Пятница, 29.03.2024, 03:03

Вы вошли как Гость | Группа "Гости" | RSS
Главная Каталог статей
Меню сайта

Категории раздела
Администрирование информационных систем [44]
Операционные системы [0]
Архитектура [0]
Сети передачи данных [29]
ЭВМ [0]
Надежность информационных систем [0]
Безопасность [0]
Корпоративные информационные сети [6]

Liveinternet

Главная » Статьи » Информационные технологии » Сети передачи данных

Протоколы маршрутизируемые и маршрутные


Во избежание путаницы следуетчетко различать такие понятия, как маршрутизируемые протоколы (routed protocols) и протоколы маршрутизации (routing protocols). Маршрутизируемые протоколы применяются маршрутизаторами длянаправления поль­зовательских пакетов,таких, как IP или IPX. В сетевом заголовке этих пакетов может содержаться достаточно информации для того,чтобы маршрутизатор мог выбратьнужное направление. Маршрутизируемые протоколы определяют тип полей пакета и их назначение. Пакеты, определенные всоответствии с маршрутными протокола­ми,как правило, могут передавать данные по всему пути от исходной до целевой машины.

Что касается протоколов маршрутизации, то ониприменяются только для составления иобновления таблиц маршрутизации на маршрутизаторах. К таким протоколамотносятся: Routing Information Protocol(RIP), Open Shortest Path First (OSPF), Novell's Link-State Protocol(NLSP), лицензированные протоколы фирмы CiscoInteriorGateway Routing Protocol (IGRP) и EnhancedInterior Gateway Routing Protocol (EIGRP). Эти протоколы предоставляютспособ обменаданными о маршрутизации с другими маршрутизаторами, что необходимо дляобновления и обработки таблиц маршрутизации.

Маршрутизаторы могут поддерживатьнесколько независимых протоколов маршрутизации и одновременно обновлять иобрабатывать таблицы маршрутиза­ции длявсех поддерживаемых протоколов. Это позволяет создавать несколько сетей наодних и тех же носителях благодаря тому, что маршрутизируемые протоколы и протоколы маршрутизации работают совершеннонезависимо друг от друга.

Большая часть данных в сети передается внутри малыхлогических групп. Системы маршрутизации, как правило, разработаны с учетомэтого факта, при этом логические группыузлов называются доменами, автономными системами или областями.

В маршрутизации домен или автономная система (AS) представляет собой частьсети, находящаяся под централизованным управлением. AS состоитиз маршрутизаторов,обменивающихся информацией по одному и тому же протоколу маршрутизации. С помощьюопределенных протоколов можно разбить AS на несколько областей маршрутизации.

4.1.Протоколы внутренней маршрутизации

Протоколы внутренней маршрутизации находятся науровне  Internet стека протоколов TCP/IP. К внутренним протоколаммаршрутизации относятся:

>·                     >RIP –протокол маршрутизации вектора расстояния;

>·                     >IGRPлицензированный протокол маршрутизации векторарасстояния фирмы Cisco;

>·                     >OSPFпротокол маршрутизации по состоянию связи;

>·                     >Enhanced IGRPсбалансированный протокол маршрутизациивектора расстоянияфирмы Cisco.

Перечисленные выше протоколывнутренней маршрутизации можно подразделить на две основных категории:протоколы вектора расстояния и протоколы по состоянию связи.

Протокол вектора расстояния оперирует такими данными,как направление и расстояние до любого сетевого соединения. Такие протоколыполучают информацию об обновлениях "из вторых рук", а не напрямую.

Протоколы по состоянию связи, или протоколы"кратчайший путь первым" имеют более полный объем информации о сети,в отличие от протоколов вектора расстояния, и никогда не используют передачуинформации через вторые руки". Поэтому выбираемые ими маршруты лучше.

