КОНСПЕКТ_ЛЕКЦИЙ_Сети_и_телекоммуникации (853866), страница 21

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 21)

Существуют различные алгоритмы построения таблиц для одношаговой маршрутизации. Их делят на три класса:

 Алгоритмы фиксированной маршрутизации. Они применяются в сетях с простой топологией и основаны на составлении таблиц маршрутизации «вручную» администратором сети.

 Алгоритмы простой маршрутизации. Они разделяются на три подкласса:

 случайная маршрутизация (дейтаграммы передаются в любом случайном направлении, кроме исходного);

 лавинная маршрутизация (дейтаграммы передаются во всех направлениях, кроме исходного);

 адаптивная маршрутизация (таблица маршрутизации составляется на основании данных, содержащихся в проходящих через маршрутизатор дейтаграммах).

 Алгоритмы адаптивной маршрутизации. Основные алгоритмы, применяемые в современных сетях. Маршрутизаторы периодически обмениваются между собой информацией о сетевой топологии.

При маршрутизации от источника выбор маршрута производится конечным узлом или первым маршрутизатором на пути следования дейтаграммы. Все остальные маршрутизаторы только отрабатывают выбранный маршрут. Этот метод в сетях IP применяется только в целях отладки.

Управление таблицей маршрутизации на маршрутизаторах в большой распределенной сети является сложной задачей. Таблицы маршрутизации для отображения текущей сетевой топологии должны быть динамическими. Маршрутизатор обменивается с другими маршрутизаторами информацией о маршрутах. К протоколам маршрутизации, обменивающимися информацией о маршрутах в сетях IP, относятся: Routing Information Protocol (RIP), Open Shortest Path First Protocol (OSPF), Integrated Intermediate System to Intermediate System (ISIS), Exterior Gateway Protocol (EGP) и Border Gateway Protocol (BGP).

Сегодня Internet значительно отличается от той сети, которая была создана в 1980 году. Internet стала мировой, общедоступной информационной сетью, которая удваивается в размерах каждые девять месяцев. Однако столь бурный рост Internet неизбежно привел к выявлению большого количества проблем, связанных с маршрутизацией. При этом:

 Производительность протоколов маршрутизации значительно снизилась;

 Размер сообщений, которыми обмениваются маршрутизаторы для поддержания своих таблиц маршрутизации растет, что требует все больших ресурсов маршрутизаторов и все большей пропускной способности сети;

 Большое число маршрутизаторов, работающих с протоколами маршрутизации, делают поддержку механизмов обнаружения и изоляции сбоев практически невозможной.

Для того чтобы в какой-то степени снизить влияние этих факторов, сеть Internet разделили на отдельные автономные системы (Autonomous System). Автономная система (АС) представляет собою группу сетей и маршрутизаторов, управляемую уполномоченным. АС позволяет независимо управлять различными частями Internet и разрешает маршрутизаторам внутри различных АС использовать разные протоколы маршрутизации. Каждая сеть внутри АС должна быть доступна из Internet.

Маршрутизаторы внутри одной АС взаимодействуют, используя динамические протоколы маршрутизации. Протоколы, управляющие маршрутной информацией внутри АС, относятся к классу так называемых протоколов IGP (Interior Gateway Protocol, внутренний шлюзовой протокол). Главной задачей протоколов класса IGP является поддержание необходимой производительности. Эти протоколы должны немедленно подстраиваться под изменения в сетевой топологии и находить маршрут с наименьшей стоимостью. Отдельные протоколы класса IGP это: RIP, NLSP, OSPF, IGRP, EIGRP и IS-IS.

Взаимодействие между маршрутизаторами, принадлежащими к различным АС, требует дополнительного протокола, который называется EGP (Exterior Gateway Protocol, внешний шлюзовой протокол). Так как различные АС управляются совершенно независимо, в протоколе предприняты меры, предотвращающие влияние сбоев в других АС. Необходимо учитывать, что для связи с маршрутизаторами внутри АС корневой маршрутизатор (см. ниже), кроме поддержки EGP, должен также поддерживать протоколы класса IGP, так как всю информацию о своей АС протокол EGP получает через IGP.

