Тема 1.10 Протоколи маршрутизації

План

1) Характеристики внутрішніх протоколів

2)RIP I RIP2.

3) IGRP.

4) OSPF.

5)Протоколи зовнішньо доменної маршрутизації і BGP

Характеристики внутрішніх протоколів
Внутрішні протоколи для вибору кращого маршруту використовують поняття метрик.
Метрика - це параметр або група параметрів, які виражаються в числах і служать для оцінки якості маршруту.

RIP.

Протокол Інформації Маршрутизації (RIP) є протоколом маршрутизації, який був спочатку розроблений для Універсального протоколу PARC Xerox (де він називався GWINFO) і використовувався в комплекті протоколів ХNS. RIP почали пов'язувати як з UNIX, так і з TCP/IP в 1982 р., коли версію UNIX, звану Berkeley Standard Distribution (BSD), почали відвантажувати з однією з реалізацій RIP, яку називали "трасованою" (routed) (слово вимовляється "route dee"). Протокол RIP, який все ще є дуже популярним протоколом маршрутизації в співтоваристві Internet, формально визначений в публікації "Протоколи транспортування Internet" XNS (XNS Internet Transport Protocols) (1981 р.) і в Запитах для коментаря (Request for Comments - RFC) 1058 (1988 р.).

Формат таблиці маршрутизації

Кожний запис даних в таблиці маршрутизації RIP забезпечує різноманітну інформацію, включаючи кінцевий пункт призначення, наступну пересилку на шляху до цього пункту призначення і показник (metric). Показник позначає відстань до пункту призначення, виражену числом пересилок до нього. В таблиці маршрутизації може знаходитися також і інша інформація, у тому числі різні таймери, пов'язані з даним маршрутом. Типова таблиця маршрутизації RIP показана на рисунку 1.10.1

Рисунок 1.10.1 - Типова таблиця маршрутизації

RIP підтримує тільки найкращі маршрути до пункту призначення. Якщо нова інформація забезпечує кращий маршрут, то ця інформація замінює стару маршрутну інформацію. Зміни в топології мережі можуть викликати зміни в маршрутах, призводячи до того, наприклад, що який-небудь новий маршрут стає кращим маршрутом до конкретного пункту призначення. Коли мають місце зміни в топології мережі, то ці зміни відображаються в повідомленнях про коректування маршрутизації. Наприклад, коли який-небудь роутер знаходить відмову одного з каналів або іншого роутера, він повторно обчислює свої маршрути і відправляє повідомлення про коректування маршрутизації. Кожний роутер, приймаючий повідомлення про оновлення маршрутизації, в якому міститься зміна, коректує свої таблиці і поширює цю зміну

Як і інші протоколи маршрутизації, RIP використовує певні таймери для регулювання своєї роботи. Таймер коректування маршрутизації RIP (routing update timer) звичайно встановлюється на 30 сек., що гарантує відправку кожним роутером повній копії своєї маршрутної таблиці всім своїм сусідам кожні 30 секунд. Таймер недіючих маршрутів (route invalid timer) визначає, скільки повинне пройти часу без отримання повідомлень про який-небудь конкретний маршрут, перш ніж він буде визнаний недійсним. Якщо який- небудь маршрут визнаний недійсним, то сусіди повідомяються про цей факт. Таке повідомлення повинне мати місце до закінчення часу таймера відключення маршруту (route flush timer). Коли заданий час таймера відключення маршруту закінчується, цей маршрут видаляється з таблиці маршрутизації. Типові початкові значення для цих таймерів - 90 секунд для таймера недіючого маршруту і 270 секунд для таймера відключення маршруту.

RIP дозволяє максимальне число пересилок, рівне 15. Будь-якому пункту призначення, який знаходиться далі, ніж на відстані 15 пересилок, присвоюється ярлик "недосяжного". Максимальне число пересилок RIP значною мірою обмежує його вживання в крупних об'єднаних мережах, проте сприяє запобіганню появи проблеми, званої рахунком до безкінечності (count to infinity), що приводить до зациклення маршрутів в мережі.

