Маршрутизация в TCP/IP. Протоколы внутренней маршрутизации

• критериев (число шагов, ширина полосы пропускания, надежность
• и т.п.)

• Таблицы маршрутизации хранятся и рассчитываются на
• маршрутизаторах, по принципам формирования разделяются на:
• статические: прописываются вручную системным администратором,
• изменяются по мере необходимости (например, подключения
• нового узла) тоже вручную. Таким образом, подходят для небольших
• сетей.
• -динамические: изменяются регулярно в автоматическом режиме,
• зависят от текущего состояния сети. Используются в крупных
• сетях, например, региональных.
• -центральные статические таблицы: таблица маршрутизации
• рассчитывается на центральном узле, после чего рассылается
• узлам-получателям в статическом виде. Используется в относительно
• крупных сетях, но создает дополнительный служебный трафик.

Протоколы внутренней маршрутизации

• Общее название протоколов внутренней маршрутизации:
• IGP – Interior Gateway Protocol.
• Общие свойства:
• В случае наличия нескольких маршрутов с одинаковыми метриками, обычно выбирается один. Для обеспечения возможности использования остальных в качестве обходных требуется дополнительная настройка.
• В силу различия технологий и топологий один и тот же маршрутизатор может использовать различные протоколы для связи в рамках домашней сети с остальными внутренними маршрутизаторами и для взаимодействия с другими сетями.

Основные протоколы внутренней маршрутизации:

• RIP (Routing Information Protocol) – наиболее активно используется в небольших сетях (ограничение на количество маршрутизаторов – 15 для избегания образования петель). В основе лежит алгоритм Беллмана-Форда. Маршрутизатор посылает обновление каждые 30 с. Обновление – это сообщение, содержащее IP-адрес подсети и расстояние до нее (определяется по числу узлов). Если в течение 180 с. не приходит обновление на маршрут, то он считается недействительным.
• Недостатки:
• 1.ограничение на размер сети.
• 2. использование в качестве критерия количества узлов, что может привести к образованию петель и нахождению неоптимального маршрута.

Пример работы протокола RIP

Таблица маршрутизации

Пример фрагмента сети

Продолжение примера работы протокола RIP

Проблемы QoS-маршрутизации

• Необходимость учитывать не только количество переходов, но и другие параметры сети (задержки, пропускную способность, интенсивность трафика и пр.)
• Необходимость маршрутизировать трафик в зависимости от типа и приоритета.
• Необходимость поддержки балансировки нагрузки.

Путь без поддержки балансировки

2

1

B

D

E

A

C

Путь с поддержкой балансировки

1

2

Протоколы QoS-маршрутизации

• OSPF – разработка IETF. Основан на алгоритме Дейкстры. Протокол, который может использоваться и для внутренней, и для внешней маршрутизации.
• IS-IS – разработка ITU-T. Основан на алгоритме Дейкстры. Функционально аналогичен OSPF. Исторически так сложилось, что используется достаточно редко.
• Современные маршрутизаторы обычно поддерживают оба этих протокола.

OSPF – Open Shortest Path First

• В качестве критерия использует стоимостную метрику, включающую в себя такие показатели, как скорость передачи, надежность, ширина полосы пропускания, задержка, количество узлов и т.д. Рассылает обновления раз в 4 с., но маршрут действителен до тех пор, пока не придет сообщение о его недопустимости. Все маршрутизаторы OSPF имеют стандартные IP-адреса: 224.0.0.5 – основные и 224.0.0.6 – резервные.
• Недостаток: громоздкость протокола и требовательность к вычислительной мощности процессора маршрутизатора.

Особенности OSPF

• Таблица маршрутизации рассчитывается на каждом маршрутизаторе, что позволяет уменьшить количество служебного трафика. Поддерживает лавинную маршрутизацию.
• Поддерживает до 8 типов трафика.
• Поддерживает балансировку нагрузки.
• Поддерживает аутентификацию.
• Поддерживает классовую и бесклассовую маршрутизацию (рассылка маски).
• Позволяет разделять автономную систему на зоны, изолированные друг от друга.

Типы маршрутизаторов OSPF

• Поддерживается 4 типа маршрутизаторов:
  • Internal (внутренний): соединяет различные сегменты внутри одной автономной зоны (крупной корпоративной сети, например).
  • Border (внешний, для взаимодействия зон): соединяет различные автономные зоны, например, подсети субпровайдеров с сетью оператора.
  • Backbone (маршрутизатор опорной сети): на них строится магистральная сеть оператора.
  • Boundary (межсетевой): для маршрутизации между сетями операторов. Но чаще всего для этих целей используется протокол BGP

• Типы сообщений OSPF:
  • Hello
  • Описание БД
  • Запрос
  • Объявление (таблица маршрутизации)
  • Квитанция
• Формат OSPF-заголовка

версия

Длина пакета (16)

Тип сообщения

Идентификатор маршрута (32)

Идентификатор зоны (32)

Контр. Сумма (16)

Тип аутентификации (16)

Данные аутентификации (64)

Пример работы протокола OSPF

Пример фрагмента сети

Метрика: является результатом совокупности характеристик канала (OSPF ориентирован на состояние канала)

5

3

2

4

4

Описание алгоритма Дейкстры

• А D
• Шаг 1: из А кратчайший путь в В (и единственный). Добавляем В в множество узлов. {А,В}
• Шаг 2: Из В кратчайший путь в Е (7). Можем попасть в С (8). {А,В,Е}
• Шаг 3: Через Е можем попасть в D, метрика равна 11. Рассматриваем все возможные варианты, поэтому проверяем путь через С: {А,В,Е,С}
• Шаг 4: При расчете через С в D получаем метрику равную 10, что меньше предыдущего значения. Заменяем его.
• Таким образом, оптимальный путь A->С->D.

Протокол внешней маршрутизации BGP

BGP – Border Gateway Protocol. Обеспечивает взаимосвязь между независимыми сетями. Использует рассылку только обновлений. Содержит ряд функций, повышающий безопасность (например, аутентификацию