Протоколи обміну маршрутною інформацією

Протокол маршрутизації - такий протокол, який підтримує маршрутизовані протоколи і надає механізми обміну маршрутною інформацією. Повідомлення протоколу маршрутизації передаються між маршрутизаторами (роутерами). Протокол маршрутизації дозволяє роутерам обмінюватись інформацією між собою для оновлення записів і підтримки таблиці маршрутизації. Приклади протоколів маршрутизації: RIP, IGRP, EIGRP, OSPF. Легше зрозуміти, що таке протоколи маршрутизації, якщо пам'ятати, що це протоколи обміну маршрутною інформацією.

І так, для чого призначені всі протоколи маршрутизації?

1. Вони дозволяють зменшити обсяг робіт, які виконуються мережевим адміністратором, оскільки вводять в таблиці маршрутизації маршрути до всіх мереж;

2. За наявності більше одного маршруту до деякої мережі вони виконують одну з таких дій:

• поміщають в таблицю найкращий маршрут;
• вводять у таблицю кілька маршрутів і забезпечують розподіл навантаження по цих маршрутах;

3. Дозволяють автоматично видаляти з таблиці недійсні маршрути при виникненні відмови каналу;

4. Після отримання інформації про найкращий маршрут вводять дані про нього в таблицю;

5. Усувають маршрутні цикли з максимально можливою оперативністю.

RIP

Routing Information Protocol, RIP— один із найбільшь розповсюджених протоколів маршрутизації в невеликих компютерних мережах, який дозворляє маршрутизаторам динамічно оновлювати маршрутну інформацію, отримуючи її від сусідніх маршрутизаторів.

IGP

Протокол IGRP (англ. Interior Gateway Routing Protocol) — протокол маршрутизации, разработанный фирмой Cisco, для своих многопротокольных маршрутизаторов в середине 80-х годов для маршрутизации в пределах автономной системы (AS), имеющей сложную топологию и разные характеристики полосы пропускания и задержки. IGRP является протоколом внутренних роутеров (IGP) с вектором расстояния.

Для выбора маршрута в IGRP используется комбинация показателей, таких как задержка сети, полоса пропускания, надежность и загруженность сети. Весовой коэффициент этих показателей может выбираться автоматически или задаваться администратором сети. Для надежности и загруженности сети это значения от 1 до 255, полоса пропускания — от 1200 бит/сек до 10 Гбит/сек, задержка может принимать значение до 24-го порядка.

Для повышения стабильности работы IGRP предусматривает такие механизмы, как удержание изменений, разделенный горизонт (split-horizon) и корректировка отмены.

Удержание изменений Когда в сеть поступает информация об изменениях маршрутов (например, об обрыве связи) от одного из роутеров, то изменения в таблицы маршрутизации поступают не мгновенно, а в течение некоторого времени. В этот период роутер, ещё не получивший информацию об изменениях, может продолжать распространять информацию об уже несуществующем маршруте. При этом возможна ситуация, когда устройство, уже внёсшее изменения в свою таблицу маршрутизации, после получения этих данных внесёт повторную корректировку в таблицу. Временное удержание изменений — это механизм, по которому удерживаются все изменения, которые могут повлиять на маршруты в течение некоторого времени. Время удержания должно быть больше времени, необходимого для того, чтобы информация об измененных маршрутах распространилась по всем роутерам системы.

Разделенный горизонт (split-horizon) Суть этого механизма состоит в том, для предотвращения зацикливания маршрутов между соседними роутерами, информация об изменении маршрута не должна распространяться в направлении того роутера, от которого она пришла.

Корректировка отмены маршрута (route-poisoning) — это принудительное удаление маршрута и перевод в состояние удержания, применяется для борьбы с маршрутными петлями.

Таймеры Таймер корректировки определяет, как часто должны отправляться сообщения о корректировке маршрутов. Таймер недействующих маршрутов определяет, сколько времени должен ожидать роутер при отсутствии сообщений о корректировке какого-нибудь конкретного маршрута, прежде чем объявить этот маршрут недействующим. Время по умолчанию IGRP для этой переменной в три раза превышает период корректировки. Переменная величина времени удерживания определяет промежуток времени удерживания. Время по умолчанию IGRP для этой переменной в три раза больше периода таймера корректировки, плюс 10 сек. И наконец, таймер отключения указывает, сколько времени должно пройти прежде, чем какой-нибудь роутер должен быть исключен из маршрутной таблицы. Время по умолчанию IGRP для этой величины в семь раз превышает период корректировки маршрутизации.

EIGRP

Enhanced Interior Gateway Routing Protocol - (EIGRP) - це пропрієтарний протокол маршрутизації, що базується на старому протоколі IGRP. EIGRP - дистанційно-векторний протокол маршрутизації, що був оптимізований для зменшення нестабільності протоколу після змін топології мережі, уникнення проблеми зациклення маршруту та більш ефективного і економного використання потужностей маршрутизатора. Роутери, що підтримують протокол EIGRP також підтримують і IGRP та перетворюють маршрутну інформацію для IGRP-сусідів з 32-бітної метрики EIGRP у 24-бітну метрику стандарту IGRP. Алгоритм визначення маршруту базується на алгоритмі Дейкстри пошуку в глибину на графі. EIGRP обчислює і враховує 5 параметрів для кожної ділянки маршруту між вузлами мережі:

• Total Delay - Загальна затримка передачі (з точністю до мікросекунди)
• Minimum Bandwidth - Мінімальна пропускна спроможність (в Кб/с - кілобіт/секунду)
• Reliability - Надійнсть (оцінка від 1 до 255; 255 найбільш надійно)
• Load - Завантаження (оцінка від 1 до 255; 255 найбільш завантажено)
• Maximum Transmission Unit (MTU) (не враховується при обчисленні оптимального маршруту, береться до уваги окремо) - максимальний розмір блоку, що можливо передати по ділянці маршруту.

