МОСКОВСКИЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ СВЯЗИ И ИНФОРМАТИКИ

Курсовая работа

по дисциплине «Локальные Вычислительные Сети»

на тему

«Внутренние протоколы маршрутизации RIP и OSPF »

Назначение

Протокол маршрутизации RIP (Routing Information Protocol) относится к алгоритмам класса «distance vector» (алгоритм Белмана-Форда). Этот алгоритм является одним из первых алгоритмов маршрутизации, которые были использованы в информационно – вычислительных сетях вообще и в сети Internet – в частности. Однако он до сих пор чрезвычайно распространен в вычислительных сетях. Помимо версии RIP для сетей TCP/IP, существует также версия RIP для сетей IPX/SPX компании Novell.

Этот протокол маршрутизации предназначен для сравнительно небольших и относительно однородных сетей. Протокол разработан в университете Калифорнии (Беркли), базируется на разработках фирмы Ксерокс и реализует те же принципы, что и программа маршрутизации routed, используемая в ОC UNIX (4BSD). Маршрут здесь характеризуется вектором расстояния до места назначения. Предполагается, что каждый маршрутизатор является отправной точкой нескольких маршрутов до сетей, с которыми он связан. С 1988 года RIP был повсеместно принят производителями персональных компьютеров для использования в их изделиях передачи данных по сети.

Решение, найденное по алгоритму Белмана-Форда, является не оптимальным, а близким к оптимальному.Преимуществом протокола RIP является его вычислительная простота и простота конфигурирования, а недостатками – увеличение трафика при периодической рассылке широковещательных пакетов и неоптимальность найденного маршрута.

В современных сетевых средах RIP – не самое лучшее решение для выбора в качестве протокола маршрутизации, так как его возможности уступают более современным протоколам, таким как EIGRP, OSPF. Присутствует ограничение на 15 хопов, которое не дает применять его в больших сетях.

RIP работает на основе UDP‑протокола и использует порт 520. На каждом хосте, использующем RIP, должно быть установлено программное обеспечение, обрабатывающее RIP‑пакеты. Настроить работу протокола на маршрутизаторе можно с помощью того же HyperTerminal с рабочей станции, имеющей на это право и доступ. Настройки производится с помощью команд в соответствии с документацией к маршрутизатору.

Пример корректной работы протокола

(на рисунке: маршрутизаторы 1-6, сегменты сетей A..F; приведена изначальная информация в маршрутизаторе 2 и информация в нем после двух итераций обмена маршрутными пакетами RIP; после определенного числа итераций маршрутизатор будет знать о расстояниях до всех сегментов, а также альтернативные маршруты)

Пусть сетью назначения является сегмент D.При необходимости отправить пакет в сеть D маршрутизатор просматривает свою базу данных маршрутов и выбирает порт, имеющий наименьшее расстояния до сети назначения (в данном случае порт, связывающий его с маршрутизатором 3).

Для адаптации к изменению состояния связей и оборудования с каждой записью таблицы маршрутизации связан таймер. Если за время тайм-аута не придет новое сообщение, подтверждающее этот маршрут, то он удаляется из маршрутной таблицы.

Пример неустойчивой работы по протоколу (отслеживание изменений в топологии)

(на рисунке: маршрутизаторы M1..M3; при работоспособном состоянии в таблице маршрутов каждого маршрутизатора есть запись о сети 1 и о соответствующем расстоянии до нее; далее рассмотрим случай обрыва линии связи между сетью 1 и маршрутизатором M1).

При обрыве связи с сетью 1 маршрутизатор М1 отмечает, что расстояние до этой сети приняло значение 16. Однако получив через некоторое время от маршрутизатора М2 маршрутное сообщение о том, что от него до сети 1 расстояние составляет 2 хопа, маршрутизатор М1 наращивает это расстояние на 1 и отмечает, что сеть 1 достижима через маршрутизатор 2. В результате пакет, предназначенный для сети 1, будет циркулировать между маршрутизаторами М1 и М2 до тех пор, пока не истечет время хранения записи о сети 1 в маршрутизаторе 2, и он не передаст эту информацию маршрутизатору М1.

Для исключения подобных ситуаций маршрутная информация об известной маршрутизатору сети не передается тому маршрутизатору, от которого она пришла.

Существуют и другие, более сложные случаи нестабильного поведения сетей, использующих протокол RIP, при изменениях в состоянии связей или маршрутизаторов сети.

Пример неустойчивой работы по протоколу (возникновение циклических маршрутов – процедура splithorizon).

В исходном состоянии все каналы передачи данных функционируют нормально и, поэтому, маршруты из узлов D и C к сети N лежат через маршрутизатор B и имеют метрику 2.

Предположим, что в некоторый момент времени канал, который связывает маршрутизаторы A и В, выходит из строя. Маршрутизатор B в этом случае перестает принимать update для сети N от маршрутизатора A и по истечении установленного интервала времени маршрутизатор B определяет сеть N в качестве недостижимой и исключает её из своих массивов update.