4.2.Протоколы вектора расстояния

При обрыве линии связи илиразрыве соединения в сети все маршрутизаторы должны обновить свои таблицымаршрутизации. На это требуется определенное время, которое называется временем оповещения. В это время данные не передаются и, таким образом, работасети замедляется. После завершения оповещения все маршрутизаторы в сетиработают с одной и той же информацией о маршрутах: про сеть говорят, что онаоповещена.

Протоколы вектора  расстояния  выполняют обновление  через определенныепромежутки времени. Процесс обновлениясостоит в том, что каждый маршрутизатор передает всю свою таблицумаршрутизации всем остальным известным ему маршрутизаторам.

После включения или запускамаршрутизатора, использующего протокол векторарасстояния, он получает информацию о соседях; это означает, что он знаетрасстояния (число транзитных участков) до других маршрутизаторов для каждогоинтерфейса. После обновления таблиц маршрутизации (для протокола RIP это осуществляется каждые 30 с.) маршрутизаторполучает информацию об оптимальных путях к другим сетям. Пути вычисляются наоснове числа транзитных участков между маршрутизатором и каждым из его соседей.На рис. 7 показан фрагмент сети, в которой маршрутизатору С известно, что маршрутизатор В отделен от сети 1 однимучастком (расстояние между ними равно 1). Это означает, что расстояниеот маршрутизатора С до сети 1 равно 2. Маршрутизатор С не имеет сведений обовсей сети – он знает только то, что ему сообщили соседние маршрутизаторы.

4.2.1. Недостатки протоколов вектора расстояния

Протоколы вектора расстояния исходят из того, что"чем короче, тем лучше", и выбирают маршруты толь­ко на основаниичисла транзитных участков. В фрагменте сети, показанной на рис. 7 маршрутизаторА соединен с маршрутизатором D участкомглобальной сети с шириной полосы 56 Кбит. Кроме того, маршрутизатор А можетобратиться к маршрутизатору D черезмаршрутизатор В, соединенный с маршрутизатором D линией Е1 (2,048 Мбит/с). С точки зрения протоколавектора расстояния оптимальный маршрут проходит через канал на 56 Кбит. Длятого, чтобы направить пакеты по более скоростному пути необходимо вручнуюуказать маршрутизатору А, что метрика канала 56 Кбит равна 3.

Другим, более важным недостаткомпротоколов вектора расстояния являются так называемые циклы маршрутизации. Они возникают вследствие того, что не всемаршрутизаторы обновляют свои таблицы одновременно. Допустим в сети,изображенной на рис. 8, вышел из строя интерфейс с сетью 1. Непосредственно перед отказом сети 1 все маршрутизаторыимеют непротиворечивую информацию и правильные таблицы маршрутизации. Какговорят, сеть сошлась. Предположим, что предпочтительным путем к сети 1 вмаршрутизаторе С является путь через маршрутизатор В и что в своей таблицемаршрутизации маршрутизатор С имеет запись о расстоянии до сети 1, равном 3.

Когда в сети 1 происходитотказ, маршрутизатор Е посылает маршрутизатору А обновление, содержащее этуинформацию. Маршрутизатор А прекращает направлять пакеты в сеть 1, номаршрутизаторы В, С и D продолжают это делать, так как они еще не проинформированы об отказе.После того как маршрутизатор А посылает свою обновленную таблицу маршрутизации,прекращают направлять пакеты в сеть 1 маршрутизаторы В и D, однако, маршрутизатор С по прежнему всееще не имеет обновленной информации. Для маршрутизатора С сеть 1 все так жедоступна через маршрутизатор В. Это будет как бы новый предпочтительный маршрутс метрикой, равной трем переходам.

