более осознанный выбор пути по всей сети..
Усовершенствованный протокол маршрутизации внутреннего шлюза (EIGRP)
Усовершенствованный протокол внутренней маршрутизации шлюза или EIGRP - это протокол маршрутизации вектора расстояния, который используется для IP, AppleTalk, и NetWare сетей. EIGRP является проприетарным протоколом Cisco, разработанным с учетом оригинального протокола IGRP. При использовании EIGRP маршрутизатор берет информацию из таблиц маршрутизации своих соседей и записывает их. Соседи запрашивают маршрут, и когда происходит изменение, маршрутизатор уведомляет своих соседей об этом изменении. Это приводит к тому, что соседние маршрутизаторы узнают о том, что происходит на соседних устройствах..
EIGRP оснащен рядом функций для максимальной эффективности, в том числе Надежный транспортный протокол (RTP) и Алгоритм диффузного обновления (DUAL). Пакетные передачи стали более эффективными, потому что маршруты пересчитываются для ускорения процесса конвергенции..
Протокол пограничного шлюза (BGP)
Протокол пограничного шлюза или BGP является протоколом маршрутизации Интернета, который классифицируется как протокол векторного пути. BGP был предназначен для замены EGP с децентрализованным подходом к маршрутизации. Алгоритм выбора лучшего пути BGP используется для выбора наилучших маршрутов для передачи пакетов. Если у вас нет пользовательских настроек, BGP выберет маршруты с кратчайшим путем к месту назначения..
Однако многие администраторы предпочитают менять решения о маршрутизации на критерии в соответствии со своими потребностями.. Алгоритм выбора лучшего пути можно настроить, изменив атрибут сообщества стоимости BGP. BGP может принимать решения о маршрутизации на основе таких факторов, как вес, локальные предпочтения, локально сгенерированный, длина AS_Path, тип источника, дискриминатор с несколькими выходами, eBGP через iBGP, метрика IGP, идентификатор маршрутизатора, список кластеров и адрес соседа.
BGP отправляет обновленные данные таблицы маршрутизатора только тогда, когда что-то меняется. В результате отсутствует автоматическое обнаружение изменений топологии, что означает, что пользователь должен настроить BGP вручную. С точки зрения безопасности протокол BGP может быть аутентифицирован, так что только утвержденные маршрутизаторы могут обмениваться данными друг с другом..
Промежуточная система-промежуточная система (IS-IS)
Промежуточная система-промежуточная система (IS-IS) - это состояние канала, протокол IP-маршрутизации и протокол IGPP, используемые в Интернете для отправки информации о IP-маршрутизации.. IS-IS использует модифицированную версию алгоритма Дейкстры. Сеть IS-IS состоит из ряда компонентов, включая конечные системы (пользовательские устройства), промежуточные системы (маршрутизаторы), области и домены..
В соответствии с IS-IS маршрутизаторы организованы в группы, называемые областями, и несколько областей группируются вместе, чтобы создать домен. Маршрутизаторы в этой области размещаются на уровне 1, а маршрутизаторы, которые соединяют сегменты, классифицируются как уровень 2. Существует два типа адресов, используемых IS-IS; Точка доступа к сетевой службе (NSAP) и Название сетевого объекта (СЕТЬ).
Классные и бесклассовые протоколы маршрутизации
Протоколы маршрутизации также могут быть классифицированы как классовые и бесклассовые протоколы маршрутизации. Различие между ними сводится к тому, как они выполняют обновления маршрутизации. Дискуссия между этими двумя формами маршрутизации часто упоминается как классовая или бесклассовая маршрутизация..
Классные протоколы маршрутизации
Классовые протоколы маршрутизации не отправляют информацию маски подсети во время обновлений маршрутизации, но бесклассовые протоколы маршрутизации делают. RIPv1 и IGRP считаются классными протоколами. Эти два являются классными протоколами, потому что они не включают информацию о маске подсети в свои обновления маршрутизации. Классовые протоколы маршрутизации с тех пор устарели бесклассовыми протоколами маршрутизации..
Бесклассовые протоколы маршрутизации
Как упоминалось выше, классовые протоколы маршрутизации были заменены бесклассовыми протоколами маршрутизации. Бесклассовые протоколы маршрутизации отправлять информацию маски IP-подсети во время обновления маршрутизации. RIPv2, EIGRP, OSPF и IS-IS - это все типы протоколов маршрутизации классов, которые включают информацию о маске подсети в обновлениях..