Однако из-за того, что эти массивы передаются в сети асинхронно вполне возможно, что вскоре после этого маршрутизатор C получит массивов update от маршрутизатора D, который пока ещё считает, что маршрут из B до сети N существует. Получив такую информацию, маршрутизатор C включит в свою таблицу маршрутизации новый маршрут до сети N – через маршрутизатор D с метрикой 3. После того, как истечет время существования исходного маршрута в маршрутизаторе D, эта ситуация повторится совершенно аналогичным образом.

В результате маршрутизатор D скорректирует свою таблицу маршрутизации и внесет в неё маршрут до сети N через шлюз C с метрикой 4. Подобная ситуация будет таким образом возобновляться снова и снова с периодом, который соответствует времени существования маршрута (3 T Update). Этот цикл, который называется «счет до бесконечности», будет продолжаться до тех пор, пока метрика циклического маршрута не достигнет значения 15, после чего он разорвется автоматически.

Правило split horizon (предотвращение возникновения циклических маршрутов)

Алгоритм split horizon является неотъемлемой частью протокола маршрутизации RIP и предназначен для предотвращения появления циклических маршрутов в сети. Для предотвращения возникновения подобных ситуаций достаточно использовать следующее правило:

Маршрутизатор не должен направлять update для маршрутов в адрес их источника.

За этим правилом закрепилось название split horizon – расщепленный горизонт. Маршрутизатор, используя данное правило, разделяет свои маршруты на столько групп, сколько у него есть активных интерфейсов. При использовании правила split horizon, обновления для маршрутов, которые были получены через некоторый интерфейс, не должны передаваться через этот же интерфейс.

Правило split horizon with poisoned reverse

Правило split horizon может быть использовано с незначительной модификацией. Правило split horizon with poisoned reverse «расщепленный горизонт с отравленным обратным путем» – разрешает передачу update для потенциально опасных, с точки зрения возникновения циклов, маршрутов. В данном случае для таких маршрутов устанавливается метрика, которая соответствует бесконечности – 15.

Пример неустойчивой работы по протоколу (процедура triggeredupdate – управляемые модификации)

Использование процедуры Split horizon позволяет избежать появления зацикленного маршрута у двух шлюзов. Однако возможно возникновение ситуации, когда в циклическом маршруте участвуют три шлюза.

На рисунке приведен пример возникновения подобной ситуации. В приведенной сети при выходе из строя канала, который связывает узел А с сетью N, маршрутизатор B может принять от маршрутизатора С несуществующий маршрут до сети N, который якобы проходит через узел C. К тому моменту, когда маршрутизатор C определит, что он не имеет собственного маршрута до сети N, маршрутизатор B уже успеет передать информацию о наличии у него маршрута до этой сети марщрутизатору D.

Использование процедуры Split horizon не сможет предотвратить появление такой петли, поскольку сообщения о маршруте поступают не от того маршрутизатора, которому передаются сообщения update. Следовательно, эта петля будет разорвана только тогда, когда метрика циклического маршрута достигает бесконечности. Для того чтобы уменьшить время переходных процессов в сети, можно использовать процедуру управляемых модификаций ( triggered update ).

Использование данной процедуры предписывает необходимость формирования мгновенных модификаций в том случае, когда происходит изменение состояния сети. Благодаря тому, что управляемые модификации передаются по сети с высокой скоростью, использование этого механизма может предотвратить появление циклических маршрутов. Однако, поскольку процесс передачи управляемых модификаций имеет вполне определенную конченую скорость, сохраняется возможность, что в процессе передачи регулярного update циклический маршрут все-таки возникнет.

Пример неустойчивой работы по протоколу
(счетчик времени timeout – timer)

Возможно возникновение ситуации, когда периодическое обновление будет просто потеряно в сети из-за возникновения краткосрочной перегрузки или временной неработоспособности канала передачи данных. Для того чтобы в этой ситуации маршруты не были ошибочно удалены из таблицы маршрутизации, каждому маршруту ставится в соответствие специальный счетчик времени, который называется timeout – timer . В тот момент времени, когда данный маршрут включается в таблицу маршрутизации, или когда для него приходит очередное обновление значение счетчика timeout – timer устанавливается равным T timeout max. = 180 секунд и этот счетчик начинает обратный отсчет времени. В том случае, если счетчик timeout – timer какого либо маршрута достигнет значения 0, этот маршрут должен быть исключен из числа активных маршрутов.

Протокол передачи данных TCP/IP

Сеть Интернет, являющаяся сетью сетей и объединяющая громадное количество различных локальных, региональных и корпоративных сетей, функционирует и развивается благодаря использованию единого протокола передачи данных TCP/IP. Термин TCP/IP включает название двух протоколов:

• Transmission Control Protocol (TCP) - транспортный протокол;
• Internet Protocol (IP) - протокол маршрутизации.

Протокол маршрутизации. Протокол IP обеспечивает передачу информации между компьютерами сети. Рассмотрим работу данного протокола по аналогии с передачей информации с помощью обычной почты. Для того чтобы письмо дошло по назначению, на конверте указывается адрес получателя (кому письмо) и адрес отправителя (от кого письмо).