RIP досить простий протокол, але, на жаль не позбавлений недоліків:
a. RIP не працює з адресами субмереж. Якщо нормальний 16-біт ідентифікатор ЕОМ класу B не дорівнює 0, RIP не може визначити чи є не нульова частина cубмережевим ID, або повною IP-адресою.
b. RIP вимагає багато часу для відновлення зв'язку після збою в маршрутизаторі (хвилини). У процесі встановлення режиму можливі цикли.
c. Число кроків важливий, але не єдиний параметр маршруту, та й 15 кроків не межа для сучасних мереж.

Протокол RIP-2 (RFC-1388, 1993 рік) є новою версією RIP, яка на додаток до широковещательному режиму підтримує мультікастінг; дозволяє працювати з масками субсетей. На рис. 4.4.11.3 представлений формат повідомлення для протоколу RIP-2. Поле маршрутний демон є ідентифікатором резидентної програми-маршрутизатора. Поле мітка маршруту використовується для підтримки зовнішніх протоколів маршрутизації, сюди записуються коди автономних систем. При необхідності управління доступом можна використовувати перші 20 байт з кодом набору протоколів мережі 0xFFFF і влучною маршруту = 2. Тоді в інші 16 байт можна записати пароль.

Рисунок 1.10.2 - Формат повідомлень протоколу RIP-2

IGRP.

Протокол маршрутизації внутрішніх роутеров (Interior Gateway Routing Protokol-IGRP) є протоколом маршрутизації, розробленим в середині 1980 рр. компанією Cisco Systems, Inc. Головною метою, яку переслідувала Cisco при розробці IGRP, було забезпечення живучого протоколу для маршрутизації в межах автономної системи (AS), що має довільно складну топологію і включаючу носій з різноманітними характеристиками ширини смуги і затримки. AS є набором мереж, які знаходяться під єдиним управлінням і спільно використовують загальну стратегію маршрутизації. Звичайно AS присвоюється унікальний 16-бітовий номер, який призначається Центром Мережної Інформації (Network Information Center - NIC) Мережі Міністерства Оборони (Defence Data Network - DDN).

Технологія

IGRP є протоколом внутрішніх роутерів (IGP) з вектором відстані. Протоколи маршрутизації з вектором відстані вимагають від кожного роутера відправлення через певні інтервали часу всім сусіднім роутерам всією або частини своєї маршрутної таблиці в повідомленнях про коректування маршруту. У міру того, як маршрутна інформація розповсюджується по мережі, роутери можуть обчислювати відстані до всіх вузлів об'єднаної мережі.

Протоколи маршрутизації з вектором відстані часто протиставляють протоколам маршрутизації з вказівкою стану каналу, які відправляють інформацію про локальне з'єднання у всі вузли об'єднаної мережі.

IGRP передбачає широкий діапазон значень для своїх показників. Наприклад, надійність і навантаження можуть приймати будь-яке значення в інтервалі від 1 до 255, ширина смуги може приймати значення, що відображають швидкості пропускання від 1200 до 10 гігабіт в секунду, тоді як затримка може приймати будь-яке значення від 1-2 до 24-го порядку. Широкі діапазони значень показників дозволяють проводити задовільне регулювання показника в об'єднаній мережі з великим діапазоном зміни характеристик продуктивності. Найважливішим є те, що компоненти показників об'єднуються по алгоритму, який визначає користувач. В результаті адміністратори мережі можуть робити вплив на вибір маршруту, покладаючись на свою інтуїцію.