Теперь маршрутизатор Спосылает периодическое обновление маршрутизатору D, указывающее на наличие пути к сети 1через маршрутизатор В. Маршрутизатор D изменяет свою таблицу маршрутизации, отражая эту хорошую,но неправильную информацию, и передает эти сведения дальше маршрутизатору А.Маршрутизатор А распространяет их маршрутизаторам В и Е и т.д. Теперь любойпакет, имеющий назначением сеть 1, начинает ходить по кругу от маршрутизатора С— к В, далее — к А, затем — к D и назад к С. Это и естьцикл маршрутизации. Вышеописанная проблема называется подсчетом добесконечности и вызвана противоречивостью информации, распространяемой посети. Если оставить все как есть, то каждыйраз при прохождении пакета через маршрутизатор число транзитных участковбудет увеличиваться на 1 — и так до бесконечности.

4.2.2. Методы повышения сходимости протоколов векторарасстояния

Самым простым выходом из циклов маршрутизации являетсявведение ограничения сверху на допустимое число маршрутных участков. Протокол вектора расстояния допускает не более15 участков, так что любые сети, расстояние до которых равно 16 и выше,объявляются недоступными. Другими словами, после того как циклразрастется до 15 маршрутных участков, сеть 1 будет объявлена отключенной.Таким образом, пакеты не будут передаваться в цикле вечно. Это хорошее решение,однако оно не устраняет сам цикл. Пакеты, по прежнему попадают в цикл, но вместотого чтобы кружиться там до бесконечности,они уничтожаются, как только число пройденных маршрутных участков превысит 15.

Другим решением проблемы цикла маршрутизации является делениегоризонта. Вводится дополнительное правило, согласно которому информация омаршрутизации не должна передаваться в том направлении, откуда она поступила. Внашем примере маршрутизатор А не должен передавать обновленные данные,поступившие от маршрутизатора В, обратно на маршрутизатор В. Это правилопозволяет снизить объем передачи устаревших данных и общий объем передачиданных о маршрутизации в сетях протоколов вектора расстояния.

Еще один способ предотвращения ситуаций, вызванныхпротиворечивостью распространяемой информации,— это так называемый опасныйреверс. Он заключается в следующем. При потере связи с сетью 1маршрутизатор Е запускает процесс маркировки опасного реверса, добавив в своютаблицу запись, согласно которой сеть 1 находится на расстоянии 16 илинедоступна (иногда говорят, что расстояние до нее бесконечно). Пометивтаким образом путь к сети 1, маршрутизаторЕ становится невосприимчивым к неправильным обновлениям, в которых этот путь считается доступным. Маршрутизатор Е хранитэту информацию в своих таблицах до тех пор, пока сеть 1 снова не станетдоступной. После этого он инициирует обновление,чтобы информировать соседние маршрутизаторы о произошедшем.

Таймеры удержания (hold-down timers) в нерабочем состоянии используются длятого, чтобы не позволить регулярно посылаемым сообщениям неправомерно переза­являть маршрут, который, возможно, сталнерабочим. Проблема счета до бесконечно­сти может быть снята с помощью таймеров удержания следующим образом. приходит пакет актуализации, информирующий отом, что сеть снова доступна, то мар­шрутизаторпомечает эту сеть как доступную и выключает таймер удержания.

Если отдругого соседнего маршрутизатора приходит пакет актуализации с метри­кой для этой сети, которая лучшепервоначально записанной, то маршрутизатор по­мечаетсеть как доступную и сбрасывает таймер удержания.

Если в какой-либо моментвремени до истечения срока, устанавливаемого тайме­ром удержания, от другого соседа приходит пакет актуализации с худшейметрикой, то этот пакет актуализации игнорируется. Игнорирование пакетовактуализации с худ­шей метрикой в период закрытия маршрута обеспечивает большеевремя на распро­странение сведений оразрушительном изменении по всей сети.

 

Когдамаршрутизатор получает от соседа пакет актуализации, свидетельствующий о том, чтопервоначально доступный маршрут теперь недоступен, он помечает этот маршрут Как недоступный изапускает таймер удержания (рис. 11.22). Если в какой-либо момент

 

Для реализации описанного механизма нужны блокировки(hold-downs). Ихзадача — предотвратить распространение регулярных ложных сообщений о том, чтонеисправный путь, помеченный опасным реверсом, якобы снова заработал. Блокировки предотвращают слишком частое изменениемаршрутов следующим образом: задается некоторый промежуток времени, втечение которого сбойный может заработать снова или же сеть можетстабилизировать информацию перед выбором следующего оптимального пути. Этот жемеханизм блокирует на определенное время передачу любых изменений, которыемогут относиться к только что удаленным маршрутам. Благодаря этому неоповещенные маршрутизаторы не могут передавать ложную информацию.