9.2 Протокол RIP

Протокол RIP (Routing Information Protocol) описан в документе RFC 1058. Протокол RIP относится к классу протоколов IGP. Этот протокол является одним из первых протоколов обмена маршрутной информацией между маршрутизаторами в IP-сети. Существует также версия этого протокола для сетей IPX/SPX компании Novell. Впервые протокол RIP появился в 1982 году как часть стека протокола TCP/IP для UNIX, разработанной Berkley Software Distribution. Исторически протокол RIP близко связан с семейством сетевых протоколов фирмы Xerox. Преимуществом протокола RIP является его простота. Недостатком — увеличение трафика за счет периодической рассылки широковещательных сообщений.

Протокол RIP стал стандартным протоколом маршрутизации внутри отдельной автономной системы (АС), хотя он существенно ограничивает размер автономной системы. Это связано с тем, что протокол RIP не поддерживает длинные пути, которые содержат более 15 переходов.

Протокол RIP использует алгоритм длины вектора (Distance vector algorithm). Этот алгоритм основывается на тех же принципах, что и алгоритм Беллмана-Форда, который был применен в первом протоколе маршрутизации для сетей ARPANET и исходит из предположения, что каждый маршрутизатор может вычислить самый короткий маршрут и соответствующее расстояние до каждой сети.

То есть, каждый маршрутизатор выбирает ближайший соседний маршрутизатор, который расположен на этом самом коротком маршруте до получателя. Выбор осуществляется на основании информации о стоимости путей (выбирается путь с меньшей стоимостью).

Стоимость вычисляется по информации, имеющейся в таблицах маршрутизации всех соседних маршрутизаторов (маршрутизаторы регулярно обмениваются между собой таблицами маршрутизации). Этот алгоритм хорошо работает в небольших сетях. В больших сетях он заполняет сеть широковещательным трафиком.

Протокол не всегда точно и быстро учитывает изменения сетевой топологии, так как маршрутизаторы не имеют точного представления о топологии сети, а располагают только информацией, полученной от своих соседей.

Протокол RIP использует в качестве метрики маршрута количество переходов, то есть число маршрутизаторов, которые должна миновать дейтаграмма, прежде чем она достигнет получателя.

Маршрутизаторы с поддержкой протокола RIP всегда выбирают маршрут с наименьшим числом переходов.

Таблица маршрутизации RIP содержит следующие поля:

 IP-адрес целевой сети;

 Количество переходов до целевой сети;

 Адрес первого маршрутизатора на пути к целевой сети;

 Идентификатор соседнего маршрутизатора, который является источником данной адресной информации в таблице маршрутизации;

 Таймер для отслеживания времени, прошедшего с момента последнего обновления записи.

При включении маршрутизатора таблица маршрутизации заполняется описанием сетей, которые напрямую подключены к данному маршрутизатору.

Затем соседние маршрутизаторы шлют ему свою информацию. Периодически каждый маршрутизатор посылает сообщения об обновлении маршрута всем своим соседям. Эти сообщения содержат информацию из таблицы маршрутизации.

Если объем информации слишком велик и не помещается в одно сообщение протокола RIP, она будет разделена на части и помещена в несколько сообщений. Перед передачей сообщений об обновлении маршрута соседним маршрутизаторам маршрутизатор увеличивает количество переходов до получателя на единицу.

Когда сообщения об обновлении маршрута приходят на маршрутизатор, он обновляет свою таблицу маршрутизации в соответствии со следующими правилами:

 Если новое количество переходов меньше, чем текущее (для конкретной записи), маршрутизатор примет новый маршрут. Эта новая запись будет храниться в таблице до тех пор, пока не появится маршрут с еще меньшей метрикой;

 Если передающий маршрутизатор является источником информации для существующей записи, то принявший сообщение маршрутизатор будет использовать новое значение количества переходов, даже если оно больше, чем старое.

Реакция протокола RIP на изменения в топологии сети зависит от того, как маршрутизатор информирует своих соседей о модификации его таблицы маршрутизации.

Однако следует учитывать, что если сетевая топология изменяется, то соседи могут перестать быть соседями. Кроме того, если маршрутизатор выходит из строя, он не может известить своих соседей об изменениях в топологии.

Таким образом, в случае отсутствия сообщений об обновлении маршрутизации предполагаемый маршрут может не отражать произошедшие изменения.

Все маршрутизаторы, участвующие в обмене сообщениями об обновлении маршрута по протоколу RIP, посылают эти сообщения через определенный интервал, который по умолчанию составляет 30 с.

