Для определения рамок функционирования протокола маршрутизации прежде всего отметим, что маршрутизатор, используемый для образования сетей и подсетей внутри автономной системы, называется «внутренним» (interior), а маршрутизатор, с помощью которого автономная система подключается к магистральной сети - «внешним» или «пограничным» (exterior или border). Таким образом, протокол маршрутизации, функционирующий в рамках автономной системы, называется «протоколом внутреннего маршрутизатора» (interior Router Protocol, далее - IRP), а, соответственно, протокол маршрутизации, функционирующий в рамках магистральной сети - «протоколом внешнего маршрутизатора» (Exterior Router Protocol, далее - ERP) [StallingsOO]. Отметим, что зачастую в литературе вместо IRP для определения данного класса протоколов достаточно часто используется другая аббревиатура - IGP (interior Gateway Protocol, далее - IGР), a для определения класса протоколов ERP - EGP (Exterior Gateway Protocol, далее - EGP). Мы же будем использовать аббревиатуры IRP и ERP для унификации, а также чтобы не перепутать класс протоколов ERP с конкретной, хотя и достаточно старой, реализацией протокола внешнего шлюза EGP, описанной в [RFC904], Введем определение характеристик автономной системы. Далее под автономной будем понимать систему со следующими характеристиками:

• AS состоит из группы маршрутизаторов, использующих для обмена информацией единый протокол маршрутизации;

• AS является набором маршрутизаторов и сетей, управляемых одной организацией;

• AS является соединенной (в рамках теории графов) системой, т.е. в любой момент функционирования, за исключением, когда AS неисправна, существует маршрут между двумя любыми узлами.

Подобное разделение крупной сети на автономные системы существенно снижает объем информации, необходимый для осуществления маршрутизации, и облегчает жизнь администраторов сети, т.к. упрощает процедуры замены программного обеспечения маршрутизаторов, изоляции неисправных участков и т.д.

Протоколы класса IRP подразделяются на два типа: «дистанционно-векторный протокол» (distar.ce-vector protocol, далее - DVP) и «протокол состояния канала» (link-state protocol, далее - LSP). Каждый тип протоколов имеет свои достоинства и недостатки, например, протоколы DVP более просты и, следовательно, более легки в реализации, нежели LSP. Однако, протоколы LSP по отношению к протоколам DVP обладают высокой робастностью при регулярном изменении топологии сети. Рассмотрим подробнее общие принципы функционирования обоих типов протоколов класса IRP:

• Функционирование протоколов DVP заключается в распространении каждым маршрутизатором среди соседних маршрутизаторов (в так называемых дистанционных векторах) служебной информации о расстояниях до каждой сети известной ему, т.е. ретранслирует модифицированные (в смысле аддитивного значения метрики) сообщения от своих соседей. Выражаясь человеческим языком, маршрутизатор сообщает своему соседу: «Ты через меня имеешь доступ к сети X, расстояние до нее равно Y», где Y - «стоимость» маршрута. Для составления своей таблицы маршрутизации все маршрутизаторы «прослушивают» линии, получая информацию от своих соседей.

Маршрутизатор может получить несколько сообщений от разных соседних маршрутизаторов об одной и той же удаленной сети X. В этом случае запоминается только маршрут с наименьшим значением «стоимости» Y до этой сети, а приславший это сообщение соседний маршрутизатор вносится в таблицу маршрутизации как следующий шаг при «пошаговой» (hop-by-hop) маршрутизации пакетов, адресуемых сети X. Если расстояния до сети X одинаковы в нескольких поступивших сообщениях, в таблицу маршрутизации заносится информация, поступившая первой.

Для постоянного обновления информации о топологии сети подобная процедура рассылки служебной информации должна периодически повторяться, как правило, через десятки-сотни секунд. Таким образом, регулярно выполняя описанную процедуру, каждый маршрутизатор обладает информацией о направлениях наикратчайших маршрутов ко всем известным ему сетям.