Аналогично передаваемая по сети информация "упаковывается в конверт", на котором "пишутся" IP-адреса компьютеров получателя и отправителя, например "Кому: 198.78.213.185", "От кого: 193.124.5.33". Содержимое конверта на компьютерном языке называется IP-пакетом и представляет собой набор байтов.

В процессе пересылки обыкновенных писем они сначала доставляются на ближайшее к отправителю почтовое отделение, а затем передаются по цепочке почтовых отделений на ближайшее к получателю почтовое отделение. На промежуточных почтовых отделениях письма сортируются, то есть определяется, на какое следующее почтовое отделение необходимо отправить то или иное письмо.

IP-пакеты на пути к компьютеру-получателю также проходят через многочисленные промежуточные серверы Интернета, на которых производится операция маршрутизации . В результате маршрутизации IP-пакеты направляются от одного сервера Интернета к другому, постепенно приближаясь к компьютеру-получателю.

Internet Protocol (IP) обеспечивает маршрутизацию IP-пакетов, то есть доставку информации от компьютера-отправителя к компьютеру-получателю.

Определение маршрута прохождения информации. "География" Интернета существенно отличается от привычной нам географии. Скорость получения информации зависит не от удаленности Web-сервера, а от количества промежуточных серверов и качества линий связи (их пропускной способности), по которым передается информация от узла к узлу.

С маршрутом прохождения информации в Интернете можно познакомиться достаточно просто. Специальная программа tracert.exe, которая входит в состав Windows, позволяет проследить, через какие серверы и с какой задержкой передается информация с выбранного сервера Интернет на ваш компьютер.

Проследим, как реализуется доступ к информации в "московской" части Интернета к одному из наиболее популярных поисковых серверов российского Интернета www.rambler.ru.

Определение маршрута прохождения информации

2. В окне Сеанс MS-DOS в ответ на приглашение системы ввести команду .

3. Через некоторое время появится трассировка передачи информации, то есть список узлов, через которые передается информация на ваш компьютер, и время передачи между узлами.

Трассировка маршрута передачи информации показывает, что сервер www.rambler.ru находится от нас на "расстоянии" 7 переходов, т. е. информация передается через шесть промежуточных серверов Интернета (через серверы московских провайдеров МТУ-Информ и Демос). Скорость передачи информации между узлами достаточно высока, на один "переход" тратится от 126 до 138 мс.

Транспортный протокол. Теперь представим себе, что нам необходимо переслать по почте многостраничную рукопись, а почта бандероли и посылки не принимает. Идея проста: если рукопись не помещается в обычный почтовый конверт, ее надо разобрать на листы и переслать их в нескольких конвертах. При этом листы рукописи необходимо обязательно пронумеровать, чтобы получатель знал, в какой последовательности потом эти листы соединить.

В Интернете часто случается аналогичная ситуация, когда компьютеры обмениваются большими по объему файлами. Если послать такой файл целиком, то он может надолго "закупорить" канал связи, сделать его недоступным для пересылки других сообщений.

Для того чтобы этого не происходило, на компьютере-отправителе необходимо разбить большой файл на мелкие части, пронумеровать их и транспортировать в отдельных IP-пакетах до компьютера-получателя. На компьютере-получателе необходимо собрать исходный файл из отдельных частей в правильной последовательности.

Transmission Control Protocol (TCP) , то есть транспортный протокол, обеспечивает разбиение файлов на IP-пакеты в процессе передачи и сборку файлов в процессе получения.

Интересно, что для IP-протокола, ответственного за маршрутизацию, эти пакеты совершенно никак не связаны между собой. Поэтому последний IP-пакет вполне может по пути обогнать первый IP-пакет. Может сложиться так, что даже маршруты доставки этих пакетов окажутся совершенно разными. Однако протокол TCP дождется первого IP-пакета и соберет исходный файл в правильной последовательности.

Определение времени обмена IP-пакетами. Время обмена IP-пакетами между локальным компьютером и сервером Интернета можно определить с помощью утилиты ping, которая входит в состав операционной системы Windows. Утилита посылает четыре IP-пакета по указанному адресу и показывает суммарное время передачи и приема для каждого пакета.

Определение времени обмена IP-пакетами

1. Соединиться с Интернетом, ввести команду [Программы-Сеанс MS-DOS].

2. В окне Сеанс MS-DOS в ответ на приглашение системы ввести команду .

3. В окне Сеанс MS-DOS высветится результат пробного прохождения сигнала в четырех попытках. Время отклика характеризует скоростные параметры всей.цепочки линий связи от сервера до локального компьютера.

Вопросы для размышления

1. Что обеспечивает целостное функционирование глобальной компьютерной сети Интернет?

Практические задания

4.5. Проследить маршрут прохождения информации от одного из наиболее популярных поисковых серверов Интернета www.yahoo.com, расположенного в "американском" сегменте Интернета.

4.6. Определить время обмена IP-пакетами с сервером www.yahoo.com.

Маршрутизация является одной из важнейших операций в объединенных сетях IP. Маршрутизацией называется процесс построения, сравнения и выбора маршрута в сети к произвольному IP-адресу. Устройства, выполняющие эти функции, называют маршрутизаторами. Основные функции маршрутизаторов следующие:

· обмен информации о локально подключенных хостах и сетях;

· сравнение альтернативных путей;

· согласование топологии сети.