Для забезпечення додаткової гнучкості IGRP дозволяє багатотрактову маршрутизацію. Дубльовані лінії з однаковою шириною смуги можуть пропускати окремий потік трафіку циклічним способом з автоматичним перемиканням на другу лінію, якщо перша лінія виходить з ладу. Декілька трактів можуть також використовуватися навіть в тому випадку, якщо показники цих трактів різні. Наприклад, якщо один тракт в три рази краще іншого завдяки тому, що його показники в три рази нижче, то кращий тракт використовуватиметься в три рази частіше. Тільки маршрути з показниками, які знаходяться в межах певного діапазону показників якнайкращого маршруту, використовуються для багатотрактової маршрутизації.

IGRP забезпечує ряд таймерів і змінних, містять тимчасові інтервали. Сюди входять таймер коректування, таймер недіючих маршрутів, період часу утримування змін і таймер відключення. Таймер коректування визначає, які часто повинні відправлятися повідомлення про коректування маршрутів. Для IGRP значення цієї змінної, встановлюване за умовчанням, рівне 90 сек. Таймер недіючих маршрутів визначає, скількох часу повинен чекати роутер за відсутності повідомлень про коректування якого-небудь конкретного маршруту, перш ніж об'явить цей маршрут недіючим. Час за умовчанням IGRP для цієї змінної в три рази перевищує період коректування. Змінна величина часу утримування визначає проміжок часу утримування. Час за умовчанням IGRP для цієї змінної в три рази більше періоду таймера коректування, плюс 10 сек. І нарешті, таймер відключення указує, скільки часу повинне пройти перш, ніж який-небудь роутер повинен бути виключений з маршрутної таблиці. Час за умовчанням IGRP для цієї величини в сім разів перевищує період коректування маршрутизації

OSPF (алгоритм Дікстри).

Відкритий протокол, що базується на алгоритмі пошуку найкоротшого шляху (Open Shortest Path Fisrt - OSPF) є протоколом маршрутизації, розробленим для мереж IP робочою групою Internet Engineering Task Force (IETF), розробкою протоколів, що займається, для внутрішньосистемних роутерів (interior gateway protocol - IGP). Робоча група була утворена в 1988 р. для розробки протоколу IGP, що базується на алгоритмі "пошуку найкоротшого шляху" (shortest path first - SPF), з метою його використовування в Internet, крупної міжнародної мережі, об'единяющей науково-дослідні інститути, урядові установи, університети і приватні підприємства. Як і протокол IGRP , OSPF був розроблений з тієї причини, що до середини 1980 рр. непридатність RIP для обслуговування крупних гетерогенних об'єднаних систем стала все більш очевидна

Основи технології

OSPF є протоколом маршрутизації з об’явленням стану про канал (link-state). Це значить, що він вимагає відправки об'явлень про стан каналу (link-state advertisement - LSA) у всі роутери, які знаходяться в межах однієї і тої ж ієрархічної області. В об’явлення LSA протоколу OSPF включається інформація про підключені інтерфейси, про використані показники і про інші змінні. У міру накопичення роутерами OSPF інформації про стан каналу, вони використовують алгоритм SPF для розрахунку найкоротшого шляху до кожного вузла.

Будучи алгоритмом з об'явленням стану каналу, OSPF відрізняється від RIP і IGRP, які є протоколами маршрутизації з вектором відстані. Роутери, використовуючі алгоритм вектора відстані, відправляють всю або частина своєї таблиці маршрутизації в повідомлення про коректування маршрутизації, але тільки своїм сусідам.

Переваги та недоліки OSPF
Переваги OSPF:
1. Для кожної адреси може бути кілька маршрутних таблиць, по одній на кожен вид IP-операції (TOS).
2. Кожному інтерфейсу привласнюється безрозмірна ціна, що враховує пропускну здатність, час транспортування повідомлення. Для кожної IP-операції може бути присвоєна своя ціна (коефіцієнт якості).
3. При існуванні еквівалентних маршрутів OSFP розподіляє потік рівномірно по цих маршрутах.
4. Підтримується адресація субсетей (різні маски для різних маршрутів).
5. При зв'язку точка-точка не потрібно IP-адресу для кожного з кінців. (Економія адрес!)
6. Застосування мультікастінга замість широкомовних повідомлень знижує завантаження не залучених сегментів.
недоліки:
1. Важко отримати інформацію про перевагу каналів для вузлів, що підтримують інші протоколи, або зі статичною маршрутизацією.
2. OSPF є лише внутрішнім протоколом.

