Достоинства и недостатки RIP

Достоинства RIP

· Очень прост в изучении и настройке

· Обычно не становится причиной возникновения циклов

· Почти полностью гарантируется поддержка маршрутизаторами любых типов

· Обеспечивает распределение нагрузки

Недостатки RIP

· Ограничение в 16 хопов. Фактически ограничивает количество сетей.

· Медленная реакция на изменение сети. При этом могут возникнуть циклические маршруты.

Самый короткий маршрут может быть перегружен (медленным).

 

Протокол OSPF

OSPF (англ. Open Shortest Path First) — протокол динамической маршрутизации, основанный на технологии отслеживания состояния канала (link-state technology) и использующий для нахождения кратчайшего пути алгоритм Дейкстры.

Протокол OSPF представляет собой протокол внутреннего шлюза (Interior Gateway Protocol — IGP). Протокол OSPF распространяет информацию о доступных маршрутах между маршрутизаторами одной автономной системы.

OSPF имеет следующие преимущества:

Высокая скорость сходимости по сравнению с дистанционно-векторными протоколами маршрутизации;

Поддержка сетевых масок переменной длины (VLSM);

Оптимальное использование пропускной способности с построением дерева кратчайших путей.

Принцип работы заключается в следующем:

 

После включения маршрутизаторов протокол ищет непосредственно подключенных соседей и устанавливает с ними «дружеские» отношения.

Затем они обмениваются друг с другом информацией о подключенных и доступных им сетях. То есть они строят карту сети (топологию сети). Данная карта одинакова на всех маршрутизаторах.

На основе полученной информации запускается алгоритм SPF (Shortest Path First, «выбор наилучшего пути»), который рассчитывает оптимальный маршрут к каждой сети. Данный процесс похож на построение дерева, корнем которого является сам маршрутизатор, а ветвями — пути к доступным сетям. Данный процесс, то есть конвергенция, происходит очень быстро.

Типы сетей, поддерживаемые протоколом OSPF:

1.Широковещательные сети со множественным доступом (Ethernet, Token Ring)

2.Точка-точка (T1, E1, коммутируемый доступ)

3.Нешироковещательные сети со множественным доступом (NBMA) (Frame relay)

Типы маршрутизаторов:

Внутренний маршрутизатор (internal router) — маршрутизатор, все интерфейсы которого принадлежат одной зоне. У таких маршрутизаторов только одна база данных состояния каналов.

Пограничный маршрутизатор (area border router, ABR) — соединяет одну или больше зон с магистральной зоной и выполняет функции шлюза для межзонального трафика. У пограничного маршрутизатора всегда хотя бы один интерфейс принадлежит магистральной зоне. Для каждой присоединенной зоны маршрутизатор поддерживает отдельную базу данных состояния каналов.

Магистральный маршрутизатор (backbone router) — маршрутизатор у которого всегда хотя бы один интерфейс принадлежит магистральной зоне. Определение похоже на пограничный маршрутизатор, однако магистральный маршрутизатор не всегда является пограничным. Внутренний маршрутизатор, интерфейсы которого принадлежат нулевой зоне, также является магистральным.

Пограничный маршрутизатор автономной системы (AS boundary router, ASBR) — это маршрутизатор, один из портов которого находится в домене OSPF протокола, а другой в домене любого из внутренних шлюзовых протоколов (например RIP или EIGRP). Пограничный маршрутизатор автономной системы может находиться в любом месте автономной системы и быть пограничным или магистральным маршрутизатором.

При разделении автономной системы на зоны маршрутизаторам, принадлежащим к одной зоне, не известна информация о детальной топологии других зон.

Разделение на зоны позволяет:

Снизить нагрузку на ЦП маршрутизаторов за счёт уменьшения количества перерасчётов по алгоритму OSPF

Уменьшить размер таблиц маршрутизации

Уменьшить количество пакетов обновлений состояния канала

Каждой зоне присваивается идентификатор зоны (area ID). Идентификатор может быть указан в десятичном формате или в формате записи IP-адреса. Однако идентификаторы зон не являются IP-адресами и могут совпадать с любым назначенным IP-адресом.

Существует несколько типов зон:

Магистральная зона (backbone area): Магистральная зона (известная также как нулевая зона или зона 0.0.0.0) формирует ядро сети OSPF. Все остальные зоны соединены с ней, и межзональная маршрутизация происходит через маршрутизатор соединенный с магистральной зоной. Магистральная зона ответственна за распространение маршрутизирующей информации между немагистральными зонами. Магистральная зона должна быть смежной с другими зонами, но она не обязательно должна быть физически смежной; соединение с магистральной зоной может быть установлено и с помощью виртуальных каналов.

 

Стандартная зона (standard area): Обычная зона, которая создается по умолчанию. Эта зона принимает обновления каналов, суммарные маршруты и внешние маршруты.

Тупиковая зона (stub area): Тупиковая зона не принимает информацию о внешних маршрутах для автономной системы, но принимает маршруты из других зон. Если маршрутизаторам из тупиковой зоны необходимо передавать информацию за границу автономной системы, то они используют маршрут по умолчанию. В тупиковой зоне не может находиться ASBR.

 

Totally stubby area: Totally stubby area не принимает информацию о внешних маршрутах для автономной системы и маршруты из других зон. Если маршрутизаторам необходимо передавать информацию за пределы зоны, то они используют маршрут по умолчанию.

К положительным качествам протокола можно отнести относительную простоту практической реализации алгоритма.

При использовании протокола маршрутизации OSPF допускается существование нескольких маршрутов в направлении некоторого узла сети. В том случае, если эти маршруты обеспечивают одинаковое качество передачи данных, информационный поток в адрес данного узла может быть направлен по всем этим каналам одновременно, что обеспечит существенное увеличение скорости передачи данных. Динамическое перераспределение трафика между параллельными каналами, которое выполняется пропорционально степени загруженности этих каналов, называется Load balancing.

