Протоколы маршрутизации в сетях TCP/IP
Так же протоколы маршрутизации делятся на два вида в зависимости от сферы применения:
Перечень протоколов маршрутизации составляют протоколы: RIP v1/v2, RIPng (IPv6), OSPF, BGP v4 (IPv6).
Дистанционно-векторный алгоритм
В дистанционно-векторном алгоритме (DVA) основная идея заключается в рассылке маршрутизаторов друг другу так называемого вектора расстояний. В векторе расстояний содержится информация (расстояние) от передающего маршрутизатора до всех соседних (известных) ему сетей.
Под расстоянием, в векторе расстояний, подразумевается любой параметр метрики, в частности, может быть количество пройденных маршрутизаторов (по хопам) или время, затраченное на передачу пакетов от одного маршрутизатора до другого, здесь особой роли не играет какой именно параметр метрики выбран.
После получения маршрутизатором вектора расстояний от соседнего маршрутизатора, маршрутизатор обновляет или добавляет к вектору всю известную ему информацию о других сетях, о существовании которых он узнал непосредственно (сети подключенные непосредственно к маршрутизатору) или из аналогичных векторов расстояний. Далее маршрутизатор выбирает из нескольких альтернативных путей лучший по выбранному параметру метрики и рассылает новое значение вектора по сети. В результате чего, все маршрутизаторы получают информацию обо всех подключенных к интрасети сетях и о расстоянии (метрики) до них через соседние маршрутизаторы.
Недостаток, дистанционно-векторных алгоритмов, заключается в том, что они хорошо работают только в относительно небольших вычислительных сетях. Так как маршрутизаторы постоянно обмениваются вектором расстояний, что приводит к забиванию линий связи широковещательным трафиком в больших сетях. Еще одним недостатком данного алгоритма является то, что не всегда корректно реагирует на изменения в конфигурации сети, поскольку маршрутизаторы передают только обобщенную информацию – вектор расстояний, что приводит к тому, что маршрутизаторы не содержат конкретного представления о топологии связей.
Самым распространенным представителем дистанционно-векторного алгоритма является протокол RIP (Routing Information Protocol) – протокол маршрутной информации.
Алгоритм состояния связей
Алгоритм состояния связей (LSA) снабжает все маршрутизации информацией, необходимой для построения подробного графа связей составной вычислительной сети. Все маршрутизаторы основываются на одинаковых графах, в следствии чего:
- маршрутизаторы быстрее реагирует на изменение конфигурации сети;
- быстрее вычисляется оптимальный маршрут следования, по выбранным критериям (метрике).
Дополнительную информацию о других сетях маршрутизаторы получаются путем обмена короткими пакетами, называемыми HELLO, со своими соседями. Отличительной особенностью алгоритма LSA от алгоритма DVA, который постоянно обменивается широковещательными пакетами (вектор расстояний), алгоритм LSA использует небольшие пакеты HELLO, содержащие информацию только о состоянии линий связи. Более развернутую информацию о сетях, алгоритм состояния связей передает в том случае, когда, на основе пакетов HELLO, было зафиксировано изменение состояния линий связи (например, маршрутизатор вышел из строя или добавили новый маршрутизатор).
Как результат, алгоритм состояния связей более приспособлен к большим составным вычислительным сетям, поскольку содержит меньшее количество широковещательных пакетов, что увеличивает пропускную способность и устойчивость составной сети.
Протоколы, основанные на алгоритме состояния связей (LSA), являются:
- протокол OSPF(Open Shortest Path First, алгоритм кратчайшего пути) стека TCP/IP;
- протокол IS-IS(Intermediate System to Intermediate System, алгоритм промежуточной системы) стека OSI.
2 Принципы маршрутизации
2.1.1 Маршрутизируемые и маршрутизирующие протоколы
Протокол IP является маршрутизируемым протоколом сети Internet. Пакеты маршрутизируются по оптимальному пути от сети отправителя к сети получателю на основе уникальных идентификаторов – IP адресов. Схожее звучание, особенно в английском написании, двух терминов «маршрутизируемый протокол» (routed protocol) и «маршрутизирующий протокол» (routing protocol) нередко приводит к путанице. Стоит дать определения каждому термину. Маршрутизируемый протокол – это любой сетевой протокол, адрес сетевого уровня которого предоставляет достаточное количество информации для доставки пакета от одного сетевого узла другому на основе используемой схемы адресации. Примеры маршрутизируемых протоколов приведены на рисунке 2.1. В их число входят: – Internet протокол (IP); – протокол межсетевого пакетного обмена (Internetwork Packet exchange – IPX); – протокол AppleTalk (коммуникационный протокол компании Apple); – протокол DECnet (коммуникационный протокол компании DEC).
| IPX 123.00e0.1efc.0b01 | AppleTalk 100 .119 |
Token Ring DECnet 19.15 IP 15.17.42.8 DECnet 3.33
| AppleTalk 1.129 | IP 15.16.42.8 |
Рисунок 2.1 – Маршрутизируемые протоколы
Маршрутизирующий протокол (протокол маршрутизации) – это протокол, который поддерживает маршрутизируемые протоколы и предоставляет механизмы обмена маршрутной информацией. Протокол маршрутизации позволяет маршрутизаторам обмениваться информацией друг с другом для обновления записей и поддержки таблиц маршрутизации. Протоколы маршрутизации это протоколы обмена маршрутной информацией. Примеры протоколов маршрутизации стека TCP/IP: – протокол маршрутной информации (Routing Information Protocol – RIP) – усовершенствованный протокол маршрутизации внутреннего шлюза (Enhanced Interior Gateway Routing Protocol – EIGRP); – открытый протокол предпочтения кратчайшего пути (Open Shortest Path First –OSPF). Основываясь на этих двух определениях можно дать определение маршрутизации. Маршрутизация – это процесс, при котором осуществляется передача пакетов маршрутизируемого протокола, при помощи протокола маршрутизации от логического отправителя логическому получателю. Маршрутизация является функцией третьего уровня модели OSI. Она основана на иерархической схеме, которая позволяет группировать отдельные адреса и работать с группами как с единым целым до тех пор, пока не потребуется установить индивидуальный адрес для окончательной доставки данных (Рисунок 2.2). Рисунок 2.2 – Принцип работы протокола сетевого уровня
2.1.2 Основные функции маршрутизаторов
Основным устройством, отвечающим за осуществления процесса маршрутизации, является маршрутизатор. Маршрутизатор выполняет две ключевые функции: – Маршрутизация – поддержание таблицы маршрутизации и обмен информацией об изменениях в топологии сети с другими маршрутизаторами. Эта функция реализуется с помощью одного или нескольких протоколов маршрутизации либо при помощи статически настроенных таблиц маршрутизации. – Коммутация – перенаправление пакетов с входного интерфейса маршрутизатора на выходной интерфейс в зависимости от таблицы маршрутизации. При необходимости маршрутизатор может произвести переупаковку IP пакета из одного вида пакетов канального уровня в другой. В настоящее время из-за распространения технологии Ethernet на магистральные каналы передачи данных, в которых в качестве физического физической среды используется оптоволоконный кабель, широкое распространение получили коммутаторы третьего уровня. Такие коммутаторы, так же как и маршрутизаторы строят таблицы маршрутизации и на их основе осуществляют маршрутизацию сетевого трафика. Необходимо понимать, что в механизме коммутации пакетов маршрутизатором и коммутатором третьего уровня есть серьезные различия. На рисунке 2.3 приводится пример сетей, для маршрутизации в которых используются маршрутизаторы и коммутаторы третьего уровня.