Маршрутизаторы выполняют свои функции в двух режимах: либо используют заранее запрограммированные статические маршруты, либо строят маршруты с использованием протоколов динамической маршрутизации.

В свою очередь, протоколы динамической маршрутизации делятся на две категории: дистанционно-векторные и топологические протоколы. Основные различия между ними в алгоритмах поиска и построения новых маршрутов.

Статическая маршрутизация основана на статических, заранее запрограммированных маршрутах. Преимущества статической маршрутизации заключаются:

· в повышении надежности сети;

· эффективном расходовании ресурсов;

· возможности применения для диагностики и временного разрешения проблем в сети;

· обеспечении безопасности сети.

Основными недостатками такого вида маршрутизации являются необходимость ручного изменения маршрутов в случае возникновения сбоев, увеличение ручной работы в случае возрастания объемов сети.

Дистанционно-векторная маршрутизация основана на алгоритмах Беллмана-Форда, согласно которым копии таблиц маршрутизации периодически передаются узлам, находящимся в непосредственном соседстве. Каждый получатель добавляет в таблицу значение дистанции и передает его своим непосредственным соседям. Процесс повторяется по всем направлениям и в результате каждый маршрутизатор получает сведения о других маршрутизаторах и накапливает информацию о соседях.

Недостатки дистанционно-векторной маршрутизации следующие:

· в случае сбоя или изменений в сети необходимо некоторое время на согласование, в течение которого сеть может быть перегружена;

· маршрутизатор ничего не знает о фактической топологии сети и других маршрутизаторах;

Основным достоинством дистанционно-векторных протоколов является их простота. Эти протоколы эффективны в очень мелких сетях с минимальным количеством альтернативных путей и отсутствием жестких требований к производительности. Типичным представителем таким протоколов является протокол RIP (описан в документе RFC1058).

Алгоритмы топологической маршрутизации ведут сложную базу данных, описывающую топологию сети.

В отличие от дистанционно-векторных протоколов, топологические протоколы располагают полной информацией о маршрутизаторах сети и о способах их соединения. Эта задача решается с использованием обмена сообщениями (LSA) с другими маршрутизаторами. Обмен такими сообщениями инициируется только событиями в сети, а не периодически, что существенно ускоряет распространение из

менений в сети. Топологическая маршрутизация обладает двумя существенными недостатками:

1) на стадии сбора первоначальной информации по сети передается большой объем информации, существенно снижая возможности сети по передаче данных;

2) топологическая маршрутизация требует больших затрат памяти и процессорных ресурсов.

Решаются эти проблемы посредством планирования и технического оснащения сети.

Топологическая маршрутизация приносит пользу в сетях любого размера, в хорошо спроектированной сети она позволяет корректно адаптировать к эффектам неожиданных топологических изменений. Применение механизма сообщений позволяет повысить эффективность передачи данных, что, в свою очередь, позволяет упростить масштабирование сети. Типичным представителем топологической маршрутизации является протокол OSPF (описание приведено в RFC2328).

При создании TCP/IP была выбрана иерархическая архитектура, позволяющая эффективно объединять различные сети. При пересылке между различными сетями дейтаграмма проходит через устройства, выполняющие маршрутизацию. Если адрес получателя совпадает с адресом локальной сети, то маршрутизатор передает дейтаграмму в сеть для доставки, иначе дейтаграмма пересылается следующему маршрутизатору в объединенной сети. В глобальных сетях используются многочисленные специальные устройства, предназначенные для выполнения маршрутизации. Они различаются по выполняемым функциям:

· шлюз (gateway) – компьютер, выполняющий преобразование протоколов. Шлюзы работают на уровнях модели OSI с 4 по 7 (например, шлюз электронной почты). Шлюзы очень часто выполняют преобразование нескольких протоколов в зависимости от сетевых подключений, например, также они могут выполнять шифрование/дешиф-рование данных;

· мост (bridge) – компьютер, соединяющий две сети и более, использующий один протокол. Мост работает на уровне 2 модели OSI и использует адреса канального уровня (а не адреса IP);

· маршрутизатор (router) – компьютер, пересылающий дейтаграммы в сети. Маршрутизаторы работают на уровне 3 модели OSI и дополнительно могут выполнять другие функции, например, преобразование сетевых адресов (NAT) или обеспечение безопасности.

Каждое из этих устройств, согласно своим функциям, выполняет передачу данных по объединенным сетям.

Задача маршрутизации решается на основе таблицы маршрутизации, размещаемой на всех маршрутизаторах и всех конечных узлах сети. Основная работа по созданию этих таблиц выполняется автоматически. Для этого способа построения таблиц маршрутизаторы обмениваются информацией о топологии составной сети в соответствии со специальным служебным протоколом (протоклы маршрутизации или маршрутизирующие протоколы). Пример – RIP (Routing Information Protocol , протокол информации о доступных маршрутах, работающих в соответствии с алгоритмом дистанционно-векторного типа) и OSPF (Open Shortest Path First, приоритет выбора кротчайшего пути).