Еще одной важной особенностью процесса организации информационного обмена у протокола маршрутизации OSPF является также использование аппарата «назначенных» (designated) маршрутизаторов. Использование этой возможности позволяет существенно сократить объем служебного трафика в том случае, когда несколько маршрутизаторов подключены к одной сети.

 

Протокол ЕIGRP

EIGRP является разработкой компании Cisco. Он сочетает в себе все качества дистанционно-векторных и SPF протоколов. Поэтому является гибридным протоколом, однако все же относят его к дистанционно-векторным протоколам.

Принцип работы такой же, как и у OSPF и RIP, однако OSPF учитывает только скорость канала, в то время как EIGRP учитывает следующие параметры для расчета оптимального маршрута:

· скорость канала

· суммарную задержку на всем пути

· загруженность канала

· надежность маршрута

· путь с максимальным объемом MTU

Прежде всего стоит отметить, что в маршрутизаторах ведутся следующие три таблицы, в которых хранится необходимая информация: таблица соседних устройств, таблица топологии и таблица маршрутизации. После начальной загрузки маршрутизатор активно ищет соседние устройства (непосредственно подключенные к нему маршрутизаторы) и вводит информацию о них в таблицу соседних устройств. Кроме того, маршрутизатор передает всю свою таблицу маршрутизации вновь обнаруженным соседним устройствам. Но в это время маршрутизатор EIGRP не только собирает информацию об одном-двух маршрутах и вводит в свою таблицу маршрутизации, но и вводит в таблицу топологии все ближайшие маршруты к получателю (маршруты через маршрутизаторы которые находятся ближе к получателю, чем сам этот локальный маршрутизатор).

Затем из своей таблицы топологии маршрутизатор выбирает один или несколько маршрутов в качестве "наилучших" маршрутов к получателю (на основании значений метрики маршрутов). Если происходит изменение топологии, маршрутизаторы, ближайшие к тому участку, где произошло изменение в топологии, ищут в своих таблицах топологии альтернативный маршрут к получателю. Обнаружив таковой, они начинают использовать этот маршрут и передают своим соседним устройствам находящимся дальше от получателя, обновления с информацией об изменении в маршруте. Если же один из таких маршрутизаторов не находит альтернативный маршрут в своей таблице топологии то передает своим соседним устройствам запрос на получение информации о новом маршруте. Соседние устройства выполняют поиск в своих таблицах топологии, пытаются найти альтернативный маршрут и передают в ответ всю имеющуюся у них информацию. Если данные об альтернативном маршруте в их таблицах топологии отсутствуют, эти соседние устройства посылают запрос своим соседним устройствам и т.д.

IGRP использует 5 типов сообщений:

§ Hello — маршрутизаторы используют hello-пакеты для обнаружения соседей. Пакеты отправляются multicast и не требуют подтверждения о получении.

§ Update — содержится информация об изменении маршрутов. Они отправляются только маршрутизаторам, которых касается обновление. Эти пакеты могут быть отправлены конкретному маршрутизатору (unicast) или группе маршрутизаторов (multicast). Получение update-пакета подтверждается отправкой ACK.

§ Query — когда маршрутизатор выполняет подсчет маршрута и у него нет feasible successor, он отправляет query-пакет своим соседям для того чтобы определить нет ли feasible successor для этого destination у них. Обычно query-пакеты отправляются multicast, но могут быть и unicast. Получение query-пакета подтверждается отправкой ACK получателем пакета.

§ Reply — маршрутизатор отправляет reply-пакет в ответ на query-пакет. Reply-пакеты отправляются unicast тому, кто отправил query-пакет. Получение reply-пакета подтверждается отправкой ACK.

§ ACK — пакет, который подтверждает получение пакетов update, query, reply. ACK-пакеты отправляются unicast и содержат в себе acknowledgment number. Фактически это hello-пакеты, которые не передают данных. Используется негарантированная доставка.

 

После включения маршрутизаторы рассылают Hello пакеты по адресу 224.0.0.10. В Ethernet сети интервал рассылки равен 5с, в сетях NBMA - 60 с. Получив пакет Hello маршрутизаторы заносят маршрутизатор-отправитель в таблицу соседей при условии, что:

•   оба маршрутизатора относятся к одной автономной системе

•   аутентификация настроена правильно

•   коэффициенты К имеют одинаковые значения (об этом подробнее ниже)

С таймером Hello также связан таймер Hold. который имеет утроенное значение (то есть 15 с для Ethernet сетей и 180 с для NBMA). В течении данного времени маршрутизатор ждет Hello от соседа. Если не получает, то помечает его недостижимым.

Затем соседи отправляют друг другу свои таблицы маршрутизации (как в RIP) в пакетах Update по unicast адресам. Во всех остальных случаях пакеты Update отправляются по multicast адресам. Каждый пакет Update должен быть подтвержден пакетом Ack (Acknowledgment). Все пакеты Ack всегда отправляется по unicast адресу, то есть конкретному получателю. Информация, полученная в пакете Update заносится в топологическую таблицу:

После этого в работу включается алгоритм DUAL (Diffusing Update Algorithm), который рассчитывает оптимальный маршрут и, если возможно, то и запасной, чтобы сразу переключиться в случае отказа основного. Вычисленные маршруты заносятся в таблицу маршрутизации.

В случае отказа интерфейса или соседнего маршрутизатора маршрутизатор может отправить multicast пакет Query c запросом дополнительной информации. Полученный Query пакет должен быть подтвержден пакетом Ack. На запрос Query всегда высылается unicast пакет Reply, который также подтверждается Ack.