Маршрутизация в сетях с коммутацией пакетов. Исследование принципа работы протокола OSPF

Цель работы. исследование работы алгоритма Дейкстры, лежащего в основе протокола OSPF, в зависимости от приоритета параметров сети связи и приоритета трафика.

Краткая теоретическая справка.Протокол OSPF (Open Shortest Pass First, RFC-1245-48, RFC-1583-1587, алгоритмы предложены Дейкстрой) относится к классу протоколов IGP (внутрирегиональная маршрутизация) и использует алгоритм «состояние каналов». Он маршрутизирует пакеты IP, основываясь исключительно на IP-адресе получателя в заголовке пакета IP. Пакеты IP маршрутизируются в неизменном виде и при прохождении через автономную систему не подвергаются инкапсуляции в какой-либо другой протокольный заголовок.

OSPF – это протокол динамической маршрутизации. При изменении топологии OSPF вычисляет маршруты заново, используя минимальный трафик протокола маршрутизации. Протокол OSPF следует применять для организации маршрутизации в больших сетях, представляющих собой отдельные автономные системы или регионы маршрутизации.

OSPF обеспечивает:

алгоритм выбора оптимального пути на основании значений пропускной способности каналов связи, задержках передачи данных, количестве ошибок при передаче в каждом направлении и других факторах;

отсутствие служебного трафика после построения таблицы маршрутизации (передача только коротких пакетов между соседними маршрутизаторами через определенные интервалы времени, подтверждающие их доступность);

быстрое распространение информации об изменении топологии (каждый маршрутизатор содержит полную картину о структуре всей зоны, поэтому при изменении топологии информация рассылается сразу всем маршрутизаторам зоны);

распределение полномочий по управлению. Наличие в OSPF собственных зон позволяет в большой сети делегировать полномочия по управлению различными участками (зонами) сети отдельным администраторам, сохраняя общий контроль за сетью из центра, благодаря наличию так называемой центральной (backbone) зоны, через которую осуществляется соединение остальных зон между собой;

автоматическое агрегатирование подсетей, т.е. представление нескольких непрерывно следующих в адресном пространстве подсетей в виде одной сети в случае, если доступ ко всем этим сетям из данного маршрутизатора осуществляется через один соседний маршрутизатор;

возможность распределять нагрузку передачи трафика по параллельным каналам, что позволяет увеличивать пропускную способность при отсутствии каналов связи необходимой пропускной способности.

Каждый маршрутизатор самостоятельно решает задачу оптимизации маршрутов. Если к месту назначения ведут два или более эквивалентных маршрута, информационный поток будет поделен между ними поровну. В процессе выбора оптимального маршрута анализируется ориентированный граф сети.

Ниже описан алгоритм Дейкстры, на основе которого реализован протокол OSPF. Алгоритм использует понятие оптимального пути. На рис.1а приведена схема узлов (A-J) со значениями метрики для каждого из отрезков пути. Анализ графа начинается с узла A (Старт). Пути с наименьшим суммарным значением метрики считаются наилучшими. Именно они оказываются выбранными в результате рассмотрения графа (кратчайшие пути).