Маршрутизаторы обмениваются таблицами маршрутизации

8.2. Объединение сетей с помощью маршрутизаторов

Маршрутизатор обеспечивает объединение сетей на сетевом уровне эталонной модели OSI посредством передачи пакетов данных из одной сети в другую. Маршрутизаторы решают задачу выбора маршрута передачи пакета данных. Этот процесс называется маршру­тизацией.

Маршрут выбирается из нескольких возможных на основании имеющейся у маршрутизаторов таблицы маршрутизации. Таблица маршрутизации (routing table) — это база данных, расположенная в памяти маршрутизатора. Записи этой базы данных называются марш­рутами и состоят из адреса сети, адреса следующего маршрутизатора на пути в пункт назначения, а также разного рода метрик.

Таблица маршрутизации применяется следующим образом. Когда пакет прибывает, маршрутизатор, используя адрес назначения пакета, просматривает таблицу маршрутизации в поисках маршрута, по кото­рому следует передать пакет. Если поиск не дал ни одного маршрута, пакет отбрасывается.

Таблица маршрутизации может заполняться вручную администра­тором сети или же автоматически за счет протокола маршрутизации (routing protocol). В первом случае речь идет о статической маршру­тизации, а во втором — о динамической маршрутизации.

Важнейшее преимущество статической маршрутизации — это кон­троль. В отношении статических маршрутов администратор сети мо­жет определить точную, конфигурацию, которая не будет подвергаться изменениям. Недостатки такой маршрутизации становятся очевидны­ми в крупной сети: во-первых, трудоемкость процесса ввода записей для каждого маршрутизатора, а во-вторых, при любой модификации сети нужно внести соответствующие изменения в каждый маршрути­затор сети.

Преимущества и недостатки динамической маршрутизации прямо противоположны характеристикам статической маршрутизации.

П рою кол ы марш руги за ц и и

Существуют два варианта классификации протоколов маршрути­зации. Во-первых, они могут классифицироваться в зависимости от типа алгоритмов, на которых они основаны. Здесь есть две разновид­ности: протоколы, основанные на дистанционно-векторном алго­ритме (Distance Vector Algorithm), и протоколы, основанные на алго­ритме с учетом состояния канала (Link State Algorithm).

Второй вариант классификации связан с так называемыми авто­номными системами (Autonomous System, AS). Протокол маршрути­зации, применяемый в пределах одной автономной системы, называет­ся внутренним шлюзовым протоколом (Interior Gateway Protocol. IGP)., а протокол, предназначенный для соединения таких систем, называется внешним шлюзовым протоколом (Exterior Gateway Pro­tocol, EGP).

Дистанционно-векторный алгоритм маршрутизации

В дистанционно-векторном алгоритме каждый маршрутизатор пе­риодически отсылает своим соседним маршрутизаторам пакеты, со­держащие вектор расстояний (дистанций) от данного маршрутизатора до всех известных ему сетей.

Когда маршрутизатор получает такой вектор от своего соседа, он наращивает компоненты вектора на величину расстояния от себя до данного соседа и записывает их в свою таблицу маршрутизации. Затем маршрутизатор обновляет значение полученного вектора, добавляя информацию об известных ему других сетях, и рассылает его своим соседям. В конце концов, каждый маршрутизатор будет владеть ин­формацией обо всех имеющихся подсетях и о расстояниях до них.

Процесс обмена записей таблиц маршрутизации происходит в со­ответствии с показаниями таймеров — когда маршрутизатор получает вектор от своего соседа, он устанавливает таймер. Если таймер истека­ет до получения следующего вектора, то последние полученные марш­руты удаляются из таблицы.

Алгоритм маршрутизации с учетом состояния капала

В алгоритм с учетом состояния канала святи каждый маршрутиза­тор отправляет всем маршрутизаторам сети информацию о непосред­ственно подсоединенных к нему подсетях, чтобы у них сформирова­лось идентичное представление о топологии сети. После этого в целях определения оптимальных маршрутов каждый маршрутизатор запус­кает алгоритм Дейкстры (Dijkstra algorithm), также известный как ал­горитм нахождения кратчайшего пути. Результатом работы этого алгоритма будет дерево кратчайших путей. Затем каждый маршрути­затор строит таблицу маршрутизации из своего дерева кратчайших путей.

Таким образом, маршрутизаторам нет необходимости периодиче­ски обмениваться таблицами маршрутизации, как в дистанционно-векторном алгоритме. Вместо этого они периодически отсылают лишь сообщения об обновлении состояния канатов (к примеру, его включе­ние или отключение).