Указанные протоколы маршрутизации следует отличать от собственно протокола сетевого уровня модели OSI для стека TCP/IP – IP. Протокол IP, выполняя функции сетевого уровня модели OSI, принимает участие в доставке пакетов адресату через разнородную составную сеть. Если протоколы маршрутизации RIP и OSPF собирают и передают по сети сугубо служебную информацию, то IP передает пользовательские данные, как протоколы канального уровня. Протоколы маршрутизации используют сетевой уровень протокола IP как транспортное средство.

Использование транспортных таблиц является тем общим, что есть у маршрутизаторов, что есть у мостов и коммутаторов, однако природа у них различна. Вместо MAC-адресов в таблицах маршрутизации указываются номера (адреса) сетей для TCP/IP это IP-адреса сетей, которые соединяются в составную сеть. Отличием для этих таблиц является их создание. Мост строит свою таблицу, пассивно наблюдая за проходящими через него информационными кадрами, которые посылают конечные узлы сети друг другу (такой же способ построения и у коммутаторов). В отличии от них, маршрутизаторы по своей инициативе обмениваются специальными служебными пакетами, сообщая соседям об известным им сетях в интерсети, маршрутизаторах.

С помощью протоколов маршрутизации маршрутизаторы составляют карту связей сетей. На основании этих кадров для каждого узла сети принимается решение о том, какому следующему маршрутизатору необходимо передать пакет, направляемый в эту сеть, чтобы маршрут оказался рациональным. Результаты этих решений заносят в таблицу маршрутизации. При изменении конфигурации составной сети некоторые записи в таблице становятся не действительными, в это случае пакеты могут зацикливаться и теряться. На сколько быстро протокол маршрутизации приводит в соответствие содержимое таблицы реальному состоянию составной сети зависит ее качество работы.

Протоколы маршрутизации могут быть построены на основе разных алгоритмов. Особенность рассмотренных выше примеров заключалась в том, что каждый маршрутизатор является ответственным за выбор только одного шага маршрута, а окончательный маршрут складывается из работ всех маршрутизаторов через которые проходит данный пакет. Такой алгоритм маршрутизации называют одношаговым. В случае многошагового подхода маршрутизация осуществляется от источника (source routing ). При использовании такого подхода узел-источник задает в отправляемом в составную сеть пакете полный маршрут следования через все промежуточные маршрутизаторы. В этом случае нет необходимости строить и анализировать таблицы маршрутизации, что ускоряет прохождение пакета по составной сети, разгружает маршрутизаторы, но при этом большая нагрузка ложится на конечные узлы. Приведенная схема многошагового подхода в составных сетях применяется гораздо реже, чем одношаговая маршрутизация. Все одношаговые алгоритмы маршрутизации делятся на 3 класса:

1. алгоритмы фиксированной (статической) маршрутизации;

2. алгоритмы простой маршрутизации;

3. алгоритмы адаптивной (динамической) маршрутизации.

В алгоритмах фиксированной маршрутизации все записи в таблице маршрутизации являются статическими. Администратор сети сам решает на какие маршрутизаторы требуется передавать пакеты с теми или иными адресами пунктов назначения и при этом вручную с помощью утилиты route (для UNIX-подобных сетевых ОС и Windows) заносит соответствующие записи в таблицу маршрутизации. Таблица как правило создается в процессе загрузки и остается без изменений до ее ручной корректировки (причинами такой корректировки могут быть, например, отказ одного маршрутизатора сети или когда его функции необходимо возложить на другой маршрутизатор). Различают одномаршрутные (для любого адреса сети назначения задается всегда один путь) и многомаршрутные таблицы (может быть определено несколько путей для каждого адресата). Для крайнего случая должно быть задано правило для выбора одного из указанных маршрутов. Чаще всего – один путь основной, остальные – резервные. Рассматриваемый алгоритм маршрутизации приемлем в небольших сетях с простой топологией (в силу большого количества рутинных операций для сетевого администратора). В алгоритмах простой маршрутизации таблица маршрутизации либо совсем не используется либо строится без участия протоколов маршрутизации. Выделяют 3 типа простой маршрутизации:

1. Случайная маршрутизация (прибывший пакет посылается в первом попавшим в случайном направлении кроме исходного);

2. Лавинная маршрутизация (пакеты широковещательно посылаются по всем возможным направлениям кроме исходного (здесь просматривается аналогия с мостами и коммутаторами кадров в режиме самообучения мостов и коммутаторов при отсутствии в таблице MAC-адреса узла назначения));

3. Маршрутизация по предыдущему опыту (выбор маршрута осуществляется по таблице, но при этом таблица строится по принципу моста или коммутатора путем анализа адресных полей пакетов, появляющихся на входных портах);

На сегодняшний день самыми распространенными являются алгоритмы адаптивной (динамической) маршрутизации. Эти алгоритмы обеспечивают автоматическое обновление таблиц маршрутизации после изменения конфигурации составных сетей. Протоколы, которые построены на основе адаптивных алгоритмов позволяют всем маршрутизаторам собирать всю информацию о топологии связи в составной сети. Оперативно отрабатывать все изменения конфигурации этих связей. В таблицах маршрутизации при адаптивной маршрутизации указывается информация об интервале времени, в течении которого данный маршрут будет действительным, это время называют временем жизни маршрута (TTL , Time To Live). Все адаптивные протоколы маршрутизации должны отвечать следующим требованиям:

1. Должны обеспечивать рациональность маршрута продвижения пакета (здесь речь не идет об оптимальности маршрута)

2. Адаптивные алгоритмы не должны требовать слишком большого объема вычислений и порождать интенсивный служебный траффик.