Формула обчислення оцінки ділянки:

де (K1-K5) - змінні, що визначаються вручну користувачем для зміни приорітетів обчислення оцінок. За замовчанням всі змінні дорівнюють 1.

EIGRP обчислює пропускну спроможність і затримку наступним чином:

Bandwidth = 107 / Interface Bandwidth (пропускна спроможність інтерфейсу) Delay = Interface Delay(затримка інтерфейсу) / 10

На маршрутизаторах Cisco Interface Bandwidth (пропускна спроможність інтерфейсу) є налаштованим параметром, що задається користувачем. Аналогічно Interface Delay (затримка інтерфейсу) є конфігурованим статичним параметром. EIGRP також обчислює кількість вузлів (хопів - hop) для кожного маршруту, проте не використовує це в обчисленні маршруту. Це лише перевіряється з вбудованим максимумом на маршрутизаторі EIGRP (за замовчанням це встановлюється на 100 і може бути змінено на будь-яке значення між 1 і 255). Якщо число хопів для певного вузла вище, ніж максимум, вузол вважатиметься як недосяжний маршрутизатором.

OSPF

OSPF (англ. Open Shortest Path First) — протокол динамічної маршрутизації, заснований на технології відстеження стану каналу (link-state technology), що використовує для знаходження найкоротшого шляху Алгоритм Дейкстри (Dijkstra's algorithm).

Протокол OSPF був розроблений IETF в 1988 році. Остання версія протоколу представлена в RFC 2328. Протокол OSPF являє собою протокол внутрішнього шлюзу (Interior Gateway Protocol - IGP). Протокол OSPF поширює інформацію про доступні маршрутах між маршрутизаторами однієї автономної системи.

OSPF пропонує рішення наступних завдань:

• Збільшення швидкості збіжності;
• Підтримка мережних масок змінної довжини (VLSM);
• Досяжності мережі;
• Використання пропускної здатності;
• Метод вибору шляху.

Протоколи обміну маршрутною інформацією стека TCP/IP

Всі протоколи обміну маршрутною інформацією стека Tcp/ip відносяться до класу адаптивних протоколів, які у свою чергу діляться на дві групи, кожна з яких пов'язана з одним з наступних типів алгоритмів:

• дистанційно-векторний алгоритм (Distance Vector Algorithms, DVA); ГП алгоритм стану зв'язків (Link State Algorithms, LSA).
• дистанційно-векторних алгоритмах кожен маршрутизатор періодично і широкомовно розсилає по мережі вектор відстаней від себе до всіх відомих йому мереж. Під відстанню зазвичай розуміється число промежу точних маршрутизаторів, через які пакет повинен пройти перш, ніж потрапить у відповідну мережу. Може використовуватися і інша метрика, що враховує не тільки число перевалочних пунктів, але і час проходження пакетів по зв'язку між сусідніми маршрутизаторами. Отримавши вектор від сусіднього маршрутизатора, кожен маршрутизатор додає до нього інформацію про відомих йому інших мережах, про які він дізнався безпосередньо (якщо вони підключені до його портів) або з аналогічних оголошень інших маршрутизаторів, а потім знову розсилає нове значення вектора по мережі. Врешті-решт, кожен маршрутизатор дізнається інформацію про наявні в інтермережі мережі і про відстань до них через сусідні маршрутизатори.

Дистанційно-векторні алгоритми добре працюють тільки в невеликих мережах. У великих мережах вони засмічують лінії зв'язку інтенсивним широкомовним трафіком, до того ж зміни конфігурації можуть відпрацьовуватися по цьому алгоритму не завжди коректно, оскільки маршрутизатори не мають точного уявлення про топологію зв'язків в мережі, а мають в своєму розпорядженні тільки узагальнену інформацію - вектор дистанцій, до того ж отриманою через посередників. Робота маршрутизатора відповідно до дистанційно-векторного протоколу нагадує роботу моста, оскільки точної топологічної картини мережі такий маршрутизатор не має.

Найбільш поширеним протоколом, заснованим на дистанційно-векторному алгоритмі, є протокол RIP.

Алгоритми стану зв'язків забезпечують кожен маршрутизатор інформацією, достатньою для побудови точного графа зв'язків мережі. Всі маршрутизатори працюють на підставі однакових графів, що робить процес маршрутизації стійкішим до змін конфігурації. Широкомовна розсилка використовується тут тільки при змінах стану зв'язків, що відбувається в надійних мережах не так часто.

Для того, щоб зрозуміти, в якому стані знаходяться лінії зв'язки, підключені до його портів, маршрутизатор періодично обмінюється короткими пакетами зі своїми найближчими сусідами. Цей трафік також широкомовний, але він циркулює тільки між сусідами і тому не так засмічує мережу.

Протоколом, заснованим на алгоритмі стану зв'язків, в стеку TCP/IP є протокол OSPF.