Multicast (англ. групова передача) (див. рис.1.10.3 )- спеціальна форма широкомовлення, при якій мережевий пакет одночасно надсилається певного підмножині адресатів - не одному (unicast), і не всім (broadcast).

Рисунок 1.10.3 - Типи передач інформації

5) Протоколи зовнішньо доменної маршрутизації і BGP

EIGRP

BGP

Дані протоколи використовуються в граничних маршрутизаторах. При цьому вони не обмінюються з сусідніми маршрутизаторами інформацією про внутрішні зв'язки, але обов'язково повинні нею володіти.

Протокол BGP (RFC-1267 BGP-3; RFC-1665; RFC-1467 BGP-4; -1771, -1863, -1997, -2439, -2545, -2796, -2858, -2918, -3065, -3107 , -3392) розроблений компаніями IBM і CISCO. Головна мета BGP - скоротити транзитний трафік. Місцевий трафік або починається, або завершується в автономній системі (AS), в іншому випадку - це транзитний трафік. Системи без транзитного трафіку не потребують BGP (їм досить EGP для спілкування з транзитними вузлами). Але не всяка ЕОМ, що використовує протокол BGP, є маршрутизатором, навіть якщо вона обмінюється маршрутною інформацією із прикордонним маршрутизатором сусідньої автономної системи. AS передає інформацію тільки про маршрути, якими вона сама користується. BGP-маршрутизатори обмінюються повідомленнями про зміну маршрутів (UPDATE-повідомлення). Максимальна довжина таких повідомлень складає 4096 октетів, а мінімальна 19 октетів. Кожне повідомлення має заголовок фіксованого розміру. Обсяг інформаційних полів залежить від типу повідомлення.

У BGP в якості метрики використовується число кроків до мети, і час поширення маршрутної інформації , у різних маршрутизаторів може бути прописана різна маршрутна політика. Припустимо, якийсь маршрутизатор на підставі аналізу ситуації прийняв рішення про зміну маршруту з варіанту 1 на варіант 2 і відразу реалізував це рішення. Ці дані дійдуть до сусідів через кілька хвилин. Вони на основі нових даних можуть також прийняти певні рішення, повідомивши про це своїх сусідів. Може так статися, що, після того як наш маршрутизатор отримає дані від своїх сусідів, метрика для варіанта маршруту 1 виявиться менше метрики маршруту 2 і доведеться повернутися до шляху, від якого він щойно відмовився. Щоб такого не відбувалося, потрібно спочатку повідомляти сусідні маршрутизатори про прийняте рішення, але на новий маршрут не перемикатися, поки від сусідів не прийдуть дані про їх наміри. (Для цього потрібно задати відповідні таймерні змінні). Може так статися, що перемикання на новий маршрут доведеться скасувати, оскільки це веде до осциляції маршруту. Хтось може сказати, що йому все одно, за яким маршрутом доставляється пакет (по дорозі 1 або 2), і нехай собі маршрути осцилюють. Ця точка зору є хибною, оскільки при осциляції маршрутів їх встановлення відбувається в маршрутизаторах не одночасно і помітне число пакетів не буде доставлено адресату взагалі.
Важливою властивістю протоколу є можливість декларації резервного (backup) маршруту. Так, якщо основний маршрут автономної системи став недоступний, маршрутизатор перемкне потік на цей резервний канал. При цьому користувачі мережі не повинні чекати моменту, коли адміністратор мережі повернеться з відпустки, прокинеться або повернеться з кафетерію і сам внесе необхідні корективи.