3. Адаптивные алгоритмы должны обладать свойством сходимости

4. Всегда приводить к однозначному результату за приемлемое время

Все адаптивные протоколы построенные на адаптивных алгоритмах обмена маршрутной информацией делятся на 2 группы: дистанционно-векторные алгоритмы (Distance Vector Algorithms, DVA) и алгоритмы состояния связей (Link State Algorithms, LSA).

В алгоритмах DVA каждый маршрутизатор периодически и широковещательно рассылает по составной сети вектор, компонентами которого являются расстояния от данного маршрутизатора до всех известных ему сетей. Здесь под расстоянием понимается число хопов. При этом возможна и другая метрика: учитывается, на ряду с числом хопов, время, за которое пакет проходит между сетями. При получении векторов от соседа маршрутизатор наращивает расстояние до указанных в векторе сетей на расстояние до данного соседа. Получив вектор от соседнего маршрутизатора каждый маршрутизатор добавляет к нему информацию об известных ему других сетях, о которых он узнал непосредственно (т.е. подключены к его портам) или из аналогичных объявлений других маршрутизаторов, и далее рассылает значение вектора по составной сети. В конце концов каждый маршрутизатор узнает информацию обо всех имеющихся в составной сети сетях и о расстояниях через соседние маршрутизаторы. Алгоритмы DVA хорошо работают только в небольших составных сетях. Работа маршрутизатора в соответствии с DVA напоминает работу моста, поскольку точной топологической картины всей составной сети такой маршрутизатор не имеет. Наиболее распространенным протоколом из TCP/IP работа которого основана на DVA является протокол RIP, который работает совместно с протоколом IP, используя его как транспорт.

Алгоритм состояния связей (LSA) обеспечивает каждый маршрутизатор информацией, которая является достаточной для построения точного графа связей составной сети. При этом все маршрутизаторы работают на принципе одинаковых графов. Это делает процесс маршрутизации более устойчивым к изменению конфигурации. Вершинами графа являются как маршрутизаторы, так и объединяемые ими сети. Распространяемая по сети (составной сети) информация состоит из описания связей типов: маршрутизатор-маршрутизатор, маршрутизатор-сеть. Чтобы понять в каком состоянии находятся линии связи, подключенные к его портам, маршрутизатор периодически обменивается короткими пакетами («HELLO») со своими ближайшими соседями. Несомненно, что эти пакеты являясь служебным траффиком, засоряют составную сеть, но не в такой степени как RIP-пакеты, поскольку пакеты «HELLO» имеют куда меньший объем. Примером протокола маршрутизации из TCP/IP, работа которого основана на использовании алгоритма состояния связей (LSA) является протокол OSPF .

Конец работы -

Эта тема принадлежит разделу:

Типы компьютерных сетей

Типы компьютерных сетей.. Стандартизация в компьютерных сетях.. Сетевые топологии Сетевые протоколы физического и канального уровней OSI..

Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ:

Что будем делать с полученным материалом:

Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:

Твитнуть

Все темы данного раздела:

Типы компьютерных сетей
Сеть – соединение между двумя или более компьютерами, позволяющее им разделять ресурсы. Здесь под ресурсами понимаются хранящиеся в компьютере файлы или подключенные к нему устройст

Стандартизация в компьютерных сетях
Суть сети заключается в соединении различного оборудования. В этой ситуации вопросы совместимости этого оборудования являются наиболее важными. В перечень этих вопросов входит: согл

Сетевые топологии
Под физической топологией вычислительной сети понимается конфигурация соединительных устройств в сети и подключенных узлов. Компьютеры (иногда и другое оборудование вроде концентрат

Сетевые протоколы физического и канального уровней OSI
Мир сетей обязан своим успехом развитию стандартов, а в частности тех стандартов, разработанных международным институтом по электричеству и технологии IEEE (Institute of Electrical

Стандарт IEEE 802.3 и строение сетей Ethernet
Стандарт IEEE 802.3 реализован в таком числе вариантов, что для их различия была введена система обозначений – название спецификаций стандарта состоит из 3 частей: 1. Число

Стандарт 10BASE5
………………………………. Узел сети (рабочая станция/сервер) подключается к толстому коаксиалу RJ-11/RJ-8 при помощи приемо-передатчика – трансивера. Трансивер устанавливается непосре

Стандарт 10Base2
Указанный стандарт использует в качестве передающей среды коаксиальный кабель с диаметром центрального медного провода 0,89мм и внешним диаметром 5мм (0,5дюйма – «тонкий» Ethernet).