Внешние шлюзовые протоколы

Особо крупные сети разделяют автономные системы. Маршрути­заторы, соединяющие автономные системы, называются маршрутиза­торами границ автономных систем (Autonomous Systems Border Routers. ASBR). Обмен маршрутной информацией между автономны­ми системами происходит посредством внешних шлюзовых протоко­лов.

Первым протоколом этого типа является протокол EGP (Exterior Gateway Protocol — внешний шлюзовой протокол). Спецификация про­токола EGP содержится в документе RFC 9()4. На смену протоколу EGP пришел протокол BGP (Border Gateway Protocol — пограничный межсетевой протокол). В настоящее время наиболее используемым является протокол BGP версии 4, описанный в документе RFC 1772.

Протоколы EGP и BGP являются протоколами прикладного уров­ня стека протоколов TCP/IP и реализуются на базе протокола TCP [ 11.

Протокол RIP

RIP (Routing Information Protocol — протокол маршрутной инфор­мации) — внутренний шлюзовый протокол маршрутизации, основан­ный на дистанционно-векторном алгоритме. В работе маршрутизато­ров, работающих по протоколу RIP, можно выделить несколько режи­мов работы:

□ Инициализация. В данном режиме происходит определение всех активных сетевых интерфейсов путем посылки на них запросов.

• Получение запроса.В данном режиме высылается таблица марш­рутизации отправителю запроса.
• Получение ответа.В данном режиме выполняется коррекция таб-лицы маршрутизации.
• Регулярные коррекции.В данном режиме каждые 30 секунд табли­ца маршрутизации посылается всем соседним маршрутизаторам.

1. Маршрутизаторы отправляют через все свои порты приветствен­ные пакеты (Hello Packets) с целью определения своих соседей.
2. После получения таких пакетов друг от друга маршрутизаторы формируют базу данных смежности (adjacencies database), кото­рая содержит информацию только о подключенных к ним сетях и соседних маршрутизаторах.
3. Каждый маршрутизатор посылает всем соседним маршрутизато­рам объявление о состоянии канала (Link-State Advertisement, LSA), включая в него информацию о своих соседях и расстоянии до них.

1. Каждый маршрутизатор, получивший объявление от соседнего маршрутизатора, записывает передаваемую в нем информацию в базу данных смежности маршрутизатора и рассылает копию объ­явления всем другим соседним с ним маршрутизаторам. Таким об­разом, все маршрутизаторы строят идентичную базу данных смежности.
2. Когда база данных построена, каждый маршрутизатор использует алгоритм Дсйкстры для вычисления дерева кратчайших путей.
3. Каждый маршрутизатор строит таблицу маршрутизации исходя из своего дерева кратчайших путей.

1. Объявление о состоянии каналов маршрутизатора(Router LSA). Это сообщение распространяется в пределах области и содержит информацию о соседях маршрутизатора. Сообщения этого типа отсылаются всем маршрутизаторам.
2. Объявление о состоянии каналов сети(Network LSA). Это сооб­щение распространяется в пределах области и содержит информа­цию обо всех маршрутизаторах, присутствующие в сети. Сообще­ния этого типа отсылаются только назначенным маршрутизаторам.
3. Общее объявление о состоянии каналов сети(Network Summary LSA). Это сообщение распространяется маршрутизатором границ областей и указывает доступные сети вне области. Сообщения этого типа отсылается только маршрутизаторам границ областей.
4. Общее объявление о состоянии каналов маршрутизатора границ автономных систем(ASBR Summary LSA). Это сообщение рас­пространяется маршрутизаторами границ автономных систем и содержит информацию о маршрутизаторе границ автономных си­стем. Сообщения этого типа отсылается только маршрутизаторам границ областей.
5. Объявление о состоянии внешних каналов автономной системы.(AS External LSA). Это сообщение распространяется всеми марш­рутизаторами в пределах автономной системы и описывает марш­руты внешние для автономной системы. Сообщения этого типа от­сылаются только маршрутизаторам границ автономных систем.

1. Приветственный пакет(Hello Packet). Применяется для опреде­ления местоположения соседних маршрутизаторов.
2. Описание базы данных(Database Description). Применяется для передачи резюмирующей информации базы данных.
3. Запрос состояния канала(Link-State Request). Применяется для осуществления запросов на резюмирующую информацию базы данных.
4. Обновление состояния канала(Link-State Update). Применяется для распространения сообщений LSA в других сетях.
5. Подтверждение состояния канала(Link-State Acknowledgment). Применяет для подтверждения приема информации о состоянии канала.

Источник