Таблицы и протоколы маршрутизации

Базы данных используются маршрутизаторами для хранения информации об адресах узлов и состоянии сети. Базы данных таблиц маршрутизации содержат адреса других маршрутизаторов. Маршрутизаторы, настроенные на динамическую маршрутизацию, автоматически обновляют эти таблицы, регулярно обмениваясь адресами с другими маршрутизаторами.

Также маршрутизаторы обмениваются сведениями о сетевом трафике, топологии сети и состоянии сетевых каналов. Каждый маршрутизатор хранить эту информацию в базе данных состояния сети.

При получении пакета маршрутизатор анализирует протокольный адрес на значения, например, IP-адрес в пакете протокола TCP/IP. Направление пересылки определяется на основании используемой метрики, т. е. с учетом информации о состоянии сети и количестве ретрансляций, необходимых для передачи пакета целевому узлу.

Маршрутизаторы, работающие только с одним протоколом (например, с TCP/IP), поддерживают лишь одну базу данных адресов. Многопротокольный маршрутизатор имеет базу адресов для каждого поддерживаемого протокола (к примеру, базы данных для сетей TCP/IP и IPX/SPX). Маршрутизаторы обмениваются информацией с помощью одного или нескольких протоколов маршрутизации. Для осуществления взаимодействия многопротокольных маршрутизаторов требуются специальные протоколы.

Для общения маршрутизаторы используют различные методы. Например, маршрутизатор может проверить состояние всех непосредственно подключенных каналов и послать эту информацию другим маршрутизаторам с помощью сообщений о состоянии каналов. Или же маршрутизатор может разослать другим маршрутизаторам сети сообщение об обновлении маршрутов, содержащее частичные или полные данные своей таблицы маршрутизации.

Для взаимодействия между маршрутизаторами, находящимися в локальной системе, например, внутри одной организации и в одной локальной сети обычно применяются два протокола: RIP и OSPF. Маршрутизаторы используют Routing Information Protocol (RIP) для определения минимального количества ретрансляций между ними и другими маршрутизаторами, после чего эта информация добавляется в таблицу каждого маршрутизатора. После этого сведения о количестве ретрансляций используются для нахождения наилучшего маршрута для пересылки пакета подобно тому, как мосты используют аналогичную информацию. Протокол RIP применяется реже, поскольку каждый RIP-маршрутизатор дважды в минуту посылает сообщение об обновлении маршрутов, и это сообщение содержит всю таблицу маршрутизации. В сети с несколькими маршрутизаторами это может создать заметный излишний трафик. Проблема еще больше обостряется, когда помимо этого специально выделяются серверы, хранящие информацию о маршрутизации и регулярно посылающие ее с помощью протокола RIP.

Ценность протокола RIP довольно ограничена, поскольку он в качестве метрик использует только количество ретрансляций. С его помощью нельзя найти наилучший маршрут, если имеются различные каналы, например, Ethernet и FastEthernet, или же маршрут с высоким трафиком и маршрут с низким трафиком. Несмотря на эти ограничения, протокол RIP по-прежнему применяется в небольших сетях, где не нужен более сложный протокол, а сетевой трафик относительно невелик. RIP-пакет содержит следующие данные: заголовок с управляющей информацией; IP-адрес, определяющий связанную сеть, и метрику, которая представляет собой расстояние или количество ретрансляций от широковещательного маршрутизатора до сети, указанной в IP-адресе.

Протокол Open Shortest Path First (OSPF) применяется чаще всего, он имеет несколько преимуществ по сравнению с протоколом RIP. Одним из достоинств является то, что при его использовании маршрутизатор пересылает только ту часть таблицы маршрутизации, которая относится к его ближайшим каналам; такая посылка называется "сообщением маршрутизатора о состоянии каналов". Ближайшие каналы маршрутизатора определяются путем установки граничных маршрутизаторов, или маршрутизаторов границы области, на концах сети. Все маршрутизаторы, находящиеся между ними, обращаются к общей таблице маршрутизации по протоколу OSPF.

Протокол OSPF имеет еще два преимущества:

· для упаковки информации о маршрутизации он использует пакеты меньшего размера, чем у протокола RIP;

· между маршрутизаторами распространяется не вся таблица маршрутизации, а только ее обновленная часть.

Поскольку протокол OSPF эффективнее протокола RIP, маршрутизатор с его помощью может быстрее построить таблицу маршрутизации. При первом включении маршрутизаторы, работающие с OSPF, определяют расстояние до сетей, непосредственно к ним подключенных. Это расстояние называется вектором расстояния (distancevector). Затем, используя векторы Расстояния, маршрутизаторы находят стоимость канала (пути) для каждой сети: чем дальше сеть от маршрутизатора, тем выше стоимость канала. Если сеть перемещается, то маршрутизатор пересчитывает стоимость канала. Кроме того, протокол OSPF периодически инициирует проверку на появление новых сетей, и для них также вычисляется стоимость канала.