Автономные системы.

В связи с ростом сети Интернет производительность маршрутизаторов значительно снизилась. Неимоверно возрос объем трафика для поддержания маршрутизации и выросли в объеме маршрутные таблицы. В связи с этим Интернет была разделена на ряд Автономных систем (АС) (Autonomous System) (рис.7.1.). Каждая такая система представляет собой группу сетей и маршрутизаторов, управляемую уполномоченным. Это позволяет маршрутизаторая внутри каждой АС использовать различные протоколы маршрутизации. Здесь используются динамические протоколы маршрутизации, определяемые как класс IGP-протоколов (IGP – Interior Gateway Protocol – внутренний шлюзовой протокол). К этому классу относятся протоколы RIP, IS-IS и т.д.

Для взаимодействия маршрутизаторов, принадлежащих к разным АС, используется дополнительный протокол, называемый EGP (Exterior Gateway Protocol –внешний шлюзовой протокол).

Примеры протоколов

Протокол RIP

Протокол RIP (Routing Information Protocol) относится к классу IGP. Появился протокол в 1982 году как часть стека протоколов TCP/IP. Стал стандартным протоколом маршрутизации внутри автономной системы. Ограничение — протокол не поддерживает длинные пути, содержащие более 15 переходов.

В качестве метрики используется количество переходов (т.е. число маршрутизаторов, которые должна пройти дейтаграмма, прежде чем достигнет получателя). Всегда выбирается путь с наименьшим числом переходов.

Периодически каждый маршрутизатор посылает сообщения об обновлении маршрутов своим соседям. Такое сообщение содержит всю его таблицу маршрутизации. Предварительно эта таблица заполняется адресами тех сетей, к которым маршрутизатор имеет непосредственный доступ (см. рис.7.2.).

Перед передачей информации соседнему маршрутизатору таблица корректируется – количество переходов до получателя увеличивается на единицу. Получив такое служебное сообщение от соседнего маршрутизатора, маршрутизатор обновляет свою таблицу маршрутизации в соответствии со следующими правилами:

a) Если новое количество переходов меньше старого (для адреса конкретной сети) — эта запись вносится в таблицу маршрутизации.

b) Если запись поступила от того маршрутизатора, который являлся источником уже хранящейся записи, то новое значение количества переходов вносится даже в том случае, если оно больше старого.

По умолчанию интервал между рассылками сообщений – 30 с. При длительном молчании соседнего маршрутизатора (свыше 180 с) записи, относящиеся к нему удаляются из таблицы маршрутизации (предполагается отказ линии или самого маршрутизатора).

Протокол OSPF

Протокол OSPF (Open Shortest Path First) принят в 1991 году. Он ориентирован на применение в больших распределенных сетях. Основан на алгоритме состояния канала. Суть этого алгоритма состоит в том, что он должен вычислить кратчайший путь. Под «кратчайшим» имеется в виду не физическая длина, а время передачи информации.

Маршрутизатор отправляет запросы своим соседям, находящимся в одном домене маршрутизации, для выявления состояния каналов до них и далее от них. Состояние канала при этом характеризуется несколькими параметрами, называемыми «метрикой». Это может быть:

¨ пропускная способность канала;

¨ загрузка канала на текущий момент;

¨ задержка информации при прохождении по этому каналу и т.д.

Обобщив полученные сведения, маршрутизатор сообщает их всем соседям. После этого им строится ориентированный граф топологии домена маршрутизации. Каждому ребру графа назначается оценочный параметр (метрика)(рис.7.3.).

Рис.7.3.

Затем используется алгоритм Дейкстры, который по двум заданным узлам находит набор ребер с наименьшей суммарной стоимостью, т.е. выбирается оптимальный маршрут. В соответствии с этим строится таблица маршрутизации.

Протокол OSPF относится к классу IGP-протоколов и заменяет протокол RIP в больших и сложных сетях. Рассылка информации о состоянии каналов производится каждые 30 минут. На основе этих сообщений на каждом из маршрутизаторов создается база данных состояния каналов (Link-State Datadase). Эта база одинакова на всех маршрутизаторах домена.

На основе этой базы данных маршрутизатор формирует карту сетевой топологии и дерево кратчайших путей ко всем возможным получателям (см. рис.). Затем формируется таблица маршрутизации (табл.7.1.). Для сетей, подключенных к маршрутизатору напрямую указывается метрика, равная нулю.

Таблица 7.1.

При изменении состояния хотя бы одного подключенного канала, маршрутизатор рассылает сообщения своим соседям. Производится корректировка базы данных каналов, вычисляются кратчайшие пути, формируется заново таблица маршрутизации.

В больших сетях (с сотнями маршрутизаторов) протокол порождает очень много маршрутной информации, а база данных состояния каналов может достигать нескольких Мбайт.

Протокол IGRP

Протокол IGRP (Interior Gateway Routing Protocol) разработан фирмой CISCO в 1980 году. Принадлежит к классу протоколов IGP. Работает по алгоритму вектора расстояния. Предназначен для сетей TCP/IP.

В качестве метрики могут быть выбраны:

¨ время задержки;

¨ пропускная способность канала;

¨ загруженность канала;

¨ надежность канала (количество ошибок).

Аналогично протоколу RIP, таблицы маршрутизации формируются путем обмена маршрутизаторами служебной информацией. При запуске маршрутизатор содержит информацию только о подключенных к нему сетях. Затем он получает информацию от соседей и пополняет свою таблицу маршрутизации.

Для каждого маршрута вычисляется обобщенная метрика по формуле, учитывающей пропускную способность каналов, время задержки и надежность с некоторыми весовыми коэффициентами. Предпочтение отдается маршруту с наименьшей обобщенной метрикой.

Разновидностью этого протокола является протокол EIGRP (Enhanced Interior Gateway Routing Protocol) фирмы CISCO. Он объединяет достоинства методов вектора расстояния и состояния канала. Протокол отличает – небольшой служебный трафик, быстрое восстановление при изменении сетевой топологии (менее чем за 1 сек.). Процедуры протокола являются коммерческой собственностью фирмы.