Для передачи информации об изменениях в сетиблокировки используют триггерные обновления со сбросом таймера блокировки.Триггерные обновления сбрасывают таймер блокировки в следующих трех случаях:

1. При срабатывании таймера HD;

2. Если маршрутизатор принимает для обработки задачу,пропорциональную числу связей в сети

3. Если получено другое обновление с информацией обизменении состояния сети

 

4.3.Протоколы маршрутизации по состоянию связи

В противоположность алгоритму векторарасстояния, при применении алгоритма маршрутизациипо состоянию связи, таблицы содержат более полную информацию о топологии сети.Маршрутизаторы, использующие этот алгоритм, имеют всю информацию о связях междуудаленными маршрутизаторами и о том, как они взаимодействуют.В системе маршрутизации по состоянию связи оповещение маршрутизаторов обудаленных связях выполняется с помощью пакетов состояния связи (LSP), или пакетов-приветствий. В этой системе такжеприменяются базы данных о топологии сети, алгоритм "кратчайший путь —первым" (SPF) и таблицы маршрутизации.

Сбор информации о сети в системемаршрутизации по состоянию связи значительноотличается от этого же процесса в системе вектора расстояния. Сначаламаршрутизаторы обмениваются пакетами-приветствиями (LSP), содержащими обзорную информацию о сети в целом. Наначальном этапе каждый маршрутизатор передает только данные о своихнепосредственных связях. Затем каждый маршрутизатор компилирует все LSP, поступившие из сети, и образует базу данных отопологии сети. После этого SPF вычисляетмаршруты ко всем сетям: для каждой сети с маршрутизацией по состоянию связивычисляются кратчайший и оптимальный пути. Затем каждый маршрутизатор формируетдревовидную структуру, в которой он сам является корнем.

Результаты этих действий преобразуются в таблицумаршрутизации, содержащую список оптимальных путей (напомним, что оптимальныйпуть — это не кратчайший, а наиболее эффективный). И только после этогомаршрутизатор может применять эту таблицу для маршрутизации пакетов.

Вернемся к предыдущему примеру. В отличие от векторарасстояния, алгоритм маршрутизации по состоянию связи при передаче пакетов отмаршрутизатора А до маршрутизатора D сочтетоптимальным путь через соединение ТЗ, а не через медленный канал на 56 Кбит.Дело в том, что в этой системе выбор оптимального пути основывается не толькона числе транзитных участков, но и на таких параметрах, как доступная полосапропускания и уровень загруженности связей, так что выбранный путьдействительно наилучший.

4.3.1.Оповещение

Маршрутизаторы, использующие алгоритм маршрутизации посостоянию связи, обновляют информацию о сети способом, совершенно отличным отпротоколов вектора расстояния. При изменении топологии маршрутизатор илимаршрутизаторы, узнавшие об этом первыми, передают соответствующую информациюлибо всем другим маршрутизаторам, использующим тот же алгоритм, либо специальновыделенному маршрутизатору, выполняющему обновление таблиц.

Маршрутизатор, использующий алгоритм маршрутизации посостоянию связи, должен выполнить следующие действия:

1. Вспомнить имя своего соседа, расписание его работыи затраты на путь к нему.

2. Создать LSP, вкотором будут перечислены имена соседей и относительные затраты на путь к ним.

3. Послать вновь созданный LSP всем другим маршрутизаторам, использующим тот жеалгоритм.

4. Принять LSP,поступившие от других маршрутизаторов, и обновить собственную базу данных.