• Функционирование протоколов LSP базируется на распространении топологической информации о сети, передаваемой в служебных сообщениях «рекламы состояний каналов» (links-states advertisement, далее - LSA). Процедура распространения сообщений LSA основана на методе flooding

[RFC 14791, т.е. при получении сообщения LSA маршрутизатор передает его в неизменном виде всем соседним маршрутизаторам кроме того, от которого это сообщение принял. Такая информация содержит данные о линиях, их состояниях и значениях, ассоциированных с ними, метрик. В результате каждый маршрутизатор строит сетевой граф, помещаемый в базу данных состояний, на основе которого осуществляется локальное вычисление оптимального маршрута до известной этому маршрутизатору сети. Таким образом определяются направления для выхода на каждую сеть по оптимальному маршруту.

Информация о направлениях заносится в таблицу маршрутизации (в соответствии с принципом пошаговой маршрутизации). В случае изменения топологии сети, например, выходе из строя канала, инициируется процедура рассылки сообщения LSA для всех сетей.

Далее сравним и проанализируем основные достоинства и недостатки обоих типов протоколов, LSP и DVP. Как было отмечено ранее, протоколы класса DVP достаточно просты, однако это приводит к тому, что при реальной работе неизбежно возникают петлеобразные маршруты. Для конкретных реализаций протоколов существуют искусственные методы борьбы с петлями, например, для протокола R1P (см. ниже) используется метод split horizon RFC 1058j, заключающийся в том, что хранящаяся в таблице маршрутизации служебная информация никогда не передается тому маршрутизатору, от которого она получена.

В свою очередь, даже наипростейшие реализации протокола типа LSP более сложны по сравнению с протоколами типа DVP. Это объясняется тем, что они изначально обеспечивают выполнение двух базовых функций - управление базой данных состояний и поиск оптимального маршрута. Однако, в данном случае, по сравнению с протоколами типа DVP, протоколы типа LSP однозначно имеют преимущество. Дело в том, что реализация поиска оптимального маршрута позволяет гарантированно избавиться от петлеобразования даже непосредственно после обновления базы данных состояний, проводимого при изменении топологии сети.

К недостаткам протоколов типа LSP можно отнести низкую масштабируемость (scalability) по причине высокой нагрузки, создаваемой служебными сообщениями LSA в случае обновления информации о состояниях крупной сети. В реализациях этого типа протоколов заложены методы борьбы с отмеченным недостатком. Например, в протоколе OSPF [RFC23281 для коррекции уже построенных таблиц маршрутизации используются не полные сообщения LSA, а короткие HELLO. Если топология или состояние сети не меняется, маршрутизаторы корректировки таблиц не производят. В противном случае, маршрутизаторы рассылают своим соседям сообщение HELLO, которое содержит информацию только об изменившемся параметре сети. После получения новой служебной информации маршрутизатор перестраивает граф сети, заново выполняет процедуру поиска оптимальных маршрутов и корректирует таблицу маршрутизации. Одновременно этот маршрутизатор осуществляет рассылку сообщений HELLO всем своим соседям за исключением того маршрутизатора, от которого была получена эта новая информация. Подробно прочитать о функционировании протоколов IRP, информация о которых приведена в табл. 3.1, рекомендуется в учебнике по сетевым технологиям [OliferOO] и на сервере организации IETFhttp://www.ietf.org.

Протоколы класса IRP Таблица 3.1

В связи с тем, нто в данной главе проводится анализ возможности обеспечения соответствующего уровня качества обслуживания, необходимо уделить особое внимание протоколу IGRP, в первую очередь, по причине того, что именно в этом протоколе раньше всех была заложена поддержка качества обслуживания. Этот протокол относится к семейству DVP и, соответственно, принципы его функционирования идентичны принципам протокола RIP. IGRP является запатентованной собственностью фирмы Cisco.