Стандарт 10BaseT
Сети 10BaseT используют в качестве среды передачи две не экранированные витые пары. Unshielded Twisted Pair, UTP, много парный витой кабель на основе витой пары медный, в отличие от

Физический уровень технологии Token Ring
Стандарт Token Ring фирмы IBM предусматривает построение связей в сети с помощью концентраторов, называемых MAU (Multistation Access Unit), т.е. устройствами многостанционного доступа. В общ

Физический уровень технологии Fast Ethernet
Все отличия технологии Fast Ethernet от Ethernet сосредоточены на физическом уровне. Подуровни MAC и LLC модели OSI остались без изменений. Физический уровень технологии Fast Ethernet использует 4

Построение сегментов Fast Ethernet при использовании повторителей
В качестве устройства DTE (Data Terminal Equipment) может выступать любой источник кадров данных для сети: сетевая карта узла сети (устройства DTE), порт моста, пор

Технология 100VG-AnyLan
Кадры данных передаются одновременно по кабелям UTP Cat3, причем, в каждой паре 25 Мбит/с (в сумме 4х25 = 100 Мбит/с). В отличии от Fast Ethernet, в данных сетях нет коллизий

Высокоскоростная технология Gigabit Ethernet
Основная идея стандарта стоит в максимальном сохранении идеи классической технологии Ethernet при достижении скорости передачи 1 000 Мбит/с, поэтому в данной технологии сохранены вс

Особенности метода доступа FDDI
Для передачи синхронных кадров станция всегда имеет право захватить маркер при его поступлении. При этом время удержания маркера имеет заранее заданную фиксированную величину. Если

Отказоустойчивость технологии FDDI
Для реализации отказоустойчивости создаются 2 оптоволоконных кольца: первичное и вторичное. Если узел сети одновременно подключен к двум кольцам, то это называется двойным п

Принципы маршрутизации
Как отмечалось выше, основной задачей сетевого уровня является маршрутизация – передача пакетов информации между двумя конечными узлами составной сети. Рассмотрим принципы маршрутиз

Уровень интерфейсов
На нижнем уровне маршрутизатор, подключенный к узлам составной сети обеспечивает физический интерфейс со средой передачи. Согласование уровней электрических сигналов, оснащение определенным типом р

Уровень сетевого протокола
Сетевой протокол извлекает из пакета содержимое его заголовка (заголовок сетевого уровня) и анализирует содержимое его полей. Проверяется его контрольная сумма и если пакет пришел поврежденным, то

Уровень межсетевого взаимодействия
… С помощью спец пакетов протокол SCNP сообщает о невозможности доставки пакета, о превышении TTL или продолжительности сборки из пакетов. протокол SCNP использует IP в качестве транспорта

Основной (транспортный) уровень
На сетевом уровне не устанавливаются логические соединения и, следовательно, нет никакой гарантии, что все пакеты будут доставлены в место назначения. Задачу обеспечения надежной информационной свя

Прикладной уровень
Объединяет все службы, предоставляемые системой пользовательским приложениям. Прикладной уровень реализуется программными системами, построенными в архитектуре «клиент-сервер», базирующиеся на прот

Уровень сетевых интерфейсов
Идеологическим отличием архитектуры TCP/IP от многоуровневой организации других стеков является интерпретация функций самого нижнего уровня – уровня сетевых интерфейсов. Сеть TCP/IP должна иметь ср

Механизм гнезд и мультиплексирование соединений
Для установления соединения между двумя процессами на различных компьютерах сети требуется знать не только IP-адрес сетевого интерфейса компьютера, но и номер TCP-порта (сокет приложения, например,

Типы адресов стека TCP/IP
В стеке TCP/IP используют 3 типа адресов: · Локальные (аппаратные, физические), IP-адреса и символьные доменные имена В контексте TCP/IP под локальным понимается такой тип адреса,

Маршрутизация IP-пакетов без использования масок
Будем считать, что все узлы (хосты) составной сети имеют IP-адреса, основанные на классах и при этом маски не используются. Модуль (протокол) FTP упаковывает свое сообщение

Адресация с использованием масок
Часто сисадмины испытывают неудобство по причине недостатка выделенных им адресов сетей для того, чтобы структурировать сеть предприятия надлежащим образом, например, разместить все

Структуризация подсети с использованием масок одинаковой длины
Пусть для IP-сети класса «B» 129.44.0.0 сисадмин выбрал маску 255.255.192.0 . После представления IP-адреса сети в двоичном виде и наложении на адрес сети, число двоичных разрядов, интерпретируемых

Маски переменной длины
Процедура поиска маршрута при использовании масок переменной длины аналогично процедуре при использовании масок одинаковой длины. Особенности масок переменной длины определяются при наличи

Суть технологии CIDR
Каждому поставщику интернета должен назначаться непрерывный пул (диапазон) в пространстве IP-адресов. При таком подходе адреса сетей для каждого поставщика услуг имеют общую старшую

Протоколы маршрутизации.