5. Создать полную карту топологии сети на основаниивсех принятых LSP и затем вычислить оптимальныемаршруты ко всем компонентам сети.

Приняв пакет LSP,маршрутизатор повторно вычисляет оптимальные маршруты и обновляет таблицымаршрутизации.

Вычисление кратчайшего путиосуществляется по алгоритму Дейкстры, вкотором число операций, а следовательно, необходимая мощность процессора,пропорционально числу связей в сети, умноженному на число маршрутизаторов. Это означает, что для применения этого алгоритманеобходим мощный процессор большой объем памяти и широкая полосапропускания.

Последнее требование обусловлено тем, что приподключении маршрутизатора к сети он наводняет ее пакетами-приветствиями. Это значительно снижает ширину полосы пропускания,предназначенной для передачи полезных данных, т. е. для того, для чегосеть и предназначена.

В отличие от вектора расстояния маршрутизаторы сетей,основанных на протоколах по состоянию связи,после начального всплеска активности при инициализации обновляютинформацию в среднем каждые два часа — за исключением случаев обрыва линии или подключения нового маршрутизатора. Кроме того,период обновления можно изменять всоответствии с полосой пропускания. Допустим, что у вас два континентасоединены каналом с полосой пропускания 56Кбит. Какой протокол вы выберете: RIP (протокол вектора расстояния) с 30-секундным периодом обновления или OSPF (протокол по состоянию связи), период обновления длякоторого можно увеличить до 12 часов?

Другое преимущество протоколовмаршрутизации по состоянию связи — возможностьвыделения специального маршрутизатора DR (designated router)для обработки всех изменений. Все остальные маршрутизаторы в сегменте, вкотором расположен DR, могут обращаться заинформацией об изменениях в сети к нему вместо использования LSP.

Вы можете спросить: а если маршрутизатор не получилпакет LSP? Или если линиянастолько медленная, что к тому моменту, когда некоторые маршрутизаторы получат первый LSP, топология сети изменитсядважды? Протоколы по состоянию связипредусматривают защиту от распространения ошибочной информации в пакетах LSP: LSP с указаниемтекущего времени, порядковые номера и схемы устаревания информации. Эти функциипонадобятся только в больших сетях.

4..3.2. Сравнение алгоритмов вектора расстояния имаршрутизации по состоянию связи

Как мы видим, основные различия между алгоритмамивектора расстояния и по состоянию связи можно свести к нескольким пунктам:

>·        >Маршрутизаторы,использующие алгоритм вектора расстояния, получают всю информацию о топологиисети из вторых рук, а именно от своих соседей, в то время как маршрутизаторы,использующие алгоритм маршрутизации по состоянию связи, получают полную иточную информацию о сети из первых рук с помощью LSP.

>·        >Протоколы векторарасстояния определяют оптимальный маршрут путем подсчета транзитных участков,т. е. по метрике.  Протоколы по состояниюсвязи, помимо метрики, анализируют полосу пропускания и другие важные параметрыпути.

>·        >В протоколахвектора расстояния обновление данных о топологии выполняется раз в 30 с (вбольшинстве случаев этот интервал можно изменять), что приводит к увеличениювремени оповещения. В протоколах по состоянию связи обновление можетвыполняться сразу после изменения топологии, что сокращает время оповещения: LSP можно адресовать другим маршрутизаторам, группаммаршрутизаторов или специально выделенному маршрутизатору.

Взвесив все "за" и "против", мыпридем к выводу, что ни один из алгоритмов маршрутизации не являетсяуниверсальным, пригодным для всех без исключения сетей. При выборе алгоритмамаршрутизации нельзя исходить только из скорости или только из стоимости:например, отсутствие поддержки общепринятых стандартов может свести на нет всеостальные преимущества. Выбор правильного алгоритма может определяться такимисоображениями, как простота структуры сети, объем и простота настройки иуправления, возможность одновременной поддержки нескольких протоколов беззначительного усложнения конфигурации.