Работы над этим протоколом начались в то время, когда IETF еще не завершил разработку протокола OSPF, а на сети использовался протокол RIP, который уже тогда не мог обеспечить полноценного функционирования быстрорастущей сети по причинам, перечисленным выше. К основным преимуществам IGRP можно отнести наличие следующих возможностей:

• защита от образования петлевидных маршрутов;

• использование композитных метрик;

• обеспечение стабильности маршрутов на сетях большой емкости;

• минимальная избыточность протокола;

• обработка маршрутов по умолчанию.

Рассмотрим подробнее принцип композитных метрик. В качестве базовых метрик, описывающих тот или иной маршрут в протоколе IGRP, используются следующие:

• время задержки (delay, далее - D);

• пропускная способность (bandwidth, далее - В );

• надежность (reliability, далее - R );

• относительная загрузка (load, далее - L ).

Кроме того, в сообщениях маршрутизации переносятся сведения о количестве шагов в маршруте и «максимальной длины передаваемого сегмента» (Maximum Transfer Unit, далее - MTU), который может быть передан по этому маршруту.

Значение единицы задержки равно 10 мкс. Время задержки является суммой задержек в линии между источником и приемником. Длина поля составляет 24 бита, максимальное значение (все биты установлены в «1») означает, что пункт назначения недоступен

(destination unreachable).

Значение пропускной способности вычисляется более сложным образом. Сначала определяется ее минимальное значение для входящего в маршрут канала «источник - приемник», далее осуществляется деление 10 млн. на это минимальное значение, выраженное в Кбит/с, результат деления и есть искомое значение. При помощи этой процедуры мы имеем возможность в 24-битном поле кодировать значения от 1200 бит/с до 10 Гбит/с.

Время задержки и пропускная способность являются статическими параметрами линий и могут быть вычислены, исходя из типа линии, или заданы администратором сети. Надежность и относительная загрузка являются динамическими параметрами и вычисляются на основе данных, полученных при мониторинге состояния линии. Надежность является параметром, зависящим от вероятности потери пакета при прохождении через заданный маршрут. В сообщении этому параметру отводится поле, длиной 1 октет, значение «255» определяет маршрут очень высокой надежности. Параметр относительной загрузки определяет «занятость» линий в маршруте, и для него также отводится 1 октет.

Для определения оптимального, с точки зрения требований QoS, маршрута из нескольких возможных в протоколе 1GRP используются композитные метрики. В качестве исходных данных принимаются значения четырех базовых метрик: D, В , R и L. В оборудовании фирмы Cisco методика расчета композитной метрики протокола IGRP базируется на следующей формуле:

Коэффициенты К позволяют администратору сети учитывать те или иные характеристики линий и варьировать степень их влияния на результирующую композитную метрику, например, при К5 = 0 не учитывается метрика надежности линии. По умолчанию принимают следующие значения коэффициентов:

Первая версия протокола 1GRP увидела свет в 1988 году. Целью создания этого протокола было устранение основных недостатков протокола R1P. Однако, в связи с тем, что IGRP относится к тому же типу, что и RIP, он не является совершенным. К недостаткам IGRP можно отнести, например, отсутствие поддержки масок и прочие минусы, характерные для R1P первой версии. Казалось бы очевидно, что после разработки протокола OSPF резонно перейти к использо-ванию только его, но специалисты фирмы Cisco поступили иначе. В оборудовании этой фирмы протокол OSPF был реализован, но в то же время велись работы и над ликвидацией недостатков IGRP.

Причиной этого стала убежденность разработчиков в том, что технология маршрутизации на базе дистанционных векторов DVP позволяет достигать большей гибкости при меньшей сложности. В результате был разработан достаточно сложный протокол EIGRP [EIGRP], обладающий по сравнению с протоколом OSPF рядом преимуществ, о которых можно прочитать, например, в [HuiOOJ.

⇐Маршрутизация в сети интернет - классическая маршрутизация в интернет | Управление трафиком и качество обслужевания в сети | Протоколы класса erp - общие сведения⇒