Протоколы маршрутизации (например, RIP, OSPF, NLSP) следует отличать от собственно сетевых протоколов (например, IP, IPX). И те и другие выполняют функции сетевого уровня модели OSI - участвуют в доставке пакетов адресату через разнородную составную сеть. Но в то время как первые собирают и передают по сети чисто служебную информацию, вторые предназначены для передачи пользовательских данных, как это делают протоколы канального уровня. Протоколы маршрутизации используют сетевые протоколы как транспортное средство. При обмене маршрутной информацией пакеты протокола маршрутизации помещаются в поле данных пакетов сетевого уровня или даже транспортного уровня, поэтому с точки зрения вложенности пакетов протоколы маршрутизации формально следовало бы отнести к более высокому уровню, чем сетевой.

Каждый маршрутизатор может поддерживать несколько сетевых протоколов и протоколов маршрутизации.

Протоколы маршрутизации определяют топологию сети и сохраняют информацию о ней в таблице маршрутизации. Если маршрутизатор не применяет протокол маршрутизации, он хранит статические маршруты или использует отдельный протокол на каждом интерфейсе. Обычно маршрутизаторы работают с одним протоколом маршрутизации.

Информация о маршрутизации содержит метрику, то есть меру времени или расстояния, и несколько отметок о времени. Информация о пересылке включает в себя данные о выходном интерфейсе и адрес следующей системы по пути. Обычно маршрутизаторы хранят данные о нескольких возможных следующих транзитных маршрутизаторах в одной строке таблицы.

Протоколы маршрутизации выполняют две важнейшие функции .

Во-первых , с их помощью определяется оптимальный путь передачи пакета по сети. Обычно избирается путь, обеспечивающий минимальное время доставки при максимальной надежности.

Протокол маршрутизации предполагает постоянный сбор информации о состоянии маршрутов и обновление таблиц маршрутизации при изменении топологии сети, вследствие отказов или перегрузок. Таким образом, таблицы маршрутизации всегда содержат точную информацию о топологии сети.

Во-вторых , функцией протоколов маршрутизации является передача пакетов по сети. Получая очередной пакет, маршрутизатор считывает адрес назначения из заголовка пакета и определяет, в каком направлении (через какой узел) следует осуществить дальнейшую передачу пакета. Для принятия такого решения используется информация из таблицы маршрутизации.

Протоколы, используемые при создании таблицы маршрутизации, можно разделить на три категории:

Протоколы длины вектора расстояния;

Протоколы состояния канала;

Протоколы политики маршрутизации.

Протоколы длины вектора - простейший и наиболее распространенный тип протоколов маршрутизации. Большинство используемых сегодня протоколов этого типа ведет свое начало от протокола Routing Information Protocol компании Xerox (иногда они даже так и называются). Протоколы данного класса включают RIP (стека ТСР/IP), RIP (стека IPX/SPX) , протокол управления таблицей маршрутизации AppleTalk RTMP и Cisco IGRP (Interior Gateway Routing Protocol).

Периодически каждый маршрутизатор копирует адреса получателей и метрику из своей таблицы маршрутизации и помещает эту информацию в рассылаемые соседям сообщения об обновлении. Соседние маршрутизаторы сверяют полученные данные со своими собственными таблицами маршрутизации и вносят необходимые изменения.

Этот алгоритм прост и, как кажется на первый взгляд, надежен. К сожалению, он работает наилучшим образом в небольших сетях при (желательно полном) отсутствии избыточности. Крупные сети не могут обойтись без периодического обмена сообщениями для описания сети, однако большинство из них избыточны. По этой причине в сложных сетях возникают проблемы при выходе линий связи из строя, так как несуществующие маршруты могут оставаться в таблице маршрутизации в течение длительного периода времени. Трафик, направленный по такому маршруту, не достигнет своего адресата.

Вторую категорию протоколов обслуживания среды составляют протоколы состояния канала. Протоколы состояния канала сложнее, чем протоколы длины вектора. Взамен они предлагают детерминистское решение типичных для их предшественников проблем. Вместо рассылки соседям содержимого своих таблиц маршрутизации каждый маршрутизатор осуществляет широковещательную рассылку списка маршрутизаторов, с которыми он имеет непосредственную связь, и напрямую подключенных к нему локальных сетей. Эта информация о состоянии канала рассылается в специальных объявлениях. За исключением широковещания периодических сообщений о своем присутствии в сети, маршрутизатор рассылает объявления о состоянии каналов только в случае изменения информации о них или по истечении заданного периода времени.

Недостатком таких протоколов состояния каналов, как OSPF, IS-IS и NLSP , является их сложность и высокие требования к памяти. Они трудны в реализации и нуждаются в значительном объеме памяти для хранения объявлений о состоянии каналов.

К третьей категории протоколов по обслуживанию среды относятся протоколы правил маршрутизации . Если протоколы маршрутизации на базе алгоритмов длины вектора и состояния канала решают задачу наиболее эффективной доставки сообщения получателю, то задача маршрутизации - наиболее эффективная доставка сообщения получателю по разрешенным путям. Такие протоколы, как BGP (Border Gateway Protocol) или IDRP (Interdomain Routing Protocol), позволяют операторам Internet получать информацию о маршрутизации от соседних операторов на основе контрактов или других нетехнических критериев. Алгоритмы, используемые для политики маршрутизации, опираются на алгоритмы длины вектора, но информация о метрике и пути базируется на списке операторов магистрали.