4.4.Сбалансированный гибрид

Сбалансированный гибрид, или сбалансированнаямаршрутизация, сочетает и использует преимущества алгоритмов вектора расстоянияи маршрутизации по состоянию связи.

В гибридных протоколах для выбора оптимальногомаршрута используются векторы расстояния, хотя метрика определяется по большемучислу критериев, чем в чистых протоколах вектора расстояния. Несмотря на это,скорость оповещения значительно повышается благодаря применению триггеров,заимствованных из алгоритма маршрутизации по состоянию связи. Кроме того, вгибридных протоколах алгоритм выбора маршрута по состоянию связи болееэффективен, что позволяет снизить требованияк мощности процессора, объему памяти и полосе пропускания. К гибриднымпротоколам относятся:

>1.       >Протокол IS-IS  (Intermediate System to Intermediate System –протокол взаимодействия промежуточных систем) из набора ОSI;

>2.       >Протокол EIGRP (Enhanced Interior GatewayRouting Protocolулучшенный протокол маршрутизациивнутреннего шлюза) фирмы Cisco.

4.5.Протокол RIP

RIP (а такжеIGRP) всегда работает с обобщенной информацией о маршрутах, разделенной по основным сетям. Этот тип маршрутизацииназывается классовой маршрутизацией. В протоколах бесклассовой и префиксноймаршрутизации информация о путисодержит данные о смежных блоках хостов, подсетях и сетях. RIP является протоколом классовой маршрутизации и неподдерживает работу с префиксами.

RIP представляет собой протокол маршрутизации по векторурасстояния, основанный на классовомпринципе, определяющий затраты на маршрут как число транзитных участкови хранящий эти данные в таблице маршрутизации.

Маршрутизатор выбираеткратчайший путь к месту назначения на основе таблицы маршрутизации. Он собирает эти данные путем приемашироковещательных сообщений,поступающих от других маршрутизаторов, и соответствующего обнов­ления собственной таблицы при наличии изменений.

Протокол RIPстандартизован в RFC 1058, обновлен в RFC 1723. В частно­сти, в RFC 1723 добавлены средства безопасности. Теперь всообщениях RIP можно передавать большеданных.

4.5.1. Таблицы маршрутизации RIP

Таблицы маршрутизации RIP содержат как минимум следующуюинформацию:

   Целевой IP-адрес

   Метрическийпоказатель числа транзитных участков на конкретном маршруте к пункту назначения(может принимать значения от 1 до 15)

   IP-адрес следующего маршрутизатора, которому следуетпередать

дейтаграмму при следовании поданному маршруту к пункту назначения

   Маркер, сигнализирующий о последнихизменениях маршрута

   Таймеры, используемые для регулированияпроизводительности

   Флаги,сигнализирующие о том, была ли недавно изменена информация о маршруте

   Блокировки,служащие для предупреждения ложных сообщений о том, что неисправный путь сновазаработал

   Деление горизонта для предупреждениязацикливания

   Обновлениеопасного реверса для предупреждения больших циклов.

RIP генерирует сообщения об обновлении с постоянныминтервалом и при изменении топологии сети. Если маршрутизатор, работающий с протоколом RIP, принимает данные о более быстром пути к тому илииному пункту назначения, то новая информация записывается в таблице поверхстарой.  Например, если маршрутизаторпотерял какую-либо связь, то он повторно вычисляет маршруты в своих таблицах изатем передает обновленную информацию всемсвоим соседям. Каждый из них принимает эти данные, обновляет своютаблицу маршрутизации и передает информацию своимсоседям.

4.6.Протокол IGRP

IGRP (Interior

 
Категория: Сети передачи данных | Добавил: Admin (02.10.2010)
Просмотров: 7452 | Рейтинг: 0.0/0
Всего комментариев: 0
Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
[ Регистрация | Вход ]
Форма входа

Поиск

Поиск Google

Copyright MyCorp © 2024 Бесплатный конструктор сайтов - uCoz