Если маршрутизатор не получает сообщения от маршрутизатора, который отвечает за определенную запись в таблице маршрутизации за временной интервал, равный увеличенному в шесть раз интервалу обмена (по умолчанию 180 с), он предполагает, что либо его соседний маршрутизатор вышел из строя, либо между ними нарушилась связь.

Затем маршрутизатор помечает отказавший маршрут как некорректный и, в конечном счете, удаляет его из своей таблицы маршрутизации.

Когда маршрутизатор получит информацию о новом маршруте от другого своего соседа, он будет использоваться вместо старого удаленного маршрута. Шестикратное увеличение интервала необходимо для того, чтобы избежать исключения маршрута при случайной потере одного сообщения об обновлении.

Кроме того, маршрутизатору чрезвычайно важно оповестить своих соседей о том, что не существует корректного маршрута к определенному получателю. Протокол RIP позволяет выполнить это с помощью стандартных сообщений об обновлении маршрутизации.

Для обозначения недостижимости получателя количество переходов устанавливается равным 16. Это значение можно считать «бесконечностью», так как допустимые маршруты не могут иметь более 15 переходов. Если какая-либо сеть становится недостижимой, все соседние маршрутизаторы установят метрику для этой сети равной 16.

В следующем цикле посылки сообщений об обновлении маршрутизаторы передадут эти данные всем своим соседям, указав для них число переходов к недостижимой сети равным 16. На рис. 9.1 показан пример сетевой топологии с вышедшим из строя каналом связи.

Рис 9.1 Обрыв канала связи

Протокол RIP гарантирует, что таблицы маршрутизации за определенное время (время сходимости) станут правильными. Однако алгоритм в текущем своем состоянии не гарантирует, что время сходимости будет мало.

Может оказаться так, что до истечения времени сходимости в сеть будут внесены изменения, и тогда все начнется заново. Вопрос о том, сколько времени требуется для сходимости процесса извещения об изменении маршрутов, является достаточно сложным. Когда происходит выход из строя канала связи или возникают другие проблемы в сети, некоторые из существующих маршрутов становятся недоступными или менее подходящими для передачи. Проблема в том, что, в принципе, соседние маршрутизаторы могут обмениваться между собой не вполне правильной информацией. Эта информация будет передана дальше по сети. Она будет исправлена только при следующих итерациях. Медленная сходимость может иметь достаточно серьезные последствия. В частности, может увеличиться объем трафика сообщений об изменениях маршрутов, которыми обмениваются маршрутизаторы, могут образовываться логические петли маршрутизации и т. д.

На рис. 9.2 показана логическая петля, образованная маршрутизаторами М2 и М3.

Рис. 9.2. Пример образования логической петли маршрутизации

Маршрутизатор М2 может достигнуть целевой сети через маршрутизатор Ml за 1 переход.

Маршрутизатор М3 получает эту информацию из периодических сообщений об обновлении от маршрутизатора М2. Поэтому МЗ может достигнуть целевую сеть через маршрутизатор М2 за 2 перехода.

В следующем цикле посылки сообщений об обновлении маршрутизатор МЗ известит маршрутизатор М2 о достижимости целевой сети за 3 перехода. В результате маршрутизатор М2 будет иметь два маршрута в целевую сеть: первый маршрут с использованием маршрутизатора Ml и количеством переходов 1, а второй маршрут с использованием маршрутизатора МЗ и количеством переходов 3.

Маршрутизатор М2 выберет маршрут через маршрутизатор Ml, так как он имеет наименьшую метрику.

В случае, если канал связи между маршрутизаторами Ml и М2 выйдет из строя, М2 не получит сообщение об обновлении в требуемый интервал времени и удалит из своей таблицы запись о маршруте в целевую сеть через Ml. В результате у маршрутизатора М2 будет сформирована запись о маршруте в целевую сеть через маршрутизатор МЗ за 3 перехода. Следовательно, М2 будет пересылать весь трафик маршрутизатору МЗ, тот его пошлет обратно М2 и т. д. Таким образом образуется логическая петля маршрутизации. Обмен пакетами между маршрутизаторами будет продолжаться до тех пор, пока поле TTL в заголовке IP-дейтаграммы не станет равно 0. Тогда дейтаграмма будет удалена одним из маршрутизаторов.

Характеристики

Список файлов лекций