Протоколы динамической маршрутизации
Протоколы динамической маршрутизации - это еще один тип протоколов маршрутизации, которые имеют решающее значение для современных сетей корпоративного уровня. Протоколы динамической маршрутизации позволяют маршрутизаторам автоматически добавлять информацию в свои таблицы маршрутизации от подключенных маршрутизаторов. С помощью этих протоколов маршрутизаторы отправляют обновления топологии всякий раз, когда меняется топологическая структура сети. Это означает, что пользователю не нужно беспокоиться о том, чтобы постоянно обновлять сетевые пути..
Одним из основных преимуществ динамических протоколов маршрутизации является то, что они уменьшают необходимость управления конфигурациями. Недостатком является то, что это происходит за счет выделения ресурсов, таких как ЦП и пропускная способность, чтобы они работали на постоянной основе. OSPF, EIGRP и RIP считаются протоколами динамической маршрутизации..
Протоколы маршрутизации и метрики
Независимо от того, какой тип протокола маршрутизации используется, будут четкие метрики, которые используются для измерения того, какой маршрут лучше выбрать. Протокол маршрутизации может идентифицировать несколько путей к пункту назначения, но должен иметь возможность работать, что является наиболее эффективным. Метрики позволяют протоколу определять, какой путь следует выбрать, чтобы обеспечить сеть наилучшим обслуживанием..
Самая простая метрика для рассмотрения - это количество прыжков. Протокол RIP использует количество переходов для измерения расстояния, которое требуется для пакета до места назначения. Чем больше прыжков должен пройти пакет, тем дальше должен пройти пакет. Таким образом, протокол RIP направлен на выбор маршрутов, минимизируя, где это возможно, скачки. Существует много показателей, помимо числа переходов, которые используются протоколами IP-маршрутизации. Используемые метрики включают в себя:
- Количество прыжков - Измеряет количество маршрутизаторов, через которые должен пройти пакет
- Пропускная способность - выбирает путь на основе которого имеет наибольшую пропускную способность
- задержка - выбирает путь на основе которого занимает меньше всего времени
- надежность - Оценивает вероятность того, что ссылка потерпит неудачу, основываясь на количестве ошибок и предыдущих сбоях.
- Стоимость - значение, настроенное администратором или IOS, которое используется для измерения стоимости маршрута на основе одного показателя или диапазона показателей
- нагрузка - Выбор пути на основе использования трафика подключенных каналов
Метрики по типу протокола
| ПОКОЙСЯ С МИРОМ | Количество прыжков |
| RIPv2 | Количество прыжков |
| IGRP | Пропускная способность, задержка |
| OSPF | Пропускная способность |
| BGP | Выбранный администратором |
| EIGRP | Пропускная способность, задержка |
| IS-IS | Выбранный администратором |
Административное расстояние
Административное расстояние является одной из наиболее важных функций в маршрутизаторах. Административный - это термин, используемый для описания числового значения, которое используется для определения приоритетов, какой маршрут следует использовать при наличии двух или более доступных маршрутов. Когда один или несколько маршрутов расположены, в качестве маршрута выбран протокол маршрутизации с меньшим административным расстоянием. Существует административное расстояние по умолчанию, но администраторы также могут настраивать свои собственные.
| Подключенный интерфейс | 0 |
| Статический маршрут | 1 |
| Улучшенный сводный маршрут IGRP | 5 |
| Внешний BGP | 20 |
| Внутренний улучшенный IGRP | 90 |
| IGRP | 100 |
| OSPF | 110 |
| IS-IS | 115 |
| ПОКОЙСЯ С МИРОМ | 120 |
| EIGRP внешний маршрут | 170 |
| Внутренний BGP | 200 |
| неизвестный | 255 |
Чем ниже числовое значение административного расстояния, тем больше маршрутизатор доверяет маршруту. Чем ближе числовое значение к нулю, тем лучше. Протоколы маршрутизации используют административное расстояние в основном как способ оценки надежности подключенных устройств. Вы можете изменить административное расстояние протокола, используя процесс расстояния в режиме субконфигурации.
Заключительные слова
Как вы можете видеть, протоколы маршрутизации могут быть определены и продуманы различными способами. Ключ заключается в том, чтобы рассматривать протоколы маршрутизации как протоколы векторов расстояния или состояния канала, протоколы IGP или EGP и классные или бесклассовые протоколы. Это общие категории, к которым относятся общие протоколы маршрутизации, такие как RIP, IGRP, OSPF и BGP..
Конечно, во всех этих категориях у каждого протокола есть свои нюансы в том, как он измеряет лучший путь, будь то по количеству переходов, задержке или другим факторам. Изучение всего, что вы можете узнать об этих протоколах, которые вы сохраняете во время повседневного общения, поможет вам как на экзамене, так и в реальной среде..
Читайте также: